毕业设计论文-基于ds18b20的多路温度检测系统的设计与实现

毕业设计论文-基于ds18b20的多路温度检测系统的设计与实现内容摘要：

P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10U1JZ1 2MC13 0PC23 0PC31 04C51 03C43 30 U F / 1 6 V1111111198765432R P 210KV C CT X DSISOR X DV C CCSS C KC71 0U F / 1 6 VR61 0kV C CK5 R E S E T9 8U 8 D7 40 711 10U 8 E7 40 7S1蜂鸣器R 1 24 .7 KR 1 32KV C CQ99 01 2F M QS D AS C L2 32 T X D2 32 R X DC 1 1 1 05C 1 21 05C91 05C 1 41 05C 1 31 04T X 0R X 0V+VV+VV C CR 2 4R 2 5R 2 6R 2 7R 2 8R 2 9R 3 0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q8R 3 23 30R 3 33 30R 3 43 30R 3 53 30R 3 63 30R 3 73 30R 3 83 30R 3 93 30R 3 1V C CDADBDCDDDEDFDGD P O T9 0 1 2 81 K 8DADBDCD P O TDDDEDFDGDEDFDGDADBDCD P O TDDa1d6e7g8f9G10b2c3p ot4G5S M G 1D P Y 7 S E Ga1d6e7g8f9G10b2c3p ot4G5S M G 2D P Y 7 S E G1 2U 8 A7 40 73 4U 8 B7 40 7/ c s1so2wp3v s s4v c c8r e s e t7s c k6si5U2X 2 50 4 5CSSOV C CSIS C KI N T 0I N T 1C 1 +1V S +2C 1 3C 2 +4C 2 5V S 6T 2O U T7R 2 I N8V C C16GND15T 1O U T14R 1 I N13R 1 O U T12T 1I N11T 2I N10R 2 O U T9U4M A X 2 32DADBDCD P O TDDDEDFDGa1d6e7g8f9G10b2c3p ot4G5S M G 3D P Y 7 S E GDADBDCD P O TDDDEDFDGa1d6e7g8f9G10b2c3p ot4G5S M G 4D P Y 7 S E GS8S7 S9S6S4S1 S3S5S2J Z 23 2. 7 68 KX11X22VCC8S C L6S D A5V B A T3D S 13 3 8GND4U3D S 13 3 8B T 1B A T T E R YS D AS C LGND1DQ2V C C3U5D S 18 B 2 0GND1DQ2V C C3U6D S 18 B 2 0GND1DQ2V C C3U7D S 18 B 2 0GNDGNDGNDV C CV C CV C CGNDGNDR11 0KR21 0KR31 0KK E Y 1K E Y 2K E Y 3K E Y 4K E Y 5K E Y 6V C CR?4 .7 KV C CDQDQF M QR S 232GND2 32 T X D162738495J12 32 R X DK E Y 4K E Y 5K E Y 6KEY1 KEY2 KEY3+ 5V 图 系统原理图 单片机及其管脚说明 AT89C51 是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器（ FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory） 的低电压，高性能 CMOS8 位微处理器，俗称单片机。 AT89C2051 是一种带 2K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。 该 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 8 页 器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业 标准的 MCS51 指令集和输出管脚相兼容。 下面指出了各个管脚的用途。 VCC：供电电压。 GND：接地。 P0 口： P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8 个 TTL 门电流。 当 P1口的管脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。 P0 能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据 /地址的第八位。 在 FIASH 编程时， P0 口作为原码输入口，当 FIASH进行校验时， P0 输出原码，此时 P0 外部必须被拉高。 P1 口： P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P1 口缓冲器能接收输出4TTL 门电流。 P1 口管脚写入 1 后 ，被内部上拉为高，可用作输入， P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。 在 FLASH 编程和校验时， P1 口作为第八位地址接收。 P2 口： P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P2 口缓冲器可接收，输出 4个 TTL 门电流，当 P2 口被写 ―1‖时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。 并因此作为输入时， P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。 P2 口当用于外部程序存储器或 16位地址外部数据存储器进行存取时， P2 口输出地址的高八位。 在给出地址 ―1‖时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器 进行读写时， P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。 P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3 口： P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4 个 TTL 门电流。 当 P3 口写入 ―1‖后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。 作为输入，由于外部下拉为低电平， P3 口将输出电流（ ILL）这是由于上拉的缘故。 P3 口也可作为 AT89C51的一些特殊功能口， P3 口管脚 备选功 如下： RXD（串行输入口） TXD（串行输出口） /INT0（外部中断 0） /INT1（外部中断 1） T0（记时器 0 外部输入） T1（记时器 1 外部输入） /WR（外部数据存储器写选通） 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 9 页 /RD（外部数据存储器读选通） P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。 当振荡器复位器件时，要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址 地位字节。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。 在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次 /PSEN 有效。 但在访问外部数据存储器 时，这两次有效的 /PSEN 信号将不出现。 /EA/VPP：在 FLASH 编程期间，此引脚也用于施加 12V编程电源（ VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。 用 I/O 口实现 I2C 总线协议 为了记录系统每次检测温度的时间，本设计特别在温度检测的基础上增加了电子钟的功能。 因为本设计主要是研究串行总线，所以选用具有 I2C 协议的 DS1338 串行实时时钟 (RTC)芯片，并用单片机的两个普通 I/O 线实现 I2C 总线功能，这样可以最大限度地节省单片机的资 源 [6]。 下面就 DS1338 芯片的特性进行一下介绍。 DS1338 串行实时时钟 (RTC)就是其中的一种， DS1338 具有低功耗、全二进制编码的十进制 (BCD)时钟 /日历，外加 56 字节 NV SRAM。 地址与数据通过 I2C 总线串行传送。 时钟 /日历可以提供秒、分、时、日、月、年信息。 对于少于 31 天的月份，到每月的最后一天会自动进行调节，包括闰年修正。 DS1338 采用内置晶振和表面贴封装，并为数据存储提供 56 字节电池备份的 NV RAM。 DS1338 采用 I2C 串行接口协议，具有可编程方波输出功能自动电源失效检测与 转换电路并通过 UL 认证等一系列特性。 本设计主要应用 DS1338 串行实时时钟 (RTC)来实现带电子钟的温度检测系统。 DS1338 的接口电路如图 所示 [5]。 图 DS1338 的接口电路 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 10 页 目前 ,5 96 系列的单片机应用很广 ,但是由于它们都没有 I2C 总线接口 ,从而限制了在这些系统中使用具有 I2C 总线接口的器件。 通过对 I2C 总线时序的分析 ,可以用 51 单片机的两根 I/ O 线来实现 I2C 总线的功能。 本设计就是用 ATC89C51 的通用 I/ O 口来作为 I2C 总线接口 ,并由软件控制实现数据传 送的。 连接电路如图 所示，具体的软件实现本设计在软件设计中将给出详细的介绍。 E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E / P30T X D11R X D1089C 51V C CJ Z 2X11X22VCC8S C L6S D A5V B A T3D S 1338GND4U5D S 1338B T 1B A T T E R Y 图 DS18B20 与单片机接口电路 DS18B20 的 读写程序 和 单总线协议 的实现 DS18B20 的读写 程序 和测温 程序 相同，只是得到的温度值的位数因分辨率不同而不同，且温度转换时的延时时间由 2s 减为 750ms。 DS18B20 测温原理中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器 1。 高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器 2 的脉冲输入。 计数器 1和温度寄存器 被预置在－ 55℃ 所对应的一个基数值。 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，当计数器 1 的预置值减到 0 时，温度寄存器的值将加 1，计数器 1 的预置将重新被装入，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，如此循环直到计数器 2 计数到 0 时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。 图 中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正计数器 1 的预置值。