畢業論文：基于ds18b20的多點測溫系統終稿(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 D a w n B y:1P 1. 02P 1. 13P 1. 24P 1. 35P 1. 46P 1. 57P 1. 68P 1. 79R S T10P 3. 011P 3. 112P 3. 213P 3. 314P 3. 415P 3. 516P 3. 617P 3. 718X T A L 219X T A L 120GND40V C C39P 0. 038P 0. 137P 0. 236P 0. 335P 0. 434P 0. 533P 0. 632P 0. 731/ E A30A L E29/ P S E N28P 2. 727P 2. 626P 2. 525P 2. 424P 2. 323P 2. 222P 2. 121P 2. 0U1A T 89 C 5 2P 27P 26+5123J?C O N 35V1GND2V I N +3V I N 4F I G5P W 5 VP W 1C70 .1 U FC94 7U F 電壓電源模塊是為了使輸入的 220V 交流電轉換為 5V 直流電，另外 c7 和c9 電容的作用是消除濾波，提高負載能力，使輸出電壓信號穩定 。 DS18B20 溫度測量 模塊 DS18b20 是美國 DALLAS 公司推出的單總線數字化測溫集成電路，它具有獨特的單線接口方式，將非電模擬量溫度值轉換為數字信號 串行 輸出僅需占用 1位 I/O端口，能夠直接讀取被測現場的溫度值。它體積小，電壓適用范圍寬（ 3v~5v），且可通過編程實現 9~12 位的溫度讀數，即具有可調的溫度分辨率，因此實用性和可靠性較高，應用廣泛。 以下是 DS18b20 的內部結構圖。 圖 25 DS18b20 的內部結構圖 圖 24 電壓電源原理圖 畢業設計 第 5 頁 DS18B20 有 4 個主要的數據部件： ① 64 位 激光 ROM。 64 位激光 ROM 從高位到低位依次為 8 位 CRC、 48 位序列號和 8位家族代碼 (28H)組成。 ② 溫度靈敏元件。 ③ 非易失性溫度報警觸發器 TH 和 TL。可通過軟件寫入用戶報警上下限值。 ④ 配置寄存器。配置寄存器為高速暫存存儲器中的第五個字節。 DS18B20 在 0 工作時按此寄存器中的分辨率將溫度轉換成相應精度的數值 DS18B20 的測溫范圍為 55℃ ~+125℃ ,在 10℃ ~+85℃范圍內，精度為177。℃。在電壓低于 時精度誤差較大。在本系統中使用了兩個 DS18b20 溫度傳感器，測溫范圍 為 0℃ ~100℃，另外根據器件穩定工作的特點，考慮到驅動能力的不足，采用外加 5V 電源以滿足傳感器精度高的要求。 根據其時序特點以下是 DS18B20 與 AT89C52 單片機構成的溫度監測 系統如下 V C C1DQ2GND3D S 18 B 2 0D S 18 B 2 0R41 00 KDQ+5 圖 26 DS18b20 的典型應用 在本系統 中兩個溫度傳感器與單片機連接方式如下： 畢業設計 第 6 頁 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 1 M a y 20 1 0 S he e t o f F i l e : C : \ P r og r a m F i l e s \ D e s i gn E x p l o r e r 9 9 S E \ L i b r a r y \ S c h \ M yD e s i gn 3 .d d bD a w n B y:123J1123J2+5 +5P 10 P 11 本系統為多點溫度測試。 DS18B20 采用外部供電方式，理論上可以在一根數據總線上掛 256 個 DS18B20，但實際應用中發現，如果掛接 20 個以上的 DS18B20 就會 產生功耗問題。另外單總線長度也不宜超過 ，否則 會影響到數據的傳輸。在這種情況下我們可以采用分組的方式，用單片機的多個 I/O 來驅動多路DS18B20。在實際應用中還可以使用一個 MOSFET 將 I/O 口線直接和電源相連，起到上拉的作用。在本電路板的設計中考慮到 初步 實踐的準確性，暫使用 2 個DS18B20 分別連接單片機的 和 口。 對 DS18B20 的設計，需要注意以下問題 （ 1）對硬件結構簡單的單線數字溫度傳感器 DS18B20 進行操作，需要用較為復雜的程序完成。編制 程序時必須嚴格按芯片數據手冊提供的有關操作順序進行，讀、寫時間片程序要嚴格按要求編寫。尤其在使用 DS18B20 的高測溫分辨力時，對時序及電氣特性參數要求更高。 （ 2）有多個測溫點時，應考慮系統能實現傳感器出錯自動指示，進行自動DS18B20 序列號和自動排序，以減少調試和維護工作量。 （ 3）測溫電纜線建議采用屏蔽 4 芯雙絞線，其中一對線接地線與信號線，另一組接 VCC和地線，屏蔽層在源端單點接地。 DS18B20 在三線制應用時，應將其三線焊接牢固；在兩線應用時，應將 VCC與 GND接在一起，焊接牢固。若 VCC脫開未接，傳感器只送 ℃ 的溫度值。 （ 4）實際應用時，要注意單線的驅動能力，不能掛接過多的 DS18B20，同時還應注意最遠接線距離。另外還應根據實際情況選擇其接線拓撲結構。 圖 27 傳感器與單片機連接圖 畢業設計 第 7 頁 鍵盤選擇模塊 本系統采用 4 個歐姆龍輕觸開關作為選擇按鈕。 第 一個按鈕是 選擇 鍵， 默認為顯示時間，按一次可以切換到溫度最大值的設定。第二 個按鈕是 up 鍵， 第三個按 扭是 down 鍵，第四個按鈕是 start 鍵。所有這些選擇操作的結果都可以在液晶顯示模塊中顯示出來。 以下是開關選擇與單片機連接電路圖 。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 7 M a y 20 1 0 S he e t o f F i l e : C : \ P r og r a m F i l e s \ D e s i gn E x p l o r e r 9 9 S E \ L i b r a r y \ S c h \ M yD e s i gn 3 .d d bD a w n B y:1P 1. 02P 1. 13P 1. 24P 1. 35P 1. 46P 1. 57P 1. 68P 1. 79R S T10P 3. 011P 3. 112P 3. 213P 3. 314P 3. 415P 3. 516P 3. 617P 3. 718X T A L 219X T A L 120GND40V C C39P 0. 038P 0. 137P 0. 236P 0. 335P 0. 434P 0. 533P 0. 632P 0. 731/ E A30A L E29/ P S E N28P 2. 727P 2. 626P 2. 525P 2. 424P 2. 323P 2. 222P 2. 121P 2. 0U1A T 89 C 5 2C22 2PC12 2PC82 2U FY11 1. 0 59 2R31K+512345678161514131211109R P 1R E S P A C K 41234 5678S1S W D I P 4P 10P 11P 12P 13+ 5VR u n 歐姆龍 輕觸開關 在實際的電路板設計中會考慮到干擾的影響， 所以 在每個開關的 兩極間 會并聯一個小電容以起到硬件消抖的作用 。 此開關有四個引腳，是為了焊接時牢固些。 液晶顯示模塊 本系統 使用的是 1602 液晶顯示模塊。 1602 液晶顯示器 以其微功耗、體積小、顯示內容豐富、超薄輕巧 、位數多、程序簡單 的諸多優點，在各類儀表和低功耗系統中得到廣泛的應用。根據顯示內容可以分為字符型液晶，圖形液晶。根據顯示容量又可以分為單行 16 字， 2 行 16 字，兩行 20 字等等。 如圖 28 鍵盤選擇與單片機連接圖 畢業設計 第 8 頁 在本系統中使用的是字符型兩行 16 字液晶顯示器。 在與單片機連接 時使用接口電路（排針）相連，為并行通信。 以下是 1602 液晶顯示器外型圖 和液晶顯示的典型應用。 1602 液晶顯示 采用標準的 16 腳接口，其中：（模塊背面有標注） 第 1 腳： VSS 為地電源 第 2 腳： VDD 接 5V 正電源 第 3 腳： V0 為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時 對比度最高，對比度過高時會產生 “鬼影 ”，使用時可以通過一個 10K 的電位器調整對比度 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平時選擇數據寄存器、低電平時選擇指令寄存器。 第 5 腳： RW 為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。 當RS 和 RW 共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址；當 RS 為高電平、 RW 為低電平時可以寫入 數據。 第 6 腳： E 端為使能端，當 E 端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執行命令。 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數據線。 第 15～ 16 腳：空腳 1602 液晶模塊內部的字符發生存儲器（ CGROM)已經存儲了不同的點陣字符圖形，這些字符有，阿拉伯數字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，其中數字與字母同 ASCII 碼兼容。 圖 29 液晶顯示器外形圖 畢業設計 第 9 頁 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 0 M a y 20 1 0 S he e t o f F i l e : C : \ P r og r a m F i l e s \ D e s i gn E x p l o r e r 9 9 S E \ L i b r a r y \ S c h \ M yD e s i gn 3 .d d bD a w n B y:1P 1. 02P 1. 13P 1. 24P 1. 35P 1. 46P 1. 57P 1. 68P 1. 79R S T10P 3. 011P 3. 112P 3. 213P 3. 314P 3. 415P 3. 516P 3. 617P 3. 718X T A L 219X T A L 120GND40V C C39P 0. 038P 0. 137P 0. 236P 0. 335P 0. 434P 0. 533P 0. 632P 0. 731/ E A30A L E29/ P S E N28P 2. 727P 2. 626P 2. 525P 2. 424P 2. 323P 2. 222P 2. 121P 2. 0U1A T 89 C 5 2+ 5V12345678910111213141516R P ?1 6P I NV C CR21 0KP 27P 26P 26P 27R41K+5 如圖 210 液晶顯示典型應用 在實際電路板的設計中，會考慮增加上拉