閆少景傳感器

15基于DS18B20溫度傳感器的智能測溫儀姓名：閆少景學號：123787指導教師：龐晶目錄目錄1摘要2傳感器概訴31、傳感器及溫度傳感器發(fā)展現(xiàn)狀32、主要元器件介紹3課程設計主要內容61、課程設計名稱62、設計要求、目的及意義6設計達到的指標7傳感器設計原理71、三個重要組成部分72、DS1802工作原理73、DS1802內部結構圖84、程序流程圖95、proteus仿真原理圖9實驗過程101、前期準備102、課程設計過程103、個人主要工作及遇到問題11數(shù)據(jù)分析與結論11課程設計總結、思考與致謝12參考文獻14附錄15摘要:溫度的檢測與控制是工業(yè)生產過程中比較典型的應用之一，隨著傳感器在生產和生活中的更加廣泛的應用，利用新型單總線式數(shù)字溫度傳感器實現(xiàn)對溫度的測試與控制得到更快的開發(fā)，隨著時代的進步和發(fā)展，單片機技術已經(jīng)普及到我們生活，工作，科研，各個領域。一種數(shù)字式溫度計以數(shù)字溫度傳感器作感溫元件，它以單總線的連接方式，使電路大大的簡化。傳統(tǒng)的溫度檢測大多以熱敏電阻為傳感器，這類傳感器可靠性差，測量溫度準確率低且電路復雜。因此，本溫度計擺脫了傳統(tǒng)的溫度測量方法，利用單片機對傳感器進行控制。這樣易于智能化控制。文中給出了系統(tǒng)實現(xiàn)的硬件原理圖及軟件流程圖。經(jīng)實驗測試表明,該系統(tǒng)測量精度高、抗干擾能力強,具有一定的參考價值。該系統(tǒng)設計和布線簡單，結構緊湊，體積小，重量輕，抗干擾能力強，性價比高，擴展方便，在大型倉庫，工廠，智能化建筑等領域的多點溫度檢測中有廣闊的應用前景。關鍵詞：數(shù)字測溫；溫度傳感器DS18B20；單片機STC89C52；LCD1602顯示器。一、傳感器的概訴1、傳感器及溫度傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀國家標準GB7665-87對傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉換元件組成”。傳感器是能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉換成可用輸出信號的器件和裝置。傳感器技術滲透帶了各個領域，但他們的共性是利用物理定律和物質的物理、化學和生物特性，將非電量轉換為電量。由此可見，傳感器技術在發(fā)展經(jīng)濟、推動社會進步方面的重要作用。傳感器從功能上可分為雷達傳感器、電阻式傳感器、電阻應變式傳感器、壓阻式傳感器、熱電阻傳感器、溫度傳感器、光敏傳感器、濕度傳感器、生物傳感器、位移傳感器、壓力傳感器、超聲波測距離傳感器等，本文所研究的是溫度傳感器。溫度傳感器是最早開發(fā)，應用最廣泛的一類傳感器。溫度傳感器是利用物質各種物理性質隨溫度變化的規(guī)律把溫度轉換為電量的傳感器。這些呈現(xiàn)規(guī)律性變化的物理性質主要有半導體。溫度傳感器是溫度測量儀表的核心部分，品種繁多。隨著科學技術的發(fā)展，測溫系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛應用于社會生產、生活的各個領域，在工業(yè)、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療、家庭多方面均有應用。從而使得現(xiàn)代溫度傳感器的發(fā)展。微型化、集成化、數(shù)字化正成為發(fā)展的一個重要方向。2、主要應用元器件及基本要求該設計是以單片機STC89C52為控制核心，通過溫度傳感器DS18B20感受溫度，實現(xiàn)溫度測量功能并顯示在LCD1602上。STC89C52單片機簡介STC89C52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可檫除只讀存儲器（FPEROM-FlashProgramableandErasableReadOnlyMemory）的低電壓，高性能COMOS8的微處理器，俗稱單片機。該器件采用ATMEL搞密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。單片機總控制電路如下圖1：圖4—1單片機總控制電路其性能指標為：工作電壓：5.5v~3.3v(5v單片機)/3.8v~2.0v(3v單片機)工作頻率范圍：0~40MHZ,相當于8051的0~80MHZ,實際工作頻率可大48MHZ。用戶應用程序空間為8K字節(jié)片上集成512字節(jié)RAM通用I/O口（32個）,復位后為：P1/P2/P3/P4是準雙向口/弱上拉，P0是漏極開路輸出，作為總線擴展用時，不用加上拉電阻，作為I/O口使用時，需加上拉電阻。具有EEPROM功能與看門狗功能具有3個16位的定時器/計數(shù)器。及定時器T0.T1.T2。二、任務要求：基于DS18B20溫度傳感器的智能測溫儀設計要求：該設計是以單片機STC89C52為控制核心，通過溫度傳感器DS18B20感受溫度，實現(xiàn)溫度測量功能。目的及意義：隨著時代的進步和發(fā)展，單片機技術已經(jīng)普及到我們生活，工作，科研，各個領域，一種數(shù)字式溫度計以數(shù)字溫度傳感器作感溫元件，它以單總線的連接方式，使電路大大的簡化；傳統(tǒng)的溫度檢測大多以熱敏電阻為傳感器，這類傳感器可靠性差，測量溫度準確率低且電路復雜。因此，本溫度計擺脫了傳統(tǒng)的溫度測量方法，利用單片機對傳感器進行控制。這樣易于智能化控制。進而考慮到用溫度傳感器，在單片機電路設計中，大多都是使用傳感器，所以這是非常容易想到的，所以可以采用一只溫度傳感器DS18B20，此傳感器，可以很容易直接讀取被測溫度值，進行轉換，就可以滿足設計要求。四、傳感器設計原理1、三個重要組成部分：溫度檢測模塊：溫度檢測模塊主要使用的是DS18B20為傳感器。該芯片性價比很高，可達到精度11位的精度，即最小分辨率可達0.0625攝氏度，測溫范圍為(-55,125)。MCU信號控制模塊：STC89C52RC單片機，是整個系統(tǒng)的核心文件，用來存儲和控制輸出溫度信號。液晶顯示模塊：顯示模塊主要用來顯示是測得的當前的溫度值，選用1602，該模塊還配有3個按鍵，可設置溫度控制值。見圖3（圖3）2、DS18B20工作原理：DS18B20的工作原理如圖4所示，是用一個高溫度系數(shù)的振蕩器確定一個門周期，內部計數(shù)器在這個門周期內對一個低溫度系數(shù)的振蕩器的脈沖進行計數(shù)來得到溫度值。計數(shù)器被預置到對應于-55℃的一個值。如果計數(shù)器在門周期結束前到達0，則溫度寄存器（同樣被預置到-55℃）的值增加，表明所測溫度大于-55℃。同時，計數(shù)器被復位到一個值，這個值由斜坡式累加器電路確定，斜坡式累加器電路用來補償感溫振蕩器的拋物線特性。然后計數(shù)器又開始計數(shù)直到0，如果門周期仍未結束，將重復這一過程。斜坡式累加器用來補償感溫振蕩器的非線性，以期在測溫時獲得比較高的分辨力。這是通過改變計數(shù)器對溫度每增加一度所需計數(shù)的的值來實現(xiàn)的。因此，要想獲得所需的分辨力，必須同時知道在給定溫度下計數(shù)器的值和每一度的計數(shù)值。4、程序流程圖：（圖6）5、proteus仿真原理圖：仿真過程：DS18B20的DQ端與STC89C52單片機的外部中斷1相連接，另外的VCC與GND端分別接電源的輸出端與地端。液晶顯示屏的D0~D7端口分別與單片機的P0~P7口相連接，仿真圖上未予顯示的BLA和BLK端分別接地與電源，而顯示屏的第三個接口可以懸空，也可以外接電阻調試顯示屏的背光與亮度。在單片機的18腳與19腳端用22PF的電容接上12MHZ的晶振，持續(xù)給單片機提供振蕩周期。單片機的EA接口外接高電平。整體的電路在PROTUES上仿真如下圖，因為在仿真庫中沒有STC89C52RC這一元件，所以用AT89C51予以替代。原理圖如圖7。（圖7）五、實驗過程1、課程設計過程設計電路圖，并根據(jù)所設計電路圖和傳感器的工作原理，為實現(xiàn)測溫目的，進行編寫程序。經(jīng)反復調試和修改，最終編譯通過，proteus仿真成功，LCD顯示器能根據(jù)溫度傳感器的測得溫度顯示數(shù)據(jù)。將所編程序置入單片機內，并按照所設計電路圖在面包板上連線。經(jīng)反復連線、檢查元件、檢查線路、檢驗程序，最終終于演示通過。按照電路圖，將各元器件焊接在電路板上，再經(jīng)檢驗是否有空焊、短路等情況，進一步處理。顯示器正常顯示所測溫度，早中晚溫度各不相同，且用手觸碰溫度傳感器，顯示器顯示溫度也隨之上升。課程設計完成。3、遇到問題過程中遇到了各種問題，在面包板上幾次調試都不成功，顯示器亮的卻不顯示數(shù)字。曾懷疑線路連錯、元器件有損壞、背光沒有調好等問題，后經(jīng)一一排除。接著就用萬用表測每條線路是否正常，終于發(fā)現(xiàn)有些應該是高電平卻不是，經(jīng)過分析討論，認為可能是有接觸不良。后借了其他組的面包板嘗試，幾經(jīng)波折，終于演示成功。焊接過程也是很容易出錯。焊好后接通電源，顯示屏不亮，經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)有一處短路。稍作處理后，我們努力了一個星期的數(shù)字測溫儀就成功了。七、課程設計總結這次的課程設計，是一個嶄新的體驗，是一個學習的平臺，是一次興趣的啟迪，是嘗試著自己動手實踐的開始，是現(xiàn)實與需求之間差距的體現(xiàn)，也是一個認識與改變的過程。安排課程設計的基本目的，是在于通過理論與實際的結合、人與人的溝通，進一步提高思想覺悟和領悟力。尤其是觀察、分析和解決問題的實際工作能力。作為整個學習體系的有機組成部分，課程設計雖然安排在兩周進行，但并不具有絕對獨立的意義。對于我們理工類的本科生來說，實踐能力如何是至關重要的。而這種能力在課堂上是學習不到的，必須從書本走向實踐。無論課本上的原理如何經(jīng)典，課文中的描述如何生動，我們都只能理解，只能想象。課程設計過程中，我們也遇到了各種各樣問題，在面包板上幾次調試都不成功，顯示器亮的卻不顯示數(shù)字。曾懷疑線路連錯、元器件有損壞、背光沒有調好等問題，后經(jīng)一一排除。八、參考文獻［1］施昆松.多個數(shù)字溫度傳感器DS1820地址的自動搜尋[J]國外電子元器件,1997,(01)［2］趙旦峰,劉昕.集成溫度傳感器在多點溫度測量中的應用[J]傳感器技術,1997,(01).［3］張西.基于MCS-51單片機的測溫系統(tǒng)[J]電子工程師,2002,(06).［4］楊恢先：黃輝先.單片機原理及應用.北京.中國郵電出版社.2010.［5］劉迎春等.傳感器原理設計與應用.長沙.國防科學技術大學出版社.2004.［6］李海玲、王航宇等.基于AT89C51&DSl8B20的數(shù)字溫度計設計[J].新特器件應用.[7]張?zhí)禊i,魏蔚.“一線式”數(shù)字溫度計DS18B20原理與應用[J].辦公自動化(綜合版)，2009（2）:24-26附錄1：（程序）#include<reg52.h>#include<intrins.h>#defineuintunsignedint#defineucharunsignedchar#definedelayNOP(){_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();}sbitDQ=P3^3;sbitLCD_RS=P2^0;sbitLCD_RW=P2^1;sbitLCD_EN=P2^2;ucharcodeTemp_Disp_Title[]={"CurrentTemp:"};ucharCurrent_Temp_Display_Buffer[]={"TEMP:"};ucharcodeTemperature_Char[8]={ 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