智能型温度测量仪课程设计报告.doc

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1、目录目录2一、资料收集31.1、芯片介绍31.2、DS18B20简介31.3、DS18B20的内部结构31) 64位的ROM42) DS18B20温度传感器的存储器41.4、DS18B20的时序41.5、DS18B20的复位时序51.6、DS18B20的读时序51.7、DS18B20的写时序5二、 智能型温度测量仪的原理52.1、智能型温度测量仪的系统描述62.2、智能型温度测量仪的性能指标62.2、智能型温度测量仪的硬件结构62.3、智能型温度测量仪的工作流程图71)智能型温度测量仪的工作流程图如下72)智能型温度测量仪的按键流程图如下73) 软件设计流程图82.4、智能型温度测量仪的原理图

2、10三、遇到的问题与解决方案11四、结论与评价11一、资料收集1.1、芯片介绍T89C52是一种低电压、高性能CMOS 8位微处理器它自带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory），俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪存存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C52是一种高效微控制器。AT89C系列单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性

3、高且价廉的方案。1.2、DS18B20简介单总线数字温度传感器DS18B20，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。一线总线独特而且经济的特点，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“一线总线”数字化温度传感器，测量温度范围为 -55C+125C。在-10+85C范围内,精度为0.5C。DS1822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：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品

4、等。新的产品支持3V5.5V的电压范围，使系统设计更灵活、方便。而且新一代产品更便宜、体积更小。 DS18B20的特性可以程序设定912位的分辨率、精度为0.5C。用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。省略了存储用户定义报警温度、分辨率参数的EEPROM、精度降低为2C。DS18B20使电压、特性及封装有更多的选择，让我们可以构建适合自己的经济的测温系统。 DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量，以12位转化为例:用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以0.0625/LSB形式表达，其中S为符号位。 这是12位转化后得到的12位数据，存储在18B20的两个8比特的

5、RAM中，二进制中的前面5位是符号位，如果测得的温度大于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；如果温度小于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、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）。DS18B20的管脚排列如上1) 64位的ROM 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DS18

6、B20的地址序列码。64位光刻ROM的排列是：开始8位（28H）是产品类型标号，接着的48位是该DS18B20自身的序列号，最后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。 2) DS18B20温度传感器的存储器 DS18B20温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的E2RAM,后者存放高温度和低温度触发器TH、TL和结构寄存器。 暂存存储器包含了8个连续字节，前两个字节是测得的温度信息，第一个字节的内容是温度的低八位，第二个字节是温度的

7、高八位。第三个和第四个字节是TH、TL的易失性拷贝，第五个字节是结构寄存器的易失性拷贝，这三个字节的内容在每一次上电复位时被刷新。第六、七、八个字节用于内部计算。第九个字节是冗余检验字节。1.4、DS18B20的时序由于DS18B20采用的是单总线协议方式，即在一根数据线实现数据的双向传输，而对89C51单片机来说，硬件上并不支持单总线协议，因此，我们必须采用软件的方法来模拟单总线的协议时序来完成对DS18B20芯片的访问。由于DS18B20是在一根I/O线上读写数据，因此，对读写的数据位有着严格的时序要求。DS18B20有严格的通信协议来保证各位数据传输的正确性和完整性。该协议定义了几种信号

8、的时序：初始化时序、读时序、写时序。所有时序都是将主机作为主设备，单总线器件作为从设备。而每一次命令和数据的传输都是从主机主动启动写时序开始，如果要求单总线器件回送数据，在进行写命令后，主机需启动读时序完成数据接收。数据和命令的传输都是低位在先。1.5、DS18B20的复位时序1.6、DS18B20的读时序 对于DS18B20的读时序分为读0时序和读1时序两个过程。对于DS18B20的读时隙是从主机把单总线拉低之后，在15秒之内就得释放单总线，以让DS18B20把数据传输到单总线上。DS18B20在完成一个读时序过程，至少需要60us才能完成1.7、DS18B20的写时序 对于DS18B20的

9、写时序仍然分为写0时序和写1时序两个过程。对于DS18B20写0时序和写1时序的要求不同，当要写0时序时，单总线要被拉低至少60us，保证DS18B20能够在15us到45us之间能够正确地采样IO总线上的“0”电平，当要写1时序时，单总线被拉低之后，在15us之内就得释放单总线。二、 智能型温度测量仪的原理智能型温度测量仪是指将温度变换原件变换所得得模拟量转换为数字量，通过单片机等智能芯片进行数据处理、运算等，并以数字形式显示测量结果或控制其他装置的智能化仪表。以单片机为主体的仪表中，软件完成众多的数据处理和储存任务，简化了传统常规仪表的电子线路，使仪表的结构发生了根本的变革；同时，较大幅度

10、地增加了功能，提高了准确性和可靠性，使仪表具有了一部分人脑的智能。2.1、智能型温度测量仪的系统描述根据已有的单片机数字式温度测量控制系统电路板进行系统调试。采用数字传感器，电路不用考虑A/D转换，只需设计制定某个I/O口作为与数字传感器相连，所以可以采用DS18B20单总线温度传感器。单片机可根据程序指令实现单点检查的功能，该系统的总体方案如下：ISP功能单片机RS-232接口电路位驱动4位LED显示段驱动电脑转换系统并行口下载接口DS18B20系统结构框图如上2.2、智能型温度测量仪的性能指标1） 采用串行下载方式的STC单片机。2） 测量温度范围：50C+125C。3） 测量精度范围：0

11、C80C。4） 显示方式：4位数码管显示，含有一位小数点及循环扫描及时温度识别。2.2、智能型温度测量仪的硬件结构智能型温度测量仪的硬件部分由单片机主机电路、过程输入/输出通道。通信接口、按键等部分组成，如下图所示。主机电路以单片机为核心，用来存储数据和程序，并进行一系列的运算和处理。过程输入/输出通道由模拟量输入/输出电路(A/D转换电路和D/A转换电路等)以及开关量输入/输出电路等构成。模拟量输入/输出电路用l来输入/输出模拟量信号；而开关量输入/输出电路则用来输入/输出开关量信号。利用键盘可以实现人与仪表之间的联系，而通信接口接口则用于使仪表与外界进行数据交换。通信数据输出开关量信号输出

12、数字量信号通信接口开关量输出电路数字量输出电路单片机主机电路键盘开关量开关量输入电路数字量输入电路数字量2.3、智能型温度测量仪的工作流程图重复上述工作并行或并行I/O通信数据开关量输出显示输出缓冲器CPUARM输入缓冲器键盘I/O输入信号处理数字量由温度传感器DS18B20进入的数字信号经过输入信号处理，即经过放大、整形和补偿，变成数字量。次数字信号通过接口送人缓冲寄存器保存输入数据。微处理CPU对输入的数据进行加工处理、分析、计算后，将运算结果存入读/写存储器中。1)智能型温度测量仪的工作流程图如下。2)智能型温度测量仪的按键流程图如下。 退出 有无按键执行相应功能哪个按键按下 退出 延时

13、 退出 有无按键 开始3) 软件设计流程图 对于DS18B20的温度读取，直接进入温度的读状态，为了不影响温度转换的时序，在DS18B20温度测量过程中要关断中断，转换完成后再打开。 开始 调初始化子程序 结束调数码管显示子程序调温度数据处理子程序 读取温度数据设置读数据命令EBH调写命令子程序设置跳过ROM命令CCH调写命令子程序 调初始化子程序 延时设置启动温度转换命令44H调写命令子程序设置跳过ROM命令CCH调写命令子程序2.4、智能型温度测量仪的原理图三、遇到的问题与解决方案四、结论与评价 基于DS18B20的温度测量控制系统电路板作为具体应用实例，通过对电路板的调试以及对温度精度、响应时间参数的实测，对数据进行分析处理，可以综合评价电路板性能的好坏。多个DS18B20的扩展。单片机AT89C52通过驱动电路采集4条输出总线上悬挂的大量DS18B20来测量温度，每个传感器的DQ端和驱动电路的1-Wire总线并联，DS18B20接地端和驱动电路接地端相连，通过俩芯平行导线连接。