单片机的DSB数字温度计的实训分析方案.pdf
天津电子信息职业技术学院暨国家示范性软件职业技术学院单片机实训题目：用 MCS-51单片机和18B20实现数字温度计姓名：系别：网络系专业：计算机控制技术班级：计控指导教师：*伟时间安排：2018年1月7日至 2018年1月11日摘要-1-/16 随着国民经济的发展，人们需要对各中加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中温度进行监测和控制。采用单片机来对他们控制不仅具有控制方便，简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大的提高产品的质量和数量。在日常生活及工业生产过程中，经常要用到温度的检测及控制，温度是生产过程和科学实验中普遍而且重要的物理参数之一。在生产过程中，为了高效地进行生产，必须对它的主要参数，如温度、压力、流量等进行有效的控制。温度控制在生产过程中占有相当大的比例。温度测量是温度控制的基础，技术已经比较成熟。传统的测温元件有热电偶和二电阻。而热电偶和热电阻测出的一般都是电压，再转换成对应的温度，这些方法相对比较复杂，需要比较多的外部硬件支持。我们用一种相对比较简单的方式来测量。我们采用美国DALLAS半导体公司继DS18B20之后推出的一种改进型智能温度传感器DS18B20作为检测元件，温度范围为-55125 o C,最高分辨率可达0.0625 o C。DS18B20可以直接读出北侧温度值，而且采用三线制与单片机相连，减少了外部的硬件电路，具有低成本和易使用的特点。本文介绍一种基于AT89C51单片机的一种温度测量及报警电路,该电路采用DS18B20作为温度监测元件，测量范围0-+100，使用 LED模块显示，能设置温度报警上下限。正文着重给出了软硬件系统的各部分电路，介绍了集成温度传感器DS18B20的原理，AT89C51单片机功能和应用。该电路设计新颖、功能强大、结构简单。关键词：单片机，数字控制，温度计，DS18B20，AT89S51第 1 章.数字温度计总体设计方案文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 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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。1.1.2 方案二(1.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。(2.方案二的总体设计框图温度 计 电 路 设 计总 体 设 计方 框 图 如 图1 所 示，控 制 器采 用 单 片机AT89S51，温度传感器采用DS18B20，用 4 位 LED数码管以串口传送数据实现温度显示图 1 总体设计方框图第 2 章 数字温度计详细设计主控制器LED显示温度传感器单片机复位时钟振荡报警点按键调整文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 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P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8 位双向 I/O 口，P1口缓冲器能接收输出 4TTL门电流。P1口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 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HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9-4-/16 FLASH 编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2 口：P2口为一个内部上拉电阻的8 位双向 I/O 口，P2口缓冲器可接收，输出 4 个 TTL门电流，当 P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向I/O 口，可接收输出 4 个TTL门电流。当 P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流 ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示：P3口管脚 备选功能P3.0 RXD串行输入口）P3.1 TXD串行输出口）P3.2/INT0 外部中断 0）P3.3/INT1 外部中断 1）P3.4 T0 记时器 0 外部输入）P3.5 T1 记时器 1 外部输入）P3.6/WR外部数据存储器写选通）P3.7/RD外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止 ALE的输出可在 SFR8EH 地址上置 0。此时，ALE 只有在执行 MOVX，MOVC 指令是 ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP：当/EA 保持低电平时，则在此期间外部程序存储器0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1 时，/EA 将内部锁定为RESET；当/EA 端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH 编程期间，此引脚也用于施加 12V编程电源 VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。2.1.3 振荡器特性：XTAL1和 XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9-5-/16 部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。2.1.4 芯片擦除：整个 PEROM 阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平 10ms 来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。此外，AT89C51 设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU 停止工作。但 RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM 的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。单片机AT89S51具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用系统可用二节电池供电。单片机 AT89S51具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用系统可用二节电池供电。2.2 温度采集部分的设计2.2.1.温度传感器 DS18B20 DS18B20 温度传感器是美国 DALLAS 半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现位的数字值读数方式。TO 92 封装的 DS18B20 的引脚排列见下图，其引脚功能描述见表1。底视图）DS18B20 表 1 DS18B20 详细引脚功能描述序号名称引脚功能描述1 GND 地信号文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 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HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9-6-/16 2 DQ 数据输入/输出引脚。开漏单总线接口引脚。当被用着在寄生电源下，也可以向器件提供电源。3 VDD 可选择的 VDD 引脚。当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。DS18B20 的性能特点如下：1）独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信；2）多个 DS18B20 可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能；3）无须外部器件；4）可通过数据线供电，电压范围为3.05.5；5）零待机功耗；6）温度以或位数字；7）用户可定义报警设置；8）报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度温度报警条件）的器件；9）负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作；DS18B20采用脚 PR 35 封装或脚SOIC封装，其内部结构框图如图2所示。图 2 DS18B20内部结构64 位 ROM 的结构开始位是产品类型的编号，接着是每个器件的惟一的序号，共有 48 位，最后位是前面56 位的 CRC 检验码，这也是多个DS18B20可以采用一线进行通信的原因。温度报警触发器和，可通过软件写入户报警上下限。DS18B20温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存和一个非易失性的可电擦除的EERAM。高速暂存RAM的结构为字节的存储器，结构如图3所示。头个字节包含测得的温度信息，第和第字节和的拷贝，是易失的，每次上电复位时被刷新。第个字节，为配置寄存器，它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率。DS18B20工作时寄存器中的分辨率转换为相应精度的温度数值。该字节各位的定义如图3 所示。低位一直为，是工作模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式，DS18B20出厂时该位被设置为，用户要去改动，R1 和0 决定温度转换的精度位数，来设置分辨率。温度 LSB I/O C 64 位ROM 和单线接口高速缓存存储器与控制逻辑温度传感器高温触发器 TH 低温触发器 TL 配置寄存器8位CRC发生器Vdd 文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S8A1 HX10O8Z2Q9L3 ZS10I8P6O1T9文档编码:CZ6Z2G7S
