2014 ~ 2015 学年第2 学期
《单片机应用技术》
课程设计报告
题目：基于数字温度传感器的数字温度计的设计
专业：自动化
班级： 12自动化1 姓名：陈宗国朱海峰王疏华袁继康
指导教师：陆媛宋洪儒
电气工程学院
年月日
任务书
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课程设计摘要
一、课程设计摘要：
DS18B20是一种可组网的高精度数字式温度传感器，由于其具有单总线的独特优点，可以使用户轻松地组建起传感器网络，并可使多点温度测量电路变得简单、可靠。本文结合实际使用经验，介绍了DS18B20数字温度传感器在单片机下的硬件连接及软件编程，并给出了软件流程图。
该系统由上位机和下位机两大部分组成。下位机实现温度的检测并提供标准RS232通信接口，芯片使用了ATMEL公司的AT89C51单片机和DALLAS公司的DS18B20数字温度传感器。上位机部分使用了通用PC。该系统可应用于仓库测温、楼宇空调控制和生产过程监控等领域。
二、关键字：单片机温度测量 DS18B20 数字温度传感器 AT89S51
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目录
第一章原理介绍 (4)
1.1 总体设计方案 (4)
1.2总体设计框图理介绍 (4)
1.3 主控部分 (4)
1.4 DS18B20数字温度传感器 (5)
第二章硬件设计 (8)
2.1 单片机系统 (8)
2.2 温度测试电路 (8)
2.3 显示电路 (12)
2.4 整体电路设计 (14)
第三章软件设计..................................... 错误!未定义书签。
3.1 程序流程图................................ 错误!未定义书签。
3.2 读出温度子程序............................ 错误!未定义书签。
3.3 温度转换子程序............................ 错误!未定义书签。
3.4 计算温度子程序............................ 错误!未定义书签。
3.5 显示数据刷新子程序........................ 错误!未定义书签。第四章总结 (19)
参考资料............................................. 错误!未定义书签。
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- 4 - 第一章 原理介绍
1．1 总体设计方案
总体设计方案采用AT89C51单片机作控制器，温度传感器选用DS18B20来设计数字温度计，系统由3个模块组成：主控制器、测温电路及显示电路。主控制器由单片机AT89C51实现，测温电路由温度传感器DS18B20实现，显示电路由4位LED 数码管直读显示。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，该设计控制器使用单片机AT89C51，测温传感器使用DS18B20，用4位共阳极LED 数码管以串口传送数据,实现温度显示,能准确达到以上要求。
1．2总体设计框图
控制器采用单片机AT89C51，温度传感器采用DS18B20，用4位LED 数码管显示温度。总体设计框图如图1-1所示。
1.3主控制部分
本设计采用AT89C51八位单片机实现。单片机软件编程的自由度大，可通过编程实现各种
各样的算术算法和逻辑控制。而且体积小，硬件实现简单，安装方便。既可以单独对多DS18B20控制工作，还可以与PC机通信.运用主从分布式思想，由一台上位机（PC微型计算机），下位机（单片机）多点温度数据采集，组成两级分布式多点温度测量的巡回检测系统,实现远程控制。另外AT89C51在工业控制上也有着广泛的应用，编程技术及外围功能电路的配合使用都很成熟。
系统采用针对传统温度测温系统测温点少，系统兼容性及扩展性较差的特点，运用分布式通讯的思想。设计一种可以用于大规模多点温度测量的巡回检测系统。该系统采用的是RS-232串行通讯的标准，通过下位机（单片机）进行现场的温度采集，温度数据既可以由下位机模块实时显示，也可以送回上位机进行数据处理，具有巡检速度快，扩展性好，成本低的特点。
1.4 DS18B20数字温度传感器
美国Dallas半导体公司的数字化温度传感器DS18B20是支持 "一线总线"接口的温度传感器，在其内部使用了在板（ON-B0ARD）专利技术。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。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。现在，新一代的DS18B20体积更小、更经济、更灵活。使你可以充分发挥“一线总线”的优点。
DS18B20支持"一线总线"接口，测量温度范围为-55°C～+125°C，在-10～+85°C范围内，精度为±0.5°C。DS1822的精度较差为±2°C。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。而且新一代产品更便宜，体积更小。
DS18B20的主要特性：
（1）适应电压范围更宽，电压范围：3.0～5.5V，在寄生电源方式下可由数据线供电（2）独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯
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（3）DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温
（4）DS18B20在使用中不需要任何外围元件，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
（5）温范围－55℃～＋125℃，在-10～+85℃时精度为±0.5℃
（6）可编程的分辨率为9～12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温
（7）在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms 内把温度值转换为数字，速度更快
（8）测量结果直接输出数字温度信号，以"一线总线"串行传送给CPU，同时可传送CRC 校验码，具有极强的抗干扰纠错能力
（9）负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作。
图1-4 DS18B20型号数字温度传感器
DS18B20有两种供电接法，图1-2采用的是接入外部电源。这样做的好处是I/O线上不需要加强上拉，而且总线控制器用在温度转换期间总保持高电平。这样在转换期间可以允许在单线总线上进行其他数据的往来。另外，在单总线上可以挂任意多片DS18B20，而且如果它们都使用外部电源的话，就可以先发一个Skip ROM命令，再接一个Convert T命令，让它们同时进行温度转换。注意当加上外部电源时，GND引脚不能悬空。
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