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DS18B20数字测温仪的设计

2020-12-13 10:46编辑: www.jxszl.com景先生毕设
目 录
1 绪论 5
1.1 单片机系统的研究现状和发展趋势 5
1.2 温度传感器的研究现状 5
1.3 LCD1602的研究 5
2 论文的总体设计方案 6
3 单元电路的设计 7
3.1 温度传感器DS18B20 7
3.1.1 温度传感器DS18B20的主要特性 8
3.1.2 DS18B20的外形和内部结构 8
3.1.3 DS18B20工作原理 9
3.2 AT89C51的介绍及功能结构 10
3.2.1 AT89C51的介绍 11
3.2.2 最小系统原理图 11
3.3 LCD1602显示电路 12
3.3.1 1602字符型LCD简介 12
3.3.2 1602LCD的指令说明及时序 12
3.3.3 1602LCD的RAM地址映射及标准字库表 13
3.3.4 液晶LCD1602的显示电路 13
4 软件设计 14
4.1 1602LCD的一般初始化(复位) 14
4.2 DS18B20传感器的流程图 14
5 实验调试和数据 15
5.1 实验调试过程 16
5.2 实验数据 17
6 总结 18
参考文献 20
致 谢 21
附录 22
附录一 数字测温仪的电路原理图 22
附录二 数字测温仪的仿真电路图 23
附录三 数字测温仪的实物图 23
附录 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: *351916072
四 数字测温仪的主程序流程图及部分程序 24
1 绪论
1.1 单片机的现状和发展趋势
单片机系统已经涉及到我们生活的方方面面,大到飞机上各种显示仪表,小到个人计算机的处理器,还有许多日常生活中的电子产品,例如摄像机、全自动洗衣机以及遥控玩具等等,这些都离不开单片机的应用。更不用说机器人和大部分医疗器械了。
发展趋势:小型化、轻量化等。
单片机更重要的意义在于通过软件方法实现大部分系统的控制功能,单片机现在可以实现具有智能化的数字计算控制,随着单片机的推广,这种微控技术将不断发展。
1.2 对温度传感器的研究
温度是国际单位制中七个基本物理量之一,随着科学技术的不断提高,测量温度的技术也得到了实质性的发展。
温度传感器的种类繁多,一般包括模拟输出和数字输出两种类型。温度传感器正处于传统型向新型转型的发展阶段。新型传感器的特点是微型化、智能化、网络化,它不仅能改造传统产业,而且带来了新型的产业变革。
1.3 对于LCD1602的研究
液晶显示器遍布在我们的日常生活中,如在计算器、电子表及很多家用电子产品,主要用于显示数字和符号。显示器一般分为:发光管、LED数码管、液晶显示器。发光管和LED数码管比较常用,软硬件都比较简单,本章重点介绍字符型液晶显示器的应用。
用晶液显示器输出有以下几个优点:
(1)显示的质量高:液晶显示器画质高且不会闪烁。
(2)数字式接口:液晶显示器都是数字式的,接口更加简单,操作更加方便。
(3)微型轻量化:液晶显示器通过电极控制液晶分子状态来达到显示的目的,相比传统显示器要轻的多。
(4)功耗低:液晶显示器耗电量相对较少。
2 论文的总体设计方案
DS18B20能直观地显示温度的变化,简化了电路缩短系统的工作时间,降低了硬件成本,所以选择DS18B20作为本系统的温度传感器。
显示器方面选择了LCD1602是考虑到了电路的简单性,因为数码管的电路相对来说比较的复杂,LCD1602可以简化电路,当LCD液晶显示器接收到来自AT89C51单片机传送的温度信息后,就可以显示出被测物体的温度。
按照系统设计功能的要求,确定系统由3个模块组成:主控制器.测温电路和显示电路,参考图1:
图 1 数字测温仪的流程图
数字测温仪的电路原理图如图2:
图2 数字测温仪的电路原理图
3 单元电路的设计
3.1 温度传感器DS18B20
3.1.1 温度传感器DS18B20的主要特性
1)、适应电压范围:3.0~5.5V。
2)、单线接口方式,一条口线即可实现双向通讯。
3)、DS18B20在使用中全部元件集成在一只集成电路内。
4)、温度范围-55℃~+125℃,在测量-10~+85℃时精度为±0.5℃。
5)、对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃。
6)、负压特性:极性接反时,芯片不会烧毁。
3.1.2 DS18B20的外形和内部结构
DS18B20内部结构由四部分组成:温度传感器、温度报警触发器、寄存器。:
图3 DS18B20的外形及管脚图
DS18B20引脚定义:
(1)DQ:数字信号输入/输出端;
(2)GND:接地;
(3)VDD:电源输入。
图4 DS18B20内部结构图
3.1.3 DS18B20工作原理
图5 DS18B20测温原理框图
DS18B20主要的数据部件: (1)DS18B20所测量出来的温度以0.0625℃/LSB形式表达,其中S为符号位。
表1: DS18B20温度值格式表
(2)配置寄存器 字节各位的意义如下:
表2: 配置寄存器结构
TM R1 R0 1 1 1 1 1
TM为测试,R1和R0用来设置分辨率。
4、高速暂存存储器的分配如表3所示。
表3: DS18B20暂存寄存器分布
寄存器内容 字节地址
温度值低位 (LS Byte) 0
温度值高位 (MS Byte) 1
高温限值(TH) 2
5 光标或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * *
6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * *
7 置字符存贮器地址 0 0 0 1 字符存贮器地址
8 置数据存贮器地址 0 0 1 显示数据存贮器地址
9 读忙地址 0 1 BF 计数器地址
10 写数 1 0 要写的数据内容
参考文献
1.传感器的选用原则(百度文库)
2.张毅刚,彭喜元,彭宇.单片机原理及应用.北京:高等教育出版社.2009
附 录

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