90基于DS18B20的多点温度检测系统的设计LCD-第2页
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90基于DS18B20的多点温度检测系统的设计LCD-2
DS18B20是智能温度传感器，它的输入/输出采；DS18B20有自己的序列号，因此本系统通过CR；2.2单元电路设计；2.1.1DS18B20与单片机接口电路设计；(1)DS18B20与单片机的接口技术；如图2.2所示：DS18B20与单片机的接口电路；图2.2DS18B20与单片机接口电路；(2)中央处理器AT89C51简介；①AT89C51的特点；AT
DS18B20是智能温度传感器，它的输入/输出采用数字量，以单总线技术，接收主机发送的命令，根据DS18B20内部的协议进行相应的处理，将转换的温度以串口发送给主机。主机按照通信协议用一个IO口模拟DS18B20的时序，发送命令（初始化命令、ROM命令、功能命令）给DS18B20，并读取温度值，在内部进行相应的数值处理，用图形液晶模块显示温度。在系统启动之时，可以通过键盘设置温度的上限值，当温度超过设置值时，报警器开始报警，从而实现了对温度的实时监控。DS18B20有自己的序列号，因此本系统通过CRC校验，对DS18B20的ROM进行寻址，地址符合的DS18B20作出响应，接收主机的命令，向主机发送转换的温度。采用这种DS18B20寻址技术，使系统硬件电路更加简单。 2.2 单元电路设计2.1.1 DS18B20与单片机接口电路设计(1) DS18B20与单片机的接口技术如图2.2所示：DS18B20与单片机的接口电路非常简单。DS18B20只有三个引脚，一个接地，一个接电源，一个数字输入输出引脚接单片机的IO口，电源与数字输入输出脚间需要接一个4.7K的电阻。图2.2 DS18B20与单片机接口电路(2) 中央处理器AT89C51简介① AT89C51的特点AT89C51具有以下几个特点： ? AT89C51与MCS-51系列的单片机在指令系统和引脚上完全兼容；? 片内有4k字节在线可重复编程快擦写程序存储器；? 全静态工作,工作范围：0Hz～24MHz；? 三级程序存储器加密；? 128×8位内部RAM；? 32位双向输入输出线；? 两个十六位定时器/计数器? 五个中断源,两级中断优先级；? 一个全双工的异步串行口；? 间歇和掉电两种工作方式。②AT89C51的功能描述AT89C51是一种低损耗、高性能、CMOS八位微处理器，片内有4k字节的在线可重复编程、快速擦除快速写入程序的存储器，能重复写入/擦除1000次，数据保存时间为十年。它与MCS-51系列单片机在指令系统和引脚上完全兼容，不仅可完全代替MCS-51系列单片机，而且能使系统具有许多MCS-51系列产品没有的功能。AT89C51可构成真正的单片机最小应用系统，缩小系统体积，增加系统的可靠性，降低系统的成本。只要程序长度小于4K，四个I/O口全部提供给用户。可用5V电压编程,而且擦写时间仅需10毫秒，仅为的擦除时间的百分之一,与的12V电压擦写相比，不易损坏器件，没有两种电源的要求，改写时不拔下芯片，适合许多嵌入式控制领域。工作电压范围宽（2.7V~6V），全静态工作，工作频率宽在0Hz～24MHz之间，比等51系列的6MHz～12MHz更具有灵活性,系统能快能慢。AT89C51芯片提供三级程序存储器加密，提供了方便灵活而可靠的硬加密手段，能完全保证程序或系统不被仿制。P0口是三态双向口,通称数据总线口,因为只有该口能直接用于对外部存储器的读/写操作。③ AT89C51引脚功能AT89C51单片机40引脚分布如右图2.3。AT89C51是一种低损耗、高性能、CMOS快速擦除快速写入程序的存储器，能重复写入/擦除1000次，数据保存时间为十年。它与MCA-51系列单片机在指令系统和引脚上完全兼容，不仅可完全代替MCS-51系列单片机，而且能使系统具有许多MCS-51系列产品没有的功能。AT89C51可构成真正的单片机最小应用系统，缩小系统体积，增加系统的可靠性，降低系统的成本。只要程序长度小于4K，四个I/O口全部提供给用户。可用5V电压编程,而且擦写时间仅需10毫秒，仅为的擦除时间的百分之一,与的12V电压擦写相比，不易损坏器件，没有两种电源的要求，改写时不拔下芯片，适合许多嵌入式控制领域。工作电压范围宽（2.7V~6V），全静态工作，工作频率宽在0Hz～24MHz之间，比等51系列的6MHz～12MHz更具有灵活性,系统能快能慢。AT89C51芯片提供三级程序存储器加密，提供了方便灵活而可靠的硬加密手段，能完全保证程序或系统不被仿制。P0口是三态双向口,通称数据总线口,因为只有该口能直接用于对外部存储器的读/写操作。 (3) DS18B20的工作原理① DS18B20数字温度传感器概述DS18B20数字温度计是DALLAS公司生产的1－Wire，即单总线器件，具有线路简单，体积小的特点。因此用它来组成一个测温系统，具有线路简单，在一根通信线，可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。DS18B20产品的特点? 只要求一个端口即可实现通信。? 在DS18B20中的每个器件上都有独一无二的序列号。? 实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温。? 测量温度范围在－55.C到＋125.C之间。? 数字温度计的分辨率用户可以从9位到12位选择。表2.1
P3口的第二功能图2.4
DS18B20的引脚图? 内部有温度上、下限告警设置。TO－92封装的DS18B20的引脚排列见图2.4，其引脚功能描述见表2.2。表2.2 DS18B20详细引脚功能描述 ② DS18B20的内部结构DS18B20的内部框图如图2.5所示。64位ROM存储器件独一无二的序列号。暂存器包含两字节（0和1字节）的温度寄存器，用于存储温度传感器的数字输出。暂存器还提供一字节的上线警报触发（TH）和下线警报触发（TL）寄存器（2和3字节），和一字节的配置寄存器（4字节），使用者可以通过配置寄存器来设置温度转换的精度。暂存器的5、6和7字节器件内部保留使用。第八字节含有循环冗余码（CRC ）。使用寄生电源时，DS18B20不需额外的供电电源；当总线为高电平时，功率由单总线上的上拉电阻通过DQ引脚提供；高电平总线信号同时也向内部电容CPP充电，CPP在总线低电平时为器件供电。 图2.5 DS18B20的内部框图DS18B20加电后，处在空闲状态。要启动温度测量和模拟到数字的转换，处理器须向其发出Convert T [44h] 命令；转换完后，DS18B20回到空闲状态。温度数据是以带符号位的16-bit补码存储在温度寄存器中的，如图2.6所示： 图2.6 温度寄存器格式符号位说明温度是正值还是负值，正值时S=0，负值时S=1。表2.3给出了一些数字输出数据与对应的温度值的例子。表2.3 温度/数据的关系 ③ DS18B20的命令序列? 初始化? ROM命令跟随着需要交换的数据；? 功能命令跟随着需要交换的数据。访问DS18B20必须严格遵守这一命令序列，如果丢失任何一步或序列混乱，DS18B20都不会响应主机（除了Search ROM 和Alarm Search这两个命令，在这两个命令后，主机都必须返回到第一步）。a．初始化：DS18B20所有的数据交换都由一个初始化序列开始。由主机发出的复位脉冲和跟在其后的由DS18B20发出的应答脉冲构成。当DS18B20发出响应主机的应答脉冲时，即向主机表明它已处在总线上并且准备工作。包含各类专业文献、生活休闲娱乐、幼儿教育、小学教育、各类资格考试、专业论文、高等教育、外语学习资料、90基于DS18B20的多点温度检测系统的设计LCD等内容。　
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1 系统方案设计 4
1.1 方案设计 4
1.2 方案论证 5
2 硬件设计 5
2.1工作原理 5
2.2 单元电路设计 6
2.1.1 DS18B20与单片机接口电路设计 6
2.1.2 按键电路设计 11
2.1.3显示电路设计 12
1602液晶显示模块特点及引脚图： 12
2.1.4 报警电路设计 17
3 软件设计 18
3.1 软件流程设计 18
3.2 软件设计 22
4 系统仿真 22
4.1 原理图绘制 22
4.2 程序加载 22
4.3系统仿真 22
5 整机制作 23
PCB板设计 23
PCB板面规划 23
PCB网络表导入、元件布局 23
5.1.3布线 23
PCB板制作 24
5.2.1 PCB打印、转印 24
5.2.2 PCB蚀刻、钻孔和表面处理 24
5.3 整机制作与调试 25
5.3.1 元器件焊接 25
5.3.2 整机调试 26
参考资料 26
附录1 部分子程序 28 前
21世纪，科学技术的发展日新月异，科技的进步带动了测量技术的发展，现代控制设备的性能和结构发生了翻天覆地的变化。我们已经进入了高速发展的信息时代，测量技术也成为当今科技的一个主流，广泛地深入到研究和应用工程的各个领域。
温度是一个和人们生活环境有着密切关系的物理量，也是一种在生产、科研、生活中需要测量和控制的重要物理量，是国际单位制七个基本量之一。其测量控制一般用各式各样形态的温度传感器。随着现代计算机和自动化技术的发展，作为各种信息的感知、采集、转换、传输相处理的功能器件，温度传感器的作用日显突出，已成为自动检测、自动控制系统和计量测试中不可缺少的重要技术工具，其应用已遍及工农业生产和日常生活的各个领域。美国 Dallas 半导体公司的新一代数字式温度传感器,它具有独特的单总线接口方式 ,即允许在一条信号线上挂接数十甚至上百个数字式传感器 ,从而使测温装置与各传感器的
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基于DS18B20的智能温度检测系统毕业设计论文.doc91页
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本科学生毕业设计(论文)
基于DS18B20的智能温度检测系统
摘 要:本文主要讨论了当今温度传感器的发展方向,介绍了用单片机控制的、基于数字温度传感器DS18B20的温度测量系统。重点阐述了DS18B20的工作原理、指令系统、单片机与DS18B20之间的接口、数据传递、通信协议,建立了基于DS18B20的单点、多点温度测量系统。最后用RS232总线实现了测温系统与PC机的通讯,实现了温度的实时检测与显示。
关键字: DS18B20,多点温度测量,通讯
Abstract :After mainly discussing the development direction of current temperature sensor, the paper introduces the temperature measurement system based on the digital temperature sensor DS18B20,which is controlled by 89S52 single chip microcomputer. The working princip1e of the DS18B20, instruction sets, data transmission, the interface and the communication protoco1 between the DS18B20 and single chip microcomputer is expounded specially. The detail design project and concrete implementation of the single and multiple temperature measurement system,which is made up of DS18B20 and 89S52 single chip microcomputer are discussed.The temperature measurement system can communicate with PC by RS232 bus, which can be realized the measurement and display of temperature in the real time in this paper.
Keywords:DS18B20, multipoint temperature measurement, communication
摘 要……..……………..…………………………………………………………………..I
绪论……………………………………………………………………………………..1
几种常用温度传感器的原理及发展 …………………………………………………2
引言………………………………………………………………………………….2
传感器的分类……………………
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周一至周五
9：00&22：00
基于nRF9E5和DS18B20的无线测温系统设计
&&&&&&本期共收录文章20篇
　　目前，很多场合的测温系统采用的还是有线测温设备，由温度传感器、分线器、测温机和监控机等组成，各部件之间采用电缆连接进行数据传输。这种系统布线复杂、维护困难、成本高，可采用无线方案解决这些问题。无线测温系统是一种集温度信号采集、大容量存储、无线射频发送、LED(或LCD)动态显示、控制与通信等功能于一体的新型系统。 中国论文网 /8/view-1087249.htm　　本文从低功耗、小体积、使用简单等方面考虑，基于射频soC nRFgE5和数字温度传感器DSl8820设计了一个无线测温系统，整个系统由多个无线节点和1个基站组成。无线节点工作在各个测温地点，进行温度数据采集和无线发送。基站与多个节点进行无线通信，并通过数码管将数据显示出来，同时可以通过RS-232串口将数据发送给PC。 　　 　　nRFgE5简介 　　 　　nRF9E5是Nordic公司推出的射频片上系统，内嵌8051兼容微控制器、RF收发器和4通道10位A/D转换器，是真正的系统级芯片，其功能结构如图1所示。 　　nRF9E5的片内微控制器与标准8051兼容，指令时序与标准8051稍有区别。中断控制器支持5个扩展中断源：ADC中断、SPI中断、唤醒中断和两个无线收发中断。此外，还扩展了两个数据指针，使得片外RAM存取数据更为方便。微控制器内有256B的数据RAM和512B的ROM。上电复位或软件复位后，控制器自动执行ROM引导区中的代码，用户程序通常在引导区的引导下，从E2PROM加载到1个4KB的RAM中，该RAM也可用来存储数据。当进行批量生产时，可要求厂家代理将程序固化到片内，这样可省去E2PROM的费用并进一步减小系统体积。 　　nRFgE5内置收发器具有与单片射频收发器nRF905相同的功能，可通过片内MCU的并行口或SPI口与微控制器通信。收发器由频率合成器、功率放大器、调制器和接收单元组成。输出功率、频道和其他射频参数可通过对特殊功能寄存器RADIO编程进行控制。发射模式(TX)下，最小工作电流仅为9mA(输出功率－10dBm)，接收(Rx)模式下的工作电流为12.5mA，掉电模式下的工作电流仅为2.5μA。可见，nRF9E5的功耗很低。 　　nRF9E5采用Nordic公司的ShockBurst技术(自动处理前缀、地址和eRe)，实现低速数据输入，高速数据输出，从而降低了系统的平均功耗。另外，nRF9E5还具有载波检测功能。 在ShockBurst接收方式下，当工作信道内有射频载波出现时，载波检测引脚(CD)被置高。也就是说，当收发器准备发送数据时，它首先进入接收模式并检测所工作的信道是否可以发送数据(信道是否空闲)，这是一种简单的传输前监听协议。这个特性很好地避免了同一工作频率下不同发射器数据包之间的碰撞。 　　 　　DS18820概述 　　 　　DS18820是美国DALLAS公司的“单总线”数字温度传感器，它具有结构简单、体积小、功耗低、无须外接元件、用户可自行设定预警上下限温度等特点。“单总线”结构独特而且经济，采用一根I/O数据线既可供电又可传输数据，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。 　　3引脚封装的DS18820形如一只三极管，其内部结构如图2所示。主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非易失性的温度报警触发器和配置寄存器。此外，还有电源检测模块、存储和控制逻辑器、中间结果缓存器和8位循环冗余校验码(CRC)发生器。 　　ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，可以看作该DSl8820的地址序列码，每个DSl8820的64位序列号均不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18820的目的。DS18820内部的RAM由9个字节的高速缓存器和E2PROM组成，数据先写入高速缓存器，经校验后再传送给E2PROM。通过DSl8820功能命令对RAM进行操作。 　　DSl 8820的测量温度范围为-55℃～125℃，在-10℃～85℃范围内，精度为0.5℃，可编程设定9～12位的分辨率，默认值为12位，转换12位温度信号所需时间为750ms(最大)。检测温度由2字节组成，字节1的高5位s代表符号位，字节0的低4位是小数部分，中间7位是整数部分。 　　 　　无线测温系统组成及硬件设计 　　 　　无线测温系统主要可分为基站和无线节点两大部分。每套系统一般只有1个基站，包括微控制器及射频收发单元、显示单元、报警单元、电源模块及接口单元，主要硬件连接如图3所示。 　　接口单元是为了方便射频模块和PC的通信，通常可采用RS-232接口、USB接口、以太网接口等，其中，RS-232接口是目前PC与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。本文使用RS-232接口，采用MAX3232芯片实现RS-232电平与TTL电平之间的转换。MAX3232是MAXIM公司生产的一种RS-232接口芯片，使用单一电源电压供电，电源电压在3.0～5.5V范围内都可以正常工作。 　　基站接收到数据后，将温度信息通过数码管(或液晶显示屏)显示出来，根据需要，还可以通过RS-232接口与PC进行通信。为简化系统，本设计直接用nRF9E5的P0口驱动数码管(未在图中给出)，但是P0口不具备数据保持能力，需要外接一定大小的上拉电阻，显示方法采用扫描法。采用一个蜂鸣器作为报警装置，当温度超过设定范围时，鸣叫报警。射频天线采用单鞭天线。 　　无线节点分布在温度采集点，由数字温度传感器DSl 8B 20、射频SoCnRF9E5、天线及电池组成。在实际应用中，可以有多个无线节点，它们与基站之间通过射频进行无线通信。无线节点的电路结构如图4所示，其中，25AA320为E2PROM程序存储器。DS18820有寄生电源和外部电源两种供电方式，本文采用外部供电方式，VDD引脚直接连接外部电源。DS18820在空闲时，其DQ脚由上拉电阻置为高电平。无线节点的天线根据实际需要可选用单鞭天线或PCB印制天线。 　　 　　无线测温系统的软件设计 　　 　　本系统软件设计比较复杂，整个软件系统的流程如图5所示，主要有以下几个关键函数：DS18820初始化及温度采集函数、nRF9E5初始化及射频发送(接收)函数、数据显示函数、串口通信函数等。 　　限于篇幅，各个函数的详细流程图不再给出，仅列出几个函数片断供参考，程序采用C语言编写，用Keil C51进行编译。 　　DS18820采用单总线数据传输方式，对读写的操作时序要求严格。DS18820提供了一系列指令来控制传感器的工作，利用这些指令就可以对DS18820进行操作了。为了操作方便，可编写两个操作函数，源码如程序清单1所示。 　　程序清单1：
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