基于DS18B20的温度采集系统显示2.docx

基于DS18B20的温度采集系统显示2.docx

《基于DS18B20的温度采集系统显示2.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于DS18B20的温度采集系统显示2.docx（27页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

基于DS18B20的温度采集系统显示2

（基于DS18B20的温度采集系统显示）

摘要

本文介绍了基于DS18B20的温度实时采集与显示系统的设计与实现。

设计中选取单片机AT89C52作为系统控制中心，数字温度传感器DS18B20作为单片机外部信号源，精度较好的数码管来显示温度。

利用单片机程序来完成对DS18B20与AT89C52的控制，最终实现温度的实时采集与显示。

关键词：

DS18B20AT89C52温度采集数码管

Abstract:

ThispaperintroducesthetemperaturebasedonDS18B20real-timedataacquisitionanddisplaysystemdesignandimplementation.DesignofAT89C52assystemselectionsingle-chipmicrocomputercontrolcenter,anddigitaltemperaturesensorDS18B20asexternalsources,microcontrolleraccuracythangooddigitaltubetodisplaytemperature.UsingmicrocontrollerprogramtoaccomplishDS18B20andAT89C52singlecontroltemperature,andfinallyachievethereal-timedataacquisitionanddisplay.

Keywords:

DS18B20AT89C52singletemperaturegatheringdigitaltube

一、设计任务和要求

1、利用DS18B20实现温度采集，并用数码管显示。

能实现温度上下限的设置，并能够超限报警（用proteus实现）

2、硬件设计部分，根据设计的任务选定合适的单片机，根据控制对象设计接口电路。

设计的单元电路必须有工作原理,器件的作用,分析和计算过程；

3、软件设计部分，根据电路工作过程，画出软件流程图，根据流程图编写相应的程序，进行调试并打印程序清单；

4、原理图设计部分，根据所确定的设计电路，利用Protel工具软件绘制电路原理图，提供元器件清单。

5、计算说明书部分包括方案论证报告打印版或手写版，程序流程图具体程序等

6、图纸部分包括具体电路原理图打印版

7、设计要求还包括利用一天时间进行资料查阅与学习讨论，利用5天时间在实验室进行分散设计，最后三天编写报告。

最后一天进行成果验收。

二、系统方案

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。

方案二:

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。

三、核心元件的功能

1、AT89C51

AT89S51美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4KBytesISP（In-systemprogrammable）的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及AT89C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元。

单片机AT89S51强大的功能可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。

AT89C51芯片的引脚结构如图1所示：

1.1功能特性概括:

AT89S51提供以下标准功能：

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个数据指针、2个16位可编图1程定时/计数器、2个全双工串行通信口、看门狗（WDT）电路、片内振荡器及时钟电路。

此外，AT89S51可降至0Hz的静态逻辑操作,并支持两种软件可选的节电工作模式,空闲模式，CPU暂停工作，而RAM、定时/计数器、串行通信口、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

1.2管脚说明：

P0口：

P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。

作为输出口用时，能驱动8个TTL逻辑门电路。

对端口写“1”时，被定义为高阻输入。

在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。

在Flash编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。

P1口:

P1口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口,P1口的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。

对端口写“1”,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平,此时可作输入口。

作输入口使用时,因为内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（I

）。

在Flash编程和程序校验期间,P1接收低8位地址。

部分端口还有第二功能,如表1所示:

端口引脚

第二功能

P1.5

MOSI（用于ISP编程）

P1.6

MISO（用于ISP编程）

P1.7

SCK（用于ISP编程）

表1P1口部分引脚第二功能

P2口:

P2口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。

对端口写“1”,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平,此时可作输入口。

作输入口使用时,因为内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（I

）。

在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器（例如执行MOVX@DPTR指令）时,P2口送出高8位地址数据。

在访问8位地址的外部数据寄存器（例如执行MOVX@Ri指令）时,P2口线上的内容（也即特殊功能寄存器（SFR）区中P2寄存器的内容）,在整个访问期间不改变。

在Flash编程或校验时,P2亦接收高位地址和其它控制信号。

P3口:

P3口是一个带有内部上拉电阻的双向8位I/O口,P3口的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。

对P3口写“1”时,它们被内部的上拉电阻拉高并可作为输入端口。

作输入口使用时,被外部信号拉低的P3口将用上拉电阻输出电流（I

）。

P3口除了作为一般的I/O口线外,更重要的用途是它的第二功能,如表2所示:

P3口还接收一些用于Flash闪速存储器编程和程序校验的控制信号。

端口引脚

第二功能

P3.0

RXD（串行输入口）

P3.1

TXD（串行输出口）

P3.2

（外中断0）

P3.3

（外中断1）

P3.4

T0（定时/计数器0）

P3.5

T1（定时/计数器1）

P3.6

（外部数据存储器写选通）

P3.7

（外部数据存储器读选通）

表2P3口引脚第二功能

RST：

复位输入。

当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上的高电平时间将使单片机复位。

WDT溢出将使该引脚输出高电平,设置SFRAUXR的DISRTO位（地址8EH）可打开或关闭该功能。

DISRTO位缺省为RESET输出高电平打开状态。

ALE/:

当访问外部存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。

即使不访问外部寄存器,ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的正脉冲信号,因此它可对外输出时钟或用于定时目的。

值得注意的是:

每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。

对Flash存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。

如有必要,可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0位置位,可禁止ALE操作。

该位置位后,只要一条MOVX和MOVC指令才会激活ALE。

此外,该引脚会被微弱拉高,单片机执行外部程序时,应设置ALE无效。

：

程序存储允许（

）输出是外部程序存储器的读选通信号,当AT89S51由外部程序存储器取指令（或数据）时,每个机器周期两次

有效,即输出两个脉冲。

当访问外部数据存储器时,没有两次有效的

信号。

EA/VPP：

外部访问允许。

欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。

需要注意的是:

如果加密位LB1被编程,复位时内部会锁存EA端状态。

如EA端保持高电平（接VCC端），CPU则执行内部程序存储器中的指令。

Flash存储器编程期间，该引脚用于施加+12V编程电压（VPP）。

XTAL1：

反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入端。

XTAL2：

反向振荡放大器器的输出端。

2、DS18B20

美国Dallas半导体公司的数字化温度传感器DS1820是世界上第一片支持"一线总线"接口的温度传感器，在其内部使用了在板（ON-B0ARD）专利技术。

全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。

一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。

现在，新一代的DS18B20体积更小、更经济、更灵活。

使你可以充分发挥“一线总线”的优点。

新的"一线器件"DS18B20体积更小、适用电压更宽、更经济。

DS18B20可以程序设定9～12位的分辨率，精度为±0.5°C。

可选更小的封装方式，更宽的电压适用范围。

分辨率设定，及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。

DS18B20的性能是新一代产品中最好的！

性能价格比也非常出色！

继"一线总线"的早期产品后，DS1820开辟了温度传感器技术的新概念。

DS18B20使电压、特性及封装有更多的选择，让我们可以构建适合自己的经济的测温系统。

DS18B20也支持"一线总线"接口，测量温度范围为-55°C～+125°C，在-10～+85°C范围内，精度为±0.5°C。

现场温度直接以"一线总线"的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。

适合于恶劣环境的现场温度测量，如：

环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。

与前一代产品不同，新的产品支持3.0V～5.5V的电压范围，使系统设计更灵活、方便。

而且新一代产品更便宜，体积更小。

2.1DS18B20的主要特性

（1）适应电压范围更宽，电压范围：

3.0～5.5V，在寄生电源方式下可由数据线供电

（2）独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯

（3）DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温

（4）DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内

（5）温范围－55℃～＋125℃，在-10～+85℃时精度为±0.5℃

（6）可编程的分辨率为9～12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温

　　（7）在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最