冷库温度监控报警系统的设计毕业论文.docx

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1、本科毕业设计任务书冷库温度监控报警系统的设计一、毕业设计内容及要求冷库的运行中很重要的一点就是温度的控制，利用51系列单片机的价格优势，可以设计出成本较为低廉的温度监控和报警系统。 本设计采用555定时器、温度测量元件（Pt100热电阻）、51系列单片机、电气控制器件对冷库的温度进行控制，能够在冷库工作不正常情况下实现报警功能，设计内容包括元器件的选择、硬件控制电路的设计和软件的编制，预期的设计成果是提交毕业设计说明书一份。本设计主要涉及传感器技术、51单片机软硬件开发、电机控制和电子技术等方面的基础理论和基础知识。通过本课题学生可以在以上几个方面得到提高，参考文献以单片机系列的书籍为主。二、

2、毕业设计（论文）进度计划及检查情况记录表序号起止日期计划完成内容完成情况指导教师签名检查日期111年10月20日至 11年10月28日毕业设计选题审批211年10月29日至 11年11月04日下达毕业设计任务书311年11月05日至 11年11月31日查阅毕业设计有关资料411年12月01日至 11年01月01日整理资料，准备开题报告512年01月02日至 12年01月09日提交开题报告612年01月10日至 12年03月10日进行硬件方面的设计712年03月11日至 12年04月08日进行软件方面的设计812年04月09日至 12年4月13日进行中期检查912年04月14日至 12年05月1

3、1日完成毕业设计说明书初稿1012年05月12日至 12年05月25日毕业设计说明书定稿、打印装订成册1112年05月26日至 12年06月01日毕业答辩前的准备工作1212年06月02日 毕业答辩注：1、表中“完成情况”、“ 指导教师签名”栏目要求用黑（蓝）笔填写，其余各项内容要求打印。2、毕业设计（论文）任务书一式二份，一份附在毕业设计（论文）内，一份系内保存。 本科毕业设计开题报告届：2012 系别： 自动化工程系 专业： 自动化 毕业设计题目冷库温度监控报警系统的设计学生姓名 学号 指导教师 职称 （报告内容包括课题的意义、国内外发展状况、本课题的研究内容、研究方法、研究手段、研究步骤

4、以及参考文献资料等，不少于800字） 本课题主要研究如何用单片机来实现水温的测量和显示。利用温度测量传感器来对温度进行测量，利用单片机对温度进行读取和控制显示。掌握单片机的基本结构和特点，掌握单片机的指令系统和编程方法，掌握keil 、protel或proteus等软件的基本使用方法，学会设计和制作电路板，掌握基本的电路焊接技术，掌握实验板的调试。通过实验来掌握单片机设计的基本步骤，基本方法和基本使用，为将来电路设计打下基础。国内外发展状况:温度是一种最基本的环境参数，对于我们来说，不仅仅是一个量的反映，更能直接影响作用到我们的生活中，人民的生活与环境的温度息息相关，在工业生产过程中需要实时测

5、量温度，在农业生产中也离不开温度的测量，因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。测量温度的关键是温度传感器。随着科技的发展，技术要求的重视，温度测量的精度也越来越被看重。所以高精度温度测量系统的研究就非常有意义。测量温度的方法很多，按照测量体是否与被测介质接触，可分为接触式测温法和非接触式测温法两大类。温度测量应用中有多种类型的传感器，其中有热敏电阻、热电偶等。热敏电阻由于体积小，重复性好，测量方法简单，所以在一般的测量系统中广泛应用，但是热敏电阻作为传感器的测温系统需要A/D转换，信号放大与处理，并且测量精度不高，这也是热敏电阻的缺点、不足。另一种热电偶传感器，能够检测更宽的温度范围，还

6、具有较高的性价比。而且热电偶的鲁棒性、可靠性和快速响应时间使其成为各种工作环境下的首要考虑。但是，热电偶传感器也存在一些缺陷，比如线性特性较差，信号电平很低，常常需要放大或高分辨率数据转换器进行处理。随着科学技术的快速发展，特别是现代仪器的发展，微型化、集成化、数字化成为传感器发展的一个重要方向， DALLAS公司生产的一种新型温度传感器DS18B20，其优点急温度测量、A/D转换于一体，测量范围宽-55+125，精度高达0.0625。它采用单总线协议，即与微机接口仅需要占用一个I/O端口，不需要任何外部原件，DS18B20能代替模拟温度传感器和信号处理单元，直接测量温度并以数字信号输出（9位

7、数字码串行输出）极大的简化了整体电路，可使整个系统更加小型化、低功耗。在设计中，对于温度的测量和控制，采用了温度传感器和单片机组成的系统，单片机采用51系列。整个系统只有一根信号线与单片机相连接，故系统电路简单可靠，功耗小。研究方法：从51单片机的基础知识入门，逐步延伸到系统软件编程及硬件设计。研究手段：在老师指导下完成电路图的设计，对原理图进行论证分析其正确性，对电路元件进行选型，软件的编写，自己动手调试程序验证实验电路的正确性。研究步骤:1、毕业设计选题并对选题进行相应的评估。 2、查阅资料；熟悉相关内容，并写开题报告。 3、完成硬件电路的电路图设计，进行中期答辩。 4、完成软件编写和调试

8、。 5、选择相关的英文文献并翻译。 6、写毕业设计的论文，并准备答辩。 7、论文答辩并提交论文及相关资料。参考文献资料:1.李伯成.基于MCS-51单片机的嵌入式系统设计.电子工业出版社.20042.宗光华,李大寨.多单片机系统应用技术.国防工业出版社.20033.胡学海.单片机原理及应用系统设计. 电子工业出版社.20054.孙育才,王荣兴,孙华芳.ATMEL新型AT89S52系列单片机及其应用.清华大学出版社.20055.于京,张景璐.51系列单片机C程序设计与应用案例.中国电力出版社.20066.蔡杏山.Protel 99 SE 电路设计.人民邮电出版社. 2007 7.杨小川.Prot

9、el DXP 设计指导教程. 清华大学出版社.2003 指导教师意见（不少于50字） 指导教师签名： 2012年1月9日注：本表一式二份，一份附在毕业设计（论文）内，一份系内保存。毕业论文中文摘要 题 目：冷库温度监控报警系统的设计摘要： 本设计以AT89S51单片机为核心的温度控制系统的工作原理和设计方法。温度信号由温度芯片DS18B20采集，并以数字信号的方式传送给单片机。文中介绍了该控制系统的硬件部分，包括：温度检测电路、温度控制电路、PC机与单片机串口通讯电路和一些接口电路 。单片机通过对信号进行相应处理，从而实现温度控制的目的。文中还着重介绍了软件设计部分，在这里采用模块化结构，主要

10、模块有：数码管显示程序、键盘扫描及按键处理程序、温度信号处理程序、继电器控制程序、超温报警程序。 关键词：AT89S51单片机 DS18B20温度芯片 温度控制 串口通讯毕业论文外文摘要Title Cold storage temperature monitoring alarm system designAbstractThis design take at89S51 monolithic integrated circuit as core temperature control systems principle of work and design method. The temper

11、ature signal by the temperature chip DS18B20 gathering, and transmits by digital signals way for the monolithic integrated circuit. In the article introduced this control systems hardware part, including: Temperature examination electric circuit, temperature-control circuit, PC machine and monolithi

12、c integrated circuit serial port communication channel and some interface circuit. The monolithic integrated circuit through carries on corresponding processing to the signal, thus realizes the temperature control goal. In the article also emphatically introduced the software design part, uses the m

13、odular structure in here, the main module includes: Nixietube display sequence, keyboard scanning and pressed key disposal procedure, temperature signal processing procedure, black-white control procedure, excess temperature warning procedure.Keywords：AT89S51 Monolithic Integrated Circuit ；DS18B20 T

14、emperature Chip；Temperature Control；Serial Port Communication第一章 绪论 制冷技术同生产、生活息息相关。在生活中，制冷广泛应用于食品的保鲜与储藏，提供人体感觉舒适的生活环境;在工业生产中，提供恒温恒湿的生产环境，对材料低温处理，利用低温进行零件见的过盈配合等;在农牧业中，对种子进行低温处理，农副产品的低温保鲜;在建筑工程中，利用制冷实现冻土开采土方;在医疗中，深低温冷冻骨髓和外周血干细胞，利用低温对人体麻醉等;制冷技术在尖端科研领域起着举足轻重的作用，如微电子技术、新型材料、宇宙开发和生物技术等方面。 我国的冷藏市场是巨大的。冷库技

15、术在我国的工、农、医疗卫生等方面均有广泛的应用，尤其在农副产品的保鲜和食品加工方面需求最大。众所周知，我国是世界上的农业大国，而农副产品保鲜是农产品产销链上的重要环节。在市场上己经几乎看不到没有冷藏处理过的农副产品。“目前我国的肉类食品厂有2500多家，年产肉类6000万吨，产量以每年5%左右的速度递增;速冻食品厂2000多家，年产量超过1000万吨，并以每年20%的幅度递增;冷饮业4000多家，年产量150多万吨，产量以每7%左右的速度递增;乳品业1500多家，产量800万吨，每年以30%的速度递增;水产品产量4400万吨，每年以4%的速度递增。” 我国急需冷藏技术的发展。目前在科研、医疗方

16、面要求精度高、反应速度快的制冷设备几乎完全依赖进口。在工业生产中，节能环保的制冷技术也几乎为国外垄断。同时，“我国平均食物年产值约为3000亿美元，超过20%的食物由于没有很好地冷藏，在运输过程中被浪费。仅水果、蔬菜等农产品在采摘、运输、储存等物流环节上损失率就达25%一30%，每年有总值约92.5亿美元的农产品在运输中损失，腐烂损耗的果蔬可满足近2亿人口的基本营养需求，损耗量居世界首位，而发达国家的果蔬损失率则控制在5%以下。” 传统的冷藏技术存在诸多问题。传统技术主要存在手控方式和手主令控制方式。手控方式劳动强度大，控制精度低，可靠性、安全性差。而手主令控制方式将主令开关集中置于控制室内，

17、但人为因素仍然过高，且大量的数据电缆增加了实施的成本，同时也增加了安全遗患。在我国冷库制冷系统中，80%以上使用氨做为制冷剂。氨不但对人体来说是有害气体，同时也是易暴气体，当空气中氨的含量达到1625%(容积百分比)时，遇明火会引起爆炸。为了提高冷藏技术的安全性，必须加强制冷设备的故障处理能力。 我国制冷行业的发展推动了制冷技术的发展。我国是最早使用天然制冷技术的国家，早在战国时期就有使用冰窖的史料记载。但直到1834年，世界上第一台以乙醚为制冷剂的制冷器才诞生，随着材料科学的发展，先后发明了以氨和氟里昂为制冷剂的制冷设备。我国于1955年建造了总容量为4万吨冷库，这也是中国冷库制造业的起点，

18、1968年在北京兴建了第一座水果机械冷库，1978年建造了第一座气调库，截至1991年底，我国共建冷库41315万吨。开封空分集团有限公司于1995年首次引进组合式气调冷库技术，并在山东龙口建造15000吨气调冷库，这是我国大型组装式气调冷库的第一个成功案例。1997年在陕西西安又建造了一座10000吨气调冷库，其气密性己经达到了国际先进水平。近些年来，出现了各种种类、转速更快的制冷机，同时，随着控制理论的发展，各种先进的控制算法在制冷系统中发挥了巨大的作用。制冷系统日臻完善，并在生产、生活以及科研领域得到广泛的应用。 冰山嘉德自动化有限公司是冰山集团大连冷冻机股份有限公司与英国嘉德国际自动化

19、有限公司合资兴办的高科技企业。公司以中国制冷行业龙头企业大连冰山集团为依托，借助于具有国际领先水平的英国嘉德国际控制有限公司的技术，以信息化带动工业化，改造传统产业，增强企业创新能力，提升国际竞争力。目前已开发完成适用于制冷产业链上的模块化产品数十种，开发完成各种控制器配套的嵌入式软件数十种，开发完成各种大型冷库、空调、冷冻站、冰场、大型商用空调分户计费、纺织、农业通用组态软件。2003年获得大连市科技技术局颁发的“高新技术企业认定证书”。2004年被列为国家信息产业部信息化试点单位。2004-2005年度获得大连市信息化推广先进单位。 目前冷库温度控制均针对多点温度采用分布的集散控制方案，但

20、是根据不同的应用场合采取了不同的实施方案。对于安全性、模块化要求高的场合，通常采用PLC最为核心处理单元。PLC是专门针对工业上逻辑控制的实施而开发的产品，因此无论从功能上还是处理能力上都是不错的选择;对于网络功能要求比较多的场合，通常使用ARM系统，目前ARM产品啊均提供了丰富的网路接口，再辅以嵌入式操作系统的网络功能，可以实现丰富的网络传输协议:对于控制算法复杂的场合，通常采用ARM嵌入式系统或者工控机，它们可以提供实现复杂算法所必须的高速浮点数运算和巨大的程序空间。由于冷库温度控制无一例外地均以温度作为被控对象，所以采用何种检测温度的方法也是一个重要问题。目前市场上存在各种温度传感器和采

21、集卡，这些产品均提供了高可靠的性能和丰富的接口，适于应用到各种控制系统设备中。上位机监控程序是人机交互的主要部分，目前各种解决方案大都采用了专业的组态软件。组态软件不但提供了丰富的设备驱动，同时提够了简单的、可视化的开发工具，降低了开发难度。本文的设计从实际应用出发，考虑到实施的技术指标与成本的矛盾关系，提出了一个较为合理的解决方案。首先说明的是，本设计的应用场合是一类温度控制精度和实时响应要求不高的场合。同时客户只要求MODBUS协议同其它仪表进行通讯，因此需要实现RS485接口。所以本方案抛弃了成本昂贵的PLC、ARM嵌入式系统、工控机、温度传感器、温度采集卡和组态软件，使用单片机搭建这个

22、控制平台，并自主研发一套功能齐全的上位机监控软件。我们的期望是更高的产品性价比。第二章系统的硬件结构和电路设计冷库温度监测记录报警系统是由温度测量模块，温度显示模块，温度报警模块，数据存储模块、数据通讯模块组成的智能系统。因此数据的采集，存储，显示，通讯都需要适合的主控芯片电路。本系统在外接+5V电源供电或者 +3.6V铿电池供电时均可运行，当外接电源断电时，自动切换铿电池供电，所以系统低功耗也是一个重要方面。 3.1冷库温度监测记录报警系统硬件电路构成冷库温度监测记录报警系统的硬件电路主要由以下几个部分组成，如图3.1所示:uPD78F0495单片机、温度采集电路、报警电路、数据存储电路、G

23、SM电路、LCD显示电路、通讯接口等。图3.1系统框图3.2冷库温度监测记录报警系统主要电路3.2.1单片机的选择 单片机是整个系统的核心元件，对整个系统的控制和稳定起到至关重要的作用。本系统选用NEc公司的uPD78Fo495单片机9，其片内丰富的资源，有良好的性能且适用于低电压的特点，符合本系统的功能要求。主要特点如下: l)丰富的片内资源。内部具有最高ZKB的RAM、上电清零 (POC)电路、低电压检测器(LVI)、62个FO口、9通道定时器、16位艺型刃D转换器、双通道串行接口、内置按键中断功能等资源。 2)低功耗。电源电压工作范围1.5V一5.5v，在STOP模式下工作电流为1协A。

24、 3)便捷的开发方式。内置单电源60k的FLASH存储器、自编程和片上调试功能。3.2.2电源电路设计冷库温度监测记录报警系统在正常工作状态下，由外接+5V电源供电。当外接电源断电时，外接电源经过滤波和二电源断电时，由电路板自带 +3.6V电池供电。如图3.2所示，极管压降，接入单片机电源。Dol为外接电源指示灯，区分外接电源与电池;DO为测试指示灯。图3.2电源电路图图3.3复位电路图3.2.3上电复位电路设计为保证系统在各种不稳定条件下可靠工作，设计了单片机上电复位功能，保证硬件正常初始化。如图3.3所示，当RESET引脚输入低电平时，系统复位。3.2.4多通道信号采集电路设计多通道信号采

25、集通过多路开关的选择来实现。设计中采用8通道多路复用器MAX4051【。l作为多路开关，其单端供电电压范围为十 2.7v+16v，在25时的关断漏电流为0.1叭。电路设计中，实际应用是12条通道，但最多可以满足64条通道的信号采集，如图3.4所示:通过两级MAX4O51选择，一共64路。图3.4多路选择电路图1、温度采集电路设计传感器采用热敏温度传感器。其温度测量范围:一30一120;对应电阻范围: 97074欧一339.73欧。，使用o.3mm早铜导线连接。铜导线自身电阻远小于热敏电阻，所以引线长度对精度不受影响，适合远距离采集。冷库厂中，冷库之间距离都比较远，因此热敏温度传感器为最佳选择。

26、电路设计如图3.5所示，下图为8通道的温度采集电路。每个热敏电阻与6k的精密电阻串联进行分压，将分到的电压信号经过两次MAX4051多路开关选择送至LMV932，信号放大后送至A/D转换端口ANIO。采用NDs336P川元件控制热敏传感器上电源供给，P103KV4端口输出低电平有效。在电池供电时，P103KV4端口输出高电平，降低系统功耗。图3.5温度信号采集电路图2、化霜信号采集电路设计 化霜信号由人工控制按键开关实现，选用带自锁功能的按键。冷库需要化霜时，按下按键，给系统输入一个低电平信号;化霜结束后，再按下按键。 电路图如图3.6所示，按下按键后，产生一个高电平，经过光电祸合器PC817

27、，输出一个低电平，经过两次MAX4051多路开关选择，送至引脚P153KC，当输入为低时表示正在化霜。图3.6化霜信号采集电路图3.2.5时钟电路设计 时钟芯片选用X122613，其操作电压范围:2.7V-S.SV，操作电流为1.25Ao如图3.7所示单片机用P92和P93端口模拟I 2C总线14，实现数据通讯。IQR接单片机外部中断INTPS，每分钟产生一次中断。图3.7时钟电路图3.2.6串口通讯电路设计 下位机和PC机通过串口以命令的形式进行数据传输，将实时温度值、各条通道的报警设置值，在PC机上显示出来。 冷库厂房距监控室较远，采用485总线进行数据传输，RS485协议具有远距离、高灵

28、敏度、多点通讯的特点，适用于通讯的应用，电路图如图3.8所示。下位机与PC机连接时，需要RS485-RS232无源转换器进行信号切换，实现通讯。图3.7时钟电路图3.2.7 EEPROM数据存储器电路设计冷库温度监测记录报警系统需要存储大量的数据，包括每条通道的设定参数和运行记录等。设计中EEPROM采用AT24C5121s作为存储单元，每一片存储单元存储8条通道的数据。电路如图3.9所示，单片机通过引脚P92和P93模拟I 2C总线，完成对存储器的读写操作。 图3.9存储器电路图3.2.8 GSM通讯电路设计 GSM通讯是以短信的方式通知监控员或者冷藏品的户主冷库温度值发生变化，起到报警作用

29、，方便监控员在外出时及时掌握冷库温度。如图3.10所示，采用NL27WZ07ls芯片作为开漏输出双缓冲芯片，用来匹配电路板和GSM通讯终端供电不相等的问题，另外还具有信号放大的功能。电路板通过CON6插座与外接GSM通讯终端连接，如图3.11所示，实现短信发送。图3.10 GSM通讯电路图 图3.11 GSM通讯终端3.2.9按键电路设计 按键用来控制系统中的报警状态:关闭蜂鸣器和报警指示灯。按键电路图如图3.12所示，按键上拉电阻为1 OOKS2，滤波电容为0.1 F KEY1为电路板上的测试报警控制按键，KEY2一外接按键为外部报警控制键，按键响应时，系统通过按键中断程序处理事件。图3.1

30、2按键电路图3.2.10指示灯和蜂鸣器电路设计 当冷库的温度值超过设定的报警上限值或者报警下限值后，系统通过蜂鸣器鸣响和LED灯亮的方式报警。 I.内接报警电路设计 内接报警模块在电路板内部，用于系统调试。如图3.13所示，单片机控制引脚P1I和P33高低电平的变化即可以实现报警功能。图3.13内接报警电路图 图3.14外接报警电路图2.外接报警电路设计 在实际应用中，电路板一般被封装在柜子里，里面的报警指示状态无法得知，因此需要将外置的报警装置与电路板连接起来。采用单刀DS-RELAYSI继电器与外接报警装置连接。如图3.14所示，单片机引脚P14输出高电平后，由于其电流较小，需经过M6将信

31、号放大，才能带动继电器工作。继电器连接1和3引脚的线圈产生磁场，将4和6引脚接通，达到控制外接报警装置的功能。温度计电路设计总体方框图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。如图2.1所示，控制器采用单片机AT89S51，温度传感器采用DS18B20，用3位LED数码管以串口传送数据实现温度显示。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图2.1总体设计方框图主控制器单片机AT89S51具有低电压供电和体积

32、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。显示电路显示电路采用3位共阳LED数码管，从P3口RXD.TXD串口输出段码。温度传感器c6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VddDS18B20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912位的数字值读数方式。DS18B20的内部结构框图如图2.2所示。图2.2 DS18B20内部结构64位

33、ROM的结构开始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TH和TL，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RAM和一个非易失性的可电擦除的EERAM。高速暂存RAM的结构为8字节的存储器，结构如图3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。该字节

34、各位的定义如图3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，DS18B20出厂时该位被设置为0，用户要去改动，R1和R0决定温度转换的精度位数，来设置分辨率。温度 LSB温度 MSBTH用户字节1TL用户字节2配置寄存器保留保留保留CRC图2.3DS18B20字节定义由表1可见，DS18B20温度转换的时间比较长，而且分辨率越高，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DS1

35、8B20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0.0625/LSB形式表示。当符号位S=0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S=1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DS18B20完成温度转换后，就把测得的温度值与RAM中的TH、TL字节内容作比较。若TTH或TTL，则将该器件内的报警标志位置位，并对

36、主机发出的报警搜索命令做出响应。因此，可用多只DS18B20同时测量温度并进行报警搜索。在64位ROM的最高有效字节中存储有循环冗余检验码（CRC）。主机ROM的前56位来计算CRC值，并和存入DS18B20的CRC值作比较，以判断主机收到的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1；高温度系数晶振随温度变化其振荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入。器件中还有一个计数门，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

37、间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将-55所对应的一个基数分别置入减法计数器1、温度寄存器中，计数器1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1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1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，减法计数器1的预置将重新被装入，减法计数器1重新开始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0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，计数器门仍未关闭就重复上述过程。 表2一部分温度对应值表温度/二进制表示十六进制表示+25.06250000 0

38、001 1001 00000191H+10.1250000 0000 1010 000100A2H+0.50000 0000 0000 00100008H00000 0000 0000 10000000H-0.51111 1111 1111 0000FFF8H-10.1251111 1111 0101 1110FF5EH-25.06251111 1110 0110 1111FE6FH-551111 1100 1001 0000FC90HDS18B20温度传感器与单片机的接口电路DS18B20可以采用两种方式供电，一种是采用电源供电方式，另一种是寄生电源供电方式，单片机端口接单线总线，为保证在有

39、效的DS18B20时钟周期内提供足够的电流，可用一个MOSFET管来完成对总线的上拉。当DS18B20处于写存储器操作和温度A/D转换操作时，总线上必须有强的上拉，上拉开启时间最大为10us。采用寄生电源供电方式时VDD端接地。由于单线制只有一根线，因此发送接口必须是三态的。硬件电路设计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，单片机主板电路等，如图所示。图中有三个独立式按键可以分别调整温度计的上下限报警设置，图中蜂鸣器可以在被测温度不在上下限范围内时，发出报警鸣叫声音，同时LED数码管将没有被测温度值显示，这时可以调整报警上下限，从而测出被测的温度值。图3.1中的按健复位电路是上电复位加手动复位，使用比较方便，在程序跑飞时，可以手动复位，这样就不用在重起单片机电源，就可以实现复位。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，四只数码管采用74LS164右移寄存器驱动，显示比较清晰。电路图图3.1 单片机主板电路图3.2 温度显示电路