2022年通信课程方案计划安排G.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用通信课程设计方案 G14 组王军 饶磊王健1 设计题目数字温度计设计2. 总体设计方案2.1 数字温度计设计方案论证2.1.1 方案一由于本设计是测温电路,可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应,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 2.1.2 方案二A/D 转换电路,感温电路比较麻烦；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,所以这是特别简洁想到的,所以可以采纳一只温度传感器DS18B20,此传感器,可以很简洁直接读取被测

2、温度值,进行转换,就可以满意设计要求；依据单片机课程设计的要求与学习目的,学习A/D 转换器的应用与实现和单片机的接口连接,故采纳方案一来实现数字温度计的掌握；2.2 方案一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,掌握器采纳单片机AT89S51,A/D转换器采纳 0809 传输,温度传感器采纳DS18B20,用 3 位 LED 数码管以串口传送数据实现温度显示,并用蜂鸣报警器来监视温度的值不超过量程范畴；单片机复位 LED 显报 警 点 按 键 调主示控温制器度时钟振荡传 感器图 1 总体设计方框图名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 7 页精选学习资料 -

3、- - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用2.2.1 主掌握器 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；2.2.2 显示电路 显示电路采纳 3位共阳 LED 数码管,从 P3口 RXD,TXD 串口输出段码；2.2.3 温度传感器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,并且可依据实际要求通过简洁的编程实现位的数字值读数方式；DS18B20 的性能特点如下：1）

4、特殊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,电压范畴为 3.05.5；5）零待机功耗；6）温度以 9 或 12位数字；7）用户可定义报警设置；8）报警搜寻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 采纳 3 脚 PR35 封装或 8 脚 SOIC 封装,其内部结构框图如图2 所示；I/O 储备器与掌握规律64 温度传感器位ROC M 高高温触发器TH 和低温触发器TL 速单缓配置寄存器线存接口名师

5、归纳总结 Vdd 8 位 CRC 发生器第 2 页,共 7 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用图 2 DS18B20 内部结构64 位 ROM 的结构开头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,最终位是前面56 位的 CRC 检验码,这也是多个DS18B20 可以采纳一线进行通信的缘由；温度报警触发器和,可通过软件写入户报警上下限；DS18B20 温度传感器的内部储备器仍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 的结构为字节的储备器,结构如图3所示；头个字节包含测得的温

6、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辨论率；DS18B20 工作时寄存器中的辨论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；低位始终为,是工作模式位,用于设置 DS18B20 在工作模式仍是在测试模式,DS18B20 出厂时该位被设置为,用户要去改动, R1 和0 打算温度转换的精度位数,来设置辨论率；由表 1 可见, DS18B20 温度转换的时间比较长,而且辨论率越高,所需要的温度数据转换时间越长；因此,在实际应用中要将辨论率和转换时间权衡考虑；高速暂存的第、字节保留未用,表现为全规律；第字节读

7、出前面全部字节的 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,开头启动转换；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储备在高速暂存储备器的第、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；当符号位时,表示测得的温度值为负值,要先将补码变成原码,再运算十进制数值；表 2 是一部分温度值对应的二进制温度数据；表 1 DS18B20 温度转换时间表名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 7

8、页精选学习资料 - - - - - - - - - .R1 0 0 1 1R0 0 1 0 1个人资料整理仅限学习使用.辨论率 / 位 温度最大转向时间 /ms9 10 11 1293.75 187.5 375 750DS18B20完成温度转换后,就把测得的温度值与RAM中的 TH、T字节内容作比较；如 TH 或 TTL,就将该器件内的报警标志位置位,并对主机发出的报警搜寻命令作出响应；因此,可用多只DS18B20同时测量温度并进行报警搜寻；在 64 位 ROM的最高有效字节中储备有循环冗余检验码 CRC）；主机 ROM的前 56位来运算 CRC值,并和存入 DS18B20的 CRC值作比较,

9、以判定主机收到的 ROM数据是否正确；DS18B20的测温原理是这这样的, 器件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；高温度系数晶振随温度变化 其振荡频率明显转变,所产生的信号作为减法计数器的脉冲输入；器件中仍有一个计数门,当计数门打开时,DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲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打算,每次测量前,第一 将 55所对应的一个基数分别置入减法计数器、温度寄存器中,计数器和温度 寄存器被预置在 55所对应的一个基数值；减法计数器对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数,当减法计数器

10、 的预置值减到时,温度寄存器的值将加,减法计数器的预置将重新被装入,减 法计数器重新开头对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数,如此循环直到减法 计数器计数到时,停止温度寄存器的累加,此时温度寄存器中的数值就是所测温度 值；其输出用于修正减法计数器的预置值,只要计数器门仍未关闭就重复上述过程,直到温度寄存器值大致被测温度值；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,因此读写时序很重要；系统对 DS18B20发复位脉冲）发DS18B20的各种操作按协议进行；操作协议为：初使化 ROM功能命令发储备器操作命令处理数据；名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页

11、,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - .个人资料整理仅限学习使用.VCCDS18B20DS18B20DS18B20.单VCCGNDGNDGND.图 4 片4.7K机DS18B20 与单片机的接口电路2.3 DS18B20 温度传感器与单片机的接口电路DS18B20可以采纳两种方式供电,一种是采纳电源供电方式,此时 DS18B20的 1 脚接地, 2 脚作为信号线, 3 脚接电源；另一种是寄生电源供电方式,如图 4 所示单片机端口接单线总线,为保证在有效的 MOSFET管来完成对总线的上拉；DS18B20时钟周期内供应足够的电流,可用一个当 DS18B20处于写储备器操作

12、和温度 A/D 转换操作时,总线上必需有强的上拉,上拉开启时间最大为 10us；采纳寄生电源供电方式时 VDD端接地；2.4 系统整体硬件电路2.4.1 主板电路系统整体硬件电路包括,传感器数据采集电路,温度显示电路,上下限报警调整电路,单片机主板电路, A/D 转换器等,1）单片机 8051 2）直流稳压电源按设计要求需加直流稳压电源用来对温度掌握系统进行供电；如图：名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用图 5.1 直流稳压电源3）A/D 转换部分A/D 转换部分采纳 ADC0809,A/D

13、转换器 0809 的任务是将模拟量转换成数字量 ,它是模拟信号和数字仪器的接口；2.4.2 显示电路显示电路是使用的串口显示,这种显示最大的优点就是使用口资源比较少,只用 p3 口的 RXD,和 TXD,串口的发送和接收,四只数码管采纳 较清楚；2.5 系统软件算法分析74LS164右移寄存器驱动,显示比系统程序主要包括主程序,读出温度子程序,温度转换命令子程序,运算温度子 程序,显示数据刷新子程序等；2.5.1 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,温度测量每 1s 进行一次；这样可以在一秒之内测量一次被测温度,其程序流程 初始化 见图

14、 7 所示；调用显示子程序N 1S 到？Y 初次上电Y N 读出温度值温度 运算处理显示数 据刷新名师归纳总结 发温度转换开头命令第 6 页,共 7 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用2.6 读出温度子程序2.7 温度转换命令子程序2.8 运算温度子程序2.9 显示数据刷新子程序3. 设计器件单片机 AT89S51,A/D 转换器 ADC0809,温度传感器 DS18B20,3 位 LED 数码管,蜂鸣报警器,二节电池,直流稳压电源,单片机 8051,74LS164 寄存器驱动,编程软件,电容、三极管、电阻、电线如干；名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 7 页