基于c51單片機,ds18b20溫度計的設(shè)計與實現(xiàn)范文模板參考資料(完整版)

　　

【正文】 工作電路的輸入。另外，該引腳被略微拉高。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時， P2 口輸出地址的高八位。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。 兩個 16 位定時器 /計數(shù)器 如圖 所示。 方案一：方案一：考慮到用溫度傳感器，在單片機電路設(shè)計中，大多都是使用傳感器，所以這是非常容易想到的，所以可以使用熱敏電阻之類的器件利用其感溫效應(yīng)，感溫電路比較麻煩，進行 A/D 轉(zhuǎn)換，才可以滿足設(shè)計要求。 （ 3）保證性能指標(biāo)要求的技術(shù)措施。 （ 1）安全可靠 首先要選用高性能的 AT89C51 單片機，保證在惡劣的工業(yè)環(huán)境下能正常運行。 在我們?nèi)粘Ｉ罴案鞣N生產(chǎn)中，經(jīng)常要用到溫度的檢測及控制，傳統(tǒng)的測溫元件有熱電偶和熱電阻。陜西教育學(xué)院 高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 頁 1 前 言 單片機在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛，在很多的電子產(chǎn)品中也用到了溫度檢測和溫度控制。而熱電偶和熱電阻測出的一般都是電壓，再轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的溫度，需要比較多的外部硬件支持。其次是設(shè)計可靠的控制方案，并具有各種安全保護措施，如報警、事故預(yù)測、事故處理和不間斷電源等。 （ 4）抗干擾性和可靠性設(shè)計。 方案二：由于本設(shè)計是測溫電路，首先要選用高性能的 AT89C51 單片機，保證在惡劣的工業(yè)環(huán)境下能正常運行。 （ 1） 主要特性： 5 個中斷源 在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進行校驗時， P0輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。在給出地址 “1” 時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 ALE/PROG： 當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 XTAL2： 來自反向振蕩器的 輸出。 * 不銹鋼保護管直徑 Φ6 * 適用于 1/2”, 3/4”, 1”, DN40~DN250 各種介質(zhì)工業(yè)管道和狹小空間設(shè)備測溫 ② ：應(yīng)用范圍 * 該產(chǎn)品適用于冷凍庫，糧倉，儲罐，電訊機房，電力機房，電纜線槽等測溫和控制領(lǐng)域 * 軸瓦，缸體，紡機，空調(diào)，等狹小空間工業(yè)設(shè)備測溫和控制。 DS18B20 工作時寄存器中的分辨率轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的溫度數(shù)值。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以 16 位帶符號擴展的二進制補碼形式存儲在高速暫存存儲器的第 2字節(jié)。主機 ROM 的前 56 位來計算 CRC 值，并和存入 DS18B20 的 CRC 值作比較，以判斷主機收到的ROM 數(shù)據(jù)是否正確。 DS18B20 在檢測到總線的上升沿之后等待 1560us，接著 DS18B20 在 t2時刻發(fā)出存在脈沖 (低電平 持續(xù) 60240 us)。之后在 t1 時刻將總線 拉高，產(chǎn)生讀時間隙，讀時間隙在 t1 時刻后 t 2 時刻前有效， t 2 距 to 為 15us。這種方式使其 T 值往往小于傳統(tǒng)方式。試驗中 ,當(dāng)采用普通信號電纜傳輸長度超過 50m 時 ,讀取的測溫數(shù)據(jù)將發(fā)生錯誤。 AT89C51是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（ FPEROM— Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱單片機。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。在掉電模式下，保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復(fù)位為止。最簡單的復(fù)位電路如圖 所示。當(dāng) DS18B20處于寫存儲器操作 和溫度 A/D 轉(zhuǎn)換操作時，總線上必須有強的上拉，上拉開啟時間最大為 10us。 LED 數(shù)碼管將當(dāng)前被測溫度值顯示，從而測出被測的溫度值。 圖 計算溫度流程圖 溫度數(shù)據(jù)顯示子程序 顯示數(shù)據(jù)子程序 主要 是對顯示緩沖器中的顯示數(shù)據(jù)進行刷新操作，查表送段碼至 LED，開位碼顯示，采用動態(tài)掃描方式。在畫原理圖的時候為了電路板比較好看，要注意布局，同時還得注意元件 封裝，命名等。注意，腐蝕之前要檢查是否有斷線及焊盤的脫落等。 硬件及軟件調(diào)試 硬件調(diào)試，第一步是目測，在印好電路板之后，先檢查印制線是否有斷線、是否有毛刺、是否與其它線或焊盤粘連、焊盤是否有脫落、過孔是否有未金屬化現(xiàn)象。利用系統(tǒng)和單片機開發(fā)系統(tǒng)用仿真電纜連接起來，發(fā)現(xiàn)聯(lián)機檢查完后以上是連接都正確、暢通、可靠。按下復(fù)位按鍵， LED 無顯示，松開，顯示正常，證明復(fù)位電路正常。在嘗試并采用中斷方式卻失敗后，決定仍采用掃描方式。接下來顯示當(dāng)前溫度，若不顯示則說明硬件有問題 ，此時蜂鳴器將報警，綠色指示燈也會點亮。機械工業(yè)出版社， 2021 年 6月 [8]李廣弟 . 單片機基礎(chǔ) . 北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 1994 [9]閻石 . 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) . 北京：高等教育出版社， 1989 [10]欒桂冬 西安電子科技大學(xué)出版社， 2021 [11]周荷琴，吳秀清，微型計算機原理 與接口技術(shù)。若此時檢測到當(dāng)前環(huán)境溫度不在原來設(shè)定的上下限范圍之內(nèi)，蜂鳴器也將報警同是綠燈點亮。至此，此次設(shè)計的調(diào)試部分完成。重新讀取源程序，經(jīng)檢查后發(fā)現(xiàn)問題在于 DS18B20 初始化程序有 錯，修改后重新編譯并寫入單片機。第二步是單步運行。第二步是用萬用表測量。元件焊接的時候要先查看跳線，首先焊接所有的跳線，其次再焊接分離元件，最后焊接集成塊和外接的引線。 PCB 版圖的設(shè)計。 設(shè)計中，印刷電路板采用 單面板 ，給人看起來沒有太復(fù)雜的感覺。 陜西教育學(xué)院 高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 頁 19 N Y N Y 按鍵子程序 初始化 得出溫度總子程序 報警子程序 調(diào)顯示子程序 S1鍵按下否？ 第三章 軟件設(shè)計 系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出溫度子程序，溫度轉(zhuǎn)換命令子程序，計算溫度子程序，顯示數(shù)據(jù)刷新子程序等。由于單線制只有一根線，圖 AT89C51 的復(fù)位電路 陜西教育學(xué)院 高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 頁 17 因此發(fā)送接口必須是三態(tài)的。其中 R1 和 R2 分別選擇200Ω和 1KΩ的電阻，電容器一般選擇 22μ F。單片機內(nèi)部雖然有振蕩電路，但要形成時鐘，外部還需附加電路。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除 100 次。這種情況主要是由總線分布電容使信號波形產(chǎn)生畸變造成的。顯然通道數(shù)越多，這種省時效應(yīng)就越明顯。 圖 讀時序 陜西教育學(xué)院 高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 頁 13 DSl820 多路測量簡介 圖 DSl820 原理框圖 每一片 DSl820 在其 ROM 中都存有其唯一的 48 位序列號，出廠前已寫入片內(nèi)ROM 中，主機在進入操作程序前必須逐一接入 DS18B20 用讀 ROM(33H)命令將該DS18B20 的序列號讀出并登錄。從 to 時刻開始 15us 之內(nèi)應(yīng)將所需寫的位送到總線上， DSl820 在 t o 后1560us 間對總線采樣。系統(tǒng)對 DS18B20 的各種操作按協(xié)議進行。 當(dāng)符號位 S＝ 0 時，表示測得的溫度值為正值，可以直接將二進制位轉(zhuǎn)換為十進制；當(dāng)符號位 S＝ 1 時，表示測得的溫度值為負(fù)值，要先將補碼變成原碼，再計算十進制數(shù)值。低 5 位一直為 1， TM 是工作模式位，用于設(shè)置 DS18B20 在工作模式還是在測試模式， DS18B20 出廠時該位被設(shè)置為 0，用戶要去改動， R1 和 R0 決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位 數(shù)，來設(shè)置分辨率。 * 供熱 /制冷管道熱量計量，中 央空調(diào)分戶熱能計量和工業(yè)領(lǐng)域測溫和控制 ③ .DS18B20 的性能特點如下： *獨特的單線接口僅需要一個端口引腳進行通信； *多個 DS18B20 可以并聯(lián)在惟一的三線上，實現(xiàn)多點組網(wǎng)功能； *無須外部器件； *可 通過數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為 ~； *零待機功耗； *溫度以 9 或 12 位數(shù)字； *用戶可定義報警設(shè)置； *報警搜索命令識別并標(biāo)志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件； *負(fù)電壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作； DS18B20 采用 3 腳 PR－ 35 封裝或 8 腳 SOIC 封裝，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖 所示。 （ 1） LED 數(shù)碼有共陽和共陰兩種，把這些 LED 發(fā)光二極管的正極接到一塊（一般是拼成一個 8 字加一個小數(shù)點）而作為一個引腳， 為 共陽 管。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次 /PSEN 有效。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。 P3 口： P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4個 TTL 門電流。 P1口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 低功耗的閑置和掉電模式 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲器 壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時間： 10 年 測溫傳感器使用二極管結(jié)電壓變化的數(shù)值來轉(zhuǎn)化成溫度的變化，在將隨被測溫度變化的電壓或電流采集過來，進行 A/D轉(zhuǎn)換后，就可以用 單片機進行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測溫度顯示出來。 調(diào)節(jié)溫度的超調(diào)量小于 30%。 （