溫度課程設(shè)計(jì)報(bào)告書--溫度傳感器

1、<p><b>　　傳感器技術(shù)課程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　分?jǐn)?shù)： </p><p>　　題目： 溫度傳感器 </p><p>　　完成人： </p><p>　　時(shí)間： 二○一一年六月 </p><p>&l

2、t;b>　　目錄</b></p><p><b>　　一． 封面</b></p><p><b>　　內(nèi)容</b></p><p>　　1. 技術(shù)指標(biāo).........................3</p><p>　　2. 設(shè)計(jì)方案及其比較.................3

3、</p><p>　　2.1 方案一........................3</p><p>　　2.2 方案二.......................3</p><p>　　2.3 方案比較......................3</p><p>　　實(shí)現(xiàn)方案.........................4&

4、lt;/p><p>　　3.1 組成..........................4</p><p>　　3.2 關(guān)于DS18B20的詳細(xì)介紹.............4</p><p>　　3.3 工作原理圖.....................7</p><p>　　3.4 電路程序.......................8&

5、lt;/p><p>　　4. 調(diào)試過程及結(jié)論..................18 </p><p>　　5. 心得體會(huì)........................18 </p><p>　　6. 參考文獻(xiàn)........................19</p><p><b>　　1.技術(shù)指標(biāo)</b></p

6、><p>　?、侏?dú)特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊;</p><p>　?、跍y(cè)溫范圍為-55℃-+125℃，測(cè)量分辨率為0.0625℃;</p><p>　?、酃ぷ麟娫? 3~5V;</p><p>　　④適配各種單片機(jī)或系統(tǒng)機(jī);</p><p>

7、　?、菰谑褂弥胁恍枰魏瓮鈬?</p><p>　?、迌?nèi)含寄生電源。2.設(shè)計(jì)方案及其比較</p><p><b>　　2.1 方案一</b></p><p>　　采用熱敏電阻，熱敏電阻精度，重復(fù)性，可靠性較差，對(duì)于檢測(cè)1攝氏度的信號(hào)是不適用的，也不能滿足測(cè)量范圍。在溫度測(cè)量系統(tǒng)中，也采用單片溫度傳感器，比如ADS90，LM35等。但這些

8、芯片輸出的都是模擬信號(hào)，必須經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后才能送給計(jì)算機(jī)，這樣就使測(cè)溫系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。另外，這種測(cè)溫系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫，也要用到復(fù)雜的算法，一定程度導(dǎo)航也增加了軟件實(shí)現(xiàn)的難度。</p><p><b>　　2.2 方案二</b></p><p>　　采用單總線數(shù)字溫度傳感器DS18B20溫度測(cè)量溫度，直接輸出數(shù)據(jù)信號(hào)。便于單片機(jī)處理及控制，節(jié)省硬件電路。而且

9、該芯片的物理化學(xué)性很穩(wěn)定，此元件線形性能好，在0-100攝氏度時(shí)，最大線形偏差小于1攝氏度。DS18B20最大特點(diǎn)之一采用了單總線的數(shù)據(jù)傳輸，由數(shù)字溫度計(jì)DS18B20和微控制器AT89C51構(gòu)成的溫度裝置，它直接輸出溫度的數(shù)字信號(hào)到微控制器。每只DS18B20具有一個(gè)獨(dú)有的不可修改的64位序列號(hào)，根據(jù)序列號(hào)可訪問不同的器件。這樣一條總線上可掛接多個(gè)DS18B20傳感器，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度測(cè)量，輕松的組建傳感網(wǎng)絡(luò)。</p>

10、<p><b>　　2.3 方案比較</b></p><p>　　綜上所述，選擇方案二3. 實(shí)現(xiàn)方案</p><p>　　3.1 組成 采用AT89S52單片機(jī)作為控制核心對(duì)溫度傳感器DS18B20控制，按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求，系統(tǒng)由3個(gè)模塊組成：主控制器，測(cè)溫電路和顯示電路。</p><p>　　3.2 關(guān)于DS18B20的詳細(xì)

11、介紹</p><p><b>　　1 論述</b></p><p>　　DS18B20是DALLAS公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器，具有3引腳TO－92小體積封裝形式；溫度測(cè)量范圍為－55℃～＋125℃,可編程為9位～12位A/D轉(zhuǎn)換精度，測(cè)溫分辨率可達(dá)0.0625℃，被測(cè)溫度用符號(hào)擴(kuò)展的16位數(shù)字量方式串行輸出；其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生；多

12、個(gè)DS18B20可以并聯(lián)到3根或2根線上，CPU只需一根端口線就能與諸多DS18B20通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。以上特點(diǎn)使DS18B20非常適用于遠(yuǎn)距離多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)。 2 DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1，主要由4部分組成：64位ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管腳排列如圖2所示，DQ為數(shù)字信號(hào)輸入／輸出端；GND為電源地；

13、VDD為外接供電電源輸入端。ROM中的64位序列號(hào)是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼，每個(gè)DS18B20的64位序列號(hào)均不相同。64位ROM的排的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC=X8＋X5＋X4＋1）。ROM的作用是使每一個(gè)DS18B20都各</p><p>　　3 DS18B20工作原理</p><p>　　控制DS18B20指令：</p><p&

14、gt;　　33H-讀ROM 55H-匹配ROM F0H-搜索ROM CCH-跳過ROM ECH-告警搜索命令</p><p>　　44H-溫度轉(zhuǎn)換 BEH-讀暫存器 4EH-寫暫存器 48H-復(fù)制暫存器 B8H-重調(diào)E2PROM B4H-讀供電方式</p><p>　　4 DS18B20工作流程</p><p><b

15、>　　初始化 </b></p><p>　?、贁?shù)據(jù)線置高電平1；</p><p><b>　?、谘訒r(shí)；</b></p><p>　　③數(shù)據(jù)線拉到低電平0；</p><p><b>　?、苎訒r(shí)750us；</b></p><p>　　⑤數(shù)據(jù)線拉到高電平1；&l

16、t;/p><p>　?、扪訒r(shí)等待；將數(shù)據(jù)線再次拉到高電平后結(jié)束。</p><p><b>　?。?）寫數(shù)據(jù)</b></p><p>　?、贁?shù)據(jù)線置低電平0；</p><p><b>　?、谘訒r(shí)15us；</b></p><p><b>　?、郯l(fā)送數(shù)據(jù)；</b>

17、;</p><p><b>　?、苎訒r(shí)45us；</b></p><p>　?、輸?shù)據(jù)線拉到高電平1；</p><p>　?、拗貜?fù)上述步驟，最后將數(shù)據(jù)線拉到1。（3）讀數(shù)據(jù)</p><p>　?、贁?shù)據(jù)線置高電平1；</p><p><b>　　②延時(shí)；</b></p&g

18、t;<p>　?、蹖?shù)據(jù)線拉低到0；</p><p><b>　?、苎訒r(shí)；</b></p><p>　?、輸?shù)據(jù)線拉到高電平1，延時(shí)；</p><p>　?、拮x數(shù)據(jù)線的狀態(tài)并處理，延時(shí)，重復(fù)①-⑤。</p><p><b>　　圖1</b></p><p><

19、;b>　　寫時(shí)序</b></p><p><b>　　讀時(shí)序</b></p><p>　　3.3 工作原理圖 </p><p><b>　　3.4 電路程序</b></p><p>　　#include <reg52.h></p><p>　　

20、#include <intrins.h></p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　sbit led0=P1^0;</p><p>　　sbit led1=P1^1;</p><p>

21、;　　sbit led2=P1^2;</p><p>　　sbit led3=P1^3;</p><p>　　sbit DQ = P2^2; //數(shù)據(jù)口define interface</p><p>　　sbit dula = P2^6; //數(shù)碼管段選</p>&l

22、t;p>　　sbit wela = P2^7; //數(shù)碼管位選</p><p>　　sbit beep=P2^3;</p><p>　　uint warn_11=340;</p><p>　　uint warn_12=300;</p><p>　　uint temp;

23、 //溫度值 variable of temperature</p><p><b>　　//不帶小數(shù)點(diǎn)</b></p><p>　　unsigned char code table[] = {0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,</p><p>　　0x07,0x7f,0x6f,0x77,

24、0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};</p><p><b>　　//帶小數(shù)點(diǎn)</b></p><p>　　unsigned char code table1[] = {0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd,0x87,0xff,0xef};</p><p>　　/*************精確延時(shí)

25、函數(shù)*****************/</p><p>　　void delay(unsigned char i) </p><p><b>　　{</b></p><p>　　while(--i); </p><p><b>　　}</b></p><p>　　/****

26、**************************************</p><p>　　此延時(shí)函數(shù)針對(duì)的是12Mhz的晶振</p><p>　　delay(0):延時(shí)518us 誤差:518-2*256=6</p><p>　　delay(1):延時(shí)7us （原帖寫"5us"是錯(cuò)的）</p><p>　　de

27、lay(10):延時(shí)25us 誤差:25-20=5</p><p>　　delay(20):延時(shí)45us 誤差:45-40=5</p><p>　　delay(100):延時(shí)205us 誤差:205-200=5</p><p>　　delay(200):延時(shí)405us 誤差:405-400=5</p><p>　　********

28、***********************************/</p><p>　　/*****************DS18B20******************/</p><p>　　void Init_Ds18b20(void) //DS18B20初始化send reset and initialization command</p><p

29、><b>　　{</b></p><p>　　DQ = 1; //DQ復(fù)位,不要也可行。</p><p>　　delay(1); //稍做延時(shí)</p><p>　　DQ = 0; //單片機(jī)拉低總線</p><

30、;p>　　delay(250); //精確延時(shí)，維持至少480us</p><p>　　DQ = 1; //釋放總線，即拉高了總線</p><p>　　delay(100); //此處延時(shí)有足夠,確保能讓DS18B20發(fā)出存在脈沖。</p><p><b&g

31、t;　　}</b></p><p>　　uchar Read_One_Byte() //讀取一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)read a byte date</p><p>　　//讀數(shù)據(jù)時(shí),數(shù)據(jù)以字節(jié)的最低有效位先從總線移出</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar i = 0;

32、</p><p>　　uchar dat = 0;</p><p>　　for(i=8;i>0;i--)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　DQ = 0; //將總線拉低，要在1us之后釋放總線</p><p>　　//單片機(jī)要在此

33、下降沿后的15us內(nèi)讀數(shù)據(jù)才會(huì)有效。</p><p>　　_nop_(); //至少維持了1us,表示讀時(shí)序開始</p><p>　　dat >>= 1; //讓從總線上讀到的位數(shù)據(jù)，依次從高位移動(dòng)到低位。</p><p>　　DQ = 1; //釋放總線，此后

34、DS18B20會(huì)控制總線,把數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇偩€上</p><p>　　delay(1); //延時(shí)7us,此處參照推薦的讀時(shí)序圖，盡量把控制器采樣時(shí)間放到讀時(shí)序后的15us內(nèi)的最后部分</p><p>　　if(DQ==1) //控制器進(jìn)行采樣</p><p><b>　　{</b>

35、;</p><p>　　dat |= 0x80; //若總線為1,即DQ為1,那就把dat的最高位置1;若為0,則不進(jìn)行處理,保持為0</p><p><b>　　} </b></p><p>　　delay(10); //此延時(shí)不能少，確保讀時(shí)序的長(zhǎng)度60us。</p>

36、;<p><b>　　}</b></p><p>　　return (dat);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void Write_One_Byte(uchar dat)</p><p><b>　　{</b></p>

37、<p>　　uchar i = 0;</p><p>　　for(i=8;i>0;i--)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　DQ = 0; //拉低總線</p><p>　　_nop_();

38、 //至少維持了1us,表示寫時(shí)序(包括寫0時(shí)序或?qū)?時(shí)序)開始</p><p>　　DQ = dat&0x01; //從字節(jié)的最低位開始傳輸</p><p>　　//指令dat的最低位賦予給總線,必須在拉低總線后的15us內(nèi),</p><p>　　//因?yàn)?5us后DS18B20會(huì)對(duì)總線采樣。</p>&l

39、t;p>　　delay(10); //必須讓寫時(shí)序持續(xù)至少60us</p><p>　　DQ = 1; //寫完后,必須釋放總線,</p><p>　　dat >>= 1;</p><p><b>　　delay(1);</b></p&

40、gt;<p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　uint Get_Tmp() //獲取溫度get the temperature</p><p><b>　　{</b></p><p

41、><b>　　float tt;</b></p><p>　　uchar a,b;</p><p>　　Init_Ds18b20(); //初始化</p><p>　　Write_One_Byte(0xcc); //忽略ROM指令</p><p>　　Write_On

42、e_Byte(0x44); //溫度轉(zhuǎn)換指令</p><p>　　Init_Ds18b20(); //初始化</p><p>　　Write_One_Byte(0xcc); //忽略ROM指令</p><p>　　Write_One_Byte(0xbe); //讀暫存器指令<

43、/p><p>　　a = Read_One_Byte(); //讀取到的第一個(gè)字節(jié)為溫度LSB</p><p>　　b = Read_One_Byte(); //讀取到的第一個(gè)字節(jié)為溫度MSB</p><p>　　temp = b; //先把高八位有效數(shù)據(jù)賦于temp</p>

44、<p>　　temp <<= 8; //把以上8位數(shù)據(jù)從temp低八位移到高八位</p><p>　　temp = temp|a; //兩字節(jié)合成一個(gè)整型變量</p><p>　　tt = temp*0.0625; //得到真實(shí)十進(jìn)制溫度值</p><p

45、>　　//因?yàn)镈S18B20可以精確到0.0625度</p><p>　　//所以讀回?cái)?shù)據(jù)的最低位代表的是0.0625度</p><p>　　temp = tt*10+0.5; //放大十倍</p><p>　　//這樣做的目的將小數(shù)點(diǎn)后第一位也轉(zhuǎn)換為可顯示數(shù)字</p><p>　　//同時(shí)進(jìn)行一個(gè)四舍五入操

46、作。</p><p>　　return temp;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/****************數(shù)碼碼動(dòng)態(tài)顯示函數(shù)**************/</p><p>　　void Display(uint temp) //顯示程序</p><p>

47、<b>　　{</b></p><p>　　uchar A1,A2,A3;</p><p>　　A1 = temp/100; //百位</p><p>　　A2 = temp%100/10; //十位</p><p>　　A3 = temp%10; //個(gè)位</p><p><

48、;b>　　dula = 0;</b></p><p>　　P0 = table[A1]; //顯示百位</p><p>　　dula = 1; //打開段選,對(duì)應(yīng)74573的鎖存位,高電平不鎖存</p><p><b>　　dula = 0;</b></p><p><b>　　

49、wela = 0;</b></p><p>　　P0 = 0xfe;</p><p>　　wela = 1; //打開位選</p><p><b>　　wela = 0;</b></p><p><b>　　delay(0);</b></p><p>&l

50、t;b>　　dula = 0;</b></p><p>　　P0 = table1[A2]; //顯示十位,使用的是有小數(shù)點(diǎn)的數(shù)組(因?yàn)閠emp值擴(kuò)大了10倍,雖然是十位,實(shí)際為個(gè)位)</p><p><b>　　dula = 1;</b></p><p><b>　　dula = 0;</b><

51、;/p><p><b>　　wela = 0;</b></p><p>　　P0 = 0xfd;</p><p><b>　　wela = 1;</b></p><p><b>　　wela = 0;</b></p><p><b>　　delay

52、(0);</b></p><p>　　P0 = table[A3]; //顯示個(gè)位</p><p><b>　　dula = 1;</b></p><p><b>　　dula = 0;</b></p><p>　　P0 = 0xfb;</p><p>&l

53、t;b>　　wela = 1;</b></p><p><b>　　wela = 0;</b></p><p><b>　　delay(0);</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void warn(uint s,uchar l

54、ed)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uchar i;</b></p><p><b>　　i=s;</b></p><p><b>　　beep=0;</b></p><p>　　P1=~(l

55、ed);</p><p>　　delay(100);</p><p><b>　　beep=1;</b></p><p><b>　　P1=0xff;</b></p><p><b>　　i=s;</b></p><p>　　delay(100);<

56、;/p><p><b>　　}</b></p><p>　　void deal(uint t)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if((t>warn_12)&&(t<=warn_11))</p><p><b>　

57、　{</b></p><p>　　warn(40,0x01);}</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void main()</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　while(1)</b&g

58、t;</p><p><b>　　{</b></p><p>　　Display(Get_Tmp()); }</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　調(diào)試過程及結(jié)論</b></p><p>　　首先確定所寫程序與單片機(jī)各個(gè)模

59、塊相吻合，因?yàn)樗玫膯纹瑱C(jī)不同I/O口不同，顯示元件不同，程序也不同，每塊程序要根據(jù)DS18B20的工作要求而實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能，比如程序初始化模塊，讀模塊，寫模塊，都要仔細(xì)考慮，仔細(xì)調(diào)試，通過系統(tǒng)的分析和總結(jié),得出溫室大氣溫度信號(hào)的采集傳感器件所需的測(cè)量程小,精確度不高,抗干擾性較強(qiáng),經(jīng)濟(jì)性較好的結(jié)論.并以此為依據(jù),選用DS18B20數(shù)字溫度傳感器為溫度采集器件,進(jìn)行了溫度采集系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了采集系統(tǒng)分布式采集溫度信號(hào)的功能.

60、同時(shí),通過串行總線完成了采集系統(tǒng)與上位計(jì)算機(jī)的連接,實(shí)現(xiàn)了采集系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控功能。</p><p><b>　　心得體會(huì)</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，發(fā)現(xiàn)，提出，分析和解決實(shí)際問題，鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié)，是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程。課程設(shè)計(jì)是我們專業(yè)課程知識(shí)綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練，是我們邁向社會(huì)，從事職業(yè)工作前一個(gè)必不

61、少的過程?！鼻Ю镏惺加谧阆隆?，通過這次課程設(shè)計(jì)，我深深體會(huì)到這句千古名言的真正含義。我今天認(rèn)真的進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)腳踏實(shí)地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會(huì)大潮中奔跑打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通過這次課程設(shè)計(jì)，我在多方面都有所提高。</p><p>　　回顧起此次課程設(shè)計(jì)，我感慨頗多，從選題到定稿，從理論到實(shí)踐，在整整兩星期的時(shí)間里，可以說是苦多余甜，但是學(xué)到很多東西。這次學(xué)習(xí)不僅鞏固了以前所學(xué)過的知識(shí)，而且學(xué)到了很多

62、在書本上沒有的知識(shí)。通過這次課程設(shè)計(jì)，我得到了一些工程項(xiàng)目知識(shí)，懂得了理論與實(shí)際想結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立的思考的能力。在設(shè)計(jì)的過程中，經(jīng)常會(huì)遇到問題，可以說困難充充，這畢竟是第一次做，難免會(huì)遇到各種各樣的問題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過的只是理解不夠深刻，掌握不夠牢固，通過這次課程設(shè)計(jì)之后，一定把以前

63、所學(xué)過的知識(shí)重新溫故。</p><p>　　在設(shè)計(jì)中遇到了很多編程方面的調(diào)試問題，問了很多同學(xué)關(guān)于程序的問題，所以在同學(xué)的幫助下，終于迎刃而解。在此對(duì)幫助我的同學(xué)們表示衷心的感謝！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　【1】郭天祥 《51單片機(jī)C語(yǔ)言教程》</p><p>