《基于DS18B20的温控装置设计》.docx

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1、心以即tt以泰方等0科学仪毕业论文题目：基于DS18B20的温度限制装置的设计姓名：班级：学号：指导老师：日期：2011年5月25日书目摘要-2Abstract-3-1引言-4-1.1 温度限制装置设计的意义-4-1.2 温度限制装置的设计背景-4-1.3 温度限制装置的设计目的-4-1.4 温度限制装置完成的功能-4-2总体设计方案-5-2 .1方案一-5-3 .2方案二-5-2. 3方案二的总体设计-5-3DS18B20温度传感器简介-10-2.1 温度传感器的历史及简介-10-2.2 DS18B20工作原理-103. 2.1DS18B20的工作时序-10-3. 2.2RoM操作吩咐-12

2、3.3DS18B20的测温原理-12-3.3.1DS18B20的测温原理-123.3.2DS18B20的测温流程-134单片机接口设计-15-5装置整体设计-16-5.1 装置硬件电路设计-16-5.1.1 主板电路设计（如附录2）-16-5.1.2各部分电路-16-5.2装置软件设计-19-5.2.1装置软件设计的整体思想-19-5.2.2装置程序流程图-19-6总结与体会-24-7结束语-25-8致谢-26-9参考文献-27-10附录-28-附录1-28-附录2-29-附录3-30-摘要在一些常见的温度限制装置电路中，一般运用通过热电偶，热电阻或PN结之类的测温电路，然后经过相对应的信号调

3、理电路，转换成A/D转换器能接收的模拟信号，在经过采样/保持电路进行A/D转换，最终进入单片机及其相应的外困电路，完成监控。但是由丁传统信号调理电路实现困难，易受干扰，不易限制且精度不高，往往给实际的生产生活带来很多不便。本文介绍单片机结介温度传感器DS18B20所设计的温控装置,本装置运用所用的温度传感器是种新型的可编程集成电路，它不须要困难的信号调理电路和A/D转换电路就可以干脆与单片机连接完成数据采集和处理，实现便利，精度高，可依据不同须要用于各种场合。关字：AT89S51,DS18820,温度IK制AbstractInsomecommontemperaturecontroldevice

4、circuit,generally1.SESisthroughthethermocouplethermalresistor,orPNjunctiontemperaturemeasurementcircuit,andthenafterthecorrespondingsignalregulatecircuit,againconvertedintoA/Dconvertercanreceiveanalogsignals,aftersampling/keepcircuitA/Dconversion,andeventuallyenterthesingle-chipmicrocomputeranditsco

5、rrespondingperipheralcircuit,completemonitoring.Butasthetraditionalsignaleglatecircuitrealizecomplex,vulnerableIointerlr.rce,noteasytocontrolandtheprecisionisnothigh,isoftengiventotheactualproductionandlifebringalotofinconvenience.Thispaperintroducesmicrocontrollercombinedwiththedesignoftemperatures

6、ensorDS18B20,thisdeviceuseauto-controlledsystemusedinthetemperaturesensorisAnewtypeofprOgranmabIeintegratedcircuit,itdoosnotrequirecomplexsignalregulatecircuitandA/Dcircuitcanconnectdirectlywithsingle-chipmicrocomputercompletedataacquisitionandprocessing,realizehighprecision,easy,accordingtodifferen

7、tneedusedforvariousoccasions.Keyword:AT89S51,DS18B20,teapraturecontrol1引言1.1 温度限制装置设计的意义当今社会，科技不断的进步，生活中越来越多的领域都会用到温度限制装置，而且温度限制的智能化更是显得越来越重要。智能化的温度限制装置始终都是个未曾开发的领域，却也关系到人们生活的方方面面.在这种状况卜.，智能化温度限制装置的设计就显得特别具有实际意义。1.2 温度限制装置设计的背景温度是在人类生活和科学生产中一个最最基本的物理量，我们的科学探讨，生产活动都离不开温度。温度往往被用来作为表征对象和过程状态的最重要的参数.现在的

8、生产生活中有很多生产资料必需有合适的温度才能正常工作或是运用。所以人们对温度测增的灵敏度和精度的要求越来越高。随着微电子技术的不断发展，使单片机越来越广泛的的被应用。单片机的体积小，成本低，工作稳定的特点使它能被很好的运用在简洁的限制电路中。于是，形形色色，各种各样的智能温度限制器就像雨后春笋样产生了。1.3 温度限制装置设计的目的这次设计的目的是设计一个集温度测量和限制为一体的装置，它可以对温度进行实时的监控并且使温度恒定在一个温度段，最应要的是它可以自动实现温度的限制，避开了人的参加，有效地避开了很多意外的发生。1.4 温度限制装置完成的功能本装置设计可以对温度进行实时的监控与限制,详细功

9、能如下：通过三位共阴数码管来显示温度，精确到小数点后一位。三个按键来实现温度上卜.限的设定，当温度低于所设定的卜限温度时，装置自动启动加热电路加热，使温度上升。当温度达到卜限温度以上时，加热器停止工作：当温度高于所设定的上限温度时，装置自动启动风扇降温，是温度下降。当温度下降到上限温度以下时，停止降温。当温度在上下限之间时，装巴不工作。2总体设计方案2.1 方案一测温电路的设计股运用热敏电阻，热电偶之类的感温器件将温度信号转换为电信号,采集后经过A/D转换误差校正后供单片机利用。2.2 方案二假如是温度传感器与单片机结合运用的话，就可以采纳DS18B20温度传感器，干脆读取被测温度值之后，进行

10、进制转换，可供数码管显示。比较以上两种方案，很简洁看出，采纳方案二，电路比较简洁，软件设计简洁实现，故实际设计中拟采纳方案二.2.3 方案二的总体设计本装置的电路设计方框图如图1所示，它由三部分组成:限制部分主芯片采纳雎片机T89S5h显示部分采纳3位1.ED数码管以动态扫描方式实现温度显示；温度采集部分采纳DS18B20温度传感器。DSI8B2OAT89S51单片机三位数码管显示加热用电器风扇继电器Hl温度计电路，体设计方案(1)限制部分单片机AT89S51具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只须要两个口就能满意电路装置的设计须要，很适合便携手持式产品的设计运用，装置运用5V直流电源供电。

11、(2)显示部分显示电路采纳3位共阳1.ED数码管，从PO口送数，P2口扫描。(3)温度采集部分DS18B20温度传感器是美国DA1.1.AS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，它能干脆读出被测温.这一部分主要完成对温度信号的采集和转换工作，由DSI8B2O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DSIXB2O把采集到的温度通过数据引脚传到单片机的P1.0口,单片机接受温度并存储。此部分只用到DSI8B2O和单片机，硬件很简洁。a.DS18B20的性能特点如下：1）独特的单线接口仅须要一个端口引脚进行通信；2）多个DS18B20可以并联在

12、惟一的三战上，实现多点组网功能；3）无须外部器件：4）可通过数据线供电，电压范用为3.05.5V:5）零待机功耗：6）温度以3位数字显示：7）用户可定义报警设置：8）报警搜寻吩咐识别并标记超过程序限定温度（温度报警条件的淞件：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.b. DS18B20的内部结构DS18B20采纳3脚封装，如图2所示：DSl8B20的内部结构，如图3所示。(BOTTOMVIEW)O-92(DSISB20)鹏图2DS18B20封装c. DS18B20内部结构主要由三部分组成：1）64位光刻ROM。起先8位是产品类型的编号，接着是每个器件的惟一的序号

13、，共有48位，最终8位是前56位的CRe校验码，这也是多个DS18B20可以采纳一线进行通信的缘由。&4位闪速ROM的结构如下：8b检验CRC48b序列号8b工厂代码(IOH)2)非挥发的温度报警触发器TH和T1.,可通过软件写入用户报警上卜.限值。3)高速暂存存储,可以设置DS18B20温度转换的精度。DQI内解VDD64位ROMftl单戏端口b图3DS18B20内部结构DS18B20温度传感器的内部存储器还包括个高速哲存RNl和个非易失性的可电擦除的ETRA北高速哲存RAM的结构为8字节的存储错，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T1.的拷贝，是易失的,每次

14、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辨别率。DS18B20工作时寄存器中的钳利率转换为相应精度的温度数值。它的内部存储瑞结构和字节定义如图3所示。低5位始终为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,BytcOBytel温度测量值1.SBT1.低温寄存器Bytc4配位寄存器-配位寄存器Bytc5预留(FFH)ByIe6预留(OCH)Byie7预留(IOH)Bytc8循环冗余码校盼CRC)图4DS18B2O内部存储器结构DS18B20出厂时该位被设置为0.用户要去改动，RI和RO确定温度转换的精度位数，来设置辨别率,如图4。TM

15、RlIROI11II1图5DS18B20字节定义由表1可见，辨别率越高，所须要的湿度数据转换时间越长.因此，在实际应用中要将辨别率和转换时间权衡考虑.高速哲存RAM的第6、7、8字节保留未用,表现为全逻辑1.第9字节读出前面全部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接收到温度转换吩咐后，起先启动转换。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涔的第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0.0625t/1.SB形式表示。当符号位S=O时，表示测得的温度值为正值，可以干脆将二进制位转换为十进制：当符号位S=