基于DS18B20设计的数字温度计.docx
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基于DS18B20设计的数字温度计
南昌工程学院毕业设计任务书………………………………………………………………3
引言……………………………………………………………………………………………5
第1章.数字温度计总体设计方案………………………………………………………………………………………………6
1.1数字温度计设计方案论述………………………………………………………………6
1.1.1方案一…………………………………………………………………………………6
1.1.2方案二…………………………………………………………………………………6
第二章数字温度计总体详细设计
2.1主控器……………………………………………………………………………………7
2.1.1.AT89S51特点及特性…………………………………………………………………7
2.1.2.管脚功能说明…………………………………………………………………………7
2.1.3.振荡器特性……………………………………………………………………………8
2.1.4.芯片擦除………………………………………………………………………………9
2.2温度采集部分设计
2.2.1温度传感器DS18B20………………………………………………………………………………………9
2.2.2DS18B20温度传感器与单片机的接口电路…………………………………………13
2.3显示部分电路设计
2.3.174LS164基本知识……………………………………………………………………14
2.5系统整体硬件电路………………………………………………………………………16
2.5.1主板电路………………………………………………………………………………16
2.5.2显示电路………………………………………………………………………………16
3系统软件算法分析…………………………………………………………………………17
3.1主程序……………………………………………………………………………………17
3.2读出温度子程序…………………………………………………………………………18
3.3温度转换命令子程序……………………………………………………………………18
3.4计算温度子程序…………………………………………………………………………18
3.5显示数据刷新子程序……………………………………………………………………19
3.6数字温度计程序清单……………………………………………………………………19
4总结与体会…………………………………………………………………………………26参考文献……………………………………………………………………………………26
哈佛大学
毕业设计(论文)任务书
一、毕业设计(论文)题目:
数字温度计设计
二、毕业设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求:
1、测温范围-50℃-110℃
2、精度误差小于0.5℃
3、LED数码直读显示
4、可通过人机接口任意设定温度报警阀值
三、毕业设计(论文)工作内容及完成时间:
周至周收集资料,对课题作知识准备。
周至周总体设计
周至周系统各部分功能模块设计
周至周整理、总结,撰写论文,准备论文答辩
四、主要参考资料:
[1] 李朝青.单片机原理及接口技术(简明修订版).北京:
北京航空航天大学出版社,1998
[2] 李广弟.单片机基础.北京:
北京航空航天大学出版社,1994
[3] 阎石.数字电子技术基础(第三版).北京:
高等教育出版社,1989
[4]新颖电子模块应用手册.北京:
机械工业出版社,2005.
电气系05电气工程及自动化专业班
学生:
日期:
自年月日至年月日
指导教师:
助理指导教师(并指出所负责的部分):
教研室:
教研室主任:
引言
随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一,它所给人带来的方便也是不可否定的,其中数字温度计就是一个典型的例子,但人们对它的要求越来越高,要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手,一切向着数字化控制,智能化控制方向发展。
本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比,具有读数方便,测温范围广,测温准确,其输出温度采用数字显示,该设计控制器使用单片机AT89S51,测温传感器使用DS18B20,用3位共阳极LED数码管以串口传送数据,实现温度显示,能准确达到以上要求。
随着时代的进步和发展,单片机技术已经普及到我们生活,工作,科研,各个领域,已经成为一种比较成熟的技术,本文将介绍一种基于单片机控制的数字温度计,本温度计属于多功能温度计,可以设置上下报警温度,当温度不在设置范围内时,可以报警。
关键词:
单片机,数字控制,温度计,DS18B20,AT89S51
第1章.数字温度计总体设计方案
1.1数字温度计设计方案论证
1.1.1方案一
由于本设计是测温电路,可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应,在将随被测温度变化的电压或电流采集过来,进行A/D转换后,就可以用单片机进行数据的处理,在显示电路上,就可以将被测温度显示出来,这种设计需要用到A/D转换电路,感温电路比较麻烦。
1.1.2方案二
(1).进而考虑到用温度传感器,在单片机电路设计中,大多都是使用传感器,所以这是非常容易想到的,所以可以采用一只温度传感器DS18B20,此传感器,可以很容易直接读取被测温度值,进行转换,就可以满足设计要求。
从以上两种方案,很容易看出,采用方案二,电路比较简单,软件设计也比较简单,故采用了方案二。
(2).方案二的总体设计框图
温度计电路设计总体设计方框图如图1所示,控制器采用单片机AT89S51,温度传感器采用DS18B20,用4位LED数码管以串口传送数据实现温度显示
主控制器
LED显示
温度传感器
单片机复位
时钟振荡
报警点按键调整
图1 总体设计方框图
第2章数字温度计详细设计
2.1主控制器AT89S51
2.1.1AT89s51的特点及特性:
40个引脚,4kbytesflash片内程序存储器,128bytes的随机存取数据存储器(ram),32个外部双向输入/输出(i/o)口,5个中断优先级2层中断嵌套中断,2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口,看门狗(wdt)电路,片内时钟振荡器。
此外,at89s51设计和配置了振荡频率可为0hz并可通过软件设置省电模式。
空闲模式下,cpu暂停工作,而ram定时计数器,串行口,外中断系统可继续工作,掉电模式冻结振荡器而保存ram的数据,停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。
同时该芯片还具有pdip、tqfp和plcc等三种封装形式,以适应不同产品的需求。
主要功能特性:
·兼容mcs-51指令系统·4k可反复擦写(>1000次)ispflashrom
·32个双向i/o口·4.5-5.5v工作电压
·2个16位可编程定时/计数器·时钟频率0-33mhz
·全双工uart串行中断口线·128x8bit内部ram
·2个外部中断源·低功耗空闲和省电模式
·中断唤醒省电模式·3级加密位
·看门狗(wdt)电路·软件设置空闲和省电功能
·灵活的isp字节和分页编程·双数据寄存器指针
2.1.2管脚功能说明:
VCC:
供电电压。
GND:
接地。
P0口:
P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。
当P1口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的第八位。
在FIASH编程时,P0口作为原码输入口,当FIASH进行校验时,P0输出原码,此时P0外部必须被拉高。
P1口:
P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验时,P1口作为第八位地址接收。
P2口:
P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。
并因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时,P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口:
P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。
当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。
作为输入,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口,如下表所示:
P3口管脚备选功能
P3.0RXD(串行输入口)
P3.1TXD(串行输出口)
P3.2/INT0(外部中断0)
P3.3/INT1(外部中断1)
P3.4T0(记时器0外部输入)
P3.5T1(记时器1外部输入)
P3.6/WR(外部数据存储器写选通)
P3.7/RD(外部数据存储器读选通)
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST:
复位输入。
当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG:
当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。
在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。
在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。
因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。
然而要注意的是:
每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。
如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。
此时,ALE只有在执行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。
另外,该引脚被略微拉高。
如果微处理器在外部执行状态ALE禁止,置位无效。
/PSEN:
外部程序存储器的选通信号。
在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次/PSEN有效。
但在访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN信号将不出现。
/EA/VPP:
当/EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存储器。
注意加密方式1时,/EA将内部锁定为RESET;当/EA端保持高电平时,此间内部程序存储器。
在FLASH编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。
XTAL1:
反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2:
来自反向振荡器的输出。
2.1.3.振荡器特性:
XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。
该反向放大器可以配置为片内振荡器。
石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。
如采用外部时钟源驱动器件,XTAL2应不接。
有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器,因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求,但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。
2.1.4.芯片擦除:
整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合,并保持ALE管脚处于低电平10ms来完成。
在芯片擦操作中,代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前,
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- 关 键 词:
- 基于 DS18B20 设计 数字 温度计