《单片机课程设计之基于DS18B20的多点温度测量系统的设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机课程设计之基于DS18B20的多点温度测量系统的设计.doc（13页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、单片机应用系统设计课 题：基于DS18B20的多点温度测量系统的设计 姓 名： 班 级： 学 号： 指导老师： 日 期： 引 言 在粮库测温系统、冷库测温系统、智能化建筑控制系统、中央空调系统等多种系统中都需要多点温度测量系统。因此，多点温度测量技术实现尤为重要。美国Dallas公司推出的数字温度传感器DSl8B20，电源供电范围在3.05.5V；温度测量范围为-55+125；具有独特的单总线接口，仅需要占用一个通用I/O端口即可完成与微处理器的通信；在-10+85温度范围内具有0.5精度；用户可编程设定912位的分辨率。以上特性使得DSl8B20非常适用于构建高精度、多点温度测量系统。 DS
2、18B20简介 DSl8B20是美国Dallas半导体公司推出的一种智能数字温度传感器。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编程实现912位的数字值读数方式；可以分别在93.75ms和750 ms内完成9位和12位的数字量；从DS18B20读出信息或写入DS18B20信息仅需要1根口线(单线接口)；温度变换功率来源于数据总线，总线本身也可以向所挂接的DS18B20供电，而无需额外电源。使用DS18B20可使系统结构更趋简单，可靠性更高。1系统硬件设计 由DS18B20和Atmel公司推出的单片机AT89C51以及相关外围电路组成的高精度、多点温度测量系统的结构框
3、图如图1所示。系统采用8片DS18B20构成小型温度传感器网络3，通过并行连接方式连接至单片机的通用I/O端口。单片机获得温度信息后，通过特定的算法，将处理后的温度信息通过LED显示出来，同时通过串行口送上位机处理。 DS18B20内部均有一个独立的64位序列号，单片机通过序列号可以对一条总线上的多支DS18B20进行控制，读取它们的温度。但是，要完成这个操作，软件设计比较复杂，同时存在一个缺点速度太慢。无法适用于一些实时性要求高的测温场合。所以本次设计采取一种利用单片机的并口，同步快速读取8支DS18B20的方法。2系统软件设计21 并行同步快速读取8支DS18B20的方法 对于一支DS18
4、B20，我们要输出或输入各类数据时，可以采用位寻址，比如：sbit DQ=P33; DQ=0; DQ=1; 而对于8支DS18B20，如果还采用位寻址的方法，采用单总线，通过查询序列号依次读取，程序就非常复杂，而且速度会大大减慢，所以将位寻址扩展为字节寻址，比如： #define DQ P3; DQ=0x00; DQ=0xff; 即可一次输出或输入8个位数据，从而达到同步读取的目的。22 系统的温度合成处理 采用上述方法一次读取8支DS18B20的时间不超过1秒，但读取的数据在RAM中并不顺序排列的。必须用软件合成处理，才能得到所需要的温度值。如表-1所示，纵向排列的是存放每次读取数据的Buf
5、,而横向才是我们需要的温度值，此时设计一个将纵向数据转为横向温度的程序，连续执行两次，就可以将DS18B20的高和低字节全部合成标准的温度数据。23 系统软件流程图 主程序执行流程如图2所示，主程序先对各DS18B20进行初始化，然后重复调用写命令和读数据模块，最后将数据处理后送入LED显示。2. 4 系统电路图3系统仿真 Proteus软件是Labcenter公司的一款电路设计与仿真软件，它包括ISIS、ARES等软件模块，ARES模块主要用来完成PCB的设计，而ISIS模块用来完成电路原理图的绘制与仿真。Proteus的软件仿真基于VSM技术，它与其他软件最大的不同也是最大的优势就在于它能
6、仿真大量的单片机芯片，比如MCS-51系列、PIC系列等等，以及单片机外围电路，比如键盘、LED、LCD等等。通过Proteus软件的使用我们能够轻易地获得一个功能齐全、实用方便的单片机实验环境。 本设计的核心部分为八点温度数据的快速准确读取，完成电路设计和软件编程后，将程序在KEIL下编译，装入单片机，进行仿真，可以看到，同步快速多点温度测量得到了实现。仿真中的一个画面如下面图3中的效果所示,此时采集的是第5通路的测量温度。4系统运行与数据分析 根据系统软件与硬件设计方案搭建实际系统电路，依次采集八路温度测量数据，并且在LED数码管上显示所测温度，同时与现场温度计测量值进行比较，系统运行结果
7、如下，见表-2：表-2 传感器与温度计数据对照 测量结果数据与温度计直接测量吻合，符合仿真结果，本系统的测量范围为099，DS18B20数字值读取位数为8位，精确到1，满足日常测量应用。另外可以通过改变DS18B20数字值读取位数提高精度，也可以根据实际应用要求扩大量程。在系统基础上可以加入开关控制测量通路选择，并实现超过测量范围蜂鸣器报警。5结 论 该温度测量系统结构简单、程序设计方便，基于仿真系统构建的实际电路运行良好，8支DS18B20的读取时间与1支DS18B20的读取时间基本相等，测温迅速准确。 本设计采用Proteus仿真的好处在于可以迅速观察到设计效果，同时可以通过改变元器件参数
8、使整个电路性能达到最优化。6 参考文献1、唐俊翟.单片机原理与应用M. 北京：冶金工业出版社,252-2672、胡伟.单片机C程序设计及应用实例M.北京：人民邮电出版社，1-4873、赵娜，赵刚.基于51单片机的温度测量系统J.微计算机信息，2007.4、于永学,葛建.1-Wire总线数字温度传感器DS1-8B20及应用J.电子产品世界,2003(2):80-82.5、 江世明，刘先任.基于DS18B20的智能温度测量装置J.邵阳学院学报，2004.6、聂毅.单片机定时器中断时间误差的分析及补偿J微计算机信息20027、谭浩强.C语言程序设计（第二版）北京：清华大学出版社1999 附录：程序#
9、include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit DQ=P37;/ds18b20与单片机连接口sbit RS=P30;sbit RW=P31;sbit EN=P32;unsigned char code str1=temperature: ;unsigned char code str2= ; uchar data disdata5;uint tvalue;/温度值uchar tflag;/温度正负标志/*lcd1602程序*/ void delay1ms(unsigned int ms)/延时1毫秒（不够精确的）
10、unsigned int i,j; for(i=0;ims;i+) for(j=0;j0;i-) DQ = 0; /给脉冲信号 dat=1; DQ = 1; /给脉冲信号 if(DQ) dat|=0x80; delay_18B20(10); return(dat); void ds1820wr(uchar wdata)/*写数据*/ unsigned char i=0; for (i=8; i0; i-) DQ = 0; DQ = wdata&0x01; delay_18B20(10); DQ = 1; wdata=1; read_temp()/*读取温度值并转换*/ uchar a,b; d
11、s1820rst(); ds1820wr(0xcc);/*跳过读序列号*/ ds1820wr(0x44);/*启动温度转换*/ ds1820rst(); ds1820wr(0xcc);/*跳过读序列号*/ ds1820wr(0xbe);/*读取温度*/ a=ds1820rd(); b=ds1820rd(); tvalue=b; tvalue=8; tvalue=tvalue|a; if(tvalue0x0fff) tflag=0; else tvalue=tvalue+1; tflag=1; tvalue=tvalue*(0.625);/温度值扩大10倍，精确到1位小数return(tvalu
12、e); /*/ void ds1820disp()/温度值显示 uchar flagdat; disdata0=tvalue/1000+0x30;/百位数 disdata1=tvalue%1000/100+0x30;/十位数 disdata2=tvalue%100/10+0x30;/个位数 disdata3=tvalue%10+0x30;/小数位 if(tflag=0) flagdat=0x20;/正温度不显示符号 else flagdat=0x2d;/负温度显示负号:- if(disdata0=0x30) disdata0=0x20;/如果百位为0，不显示 if(disdata1=0x30)
13、 disdata1=0x20;/如果百位为0，十位为0也不显示 wr_com(0xc0);wr_dat(flagdat);/显示符号位 wr_com(0xc1); wr_dat(disdata0);/显示百位 wr_com(0xc2); wr_dat(disdata1);/显示十位 wr_com(0xc3); wr_dat(disdata2);/显示个位 wr_com(0xc4); wr_dat(0x2e);/显示小数点 wr_com(0xc5); wr_dat(disdata3);/显示小数位 /*主程序*/ void main() init_play();/初始化显示 while(1)read_temp();/读取温度 ds1820disp();/显示