基于c51單片機,ds18b20溫度計的設計與實現范文模板參考資料(專業版)

　　

【正文】 單片機原理與應用 最后是按鍵子程序及報警子程序的調試，將按鍵子程序及報警子程序及上述程序正確編排后，寫入單片機中，上電后，各個部分工作正常，在測得當前溫度超出設定溫度上下限后，蜂鳴器 發出 報警聲，調試基本成功。第三步是加電檢查。做好這些設置后便可進行自動布線，自動布線后如果布線不是很理想還可用手動布線進行手動修改，這樣 PCB 圖就畫好了。 讀 出溫度子程序 讀出溫度子程序的主要功能是讀出 RAM 中的 9 字節，在讀出時需進行 CRC校驗，校驗有錯時不進行溫度數據的改寫。 圖 AT89C51 單片機構成的最小系 傳感器數據采集電路 傳感器數據采集電路主要指 DS18B20 溫度傳感器與單片機的接口電路。 AT89C51 的 穩態邏輯可以在低到零頻率的條件下靜態邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。這一點在進行 DS1820 硬件連接和軟件設計 時也要給予一定的重視。而所謂跳過 ROM命令即： MOV A,0CCH。初始化過程是主機通過向作為從機的 DS18B20 芯片發一個有時間寬度要求的初始化脈沖實現的。 表 DS18B20 溫度轉換時間表 陜西教育學院 高等專科學校畢業設計（論文） 第 頁 10 高速暫存 RAM 的第 8 字節保留未用，表現為全邏輯 1。 * 測溫范圍 － 55℃ ～＋ 125℃ ，固有測溫分辨率 ℃ 。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。并因此作為輸入時， P2口的管腳被外部拉低 ，將輸出電流。128*8 位內部 RAM 溫度范圍： 50℃ ～ 125℃。同時， DS18B20的輸出為數字量，可以直接與單片機連接，無需后級 A／ D轉換，控制簡單。電子溫度計的出現，給人類的生活帶來了很多方便，使人類不管是在生活還是在工業方面都有了很多便利之處。 （ 3）實時性強 選用高性能的 AT89C51 單片機的實時性，表現在內部和外部事件能及時地響應，并做出相應的處理。測溫傳感器使用二極管結電壓變化的數值來轉化成溫度的變化，在將隨被測溫度變化的電壓或電流采集過來，進行 A/D轉換后，就可以用 單片機進行數據的處理，在顯示電路上，就可以將被測溫度顯示出來。 低功耗的閑置和掉電模式 P3 口： P3 口管腳是 8 個帶內部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4個 TTL 門電流。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次 /PSEN 有效。 * 供熱 /制冷管道熱量計量，中 央空調分戶熱能計量和工業領域測溫和控制 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 可以并聯在惟一的三線上，實現多點組網功能； *無須外部器件； *可 通過數據線供電，電壓范圍為 ~； *零待機功耗； *溫度以 9 或 12 位數字； *用戶可定義報警設置； *報警搜索命令識別并標志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件； *負電壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發熱而燒毀，但不能正常工作； DS18B20 采用 3 腳 PR－ 35 封裝或 8 腳 SOIC 封裝，其內部結構框圖如圖 所示。 當符號位 S＝ 0 時，表示測得的溫度值為正值，可以直接將二進制位轉換為十進制；當符號位 S＝ 1 時，表示測得的溫度值為負值，要先將補碼變成原碼，再計算十進制數值。從 to 時刻開始 15us 之內應將所需寫的位送到總線上， DSl820 在 t o 后1560us 間對總線采樣。顯然通道數越多，這種省時效應就越明顯。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除 100 次。單片機內部雖然有振蕩電路，但要形成時鐘，外部還需附加電路。由于單線制只有一根線，圖 AT89C51 的復位電路 陜西教育學院 高等專科學校畢業設計（論文） 第 頁 17 因此發送接口必須是三態的。 設計中，印刷電路板采用 單面板 ，給人看起來沒有太復雜的感覺。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。第二步是單步運行。至此，此次設計的調試部分完成。西安電子科技大學出版社， 2021 [11]周荷琴，吳秀清，微型計算機原理 與接口技術。接下來顯示當前溫度，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。按下復位按鍵， LED 無顯示，松開，顯示正常，證明復位電路正常。 硬件及軟件調試 硬件調試，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象。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。 LED 數碼管將當前被測溫度值顯示，從而測出被測的溫度值。最簡單的復位電路如圖 所示。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。試驗中 ,當采用普通信號電纜傳輸長度超過 50m 時 ,讀取的測溫數據將發生錯誤。之后在 t1 時刻將總線 拉高，產生讀時間隙，讀時間隙在 t1 時刻后 t 2 時刻前有效， t 2 距 to 為 15us。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 數據是否正確。 DS18B20 工作時寄存器中的分辨率轉換為相應精度的溫度數值。 XTAL2： 來自反向振蕩器的 輸出。 ALE/PROG： 當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當 FIASH 進行校驗時， P0輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。 （ 1） 主要特性： （ 4）抗干擾性和可靠性設計。而熱電偶和熱電阻測出的一般都是電壓，再轉換成對應的溫度，需要比較多的外部硬件支持。 在我們日常生活及各種生產中，經常要用到溫度的檢測及控制，傳統的測溫元件有熱電偶和熱電阻。 （ 3）保證性能指標要求的技術措施。如圖 所示。 P0 能夠用于外部程序數據存儲器，它可以被定義為數據 /地址的第八位。當振蕩器復位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。 XTAL1： 反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。第 5個字節，為配置寄存器，它的內容用于確定溫度值的數字轉換分辨率。 在 64 位 ROM 的最高有效字節中存儲有循環冗余檢驗碼（ CRC）。 ③讀時間隙 見圖 ，主機總線 to時刻從高拉至低電平時，總線只須保持低電平 l us。 (3)連接 DS1820 的總線電纜是有長度限制的。 該反向放大器可以配置為片內振蕩器。 陜西教育學院 高等專科學校畢業設計（論文） 第 頁 16 （ 4）單片機的復位電路 本設計中 AT89C51 是采用上電 自動復位和按鍵復位兩種方式。圖中蜂鳴器可以在被測溫度不在上下限范圍內時，發出報警鳴叫聲音。 利用 Protel 99SE 畫原理圖。對于懷 疑是復位電路故障而不能正常工作的單片機也可以采用模擬復位的方法來判斷，單片機正常工作時第 9 腳對地電壓為零，可以用導線短時間和＋ 5V 連接一下，模擬一下上電復位，如果單片機能正常工作了，說明這個復位電路有問題。證明顯示電路正常。此時數碼管應顯示初值 025，由于顯示時間稍短，一閃即過。合肥，中國科學技術大學出版社， 2021. [12]范立南，謝子殿 .單片機原理及應用教程 .北京大學出版社， 2021. [13]沈德金 .MCS51 系列單片機接口電路與應用程序實例 .：北京航空航天大學 .2021. [14]潘松，趙敏笑設計的所有功能全部得以實現。第三步是系統連調，即進行軟件和硬件聯合調試。當然為了美觀在布線中最好不要出現跳線。選元器件時，盡量選擇能使電路簡化的器件。考慮到實際應用中寄生電源供電方式適應能力差且易損壞，此處采用電源供電方式， I/O 口接單片機的 口。 AT89C51 的時鐘產生方式有兩種：內部時鐘電方式和外部時鐘方式。該器件采用 ATMEL 高密度非易圖 陜西教育學院 高等專科學校畢業設計（論文） 第 頁 15 失存儲器制造技術制造，與工業標準的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。 DS1820 使用中注意事項 DS1820 雖然具有測溫系統簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優點 ,但在實際應用中也應注意以下幾方面的問題： (1)較小的硬件開銷需要相對復雜的軟件進行補償 ,由于 DS1820 與微處理器間采用串行數據傳送 ,因此 ,在對 DS1820 進行讀寫編程時 ,必須嚴格的保證讀寫初始化 跳過 ROM 變換溫度 等待 1S 初始化 設置 1820 個 數 匹配 ROM 讀存儲器 存放在緩沖區指針增 1 初始化 b1=0? 否 是 陜西教育學院 高等專科學校畢業設計（論文） 第 頁 14 時 序 ,否則將無法讀取測溫結果。若低電平，寫入的位是 0。表 2 是一部分溫度值對應的二進制溫度數據。 I/O C 64 位 ROM 單 線 接 口 高速緩存 存儲器與控制邏 輯 溫度傳感器 高溫觸發器 TH 低溫觸發器 TL 配置寄存器 8 位 CRC 發生器 Vdd 陜西教育學院 高等專科學校畢業設計（論文）