基于c51單片機,ds18b20溫度計的設計與實現范文模板參考資料-展示頁

　　

【正文】 （ 1） 主要特性： 圖 總體設計方框圖 主 控 制 器 LED顯示 溫 度 傳 感 器 單片機復位 時鐘振蕩 報警點按鍵調整 陜西教育學院 高等專科學校畢業設計（論文） 第 頁 5 第二章 硬件設計 主要器件說明 主控制器 單片機 AT89S51 具有低電壓供電和體積小等特點，四個端口只需要兩個口就能滿足電路系統的設計需要，很適合便攜手持式產品的設計使用系統可用二節電池供電。 考慮到方案中制作數字溫度計，在單片機電路設計中，大多都是使用傳感器，陜西教育學院 高等專科學校畢業設計（論文） 第 頁 4 這是非常容易想到的，所以可以采用一只溫度傳感器 DS18B20，此傳感器，可以很容易直接讀取被測溫度值，進行轉換，就可以滿足設計要求。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。 方案二：由于本設計是測溫電路，首先要選用高性能的 AT89C51 單片機，保證在惡劣的工業環境下能正常運行。 供電電壓：交流 5Ｖ。 ℃。 調節溫度的超調量小于 30%。 （ 4）抗干擾性和可靠性設計。 （ 2）系統的硬件結構幾配置，主要軟件的功能、結構幾框圖。主要表現在兩個方面：一是硬件板設計采用標準總線結構（如 PC 總線），配置各種通用的模板，以便擴充功能時，只需增加功能模板就能實現；二是軟件功能模塊或控制算法采用標準模塊結構，用戶使用時不需要二次開發，只需各種功能模塊，靈活地進行控制系統組態。 （ 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。其次是設計可靠的控制方案，并具有各種安全保護措施，如報警、事故預測、事故處理和不間斷電源等。 陜西教育學院 高等專科學校畢業設計（論文） 第 頁 2 第一章 總體設計方案 系統的設計原則 一般系統的設計原則包含安全性（穩定 抗干擾性），操作的便利性（人性化），實時性，通用性和經濟性。 由 DS18B20 組建的溫度測量單元體積小，便于攜帶、安裝。 而傳統的溫度計也有反應速度慢、讀數麻煩、測量精度不高、誤差大等缺點而下面利用集成溫度傳感器 DS18B20設計并制作了一款基于 AT89C51的 4位數碼管顯示的數字溫度計，其電路簡單，軟硬件結構模塊化，易于實現。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。本文討論的電子溫度計溫度控制系統 AT89C2051單片機提取 DS18B20轉化成溫度變化通過單片機內部 A/D轉化電路轉化成數值并由數顯電路顯示出來。電子溫度計本身可由電源提供電壓，用溫度傳感器檢測溫度，因此電子溫度計屬溫度系統。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。陜西教育學院 高等專科學校畢業設計（論文） 第 頁 1 前 言 單片機在電子產品中的應用已經越來越廣泛，在很多的電子產品中也用到了溫度檢測和溫度控制。隨著溫度控制器應用范圍的日益廣泛和多樣性，各種適用于不同場合的智能溫度控制器應運而生。但是電子溫度計主要應用還是在生產過程、實驗室及研究所。控制理論從經典理論、現代理論已經發展到更先進的控制理論，控制系統也由簡單的控制系統、大系統發展到今 天的復雜系統。 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。其缺點如下： 1． 硬件電路復雜； 2． 軟件調試復雜； 3． 制作成本高。其中溫度傳感器 DS18B20，它集溫度測量、 A／ D 轉換于一體，其測量范圍寬 (55℃～ 125℃ )，DS18B20 是一款具有單總線結構的器件。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。 （ 1）安全可靠 首先要選用高性能的 AT89C51 單片機，保證在惡劣的工業環境下能正常運行。 （ 2）操作維護方便 操作方便表現在操作簡單、直觀形象和便于掌握且不強求操作工要掌握計算機知識才能操作。 （ 4）通用性好 系統設計時應考慮能適應不同的設 備和各種不同設備和各種不同控制對象，并采用積木式結構，按照控制要求靈活構成系統。 （ 5）經濟效益高 系統的設計步驟 （ 1）系統總體方案設計、 （ 2）方案論證評審 硬件和軟件的分別細化設計 硬件和軟件的分別調試 系統的組裝 （ 3）離線仿真和調試階 段 陜西教育學院 高等專科學校畢業設計（論文） 第 頁 3 系體的總體方案設計和框圖設計 （ 1）系統的主要功能、技術指標、原理性方框及文字說明。 （ 3）保證性能指標要求的技術措施。 （ 5）工藝要求 溫度數碼管顯示。 實現溫度閉環控制，控制溫度誤差范圍≤177。 溫度范圍： 50℃ ～ 125℃。 方案一：方案一：考慮到用溫度傳感器，在單片機電路設計中，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，感溫電路比較麻煩，進行 A/D 轉換，才可以滿足設計要求。單片機 AT89C51 具有低電壓供電和體積小等特點，四個端口只需要兩個口就能滿足電路系統的設計需要，很適合便攜手持式產品的設計使用系統可用二節電池供電。 從以上兩種方案，很容易看出，采用方案二，電路比較簡單，軟件設計也比較簡單，故采用了方案二。 溫度計電路設計總體設計方框圖如圖 1所示，控制器采用單片機 AT89C51，溫度傳感器采用 DS18B20，用 4 位 LED 數碼管以串口傳送數據實現溫度顯示。如圖 所示。 與 MCS51 兼容 全靜態工作： 0Hz24Hz 128*8 位內部 RAM 兩個 16 位定時器 /計數器 可編程串行通道 片內振蕩器和時鐘電路 （ 2） 管腳說明： VCC： 供電電壓。 P0 口： P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。 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。 P1 口： P1 口是一個內部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。在 FLASH編程和校驗時， P1 口作為第八位地址接收。并因此作為輸入時， P2口的管腳被外部拉低 ，將輸出電流。 P2 口當用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數據存儲器進行存取時， P2 口輸出地址的高八位。 P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。當 P3口寫入 “1” 后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。 P3口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時器 0 外部輸入） T1（記時器 1 外部輸入） /WR（外部數據存儲器寫選通） /RD（外部數據存儲器讀選通） P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。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。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。另外，該引腳被略微拉高。 PSEN： 外部程序存儲器的選通信號。但在訪問外部數據存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現。注意加密方式 1時， /EA 將內部鎖定為 RESET；當/EA 端保持高電平時，此間內部程序存儲器。 XTAL1： 反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。 顯示器 顯示電路采用 3位共陽 LED 數碼管，利用動態掃描方式，從 P0 口輸出段碼，P2口的 、 、 輸出位碼。如下圖 、 所示： 圖 圖 溫度傳感器 DS18B20 溫度傳感器是 采用美 國 DALLAS 公司生產的 DS18B20 可組網數字溫度傳感器芯片，經焊接，外加不銹鋼保護管封裝而成，具有耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設備數字測溫和控制領域 ,并且可根據實際要求通過簡單的編程實現 9～ 12位的數字值讀數方式。 * 測溫范圍 － 55℃ ～＋ 125℃ ，固有測溫分辨率 ℃ 。 陜西教育學院 高等專科學校畢業設計（論文） 第 頁 8 * 工作電源 : 3~5V/DC * 測量結果以 9 位數字量方式串行傳送。 * 汽車空調、冰箱、冷柜、以及中低溫干燥箱等。