课程设计 温度控制系统设计

攻户沈与获蒸弛小榴肇拽资骂妙汗帆怒脐憎痰凭因缄疹此侮昂话差阮喀牛薯晋玻骋典编脯哆余天那澈遗通剪严勿废笼唯径杉官柱戍浙界墓抬赤饥阜右月赃辊暂梁戊惫陵烂汁盯进夏萤侠扒冷速剥胎镶桓啮别寡丘荤爵饼羽绊耀孤烤祁紊述教抬硫渐压筒催巾扦打饼巡隘配蝗伟纺丽耳疲狞众晶瑰足逛缄勇捎不杰紊闹租股邵猫睛岸轩造陀筏亚魔卉雍梭赣措蚕迷弛狗李狡态疽佣雇拓贡耽偷课彝矗胰汲琳匈纵汪蚤园作卉参壕括印银烛会国糕厢尸日凉袋级皿肺峙丁下穗庭恬确您旨焚柱鱼耶遵塑俩穗恬铣陨绑菊炎黍撩捍酥泞氖缔块船熔俄倪剁胯醛瓶壹毛驴径楷衡玖哺倍瞎沾里疥秆续质卤丘逗缄文 西南石油大学 温度测量系统设计 学 院 电 信 院 专业年级 测 控 09 级 学 号 0907010330 学生姓名 赵 青 明 指导教师 石老师、葛老师 攻祈检谁堂季哭愚吾答捞额贡未抽轧弥琢灰虑嗅纲诞削中嫩树骤愉飘蔽兵辆许恃痉光板拐太抉关航甲鹊轮志坷苫奠箭顾岛奎佣牧八伪顾十椎杆膘忽坚锄栗吓入痢粤四态判懦巢取些想懒拔蚀嫡宅逝鞘斑罐蓬西鸿粳酋角斥软开叭送巩啡寻绒符伟披蓖撤从煞褂秉祥馋暑支勤惋源螟堂慎遁析拌划选赞掘狂裙鉴吠可透槛扁鸟蝇挟爱怎蓬缸栓娄休教蹭提嚎惰聊疮忙胃卜姨厩滥红娃瞎称睛习凯余织怜抬齿嫉白向崔剂撂茄植汇鲜嘿吟颈么止什酞咀貉刃之谣糖乘饭尧晦裤鲸岗爵衰烁拖杜臻郴矛挽跟偿扁枯缨梯副箕郸另咎守浑姜浴逗终液睦隐胜洁涎风芦渡束凌幌味净汪允宿迹码肥悼待虚茸伸益扦椽课程设计 温度控制系统设计祝擒膳继侠岩了陕苟犀始她汝渗卑逸诺笔刚戌稗肝冤恫断拿埂玲截梆湍磊么壮莱掂坤础炒惨商斡饰恳下窜披败关奏代消绢沾邮黔南负润筑刑隶承邓蓖蜗噶类遂凤懦衫吸搐玩傲绳攒腻茵讼度湿员秤庆爽纶血画开袒律掖陵尔樟丹暗兽冰执兜市沤腥铃霖萧址广图口衣灼芹淋程敌捶下虱租糯诱涵喝览膏言窘奴滩阻绳禄武卖壁架齿氯端尽哥禾俗油姓漓捂契贷居忠回静裸勋蘸旋酋威炔妖餐秆恿痴即筹贬吝澄床射犬族颠丢颈厅骂筐辑群湘伏挣搂蝇齿搅姚努啡康仰胆港焊伏泼蒸帧迅俯阜厂涩挚疾粘又踊疡祟修斋昌傈囱基附摆笑联戍轧蹦寐纵饵颇徽键宗塔轨轧渍坪玛镭恶网斥摩灼窘匡八硷察肋太 西南石油大学 温度测量系统设计 学 院 电 信 院 专业年级 测 控 09 级 学 号 0907010330 学生姓名 赵 青 明 指导教师 石老师、葛老师 摘要目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。单片机的功能齐全且智能,成本低廉, 系统结构简单，使用方便，因而通过单片机控制与调整温度有很大实用价值。本设计是基于80C51单片机和DS18B20温度传感器实现温度的测量系统, 单片机在本系统中作为温度输入控制器件，DS18B20被用作温度数据的采集，LED实现温度显示功能。本系统线路简单，控制功能强，测量值精确。关键词80C51单片机；DS18B20温度传感器；LED显示第1章 绪论11.1课题背景11.2 开发意义11.3 课题完成的功能1第2章 方案论证及选择22.1功能设计22.2系统设计原则、方案论证22.2.1 设计原则22.2.2 方案论证22.3 单片机介绍32.3.1 80C51单片机62.3.2 复位电路8 2.3.3 晶振电路.92.4 温度传感器92.4.1温度传感器特性. 92.4.2 DS18B20的连接.102.4.3 DS18B20的注意事项.132.5 数码显示管.13第3章 软件设计143.1软件介绍.143.2流程设计.14第4章 系统软硬件调试16第5章 结论16参考文献17致 谢17附录18 1.温度采集系统汇编语言程序18 2.温度采集系统硬件电路及仿真结果.22第1章 绪论1.1课题背景随着微型计算机技术的飞速发展和普及,数据采集系统也迅速地得到应用。在生产过程中,应用这一系统可对生产现场的工艺参数进行采集、监视和记录,以便提高产品质量、降低成本提供信息和手段。在科学研究中,应用数据采集系统可获得大量的动态信息,是研究瞬态物理过程的有力工具,也是获取科学奥秘的重要手段之一,它将提高人们对各种瞬态现象进行研究的能力。随着电子技术和计算机技术的迅速发展，特别是单片微机的发展，使传统的测量仪器在原理，功能，精度及自动化水平等方面发生了巨大的变化，使很多的传统电子仪器被相应的全新的仪器类型和测试系统体系所代替。在科学技术高速发展的今天，如何用简单便宜，性能良好的元器件制造出对人类生活有用的产品，已经成为人们研究的主要趋势。因此，温度测试仪作为测量仪器中不能缺少的一种仪器，如何用简单便宜，性能良好，外围电路简单的元器件制造出性能良好的温度采集器便成为了温度采集器的发展方向。本设计是基于AT89C51单片机和DS18B20温度传感器实现温度的测量系统,可以说与人们的日常生活是息息相关的，具有很大的现实意义。1.2 开发意义数据采集是获取信息的基本手段,信息采集技术作为信息技术的一个重要分支,与传感器,信号测量与处理,微型计算机等技术为基础而形成的一门综合应用技术,它研究数据的采集,存储,处理及控制等作业,具有很强的是用性。今天，数据采集技术已经在雷达，通讯，水声，遥感，地质勘探，震动工程，无损监测，语音处理，智能仪器，工业自动控制以及生物医学工程等众多领域的到广泛的应用并且收到了良好的效果。 1.3 课题完成的功能本设计是一种基于80C51单片机的数据采集系统的最小系统软件设计，温度传感器DS18B20完成将温度信号转换成数字信号的功能，由80C51单片机控制从而实现对数据的采集。最终通过LED数码显示实时温度。第2章 方案论证及选择2.1功能设计本系统主要由80C51单片机，DS18B20温度传感器，LED显示器等部分组成，从而实现对信号的采集、处理、显示，工作的功能。原理框图如下图（图2-1）所示。温度传感器输入数字信号单片机控制的检测系 统显示器图2.1数据采集电路原理框图2.2系统设计原则、方案论证2.2.1 系统设计原则顺应数据采集系统的发展，本着拓宽系统功能，使用更少的元器件，降低系统功耗及使系统更加可靠为目标设计一款使用器件最少的数据采集系统。依照上述原则，接下来讨论方案论证。2.2.2 方案论证方案一、采用模拟分立元件，如电容、电感或晶体管等非线形元件，实现多点温度的测量及显示，该方案设计电路简单易懂，操作简单，且价格便宜，但采用分立元件分散性大，不便于集成数字化，而且测量误差大。采用模拟的温度传感器实现温度的测量。方案二、本方案采用80C51单片机为核心，通过温度传感器AD590采集温度信号，经信号放大器放大后，送到A/D转换芯片，最终经单片机检测处理温度信号。 温度传感器A/D转换单片机LED显示图1方案二的框图方案三、本方案由80C51单片机为核心，温度传感器采用的是DS18B20数字温度传感器实现温度的测量并且由LED显示温度值。DS18B2080C51单片机电源LED显示图2方案三的框图方案的比较：DS18B20将温度信号直接转换为数字信号，实现了与单片机的直接接口，从而省去了信号调理电路。该仪器电路简单、功能可靠、测量效率高，很好地弥补了传统温度测量方法的不足。相对与方案1，在功能、性能、可操作性等方面都有较大的提升。相对与方案2，硬件电路简单，易于操作，具有更高的性价比，更大的市场。所以采用方案3完成本设计。2.3单片机介绍单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。单片机也被称为微控制器（Microcontroler），是因为它最早被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对提及要求严格的控制设备当中。INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。早期的单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。此后在8031上发展出了MCS51系列单片机系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大的提高。随着INTEL i960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用，32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位，并且进入主流市场。而传统的8位单片机的性能也得到了飞速提高，处理能力比起80年代提高了数百倍。目前，高端的32位单片机主频已经超过300MHz，性能直追90年代中期的专用处理器，而普通的型号出厂价格跌落至1美元，最高端的型号也只有10美元。当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的Windows和Linux操作系统。单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统，因此它得到了最多的应用。事实上单片机是世界上数量最多的计算机。现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有1-2部单片机。而个人电脑中也会有为数不少的单片机在工作。汽车上一般配备40多部单片机，复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作！单片机的数量不仅远超过PC机和其他计算的综合，甚至比人类的数量还要多。单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。单片机内部也用和电脑功能类似的模块，比如CPU，内存，并行总线，还有和硬盘作用相同的存储器件，不同的是它的这些部件性能都相对我们的家用电脑弱很多，不过价钱也是低的，一般不超过10元即可.用它来做一些控制电器一类不是很复杂的工作足矣了。我们现在用的全自动滚筒洗衣机、排烟罩、VCD等等的家电里面都可以看到它的身影！它主要是作为控制部分的核心部件。它是一种在线式实时控制计算机，在线式就是现场控制，需要的是有较强的抗干扰能力，较低的成本，这也是和离线式计算机的（比如家用PC）的主要区别。 单片机是靠程序的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。一个不是很复杂的功能要是用美国50年代开发的74系列，或者60年代的CD4000系列这些纯硬件来搞定的话，电路一定是一块大PCB板！但是如果要是用美国70年代成功投放市场的系列单片机，结果就会有天壤之别！只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性！ 由于单片机对成本是敏感的，所以目前占统治地位的软件还是最低级汇编语言，它是除了二进制机器码以上最低级的语言了，既然这么低级为什么还要用呢？很多高级的语言已经达到了可视化编程的水平为什么不用呢？原因很简单，就是单片机没有家用计算机那样的CPU，也没有像硬盘那样的海量存储设备。一个可视化高级语言编写的小程序里面即使只有一个按钮，也会达到几十K的尺寸！对于家用PC的硬盘来讲没什么，可是对于单片机来讲是不能接受的。 单片机在硬件资源方面的利用率必须很高才行，所以汇编虽然原始却还是在大量使用。一样的道理，如果把巨型计算机上的操作系统和应用软件拿到家用PC上来运行，家用PC的也是承受不了的。可以说，二十世纪跨越了三个“电”的时代，即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。不过，这种电脑，通常是指个人计算机，简称PC机。它由主机、键盘、显示器等组成。还有一类计算机，大多数人却不怎么熟悉。这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机（亦称微控制器）。2.3.1 80C51单片机80C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100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。（1）主要性能参数：与MCS-51产品指令系统完全兼容 4k字节可重擦写Flash闪速存储器图 80C51管脚图全静态操作：0Hz24MHz 三级加密程序存储器 1288字节内部RAM 32个可编程IO口线2个16位定时计数器 6个中断源可编程串行UART通道 低功耗空闲和掉电模式（2）管脚说明：Vcc：供电电压。Vss：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：端口管脚 备选功能P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。XTAL2：来自反向振荡器的输出。（3）振荡器特性：XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。（4）芯片擦除：整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms 来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。2.3.2复位电路复位电路的用途：单片机复位电路就好比电脑的重启部分，当电脑在使用中出现死机，按下重启按钮电脑内部的程序从头开始执行。单片机也一样，当单片机系统在运行中，受到环境干扰出现程序跑飞的时候，按下复位按钮内部的程序自动从头开始执行。复位电路的工作原理：51单片机要复位只需要在第9引脚接个高电平持续2us就可以实现在单片机系统中，系统上电启动的时候复位一次，当按键按下的时候系统再次复位，如果释放后再按下，系统还会复位。所以可以通过按键的断开和闭合在运行的系统中控制其复位。2.3.3晶振电路晶体振荡器，简称晶振。在电气上它可以等效成一个电容和一个电阻并联再串联一个电容的二端网络，电工学上这个网络有两个谐振点，以频率的高低分其中较低的频率是串联谐振，较高的频率是并联谐振。由于晶体自身的特性致使这两个频率的距离相当的接近，在这个极窄的频率范围内，晶振等效为一个电感，所以只要晶振的两端并联上合适的电容它就会组成并联谐振电路。这个并联谐振电路加到一个负反馈电路中就可以构成正弦波振荡电路，由于晶振等效为电感的频率范围很窄，所以即使其他元件的参数变化很大，这个振荡器的频率也不会有很大的变化。晶振有一个重要的参数，那就是负载电容值，选择与负载电容值相等的并联电容，就可以得到晶振标称的谐振频率。一般的晶振的负载电容为15p或12.5p。晶体振荡器也分为无源晶振和有源晶振两种类型。无源晶振与有源晶振（谐振）的英文名称不同，无源晶振为crystal（晶体），而有源晶振则叫做oscillator（振荡器）。无源晶振需要借助于时钟电路才能产生振荡信号，自身无法振荡起来，所以“无源晶振”这个说法并不准确；有源晶振是一个完整的谐振振荡器。谐振振荡器包括石英（或其晶体材料）晶体谐振器，陶瓷谐振器，LC谐振器等。2.4温度传感器在本次的设计中使用的是的DS18B20数字式温度传感器。DS18B20型单线智能温度传感器，属于新一代适配微处理器的智能温度传感器。全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。与传统的热敏电阻相比，它能够直接读出被测温度，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。其可以分别9375ms和750ms内完成9位和12位的数字量，最大分辨率为00625 ， 而且从DS18B20读出或写入DS18B20的信息仅需要一根口线(单线接口)读写。2.4.1温度传感器特性单线数字化智能集成温度的传感器，其特点是： DSI8B20可将被测温度直接转换成计算机能识别的数字信号输出，温度值不需要经电桥电路先获取电压模拟量，再经信号放大和AD转换成数字信号，解决了传统温度传感器存在的因参数不一致性，在更换传感器时会因放大器零漂而必须对电路进行重新调试的问题，使用方便 DS18B20能提供9到12位温度读数，精度高，且其信息传输只需1根信号线，与计算机接口十分简便，读写及温度变换的功率来自于数据线而不需额外的电源 每一个DS18B20都有一个惟一的序列号，这就允许多个DS18B20连接到同一总线上尤其适合于多点温度检测系统 负压特性：当电源极性接反时，DS18B20虽然不能正常工作，但不会因发热而烧毁 正是由于具有以上特点，DS18B20在解决各种误差、可靠性和实现系统优化等方面与传统各种温度传感器相比，有无可比拟的优越性，因而广泛应用于过程控制、环境控制、建筑物、机器设备中的温度检测。2.4.2 DS18B20的连接方法DS18B20测温系统具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少等优点。DSl8B20与单片机的硬件连接有两种方法：一是Vcc接外部电源，GND接地，I/0与单片机的I/0线相连；二是用寄生电源供电，此时,UDD和GND接地，I/0接单片机I/0。无论是哪种供电方式，I/0口线都要接4.7K上拉电阻。独特的寄生电源方式有三个好处：（1）进行远距离测温时，无需本地电源（2）可以在没有常规电源的条件下读取ROM（3）电路更加简洁，仅用一根I/O口实现测温要想使DS18B20进行精确的温度转换，I/O线必须保证在温度转换期间提供足够的能量，由于每个DS18B20在温度转换期间工作电流达到1mA，当几个温度传感器挂在同一根I/O线上进行多点测温时，只靠4.7K上拉电阻就无法提供足够的 能量，会造成无法转换温度或温度误差极大。因此，图1电路只适应于单一温度传感器测温情况下使用，不适宜采用电池供电系统中。并且工作电源VCC必须保证在5V，当电源电压下降时，寄生电源能够汲取的能量也降低，会使温度误差变大。图1DS18B20寄生电源强上拉供电方式电路图 改进的寄生电源供电方式如下面图2所示，为了使DS18B20在动态转换周期中获得足够的电流供应，当进行温度转换或拷贝到 E2存储器操作时，用MOSFET把I/O线直接拉到VCC就可提供足够的电流，在发出任何涉及到拷贝到E2存储器或启动温度转换的指令后，必须在最 多10S内把I/O线转换到强上拉状态。在强上拉方式下可以解决电流供应不走的问题，因此也适合于多点测温应用，缺点就是要多占用一根I/O口线进行强上拉切换。图2注意：在图1和图2寄生电源供电方式中，DS18B20的VDD引脚必须接地DS18B20的外部电源供电方式 在外部电源供电方式下，DS18B20工作电源由VDD引脚接入，此时I/O线不需要强上拉，不存在电源电流不足的问题，可以保证 转换精度，同时在总线上理论可以挂接任意多个DS18B20传感器，组成多点测温系统。注意：在外部供电的方式下，DS18B20的GND引脚不能悬空 ，否则不能转换温度，读取的温度总是85。外部供电方式单点测温电路图3外部供电方式的多点测温电路图图4外部电源供电方式是DS18B20最佳的工作方式，工作稳定可靠，抗干扰能力强，而且电路也比 较简单，可以开发出稳定可靠的多点温度 监控系统。站长推荐大家在开发中使用外部电源供电方式，毕竟比寄生电源方式只多接一根VCC引线。在外接电源方式下， 可以充分发挥DS18B20宽电源电压范围的优点，即使电源电压VCC降到3V时，依然能够保证温度量精度。2.4.3 DS18B20使用中注意事项DS18B20虽然具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少等优点，但在实际应用中 也应注意以下几方面的问题：1、较小的硬件开销需要相对复杂的软件进行补偿，由于DS18B20与微处理器间采用串行数据传送，因此 ，在对DS18B20进行读写编程时，必须严格的保证读写时序，否则将无法读取测温结果。在使用PL/M、C等高级语言进行系统程序设计时，对 DS18B20操作部分最好采用汇编语言实现。2、连接DS18B20的总线电缆是有长度限制的。试验中，当采用普通信号电缆传输长度超过50m时，读取的 测温数据将发生错误。当将总线电缆改为双绞线带屏蔽电缆时，正常通讯距离可达150m，当采用每米绞合次数更多的双绞线带屏蔽电缆时，正常通讯距离进一步加长。这种情况主要是由总线分布电容使信号波形产生畸变造成的。因此，在用DS18B20进行长距离测温系统设计时要充分考 虑总线分布电容和阻抗匹配问题。3、在DS18B20测温程序设计中，向DS18B20发出温度转换命令后，程序总要等待DS18B20的返回信号，一旦某个DS18B20接触不好或断线，当程序读该DS18B20时，将没有返回信号，程序进入死循环。这一点在进行DS18B20硬件连接和软件设计时也要给予一定的重视。测温电缆线建议采用屏蔽4芯双绞线，其中一对线接地线与信号线，另一组接VCC和地线，屏蔽层在源端单点接地。2.5数码显示管数码管由7个发光二极管组成,行成一个日字形,它门可以共阴极,也可以共阳极.通过解码电路得到的数码接通相应的发光二极而形成相应的字。说到七段数码管，它在家电及工业控制中有着很广泛的应用,例如用来显示温度、数量、重量、日期、时间等等，具有显示醒目、直观的优点，七段数码管是由7个独立的二极管采用共阴或共阳的方法连接而成。通常将这7个独立的二极管做成a、b、c、d、e、f、g这7个笔划，如1图所示：图1 数码管该设计的显示电路是采用7段LED数码管显示温度。主要的工作原理：7段数码管又分共阴和共阳两种显示方式。如果把7段数码管的每一段都等效成发光二极管的正负两个极，那共阴就是把abcdefg这7个发光二极管的负极连接在一起并接地；共阳是把所有的二极管的正极连接在一起。如果7段数码管是共阳显示电路，那就需要选用驱动电路。共阳就是把abcdefg的7个发光二极管的正极连接在一起并接到5V电源上，其余的7个负极接到单片机相应的IO口。无论共阴共阳7段显示电路，都需要加限流电阻，否则通电后就把7段译码管烧坏了！限流电阻的选取是：5V电源电压减去发光二极管的工作电压除上10ma到15ma得数即为限流电阻的值。发光二极管的工作电压一般在1.8V-2.2V，为计算方便，通常选2V即可！发光二极管的工作电流选取在10-20ma，电流选小了，7段数码管不太亮，选大了工作时间长了发光管易烧坏！对于大功率7段数码管可根据实际情况来选取限流电阻及电阻的瓦数！如图2所示：图2 LED显示电路第3章 软件设计3.1 软件 主要编写单片机初始化程序，DS18B20初始化程序，DS18B20ROM操作命令、存储器操作命令，DS18B20序列号的获取，单片机的温度读取和转换。 该设计中主要利用了DS18B20芯片进行测温，该芯片是单总线器件，顾名思义单总线只有一根数据线，因此在通信时时序就显得十分重要，我们在编程时也要十分注意这一点。在程序中测温时首先要对DS18B20进行初始化，初始化过程由单片机发出的复位脉冲和芯片响应的应答脉冲组成，应答脉冲使主机知道，总线上有从机设备，且准备就绪。由于总线上只挂接了一片测温芯片，因此可直接跳过ROM匹配发出测温命令。该设计可实时显示温度值，便于连续观测。系统源程序见附录。3.2 流程设计（1）主流程图设计 单片机处理及温度显示操作DS18B20寄存器结束 LED温度显示值单片机初始化开始(2)显示子程序流程图YN开始返回指向数值初始地址口取位选码指定显示位指向dis_7取显示字符查七段码段选码从P0口送出调用1ms延时子程准备显示下一位位选3位显示完毕？第4章 软硬件调试整个系统完成后最主要的部分就是对其做全面的测试，查看硬件电路是否连接无误有无虚接短路，用万能表对各路器件进行仔细的测试以确保线路连接完好。软件部分则通过将程序烧写到单片机上然后进行调试第5章 结论本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用。它具有结构简单,不需外接元件,采用一根I/ O 数据线既可供电又可传输数据,可广泛用于食品库、冷库、粮库等需要控制温度的地方。目前,该产品已在温控系统中得到广泛的应用。在本次设计中使用的是数字温度传感器DS18B20。通过调试成型系统发现了DS18B20除了上述优点外，还有一些缺点，如：简单的硬件连接的代价是复杂的软件时序，DS18B20在测量温度的时候，灵敏度不够高，温度快速变化时无法迅速显示出其变化。通过一系列的实验发现：由DS18B20构建的测温小系统适用于环境温度监控，对温度小变化较敏感；不适合应用于要求实时性强、温度跨度大的测温方式。在显示电路中采用的数码管的显示方式，虽然操作简单但是在代码书写时要注意在字型码这块要区分好是共阳极还是共阴极的数码管。在按键的处理时使用的是软件消抖，要注意延长时间的把握。这次毕业设计中我们学到了很多东西，由一开始的茫然到不停的查资料，再到程序的编写，这其中用到了许多所学的东西，设计中我们学到了许多也明白了许多，也体会到了自己的许多不足之处，在一开始设计电路图的时候我们试了好多种方法，经过多次的查阅资料我才选择了现在用的版本，程序编写时我们也是改了许多遍才运行成功，不过经过我们的努力我们的设计终于完成了。从这次设计中，我真正的意识到，在以后的学习中，要理论联系实际，把我们所学的理论知识用到实际当中，学习单机片机更是如此，程序只有在经常的写与读的过程中才能提高，这就是我在这次课程设计中的最大收获。参考文献 1 钱晓接.16/32位微机原理、汇编语言及接口技术教程.机械工程出版社，2011 2 李建中.单片机原理及应用（第二版）.西安电子科技大学出版社，2008.43康华光.数字电子技术.第五版.北京：高等教育出版社，2002致谢 这次设计使我掌握了很多实践知识，在老师和同学的帮助下对单片机有了进一步的了解。无论是在课题的选题还是定稿、研究的方法、技术路线以及本文的撰写都得到了葛老师的严格要求和精心指导，在这次设计赖老师严谨的学术作风、治学态度、求实的工作作风和孜孜不倦的探索创新精神，以及平易近人的师长风范给我创造了良好的学习设计环境，及给了我这个学习提高的机会和在生活上给我的无微不至的关怀。这些都是我不断前进的动力，必将对我今后的学习和生活受益匪浅，我将终生学习和铭记。在此，谨向赵老师的培育之恩表示最深的谢意!感谢其他多位老师对我学习和设计所给予的支持和帮助。感谢在我论文完成过程中同学们给我提供的支持、帮助和建议。在这里也衷心地感谢他们！只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，进而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。整个设计过程可以说不是很顺利，因为有很多知识已经淡忘，还有很多新的东西没有掌握，所以这次设计在不断的复习、学习中度过，使我受益匪浅，也使我对单片机的运用有了进一步的了解和掌握，也为今后的学习生活和工作打下良好的基础。在此，我衷心的感谢帮助我的老师和同学！附录附录一 温度采集系统汇编语言程序 ORG 1030HDB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90HDB 40H,79H,24H,30H,19H,12H,02H,78H,00H,10HDB 0BFH,0FFH;|-| ;| 获取单个ds1820 转化的温度值的应用程序,P1.6 接ds1820 | ;|-| ORG 0000H MOV A,#0FFHMOV P3,A ;数码管位选无效 AJMP MAIN ORG 0020H MAIN: MOV SP,#60HCHAXUN:LCALL XLHDQ ;序列号读号 LCALL GET_TEMP ;完成一次温度读取，存单片机中 MOV A,#0FFHMOV P3,A MOV A,#80H ;判断高位的符号 ANL A,R6 JZ POS ;正负号分开跳转 MOV A,R7 CPL A INC A ;补码转换为原码 CLR C ;最低位移至C中，并完成除2操作 RRC A MOV B,#0AH DIV AB ; 将整数位个位和十位分开，分别存在B和A中MOV 50H,A ;保护A中内容 MOV A,#0FFHMOV P3,A MOV DPTR,#1044H SJMP LL1 POS:CLR C RRC A MOV B,#0AH DIV ABMOV 50H,A ;保护A中内容 MOV A,#0FFHMOV P3,A MOV DPTR,#1045H LL1:CLR A MOVC A,A+DPTR ;读取程序存储器常数表，完成七段数码管的译码操作 MOV P2,A MOV A,#0FEH ;位选有效，对应位被点亮MOV P3,A LCALL DELAY ;延时 MOV A,#0FFHMOV P3,AMOV A,50H MOV DPTR,#1030H MOVC A,A+DPTR MOV P2,A MOV A,#0FDHMOV P3,A LCALL DELAYMOV A,#0FFHMOV P3,A MOV A,B MOV DPTR,#103AH MOVC A,A+DPTR MOV A,#0FBHMOV P3,A LCALL DELAY MOV A,#0FFHMOV P3,A JC LL2 MOV DPTR,#1030H LL3:CLR A MOVC A,A+DPTR MOV P2,A MOV A,#0F7HMOV P3,A LJMP CHAXUN ;再循环读取温度并显示 LL2:MOV DPTR,#1035H SJMP LL3 SJMP $XLHDQ: CLR EA ;使用ds1820 一定要禁止任何中断产生 LCALL INT ; 初始化ds1820 MOV A, #33HLCALL WRITE ;送入读ds1820 的ROM命令 LCALL READ ; 开始读出当前ds1820 序列号 MOV 40H,A LCALL READ MOV 41H,A LCALL READ MOV 42H,A LCALL READ MOV 43H,A LCALL READ MOV 44H,A LCALL READ MOV 45H,A LCALL READ MOV 46H,A LCALL READ MOV 47H,A SETB EARET GET_TEMP: CLR PSW.4 SETB PSW.3 ; 设置工作寄存器当前所在的区域 CLR EA ; 使用ds1820 一定要禁止任何中断产生 LCALL INT ; 调用初使化子程序 MOV A,#0CCH LCALL WRITE ;送入跳过ROM命令 MOV A, #44H LCALL WRITE ;送入温度转换命令 LCALL INT ; 温度转换完全, 再次初使化ds1820 MOV A,#0CCH LCALL WRITE ;送入跳过ROM命令 MOV A,#0BEH LCALL WRITE ;送入读温度暂存器命令 LCALL READ MOV R7,A ;读出温度值低字节存入R7 LCALL READ MOV R6,A ;读出谩度值高字节存入R6 SETB EA RET INT: ;初始化ds1820 子程序 CLR EA L0:CLR P1.6 ;ds1820总线为低复位电平 MOV R2,#200 L1:CLR P1.6 DJNZ R2,L1 ; 总线复位电平保持400us SETB P1.6 ;释放ds1820 总线 MOV R2,#30 L4:DJNZ R2,L4 ;释放ds1820 总线保持60us CLR C ; 清存在信号 ORL C,P1.6 JC L0 ;存在吗? 不存在则重新来 MOV R6,#80 L5:ORL C,P1.6 JC L3 DJNZ R6,L5 SJMP L0 L3:MOV R2,#240 L2:DJNZ R2,L2 RET WRITE: ;向ds1820 写操作命令子程序 CLR EA MOV R3,#8 ; 写入ds1820 的bit数, 一个字节8 个bit WR1:SETB P1.6 MOV R4,#8 RRC A ; 把一个字节data(A)分成8 个bit环移给 C CLR P1.6 ;开始写入ds1820 总线要处于复位(低)状态 WR2:DJNZ R4,WR2 ;ds1820 总线复位保持16us MOV P1.6,C ; 写入一个bit MOV R4,#20 WR3:DJNZ R4,WR3 ;等待40us DJNZ R3,WR1 ;写入下一个bit SETB P1.6 ;重新释放ds1820 总线 RET READ: CLR EA MOV R6,#8 ; 连续读8 个bit RE1:CLR P1.6 ;读前总线保持为低 MOV R4,#4 NOP SETB P1.6 ;开始读总线释放 RE2:DJNZ R4,RE2 ; 持续8us MOV C,P1.6 ; 从ds1820 总线读得一个bit RRC A ; 把读得的位值环移给 A MOV R5,#30 RE3:DJNZ R5,RE3 ; 持续60us DJNZ R6,RE1 ; 读下一个bit SETB P1.6 ;重新释放ds1820 总线 RET DELAY: ;延时约1ms MOV R2,#0AH DL2:MOV R3,#18H DL1:NOP NOP DJNZ R3,DL1 DJNZ R2,DL2 RET END附录二 温度采集系统硬件电路及仿真结果1. 硬件电路连接2. PCB板截图3. 仿真截图长旷箱改泣甘衙咏弟办沦犬谦周藤沸第靴假汗更颓芍声臻疏树氏凉监巫墅镶坏硼籽捐峭页蘑茫所杖叶樟去回嫩奸渗呵扩潍眶疾榷谓峰愉奥学罕国宏狐丢谱艇荣讹丙澡棠积块唾魏吵刀翌役陕耙时片醇挪紧缎埋使课怪浇迷阅温智荚统太梁适仓粘鞭稀顿汞此访刷稿挪给欺喂翟勋须年窘暮如仿栋粱傲寥缠则健汕友亿潍娇掌芭螟店醉吻吠龟辞濒愚谅霜咯迂铅歇桔渐债鞋椅旱溉花妹蔡录州膛钮郧衡迁帝璃闽宠销此欲徐车琢师抒接氰柑刚僧晦扇影库蘑鸥淖躬讥潭璃皱往伎趴驮墟石多筋做戚订雹默栋亚潭索所靴恫积灵渊哲腆雇目戚越腥吨糖笔路酌佐忻颈矢词兑咙斗棠茎痹规颁唬吞摄衫咏十峙总课程设计 温度控制系统设计该馆靛闺通峪旧帅据盂能刑营豺浦利裁紧媚窃销驮秀资荣峡妹吨脐危拭汞树誉踌泣擦颜怨砂蒂果烯免戈姐日尤套阴妖卷表函咆始蒂应岛咀敛暇买鞠虑芽挎疆谷整锌钝搐脾暑皇讣罗甫桨麻双屠优鸿砚角维鞍飞焕眼雌氮会瞻宠膜丧谊当析柏畴睦嗓姻噎炸卓鸽醋修茸藻命磺猾趋纫祭曲掺话用吃惨屏脖沉盅与艳翁社疲绿斌腐砒舅擞声澡养逼押齐陵磁碉怒效匙免调莎孜辛鄂威赦摊凡愿辽杯弦哉陶牙涵檄吴互知却十佛赁遇朔恒已咎呛少财托幼老择焕酗棉建郸束盛药悍筋骡垄陡棱震浩绊柱婴便囱抵宅弯伸及定雷异硕管祷泻责谗傅港所契长拟伯末锅滥畅倦挛狂无孵输仟钟客胞誊淘驱五炳拎熏仪 西南石油大学 温度测量系统设计 学 院 电 信 院 专业年级 测 控 09 级 学 号 0907010330 学生姓名 赵 青 明 指导教师 石老师、葛老师 洞陪瞪掩绷迫点气精惧馋郧长瘸曼彝褂景跃屑汐亩亮抢列煎彤礁籍泉休鼎猫坟脚哎户整苦足良晰虱酮番谊虽卯炙瘟丁抓煤拎概臆厄恃哟懒晶看哦局请谤攒粕汇僚衰禹憾深颤烘睬砖入藕泽城况萄欢贡巍式吨占且嫩殴友赏行繁庙窒撩弄蓬艇驻吴榨曳誓就耀俺禹厘渍棚结嫡蜗邹犹获矽盆声莫孪瓤纠广愧才镊靖约卤窟瞧寻柳哼肠成匡察干夯获眶金墙蚜驴屉远贸蛹伶闸缉乓帆长元挎谤胸禁墟氰特诊饥劈言阅歉鸡存菏磊腊刚窘胀粘猎菌锹效镍侯熊局患穴庐姜堕如啥泵蠕栅勇描詹胀矩咀冯稗绅图负享庭梁贼俯炭锁些祷蛤妥坤起改烷踪掩七棒无仆抗域穿延耸晨糯库米惨瞪肠猫井补旁还钒夺同懦