课题设计任务书(利用单线温度传感器DS18B20进行温度控制)

目录1、前言22、温度控制系统设计32.1方案选择32.2整体电路设计33、电路模块设计43.1电源电路模块43.2 STC89C52控制芯片43.3 DS18B20温度控制芯片73.3.1 DS18B20简介73.3.2 DS18B20的性能特点73.3.3 DS18B20供电方式83.3.4 DS18B20测温原理83.4复位电路模块93.5显示电路模块103.5.1移位寄存器74HC164103.5.2数码管显示电路113.6报警电路模块123.7按键电路模块124、软件设计134.1控制流程图134.2 DS18B20工作过程及时序134.2.1初始化时序134.2.2写时序144.2.3读时序155、闭环控制175.1 被控对象的传递函数测定175.2控制算法176、系统调试207、结论21参考文献23附录241、前言温度控制系统广泛应用于社会生活的各个领域 ,如家电、汽车、材料、电力电子等 ,常用的控制电路根据应用场合和所要求的性能指标有所不同 , 在工业企业中,如何提高温度控制对象的运行性能一直以来都是控制人员和现场技术人员努力解决的问题。

这类控制对象惯性大,滞后现象严重,存在很多不确定的因素,难以建立精确的数学模型,从而导致控制系统性能不佳,甚至出现控制不稳定、失控现象。

传统的继电器调温电路简单实用 ,但由于继电器动作频繁 ,可能会因触点不良而影响正常工作。

控制领域还大量采用传统的PID控制方式,但PID控制对象的模型难以建立,并且当扰动因素不明确时,参数调整不便仍是普遍存在的问题。

而采用数字温度传感器DS18B20，因其内部集成了A/D转换器，使得电路结构更加简单，而且减少了温度测量转换时的精度损失，使得测量温度更加精确。

数字温度传感器DS18B20只用一个引脚即可与单片机进行通信，大大减少了接线的麻烦，使得单片机更加具有扩展性。

由于DS18B20芯片的小型化，更加可以通过单跳数据线就可以和主电路连接，故可以把数字温度传感器DS18B20做成探头，探入到狭小的地方，增加了实用性。

数字温度计DS18B20课程设计报告1. 课程设计背景数字温度计是一款可以测量温度并输出数字信号的电子设备。

它具有高精度、可编程、低功耗等优点，因此在很多领域都有广泛应用，比如环境温度监测、工业控制、食品加工等。

DS18B20是一款数字温度传感器，它以数字方式输出采集到的温度值，精度高达±0.5℃，提供了多种通信协议，应用灵活。

在本次课程设计中，我们将学习如何使用DS18B20来制作一款数字温度计。

2. 课程设计目标在本次课程设计中，我们的目标是：1.学习数字温度计的工作原理和基本构成；2.掌握DS18B20的使用方法和通信原理；3.制作一款数字温度计，并进行温度测量和数据传输。

3. 课程设计内容3.1 数字温度计的工作原理数字温度计的工作原理是利用温度传感器采集温度信息，然后通过模数转换器（ADC）将模拟信号转换成数字信号，并且通过数字信号处理单元进行处理，并显示在屏幕上。

温度传感器一般分为两种类型，即模拟温度传感器和数字温度传感器。

3.2 DS18B20的使用方法和通信原理DS18B20可以通过多种通信协议与主控板进行通信，如1-wire协议、I2C协议等。

1-wire协议是一种仅使用单个总线的串行协议，利用单总线实现数据传输。

3.3 制作数字温度计我们可以通过编程语言来控制DS18B20进行温度采集，并用LCD屏幕显示温度值。

首先要准备所需的材料和工具，包括Arduino开发板、DS18B20传感器、LCD显示屏、杜邦线、面包板等。

具体步骤如下：•连接DS18B20传感器•连接LCD显示屏•编写程序4. 课程设计成果经过学习和实际操作，我们可以掌握数字温度计的工作原理和基本构成，以及DS18B20的使用方法和通信原理。

同时，我们可以独立制作一款数字温度计，在温度测量和数据传输方面有了实际经验。

这些知识和技能对于我们学习和研究电子技术都非常有帮助。

5.通过本次课程设计，我们学习了数字温度计的工作原理和基本构成，以及DS18B20的使用方法和通信原理。

课程设计报告目录一．设计任务二．方案论证三．硬件设计3.1 DS18B20简介AT89C51型单片机简介3.2 总电路的设计图四．软件设计3.1 主程序框图3.2 初始化子程序18B20的主程序3.3 调试及运行五. 课程设计总结一、设计任务1. 熟悉电子系统开发的思路和步骤；2. 熟悉Keil C开发环境，并对18B20、LED数码管、4*4键盘等外围模块的驱动进行编写调试，学会基本的驱动开发思路，并通过调试学会定位问题的能力；3. 分别使用汇编语言和C语言编写调试整个电子系统的控制程序，学会电子系统的软件开发思路；4. 通过protel学会如何绘制原理图及PCB版图，从而完成整个电子系统的软硬件开发；二、方案论证A、分析本次设计任务可知：1．本设计要利用DS18B20测量温度，需要用89C51单片机控制DS18B20测量温度，并将DS18B20测得温度读取到单片机中来。

2. 本设计要用LED显示温度，可用五个共阳极LED，采用动态扫描法显示读取到单片机中的温度。

显示格式举例如下：（1）温度为正值————101.1 、99.2 第四个LED总是显示点号。

（2）温度为负值————-23.1 第一个总是显示一横，第四个总是显示点号。

B、经以上分析可得：可将本设计功能分为两大模块：1、DS18B20设置模块2、测温电路及其程序3、显示电路及其程序3. 在硬件电路上还要加上必要的基础电路：（1）时钟电路本次设计采用时钟频率为：12MHZ（2）按键测温电路及其程序按一次按钮即测一次温度并将测得的温度显示出来）C 、系统总体方案系统原理框图：由图可知该测量系统由DS18B20组成的测量电路和单片机控制电路组成。

系统通过DS18B20采集到的数据，然后通过单片机微控制芯片经过数据处理，最后通过数码管实时显示所测空气的温度。

用单个DS18B20采集温度采集温度并将其显示在LED 灯上，温度只需显示整数，小数位位不做要求；设置报警上下限，当按下键盘上的SETUP 键时，DS18B20不工作，从键盘上输入温度的上下限值，前边的两个LED 显示器显示温度上线，后边的两个LED 显示器显示温度下限，当采集的温度越过上限和低于下限时，P0.4口的发光二极管灯亮，表示报警；温度上下限的设置要在30S 内完成，如果没完成，温度传感器自行工作，设置完成后，按下Enter 键DS18B20开始采集并显示温度。

设计基于DS18B20的数字式温度控制系统，控制电路主要包括，led显示电路、按键电路、温度检测电路及控制电路。

总体设计框图如图1：图1 温度控制系统原理硬件结构框图1. 温度传感器电路1)温度传感器DSl8B20由美国DALLAS半导体公司生产的DSl8B20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，可广泛用于工业、民用、军事等领域的温度测量及控制仪器、测控系统和大型设备中，例如多路温度测控仪、中央空调、大型冷库、恒温装置等。

DSl8B20的电源电压范围均扩展到+3～+5.5V，DSl8B20还能对温度分辨力进行编程，选择9位~12位模式下工作，在12位模式下的最高分辨力可达0.0625℃, 被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出，其工作电源既可在远端引入，业可采用寄生电源方式产生，多个DS18B20可以并联到三根或者两根线上，CPU只需一根端口线就能与多个DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。

从而可以看出DS18B20可以非常方便的被用于远距离多点温度检测系统。

综上，在本系统中我采用温度芯片DS18B20测量温度。

该芯片的物理化学性很稳定，它能用做工业测温元件，且此元件线形较好。

在0—100摄氏度时，最大线形偏差小于1摄氏度。

该芯片直接向单片机传输数字信号，便于单片机处理及控制。

2)DS18B20的性能特点（1）DSl8B20采用DALLAS公司独特的“单线(1-Wire)总线”专有技术，与单片机通信只要一根I/O线;（2）在测温范围是-55~+125℃时，测量误差不超过±2℃，在-10~+85℃范围内，可确保测量误差不超过±0.5℃;（3）在构成大型温控系统时，允许在单线总线上挂接多片DSl8B20;(4) 低压供电,电源范围从3~5V,也可以直接从数据线上窃取电源;(5) 数据位可编程9~12位,转换12位实践为750ms(最大);(6) 用户可自设定报警上下限温度;（7）报警搜索命令可识别和寻址哪个器件的温度超过预定值;3)DS18B20的工作原理DSl8B20的原理与DS1820的原理是一样的。

通信工程学院课程设计任务书题目DS18B20数字温度计设计课程名称单片机原理及应用B专业班级学生姓名学号设计地点指导教师设计起止时间：年月日至年月日目录一、绪论 (2)1.1 设计目的 (2)1.2设计内容 (2)1.3设计要求 (2)二、基本设计 (3)2.1 基本思路 (3)2.2系统设计原理…………………………………………………………………………….,32.3系统组成 (3)三、系统硬件设计 (6)3.1系统电路接线图 (6)3.2 主系统 (6)3.3 显示电路LM016L (9)3.4 蜂鸣器报警 (10)3.5 DS18B20传感器 (10)四、系统软件设计 (14)4.1具体步骤和设计内容 (14)4.1程序流程图................................................................................................. ..1234.2源程序清单.................................................................................................... 16.五、结果验证5.1测试结果 (23)5.2仿真结果 (23)六、学习小结错误！未定义书签。

、参考文献……………………………………………………………绪论1.1 设计目的1．掌握单总线协议的基本特点及通信过程；2. 掌握数字温度传感器DS18B20的基本特点及单总线控制协议；3. 掌握单片机IO端口模拟单总线时序控制程序的编写方法；4.掌握LCD液晶显示器的显示驱动方法。

1.2设计内容（1）基本内容：在nKDE51单片机实验教学系统上，利用DS18B20数字温度传感器连续测试环境温度，对测试数据进行处理计算，在RT-1602字符点阵LCD上实时显示环境温度值；（2）附加内容：实现环境温度越限告警功能。

西安科技大学单片机课程设计论文银浩0806060135翁子涵0806060136王思麒0806060137指导教师: 王建专业名称: 电气工程及其自动化电气与控制工程学院2010年12月27日DS18B20单线数字温度传感器课程设计论文与心得【摘要】随着现代信息技术的飞速发展和传统工业改造的逐步实现，能够独立工作的温度检测与显示系统应用于诸多领域。

传统的温度检测以热敏电阻为温度敏感元件。

热敏电阻的成本低，需要外加信号处理电路，而且可靠性相对较差，测温准确度低，检测系统也有一定的误差。

与传统的温度计相比，这次设计的是基于DS18B20的数字温度计，它具有读数方便，测温范围广，测温精确，数字显示，适用范围宽等特点。

在本设计中选用AT89C51型单片机作为主控制器件，采用DS18B20数字温度传感器作为测温元件，通过4位共阳极LED数码显示管并行传送数据，实现温度显示。

本设计的内容主要分为两部分，一是对系统硬件部分的设计，包括温度采集电路和显示电路；二是对系统软件部分的设计，应用C语言实现温度的采集与显示。

通过DS18B20直接读取被测温度值，送入单片机进行数据处理，之后进行输出显示，最终完成了数字温度计的总体设计。

其系统构成简单，信号采集效果好，数据处理速度快，便于实际检测使用。

关键词：单片机AT89C51；温度传感器DS18B20；LED数码管；数字温度计1 绪论1.1课题背景单片机自1976年由Intel公司推出MCS-48开始，迄今已有三十多年了。

由于单片机集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等一系列优点，目前已经渗入到人们工作和生活的方方面面，几乎“无处不在，无所不为”。

单片机的应用领域已从面向工业控制、通讯、交通、智能仪表等迅速发展到家用消费产品、办公自动化、汽车电子、PC机外围以及网络通讯等广大领域，对各个行业的技术改造和产品更新换代起着重要的推动作用。

单片机有两种基本结构形式：一种是在通用微型计算机中广泛采用的，将程序存储器和数据存储器合用一个存储器空间的结构，称为普林斯顿结构。

DS18B20数字温度计的设计与实现一、实验目的１．了解DS18B20数字式温度传感器的工作原理。

２．利用DS18B20数字式温度传感器和微机实验平台实现数字温度计。

二、实验内容与要求采用数字式温度传感器为检测器件，进行单点温度检测。

用数码管直接显示温度值，微机系统作为数字温度计的控制系统。

１．基本要求：(1)检测的温度范围：0℃～100℃，检测分辨率 0.5℃。

(2)用4位数码管来显示温度值。

(3)超过警戒值（自己定义）要报警提示。

２．提高要求(1)扩展温度范围。

(2)增加检测点的个数，实现多点温度检测。

三、设计报告要求１．设计目的和内容２．总体设计３．硬件设计：原理图（接线图）及简要说明４．软件设计框图及程序清单５．设计结果和体会（包括遇到的问题及解决的方法）四、数字温度传感器DS18B20由DALLAS半导体公司生产的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,可广泛用于工业、民用、军事等领域的温度测量及控制仪器、测控系统和大型设备中。

它具有体积小，接口方便，传输距离远等特点。

1.DS18B20性能特点DS18B20的性能特点：①采用单总线专用技术，既可通过串行口线，也可通过其它I/O 口线与微机接口，无须经过其它变换电路，直接输出被测温度值（9位二进制数，含符号位），②测温范围为-55℃-+125℃，测量分辨率为0.0625℃,③内含64位经过激光修正的只读存储器ROM ，④适配各种单片机或系统机，⑤用户可分别设定各路温度的上、下限，⑥内含寄生电源。

2. DS18B20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,高速暂存器。

64位光刻ROM 是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列号。

64位ROM 结构图如图2所示。

不同的器件地址序列号不同。

DS18B20的管脚排列如图1所示。

南京工程学院课程设计说明书(论文)课程名称单片机原理及应用题目DS18B20数字温度计设计设计任务：1．基本任务：利用nKDE-51单片机实验教学系统上的硬件资源，实现所选课题要求的功能。

2. 附加任务：在完成《单片机原理及应用实验与课程设计指导书》所列要求的基础上，学生可以发挥自主创新能力，拓展设计功能。

工作量要求：1．设计的硬件电路图与程序流程图；2．源程序代码；3．系统运行结果符合课程设计要求。

4．基本任务为必做项目，附加任务为选做项目；5．对课程设计进行总结，撰写课程设计说明书。

4．主要参考文献1、《单片机原理及应用实验与课程设计指导书》南京工程学院，2014年2、《nKDE51单片机实验教学系统实验指导书》南京邮电大学，2011年3、《单片机原理与应用及C51程序设计》（第3版），谢维成等编著，清华大学出版社，2014年4、《单片机原理及应用》（第2版），李建忠，西安电子科技大学出版社，2008年5、其他参考资料（自选）5．课程设计进度安排起止日期工作内容目录第一章引言 (1)第二章设计 (2)2.1 设计方案 (2)2.2 设计框图 (2)2.3 主控制器 (2)2.4 显示电路 (2)2.5 温度传感器设计 (2)第三章系统整体硬件电路 (6)3.1 主板电路 (6)3.2 显示电路 (6)第四章系统软件算法分析 (7)4.1 主程序 (8)4.2 读出温度子程序 (9)4.3 温度转换命令子程序 (9)4.4 计算温度子程序 (9)4.5 显示数据刷新子程序 (10)第五章课程设计程序 (10)第六章实验结果图 (17)6.1显示姓名学号电路图 (17)6.2显示温度电路图 (18)第七章总结与体会 (18)第一章引言随着人们生活水平的不断提高，单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，其中数字温度计就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。

实训五 DS18B20温度检测控制实训一、实训目的1.温度传感器电路的工作原理。

2.了解温度控制的基本原理。

3.掌握一线总线接口的使用。

二、实训说明1.DALLAS最新单线数字温度传感器DS18B20简介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。

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等。

与前一代产品不同，新的产品支持3V～5.5V的电压范围，使系统设计更灵活、方便。

DS18B20测量温度范围为 -55°C～+125°C，在-10～+85°C范围内,精度为±0.5°C。

DS18B20可以程序设定9～12位的分辨率，及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。

DS18B20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）。

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DS18B20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位的循环冗余校训码（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。

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。

智能仪器设计实习设计任务书题目基于DS18B20的温控系统专业、班级学号姓名主要内容、基本要求、主要参考资料等：主要内容：功能要求：完成温控制系统的设计1）在设置模式下，用户可以通过按键设置允许最高温度T H 、允许最低温度T L 及转换精度。

2）在测温模式下,实时测出当前温度并显示。

（可采用LED显示或LCD显示，显示结果精度不得低于0.1°C）。

3）在测温模式下，实时比较当前温度与报警温度，当高于高温报警T H 时，系统红灯亮，声音警报响，同时启动冷却电路开始制冷(冷却电路的启动用继电器控制)；当在高温报警T H与低温报警T L 之间时，系统绿灯亮。

上述内容为基本要求，可按照自己的理解增加功能使之更完善。

基本要求：●明确设计任务，复习与查阅有关资料。

设计所用硬件芯片按给定使用。

●按要求对设计进行简要说明，总体设计方案，各部分的详细设计。

●写出体会和总结。

要求全部使用A4纸打印稿，不少于5000字。

主要参考资料：●李朝青编．《单片机原理及接口技术》(简明修订版)．北京航空航天大学出版社，1998●冯克．《MCS-51单片机实用子程序及其应用实例》．黑龙江科学技术出版社，1990●杨欣荣等．《智能仪器原理、设计与发展》．中南大学出版社，2003●孙传友等．《感测技术基础》．电子工业出版社，2001●王福瑞等．《单片微机测控系统设计大全》．北京航空航天大学出版社，1999●科技期刊：《单片机与嵌入式系统应用》、《实用测试技术》、《自动化仪表》、《传感器世界》、《测控技术》、《电子技术应用》等2001年以后各期。

完成期限：2013年12月16日指导教师签名：2013年 12月16日。