基于ds18b20设计的数字温度计毕业论文

基于ds18b20设计的数字温度计毕业论文内容摘要：

DS18B20 完成温度转换后，就把测得的温度值与 RAM 中的 TH、 TＬ字节内容作比较。 若Ｔ＞ TH 或 T＜ TL，则将该器件内的报警标志位置位，并对主机发出的报警搜索命令作出响应。 因此，可用多只 DS18B20 同时测量温度并进行报警搜索。 在 64 位 ROM 的最高有效字节中存储有循环冗余检验码（ CRC）。 主机 ROM 的前 56 位来计算 CRC 值，并和存入 DS18B20 的 CRC 值作比较，以判断主机收到的 ROM 数据是否正确。 DS18B20 的测温原理是这这样的 ,器件 中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器１；高温度系数晶振随温度变化其振荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器２的脉冲输入。 器件中还有一个计数门，当计数门打开时， DS18B20 就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲进行计数进而完成温度测量。 计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将－ 55℃所对应的一个基数分别置入减法计数器１、温度寄存器中，计数器１和温度寄存器被预置在－ 55℃所对应的一个基数值。 减法计数器１对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法 计数，当减法计数器１的预置值减到０时，温度寄存器的值将加１，减法计数器１的预置将重新被装入，减法计数器１重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到减法计数器计数到０时，停止温度寄存器的累加，此时温度寄存器中的数值就是所测温度值。 其输出用于修正减法计数器的预置值，只要计数器门仍未关闭就重复上述过程，直到温度寄存器值大致被测温度值。 11 表 2 一部分温度对应值表 温度 /℃ 二进制表示 十六进制表示 +125 0000 0111 1101 0000 07D0H +85 0000 0101 0101 0000 0550H + 0000 0001 1001 0000 0191H + 0000 0000 1010 0001 00A2H + 0000 0000 0000 0010 0008H 0 0000 0000 0000 1000 0000H 1111 1111 1111 0000 FFF8H 1111 1111 0101 1110 FF5EH 1111 1110 0110 1111 FE6FH 55 1111 1100 1001 0000 FC90H 另外，由于 DS18B20 单线通信功能是分时完成的，它有严格的时隙概念，因此读写时序很重要。 系统对 DS18B20 的各种操作按协议进行。 操作协议为：初使化 DS18B20（发复位脉冲）→发 ROM 功能命令→发存储器操作命令→处理数据。 D S 18B 20 D S 18B 20 D S 18B 20 KGN D GN D GN DVC CVC C单 片机.... 图 4 DS18B20 与单片机的接口电路 12 DS18B20 温度传感器与单片机的接口电路 DS18B20 可以采用两种方式供电，一种是采用电源供电方式，此时 DS18B20 的 1 脚接地， 2 脚作为信号线， 3 脚接电源。 另一种是寄生电源供电方式，如图 4 所示单片机端口接单线总线，为 保证在有效的 DS18B20 时钟周期内提供足够的电流，可用一个MOSFET 管来完成对总线的上拉。 当 DS18B20 处于写存储器操作和温度 A/D 转换操作时，总线上必须有强的上拉，上拉开启时间最大为 10us。 采用寄生电源供电方式时 VDD 端接地。 由于单线制只有一根线，因此发送接口必须是三态的。 由于 DS18B20 是在一根 I/O 线上读写数据，因此，对读写的数据位有着严格的时序要求。 DS18B20 有严格的通信协议来保证各位数据传输的正确性和完整性。 该协议定义了几种信号的时序：初始化时序、读时序、写时序。 所有时序都是将主机 作为主设备，单总线器件作为从设备。 而每一次命令和数据的传输都是从主机主动启动写时序开始，如果要求单总线器件回送数据，在进行写命令后，主机需启动读时序完成数据接收。 数据和命令的传输都是低位在先。 DS18B20 的复位时序 DS18B20 的读时序 对于 DS18B20 的读时序分为读 0 时序和读 1 时序两个过程。 对于 DS18B20 的读时隙是从主机把单总 线拉低之后，在 15 秒之内就得释放单总线，以让 DS18B20 把数据传输到单总线上。 DS18B20 在完成一个读时序过程，至少需要 60us才能完成。 DS18B20 的写时序 对于 DS18B20 的写时序仍然分为写 0 时序和写 1 时序两个过程。 13 对于 DS18B20 写 0 时序和写 1 时序的要求不同，当要写 0 时序时，单总线要被拉低至少 60us，保证 DS18B20 能够 在 15us 到 45us 之间能够正确地采样 IO 总线上的“ 0”电平，当要写 1 时序时，单总线被拉低之后，在 15us 之内就得释放单总线。 显示部分电路设计 74LS164 引脚功能及特性 74ls164 是一个串入并出的 8 位移位寄存器，他常用于单片机系统中，下面总结一下这个元件的基本知识． ＜ 74ls164 引脚图＞ 14 ＜ 74LS164 内部功能图＞ ＜ 74LS164 逻辑符合表＞ 串行输入带锁存 时钟输入 ,串行输入带缓冲 异步清除 最高时钟频率可高达 36Mhz 功耗： 10mW/bit 74 系列工作温度： 0176。 C to 70176。 C Vcc 最高电压： 7V 输入最高电压： 7V 最大输出驱动能力： 高电平：－ 低电平： 8mA 显示电路 显示电路采用 4 位共阳 LED 数码管，从 P3 口 RXD,TXD 串口输出段码。 显示电路是使用的串口显示，这种显示最大的优点就是使用口资源比较少，该显示电路只使用单片机的 3个端口 ， , 4片串入并出移位寄存器 74LS164（ LED 驱动）四只数码管采用 74LS164 右移寄存器驱动，显示比较清晰。 其工作过程如下： 15 1. 串行数据由 发送，移位时钟由 送出。 2. 在移位时钟的作用下，串行口发送缓冲器的数据一位一位地移入 74LS164 中。 3. 四片 74LS164 串级扩展为 4 个 8 位并行输出口，分别连接到 4 个 LED 显示器的段选端作静态显示。 报警电路的实现 图 5 中蜂鸣器可以在被测温度不在上下限范围内时，发出报警鸣叫声音，同时 LED 数码管将没有被测温度值显示 . 报警上 ,下限调整电路实现 图 5 中有三个独立式按键可以分别调整温度计的上下限报警设置 ,图中蜂鸣器可以在被测温度不在上下限范围内时，发出报警鸣叫声音，同时 LED 数码管将没有被测温度值显示，这时可以调整报警上下限，从而测出被测的温度值。 复位电路的实现 图 5 中的按健复位电路是上 电复位加手动复位，使用比较方便，在程序跑飞时，可以手动复位，这样就不用在重起单片机电源，就可以实现复位。 图 5 单片机主板电路 16 图 6 温度显示电路 第 3 章 系统软件设计 系统程序主要包括主程序，读出温度子程序，温度转换命令子程序，计算温度子程序，显示数据刷新子程序等。 主程序 初始化 调用显示子程序 1S 到。 初次上电 读出温度值温度计算处理显示数据刷新 发温度转换开始命令 N Y N Y Y 发 DS18B20 复位命令 发跳过 ROM 命令 发读取温度命令 读取操作， CRC 校验 9 字节完。 CRC 校验正。 确。 移入温度暂存器 结束 N N Y 17 发 DS18B20 复位命令 发跳过 ROM 命令 发温度转换开始命令 结束 图 7 主 程序流程图 图 8 读温度流程图 读出温度子程序 读出温度子程序的主要功能是读出 RAM 中的 9 字节，在读出时需进行 CRC 校验，校验有错时不进行温度数据的改写。 其程序流程图如图 8 示 图 9 温度转换流程图 温度转换命令子程序 温度转换命令子程序主要是发温度转换开始命 令，当采用 12 位分辨率时转换时间约为 750ms，在本程序设计中采用 1s 显示程序延时法等待转换的完成。 温度转换命令子程序流程图如上图，图 9 所示 计算温度子程序 计算温度子程序将 RAM中读取值进行 BCD码的转换运算，并进行温度值正负的判定，其程序流程图如图 10 所示。 图 10 计算温度流程图 图 11 显示数据刷新流程图 开始 温度零下 ? 温度值取补码置“ — ”标志 计算小数位温度 BCD 值 计算整数位温度 BCD 值 结束 置“ +”。