基于单片机的温度控制毕业设计论文2.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流基于单片机的温度控制毕业设计论文2.精品文档. 课 程 设 计题目 基于单片机的温度控制 系 别 信息与计算机科学系 专 业 网络工程 姓 名 学 号 指导教师 徐伟昌 完成时间 一 设计题目：单片机的温度控制系统二 设计目的 对大学期间所学的知识进行了一个全面、系统的总结，锻炼理论和实践相结合的能力，了解电子产品设计的一般设计过程，熟练掌握Keil C,Proteus等专业软件，掌握电子电路调试的方法，独立解决设计与调试过程中出现的一般问题，正确选择元器件与材料，能对设计电路的指标和性能进行测试并提出改进意见，能查阅各种有关手册和正确编写设

2、计报告。三 设计内容利用单片机与DS18B20设计一个温度控制系统，四位数码显示。要测的环境温度通过一线温度传感器 DS18B20 采集，然后通过 C52 单片机处理并在数码管上显示，同时单片机控制5V 继电器，用于对温度进行实时控制操作，当温度上升到达某一定值，开继电器（继电器常开端接有降温电器）；当温度下降到某一定值，开另继电器（继电器常开端接有升温电器）。四 任务与要求1 熟悉单片机芯片，了解单片机指令集和汇编语言。2 熟悉Proteus软件，并用来设计应用系统原理图。3 对系统进行分析，画出流程图。4 阅读文献，编写开题报告，设计方案不少于两种，并且进行论证。5 翻译不少于2000字的

3、外文资料。6 编写各个流程图中相应模块的程序。7 使用keil软件进行调试并和Proteus相结合进行相应的仿真。8. 将软件和硬件相结合进行相应的编码测试及整个软硬件系统的综合测试，实现功能，并达到性能要求。9. 按论文的规范撰写论文。五 时间安排第 3 周 ：与设计内容相关的学习；第4 周 ：完成开题报告；第5-6周 ：编写软件程序；第 7-8周 ：完成硬件电路设计，购买相关器件；第9-11周：软硬件系统调试；第 12周 ：撰写论文；第 13周 ：修改打印；第14周：论文答辩。六 重点研究问题1如何实时显示温度2如何实现单片机对大功率电器的控制六 参考资料1Proteus软件,“资料下载”

4、23童诗白 华成英.模拟电子技术基础，高等教育出版社，2003年4. 李广弟.单片机基础，北京航空航天大学出版社，1994年5. 刘守义.单片机应用技术，西安电子科技大学出版社，2002年6. 关德新、冯文全.单片机外围器件实用手册，北京航空航天大学出版社，1998 7. 李 钢.1-Wire总线数字温度传感器DS18B20原理及应用.现代电子技术J,20058. 陈跃东.DS18B20集成温度传感器原理与应用J.安徽机电学院学报,20029. 阎石.数字电子技术基础（第三版）M. 北京：高等教育出版社，198910.金伟正.单线数字温度传感器的原理与应用J.电子技术与应用，2000华北水利水

5、电学院本科生毕业设计开题报告学生姓名学号专业电子信息工程题目名称单片机的温度控制系统课题来源自选主要内容本课题实验的设计方案：本系统的电路设计，它主要由四部分组成:控制部分主芯片采用单片机89S52；显示部分采用四位LED数码管以动态扫描方式实现温度显示；温度采集部分采用DS18B20温度传感器； 继电器控制模块。（1） 软件系统设计方案：系统程序主要包括主程序，但是ds18b20初始化程序，读出温度子程序，,温度处理并显示子程序，继电器控制子程序。1）系统的总流程图（如下图）2）主程序主程序的主要功能是负责温度的实时显示，读出并处理DS18B20的测量的当前温度值。 读出的数据放在不同的两个

6、单元中。温度低8位放在temp-data0 ， 温度高8位放在temp-data1 。3)读出温度子程序读出温度子程序的主要功能是读出RAM中的9字节，在读出时需进行CRC校验，校验有错时不进行温度数据的改写。 DS18B20的各个命令对时序的要求特别严格，所以必须按照所要求的时序才能达到预期的目的，同时，要注意读进来的是高位在后低位在前，共有12位数，小数4位，整数7位，还有一位符号位图中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1，高温度系数晶振随温度变化其震荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入，图中还隐含着计数门，当计数门打开时，

7、DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲后进行计数，进而完成温度测量。计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将-55 所对应的基数分别置入减法计数器1和温度寄存器中。3）温度处理并显示温度子程序读出温度放在temp-data1 temp-data0暂存寄中，对读出的温度进行处理，然后用软件把温度显示在数码管上。4）继电器控制子程序当温度高于设定温度时，启动降温继1电器；当温度低于设定温度2时启动升温继电器。开 始初始化DS18B20显示当前温度判断当前温度值超过设定温度上限启动风扇降低温度灯亮并启动风扇降低温度，启动风扇降低温度设定温度上、下限启动电热炉升高温度是否

8、低于设定温度下限是灯亮否 系统总流程图1. 软件调试使用keil软件对程序的正确性和功能进行初步的调试和仿真，随后使用proteus软件进行原理图的绘制并将keil编译生产的hex文件导入相应的单片机仿真部分中进行整体设计的原理性仿真，由于proteus中可能缺乏某些实际产品中相应的仿真元器件，因此将采用电灯泡或电机等替代性显示来获取相应的原理仿真的结果。2. 硬件、软件综合调试 在经过硬件、软件的单独调试之后，即可进入硬件和软件联合仿真调试的阶段。 采取的主要技术路线或方法1. 使用C语言对程序进行模块化的编写和组合。2. 使用keil软件进行程序的仿真和调试。3. 使用proteus软件对

9、整体原理图进行绘制并实施主要控制模块-单片机的功能上的仿真。4. 软硬件综合性的仿真。预期的成果及形式1. 实现对当前温度的动态显示2. 实现进行控制时间安排第1-2周：查阅相关文献；第 3 周：与设计内容相关的学习；第 4 周：完成开题报告；第5-6周：编写软件；第7-8周：完成硬件电路设计，进行相应芯片选型和购买相关器件；第9-11周：性能调试；第12周： 撰写论文；第13周： 修改打印；第14周： 论文答辩指导教师意见签 名：年 月 日备注摘 要 近年来单片机发展十分迅速，一个以微机应用为主的新技术革命浪潮正在蓬勃兴起，单片机的应用已经渗透到电力、冶金、化工、建材、机械、食品、石油等各个

10、行业。而温度的测量及控制变得越来越重要，温度是日常生活中无时不在的物理量，温度的控制在各个领域都有积极的意义。很多行业中都有大量的用电加热设备，如用于热处理的加热炉，用于融化金属的坩锅电阻炉及各种不同用途的温度箱等，传统的温度采集方法不仅费时费力，而且精度差，单片机的出现使得温度的采集和数据处理问题能够得到很好的解决。所以采用单片机对温度进行控制不仅具有控制方便、简单、灵活性大等特点，而且还可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量。因此，智能化温度控制技术正被广泛地采用。随着新技术的不断开发与应用，传统的温度采集方法不仅费时费力，而且精度差，温度是工业对象中的一个重要的被控

11、参数。然而所采用的测温元件和测量方法也不相同；产品的工艺不同，控制温度的精度也不相同。因此对数据采集的精度和采用的控制方法也不相同。本设计详细地讲述了基于单片机STC89S52和温度传感器DS18B20的温度控制系统的设计方案与软硬件实现方案。系统采用数字温度传感器DS18B20采集温度数据，数码管同步显示当前测量值，可通过程序对温度进行设定值。当温度低于设定值时，单片机控制继电器启动加热器加热，同时与它相连的发光二极管亮，当温度高于设定值时，加热器停止加热，降温继电器工作，同时与它相连的发光二极管亮，从而实现了测量和控制温度的目的。系统稍微改装可以作为生物培养液温度监控系统，可以做热水器温度

12、调节系统、实验室温度监控系统等等。系统具有控制方便、结构简单和灵活性大等优点，经过反复测试，系统能够稳定运行。关键词: 温度；STC89S52；单片机；控制ABSTRACTWith the development of the society, thecontrol and measure of temperature become more and more important， The temperature is the ever-present physical quantities in daily life, the control of the temperature in va

13、rious fields have positive significance. Many industry there are a large number of electricity heating equipment, such as to be used in heat treatment furnace, used to melt metal of the crucible resistance furnace and various different uses of temperature box, etc, Useing onolithic control of them h

14、as not only control convenient, simple, flexible, but also features could increase the technical indexes of accused of temperature, thus greatly improve the quality of the products. Therefore, intelligent temperature control technology is being widely adopted.The design and implementation of tempera

15、ture control system based on single chipmicrocontroller AT89S52 and DS18B20 are introduced in this paper. Temperature data are collected by DS18B20, temperature settings and current measurements are displayed by digital tube, the temperature settings can be change by the key-presses with 1 step. The

16、 default temperature value is 0123. When the temperature is under the settings, the heater starts with the red-led on,oppositely, the heater stopped heating when the temperature is higher than the set value. System can be as creature nutrient-containing medium temperature monitoring system after bei

17、ng modified slightly, and can do water heater temperature regulation system, lab temperature monitoring system, etc. The system is control convenient, simple, flexibility. After repeated testing, the system can operate stabl.Keyword: temperature; STC89S52; MCS; control目 录摘 要IABSTRACTII第1章 绪论11.1 温度控

18、制系统设计的背景、发展历史及意义1第2章 总体设计方案32.1 方案一32.2 方案二3第3章 单片机STC89S52的结构与原理43.1 STC89C52简介43.2 STC89SC52的引脚说明5第4章 温度控制的硬件设备114.1 温度传感器的选择114.1.1 DS18B20的性能特点114.1.2 DS18B20的内部结构114.1.3 DS18B20内部结构主要组成部分124.2 DS18B20的工作原理14 4.2.1 DS18B20的工作时序.144.2.2 DS18B20的测温原理164.2.3 DS18B20的测温流程17第5章 系统的硬件设计185.1 温度采集电路185

19、.2 数码管的温度显示电路185.2.1 数码管的分类185.2.2 数码管的驱动方式185.2.3 本设计的数码管驱动195.3 温度控制电路205.4 晶振电路215.5 复位电路22第6章 系统软件设计236.1 系统软件设计整体思路236.2 系统程序的流程图23第7章 电路仿真与分析297.1 仿真软件297.2 调试29致谢31参考文献32附录一 外文翻译27附录二 部分源程序代码41附录三 总体电路图51第1章 引 言1.1 温度控制系统设计的背景、发展历史及意义 随着社会的发展，科技的进步，以及测温仪器在各个领域的应用，智能化已是现代温度控制系统发展的主流方向。特别是近年来，温

20、度控制系统已应用到人们生活的各个方面，但温度控制一直是一个未开发的领域，却又是与人们息息相关的一个实际问题。针对这种实际情况，设计一个温度控制系统，具有广泛的应用前景与实际意义。温度是科学技术中最基本的物理量之一，物理、化学、生物等学科都离不开温度。在工业生产和实验研究中，像电力、化工、石油、冶金、航空航天、机械制造、粮食存储、酒类生产等领域内，温度常常是表征对象和过程状态的最重要的参数之一。比如，发电厂锅炉的温度必须控制在一定的范围之内；许多化学反应的工艺过程必须在适当的温度下才能正常进行；炼油过程中，原油必须在不同的温度和压力条件下进行分馏才能得到汽油、柴油、煤油等产品。没有合适的温度环境

21、，许多电子设备就不能正常工作，粮仓的储粮就会变质霉烂，酒类的品质就没有保障。因此，各行各业对温度控制的要求都越来越高。可见，温度的测量和控制是非常重要的。单片机在电子产品中的应用已经越来越广泛，在很多的电子产品中也用到了温度检测和温度控制。随着温度控制器应用范围的日益广泛和多样，各种适用于不同场合的智能温度控制器应运而生。温度控制系统广泛应用于社会生活的各个领域 ,如家电、汽车、材料、电力电子等 ,常用的控制电路根据应用场合和所要求的性能指标有所不同 , 在工业企业中,如何提高温度控制对象的运行性能一直以来都是控制人员和现场技术人员努力解决的问题。这类控制对象惯性大,滞后现象严重,存在很多不确

22、定的因素,难以建立精确的数学模型,从而导致控制系统性能不佳,甚至出现控制不稳定、失控现象。传统的继电器调温电路简单实用 ,但由于继电器动作频繁 ,可能会因触点不良而影响正常工作。控制领域还大量采用传统的PID控制方式,但PID控制对象的模型难以建立,并且当扰动因素不明确时,参数调整不便仍是普遍存在的问题。而采用数字温度传感器DS18B20，因其内部集成了A/D转换器，使得电路结构更加简单，而且减少了温度测量转换时的精度损失，使得测量温度更加精确。数字温度传感器DS18B20只用一个引脚即可与单片机进行通信，大大减少了接线的麻烦，使得单片机更加具有扩展性。由于DS18B20芯片的小型化，更加可以

23、通过单跳数据线就可以和主电路连接，故可以把数字温度传感器DS18B20做成探头，探入到狭小的地方，增加了实用性。更能串接多个数字温度传感器DS18B20进行范围的温度检测。第2章 总体设计方案2.1 方案一测温电路的设计，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D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。 2.2 方案二考虑使用温度传感器，结合单片机电路设计，温度传感器的选择，采用温度芯片DS18B20测量温度，该芯片的物理化学性能很稳定，它能用做工业测温元件

24、，且此元件线性较好。在0-100摄氏度时，最大线性偏差小于1摄氏度。该芯片直接向单片机传输数字信号，便于单片机处理及控制。本制作的最大特点之一是直接采用温度芯片对为温度进行测量，使数据传输和处理简单化，直接读取被测温度值，之后进行转换，依次完成设计要求。比较以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计容易实现，故实际设计中拟采用方案二。电路设计方框图如图2-1所示，它主要由四部分组成:控制部分主芯片采用单片机AT89S52显示部分采用四位一体共阳LED数码管以动态扫描方式实现温度显示；温度采集部分采用DS18B20温度传感器继电器控制大功率电器。复位电路晶振电路加热继电器工作D

25、S18B20LED显示制冷继电器工作STCT89S52单片机 图21 温度控制系统的总体设计方案第3章 单片机STC89C52的结构与原理3.1 STC89C52简介STC89S52单片机是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可以任意选择。主要特性如下：1. 增强型8051单片机，6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可以任意选择，指令代码完全兼容传统8051.2. 工作电压：5.5V3.3V（5V单片机）/3.8V2.0V（3V单片机）3. 工作频率范围：040MHz，相当于普通8051的080MHz，实

26、际工作频率可达48MHz4. 用户应用程序空间为8K字节5. 片上集成512字节RAM6. 通用I/O口（32个），复位后为：P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上拉，P0口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O口用时，需加上拉电阻。7. ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器，可通过串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片8. 具有EEPROM功能9. 具有看门狗功能10. 共3个16位定时器/计数器。即定时器T0、T1、T211. 外部中断4路，下降沿中断或低电平触发电路，Power Down

27、模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒12. 通用异步串行口（UART），还可用定时器软件实现多个UART13. 工作温度范围：-40+85（工业级）/075（商业级）14. PDIP封装STC89C52RC单片机的工作模式l 掉电模式：典型功耗0.1A,可由外部中断唤醒，中断返回后，继续执行原程序l 空闲模式：典型功耗2mAl 正常工作模式：典型功耗4Ma7mAl 掉电模式可由外部中断唤醒，适用于水表、气表等电池供电系统及便携设备3.2 STC89C52的引脚说明STC89C52的引脚图如图3-1:图31 STC89C52RC引脚图VCC（40引脚）：电源电压VSS（20引脚）：接地P0端口

28、（P0.0P0.7，3932引脚）：P0口是一个漏极开路的8位双向I/O口。作为输出端口，每个引脚能驱动8个TTL负载，对端口P0写入“1”时，可以作为高阻抗输入。在访问外部程序和数据存储器时，P0口也可以提供低8位地址和8位数据的复用总线。此时，P0口内部上拉电阻有效。在Flash ROM编程时，P0端口接收指令字节；而在校验程序时，则输出指令字节。验证时，要求外接上拉电阻。P1端口（P1.0P1.7，18引脚）：P1口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口。P1的输出缓冲器可驱动（吸收或者输出电流方式）4个TTL输入。对端口写入1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这是可用作输入口。P

29、1口作输入口使用时，因为有内部上拉电阻，那些被外部拉低的引脚会输出一个电流（）。此外，P1.0和P1.1还可以作为定时器/计数器2的外部技术输入（P1.0/T2）和定时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），具体参见表3-1：在对Flash ROM编程和程序校验时，P1接收低8位地址。表3-1 P1.0和P1.1引脚复用功能引脚号功能特性P1.0T2（定时器/计数器2外部计数输入），时钟输出P1.1T2EX（定时器/计数器2捕获/重装触发和方向控制）P2端口（P2.0P2.7，2128引脚）：P2口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P2的输出缓冲器可以驱动（吸收或输出电流方式）4

30、个TTL输入。对端口写入1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，这时可用作输入口。P2作为输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流（）。在访问外部程序存储器和16位地址的外部数据存储器（如执行“MOVX DPTR”指令）时，P2送出高8位地址。在访问8位地址的外部数据存储器（如执行“MOVX R1”指令）时，P2口引脚上的内容（就是专用寄存器（SFR）区中的P2寄存器的内容），在整个访问期间不会改变。在对Flash ROM编程和程序校验期间，P2也接收高位地址和一些控制信号。P3端口（P3.0P3.7，1017引脚）：P3是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O

31、端口。P3的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。对端口写入1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。P3做输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输入一个电流（）。在对Flash ROM编程或程序校验时，P3还接收一些控制信号。P3口除作为一般I/O口外，还有其他一些复用功能，如表3-2所示：表3-2 P3口引脚复用功能引脚号复用功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2（外部中断0）P3.3（外部中断1）P3.4T0（定时器0的外部输入）P3.5T1（定时器1的外部输入）P3.6（外部数据存储器写选通）P3.

32、7（外部数据存储器读选通）RST（9引脚）：复位输入。当输入连续两个机器周期以上高电平时为有效，用来完成单片机单片机的复位初始化操作。看门狗计时完成后，RST引脚输出96个晶振周期的高电平。特殊寄存器AUXR（地址8EH）上的DISRTO位可以使此功能无效。DISRTO默认状态下，复位高电平有效。ALE/（30引脚）：地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8位地址的输出脉冲。在Flash编程时，此引脚（）也用作编程输入脉冲。在一般情况下，ALE以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ALE脉冲将会跳过。如果

33、需要，通过将地址位8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作将无效。这一位置“1”，ALE仅在执行MOVX或MOV指令时有效。否则，ALE将被微弱拉高。这个ALE使能标志位（地址位8EH的SFR的第0位）的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。（29引脚）：外部程序存储器选通信号（）是外部程序存储器选通信号。当AT89C51RC从外部程序存储器执行外部代码时，在每个机器周期被激活两次，而访问外部数据存储器时，将不被激活。/VPP（31引脚）：访问外部程序存储器控制信号。为使能从0000H到FFFFH的外部程序存储器读取指令，必须接GND。注意加密方式1时，将内部锁定位RESET。为了执行内部程

34、序指令，应该接VCC。在Flash编程期间，也接收12伏VPP电压。XTAL1（19引脚）：振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。XTAL2（18引脚）：振荡器反相放大器的输入端。特殊功能寄存器在STC89C52片内存储器中，80HFFH共128个单元位特殊功能寄存器（SFR），SFR的地址空间如下表3-3所示。并非所有的地址都被定义，从80HFFH共128个字节只有一部分被定义。还有相当一部分没有定义。对没有定义的单元读写将是无效的，读出的数值将不确定，而写入的数据也将丢失。不应将“1”写入未定义的单元，由于这些单元在将来的产品中可能赋予新的功能，在这种情况下，复位后这些单元数值总是“

35、0”。STC89C52RC除了有定时器/计数器0和定时器/计数器1之外，还增加了一个一个定时器/计数器2.定时器/计数器2的控制和状态位位于T2CON（见表3-4）和T2MOD（见表3-7）。定时器2是一个16位定时/计数器。通过设置特殊功能寄存器T2CON中的C/T2位，可将其作为定时器或计数器（特殊功能寄存器T2CON的描述如表3-5所列）。定时器2有3种操作模式：捕获、自动重新装载（递增或递减计数）和波特率发生器，这3种模式由T2CON中的位进行选择（如表3-6所列）表3-3 STC89C52RC的特殊功能寄存器表3-4特殊功能寄存器T2CON的描述 表3-5 T2CON控制寄存器各位功

36、能说明符号功能TF2定时器2溢出标志。定时器2溢出时，又由硬件置位，必须由软件请0.当RCLK=1或TCLK=1时，定时器2溢出，不对TF2置位。EXF2定时器2外部标志。当EXEN2=1，且当T2EX引脚上出现负跳变而出现捕获或重装载时，EXF2置位，申请中断。此时如果允许定时器2中断，CPU将响应中断，执行定时器2 中断服务程序，EXF2必须由软件清除。当定时器2工作在向上或向下计数方式时（DCEN=1），EXF2不能激活中断。RCLK接收时钟允许。RCLK=1时，用定时器2溢出脉冲作为串口（工作于工作方式1或3时）的接收时钟，RCLK=0，用定时器1的溢出脉冲作为接收脉冲TCLK发送时钟

37、允许。TCLK=1时，用定时器2溢出脉冲作为串口（工作于工作方式1或3时）的发送时钟，TCLK=0，用定时器1的溢出脉冲作为发送脉冲EXEN2定时器2外部允许标志。当EXEN2=1时，如果定时器2未用于作串行口的波特率发生器，在T2EX端口出现负跳变脉冲时，激活定时器2捕获或者重装载。EXEN2=0时，T2EX端的外部信号无效。TR2定时器2启动/停止控制位。TR2=1时，启动定时器2.C/定时器2定时方式或计数方式控制位。C/=0时，选择定时方式，C/=1时，选择对外部事件技术方式（下降沿触发）。CP/捕获/重装载选择。CP/=1时，如EXEN2=1，且T2EX端出现负跳变脉冲时发生捕获操作

38、。CP/=1时，若定时器2溢出或EXEN2=1条件下，T2EX端出现负跳变脉冲，都会出现自动重装载操作。当RCLK=1或TCLK=1时，该位无效，在定时器2溢出时强制其自动重装载。表3-6 T2CON工作方式RCLK+TCLKCP/TR2模式00116位自动重装01116位捕获1X1波特率发生器XX0（关闭）表3-7 定时器2模式（T2MOD）控制寄存器的描述符号功能-不可用，保留将来之用*T2OE定时器2输出使能位DCEN向下计数使能位。定时器2可配置成向上/向下计数器第4章 温度控制的硬件设备4.1 温度传感器的选择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

39、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。这一部分主要完成对温度信号的采集和转换工作，由DS18B20数字温度传感器及其与单片机的接口部分组成。数字温度传感器DS18B20把采集到的温度通过数据引脚传到单片机的P3.5口，单片机接受温度并存储。此部分只用到DS18B20和单片机，硬件很简单。4.1.1 DS18B20的性能特点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3.05.5V；5) 零待机功耗；6) 温度以3位数字显示；7) 用户可定义报警

40、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。 4.1.2 DS18B20的内部结构DS18B20采用3脚PR35封装，如图4-1所示：图4-1 DS18B20封装DS18B20的内部结构，如图4-2所示： 图4-2 DS18B20内部结构4.1.3 DS18B20内部结构主要组成部分1) 64位光刻ROM。开始8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8位是前56位的CRC校验码，这也是多个DS18B20可以采用一线进行通信的原因。64位闪速ROM的结构如下.表4-3

41、 ROM结构8b检验CRC48b序列号8b工厂代码（10H）2) 非挥发的温度报警触发器TH和TL，可通过软件写入用户报警上下限值。3) 高速暂存存储，可以设置DS18B20温度转换的精度。DS18B20温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的E2PRAM。高速暂存RAM的结构为8字节的存储器，结构如表4-4所示。头2个字节包含测得的温度信息，第3和第4字节TH和TL的拷贝，是易失的，每次上电复位时被刷新。第5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。它的内部存储器结构和字节定义如

42、图表4-5所示。低5位一直为1，TM是工作模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式。 表4-4 DS18B20内部存储器结构Byte0温度测量值LSB（50H）Byte1温度测量值MSB（50H）E2PROMByte2TH高温寄存器-TH高温寄存器Byte3TL低温寄存器-TL 低温寄存器Byte4配位寄存器-配位寄存器Byte5预留（FFH）Byte6预留（0CH）Byte7预留（IOH）Byte8循环冗余码校验（CRC）表4-5 DS18B20字节定义TM R1R01 1 1 1 1由表4-6可见，分辨率越高，所需要的温度数据转换时间越长。因此，在实际应用中要将分辨率和转换时

43、间权衡考虑。高速暂存RAM的第6、7、8字节保留未用，表现为全逻辑1。第9字节读出前面所有8字节的CRC码，可用来检验数据，从而保证通信数据的正确性。当DS18B20接收到温度转换命令后，开始启动转换。转换完成后的温度值就以16位带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存存储器的第1、2字节。单片机可以通过单线接口读出该数据，读数据时低位在先，高位在后，数据格式以0.0625LSB形式表示。当符号位S0时，表示测得的温度值为正值，可以直接将二进制位转换为十进制；当符号位S1时，表示测得的温度值为负值，要先将补码变成原码，再计算十进制数值。 表4-7是一部分温度值对应的二进制温度数据 。表4-6

44、DS18B20温度转换时间表R1R0分辨率/位温度最大转向时间/ms00993.750110187.510113751112750表4-7一部分温度对应值表温度/二进制表示十六进制表示+1250000 0111 1101 000007D0H+850000 0101 0101 00000550H+25.06250000 0001 1001 00000191H+10.1250000 0000 1010 000100A2H+0.50000 0000 0000 00100008H00000 0000 0000 10000000H-0.51111 1111 1111 0000FFF8H续表4-7-10.1251111 1111 0101 1110FF5EH-25.06251111 1110 0110 1111FE6FH-551111 1100 1001 0000FC90H4) CRC的产生 在64 b ROM的最高有效字节中存储有循环冗余校验码（CRC）。主机根据ROM的前56位来计算CRC值，并和存入DS18B20中的CRC值做比较，以判断主机收到的ROM数据是否正确。另外，由于DS18B20单线通信功能是分时完成的，它有严格的时隙概念，因此读写时序