2022年基于DS18B20的多点温度采集系统方案设计书.docx
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1、精品学习资源题 目:基于 DS18B20 的多点温度采集系统设计(LCD )系(部): 信息科学与电气工程学院实习地点:班 级:同学姓名:学号:指导老师:时间: 2021 年 月 日 到 2021 年 月 日山 东 交 通 学 院欢迎下载精品学习资源摘要单片机已在各行业得到广泛应用,为适应更多的应用领域,厂家实行了在一块单片机芯片上集成多种功能部件和大容量储备器的方法;因而,整个应用系统不需要扩展,而体积变小、牢靠性增高,使单片机成为真正意义上的单片机系统;本设计是基于 STC89C52 单片机和 DS185B20 实现温度的测量系统,单片机在本系统中作为温度输入和显示掌握器件, DS18B2
2、0 被用作温度数据的采集和温度输出器件;本系统采纳单总线操作,线路简洁,测量值精确,可实现多点测量,并对温度超过限制值,产生报警和数据采集;本系统被广泛应用于温 度掌握、温度检测、温度采、消防等系统中;关键词 单片机;数据转换;温度显示;欢迎下载精品学习资源目录一.课程设计总体说明11.1 目的11.2 基本功能11.3 扩展功能11.4 课题所达到的功能目标11.5 单片机的挑选1二.硬件系统说明21 硬件总体设计方案21.1 硬件设计目标21.2 硬件功能模块划分21.3 主控芯片和关键元器件的选型、接口和引脚介绍22. 软件设计62.1 流程图6三.软件调试说明71.软件性能测试7四课题
3、开发总结10五用户操作说明11六.参考资料11附录:程序12欢迎下载精品学习资源一、课题总体设计说明1.1 、目的( 1)本试验要实现的是通过DS18B20 温度传感器采集温度并在LCD 上显示 , 并学会使用单片机掌握DS18B20 此类单总线器件,并对数字温度传感器DS18B0 进行时序分析;(2) 更进一步明白 LCD1602 的应用;(3) 把握单片机与 PC 的远程通信;1.2 、基本功能( 1)以数字传感器DS1820 作为前端采集温度,经过单片机处理后,将外部的温度显示在液晶屏上;( 2)可用通过独立式按键来设定温度的上限值和下限值,当坏境温度超过上限值或低于下限值时会自动提示,
4、并在液晶屏上提示温度大于上限值或温度小于下限值;( 3 )当单片机检测到DS18B20 存在时会在在LCD1602上显示 “ DS18B20Succes ”,反之就显示 “ DS18B20 is Wrong, TEMP is No on ”;1.3 、扩展功能以数字传感器DS1820 作为前端采集温度,经过单片机处理后,再通过串口通信,把实时温度值、上限值和下限值显示在用VB 语言编辑的运算机软件的界面上并显示出实时温度的变化曲线,当实时温度超过所设定的上限值和下限值时会在用VB 语言编辑的运算机软件的界面上提示当前温度超过上限值或下限值,模拟实现设备与运算机的通信,通过运算机对设备的温度检测
5、以及实时监控;1.4 、课题所达到的功能目标( 1)能在 LCD1602 上精确的显示出实时温度;( 2)独立式按键能设置报警温度的上限值、下限值和查看所设定的上限值、下限值;( 3)当温度大于上限值或低于下限值时在液晶屏上自动提示;( 4)通过串口和 PC 机连接,能够把实时温度值、上限值和下限值显示在用VB 语言编辑的运算机软件的界面上并显示出实时温度的变化曲线,当实时温度超过所设定的上限值和下限值时会在用VB 语言编辑的运算机软件的界面上提示当前温度超过上限值或下限值;1.5 、单片机的挑选本系统采纳了 51 单片机,其体积小巧,携带便利,价格廉价;且USB 接口通讯及供电,通讯速度快,
6、 无须外接电源; 51 单片机有一个全双工的串通信口,特别适合与电脑进行通信;二、硬件设计说明1、 硬件总体设计方案1.1 、硬件设计目标本系统中通过温度传感器DS18B20 的数据线 DQ 与主控芯片 51 单片机的 P3.3 相连接, DS18B20 将采集欢迎下载精品学习资源到的数据送给单片机,经过单片机出来后,显示在8 位数据线与单片机 P0 口的液晶 LCD 上;,当坏境温度超过上限值或低于下限值时会自动提示,并在液晶屏上提示温度大于上限值或温度小于下限值;4 个按键 K1K4 接到单片机的 P1.0P1.4,来实现对上限值和下限值的查看与设定;串口经过MAX232 的电平转换后 R
7、1 OUT 和 T1 IN 接到单片机的 RXD 与 TXD 来实现与用VB 语言编辑的运算机软件的界面间的通信;液晶 LCD 的 RS、 R/W、E 分别接到单片机的P2.0P2.2 来实现单片机掌握液晶的读写命令和数据的掌握;1.2 、硬件功能模块划分温度检测模块显示模块主控芯片掌握模块通信模块(1) AT89S51:实现对整个系统的掌握;(2) DS18B20 、LCD1602 :温度传感器 DS18B20 的数据线 DQ 与主控芯片 51 单片机的 P3.3 相连接,DS18B20 将采集到的数据送给单片机,经过单片机处理后,显示在8 位数据线与单片机 P0 口的液晶 LCD上;(3)
8、 按键输入:对报警温度上限值TH 和下限值 TL 的设置;(4) 串口通信:实现与与用VB 语言编辑的运算机软件的界面间的通信;1.3 、主控芯片和关键元器件的选型、接口和连接方式定义1.3.1、主控芯片和关键元器件的选型(1) 主控芯片: AT89S51(2) 温度采集: DS18B20(3) 按键:独立式按键( K1K4 )(4) 显示: LCD1602(5) 串口:通过 MAX232 与单片机的 10 脚 11 脚相连1.3.1.1 、AT89S51 引脚结构 ,见图 1-1欢迎下载精品学习资源图 1-1 单片机封装及引脚结构引脚功能说明: VCC:供电电压;GND :接地;P0 口:
9、P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口,每脚可吸取 8TTL 门电流;当P0 口的管脚第一次写1 时,被定义为高阻输入;P0 能够用于外部程序数据储备器,它可以被定义为数据/地址的低八位;在FIASH 编程时, P0 口作为原码输入口,当FIASH 进行校验时, P0 输出原码,此时 P0 外部必需接上拉电阻;P1 口: P1 口是一个内部供应上拉电阻的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常,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故;在FLASH 编程和校验时, P1 口作为低八
10、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 口当用于外部程序储备器或16 位地址外部数据储备器进行存取时, 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储备器进行读写时, P2 口输出其特别功能寄存器的内容;P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和掌握信号;P3 口: P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻
11、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 的一些特别功能口,如下表所示: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(外部数据储备器写选通)P3.7 /RD(外部数据储备器读选通)欢迎下载精
12、品学习资源P3 口同时为闪耀编程和编程校验接收一些掌握信号;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常间;ALE/PROG :当拜访外部储备器时,地址锁存答应的输出电平用于锁存地址的低位字节;在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲;在平常,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;然而要留意的是:每当用作外部数据储备器时,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
13、被略微拉高;假如微处理器在外部执行状态ALE 禁止,置位无效;/PSEN:外部程序储备器的选通信号;在由外部程序储备器取指期间,每个机器周期两次/PSEN 有效;但在拜访外部数据储备器时,这两次有效的/PSEN 信号将不显现;/EA/VPP :当/EA 保持低电平常,就在此期间外部程序储备器(0000H-FFFFH ),不管是否有内部程序储备器;留意加密方式1 时, /EA 将内部锁定为 RESET;当 /EA 端保持高电平常,此间内部程序储备器;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
14、自反向振荡器的输出;1.3.1.2 、 DS18B20 数字温度传感器介绍功能介绍DALLAS最新单线数字温度传感器DS18B20 的“一线器件 ”体积更小、适用电压更宽、更经济Dallas 半导体公司的数字化温度传感器DS1820 是世界上第一片支持“一线总线 ”接口的温度传感器;一线总线特殊而且经济的特点,使用户可轻松地组建传感器网络,为测量系统的构建引入全新概念;DS18B20 、DS1822 “一线总线 ”字化温度传感器 同 DS1820 一样, DS18B20 也 支持 “一线总线 ”接口,测量温度范畴为-55 C+125C, -10+85 C 范畴内 ,精度为 0.5 C;DS18
15、22 的精度较差为 2C ;现场温度直接以 “一线总线”的数字方式传输,大大提高了系统的抗干扰性;适合于恶劣环境的现场温度测量,如:境掌握、设备或过程掌握、测温类消费电子产品等;与前一代产品不同,新的产品支持3V5.5V 的电压范畴,使系统设计更敏捷、便利;而且新一代产品更廉价,体积更小 ;DS18B20 、 DS1822 的 特 性DS18B20 可以程序设定912 位的辨论率,精度为0.5 C;可选更小的方式,更宽的电压适用范畴;辨论率设定,及用户设定的报警温度存储在 EEPROM 中,掉电依旧储存;DS18B20 的性能是新一代产品中最好的!性能价格比也特别杰出! DS1822DS18B
16、20 软件兼容,是 DS18B20 的简化版本;省略了储备用户定 义 报 警 温 度 、 分 辨 率 参 数 的EEPROM ,精度降低为 2C ,适用于对性能要求不高,成本掌握严格的应用,是经济型 产品; 继“一线总线 ”的早期产品后, DS1820 开创了温度传感器技术的新概念;DS18B20和 DS1822 使电压、特性及封装有更多的挑选,让我们可以构建适合自己的经济的测温系 统; DS18B20 的内部结构 DS18B20 内部结构主要由四部分组成: 64 位光刻 ROM 、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH 和 TL 、配置寄存器; DS18B20 的管脚排列如下 :DQ 为数字
17、信号输入 /输出端; GND 为电源地; VDD为外接供电电源输入端(在寄生电源 接线方式时接地);光刻ROM 中的 64 位序列号是出厂前被光刻好的,它可以看作是该DS18B20 的地址序列码; 64 位光刻 ROM 的排列是:开头 8 位( 28H)是产品类型标号,接着的48 位是该 DS18B20 自身的序列号,最终 8 位是前面 56 位的循环冗余校验码( CRC=X8+X5+X4+1 );光刻 ROM 的作用是使每一个 DS18B20 都各不相同,这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20 的目的; DS18B20 中的温度传感器可 完成 对温 度的 测量 ,以 12 位转化 为
18、例: 用 16 位符 号扩 展的二 进 制 补码 读数形 式供应 , 以0.0625/LSB 形式表达,其中 S 为符号位,见表 2-1 ;表 2-1DS18B20 内部温度表示形式欢迎下载精品学习资源例如 +125的数字输出为07D0H , +25.0625的数字输出为FF6FH,-55的数字输出为 FC90H;见表 2-2表 2-2DS18B20 转化温度形式实际温度值数字输出(二进制)0191H , -25.0625的数字输出为数字输出(十六进制)+1250000 0111 1101 000007D0H+850000 0101 0101 00000550H+25.06250000 000
19、1 1001 00010191H+10.125 0000 0000 1010 001000A2H+0.5 0000 0000 0000 10000008H00000 0000 0000 00000000H-0.51111 1111 1111 1000FFF8H-10.1251111 1111 0101 1110FF5EH-25.0625 1111 1110 0110 1111FE6EH-55 1111 1100 1001 0000FC90H欢迎下载精品学习资源这是 12 位转化后得到的 12 位数据,储备在 18B20 的两个 8 比特的 RAM 中,二进制中的前面5 位是符号位,假如测得的温
20、度大于0,这 5 位为 0,只要将测到的数值乘于0.0625 即可得到实际温度;假如温度小于 0,这 5 位为 1,测到的数值需要取反加1 再乘于 0.0625 即可得到实际温度;1.3.2、接口和连接方式定义1 液晶 LCD1602 的数据和指令挑选掌握端RS 接到单片机的 P2.0,读写掌握R / W接到单片节的 P2.1,欢迎下载精品学习资源数据读写掌握位E 接到单片机的P2.2, 8 位数据线 DB0DB7 接到单片机的P0 口;24 个按键 K1K4 分别接到单片机的 P1.0P1.3;3 DS18B20 的 DQ 接到单片机的 P3.3.2、软件设计(1) 流程图欢迎下载精品学习资
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