基于单片机AT89C51芯片DS18B20传感器的智能温度计设计

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'基于单片机AT89C51芯片DS18B20传感器的智能温度计设计'
#詢現N *广州学院Guangzhou College of South China University of Technology专业课程设计报告题目:基于单片机的数字温度计设计所在学院 专业班级 学生姓名 学生学号 同组队员 指导教师 提交日期 2020年09月23日电气工程学院专业课程设计评阅表学生姓名 学生学号 同组队员 专业班级 题目名称 基于单片机的数字温度计设计 一、学生自我总结这次的课程设计,通过自己动手设计电路,把以往所学的理论知识应用到实际中, 加强了对课木知识的了解,也算是对Z前所学知识的一次检验。在完成这次设计的过 程中,处于一些知识点的生疏和不了解,遇到了不少的问题。尤其是在测温电路方面, 要获得足够的精度和测温范围,述要便于电路的设计和程序编写,查看了很多温度传 感器和感温元件的参数,找了很多的资料,终于选定了以DS18B20作为测温电路的传 感器。最后终丁完成了这次的设计,并且成功在Protues上面仿真。除了在设计中掌握 到一些知识以外,更激发了学习的兴趣,也提高了白己动手能力。学生签名: 年 月 U二、指导教师评定评分项目平时成绩报告(答辩)综合成绩权重5050单项成绩教师评语:教师签名: 年 月 日目录一、 设计目的 1二、 设计要求和设计指标 1三、 设计内容 13.1主扌空制电路 23.1.1晶振电路 23.1.2复位电路 23.2测温电路 33.3显示电路 33.4仿真分析 4四、 本设计改进建议 5五、 总结 5六、 主要参考文献 6附录6一、 设计目的这次基于单片机的温度计设计,加强了我对单片机的理论了解,也深入学习了单 片机线路的设计和编程。理论联系实际,通过门己对基于51芯片的单片机板设计,熟 悉了各元件的识别和作用,也掌握了如何使用Protues画线路图;辜忧空莆樟 C语言 的编程应用,学习了使用Keil对单?片机编程,并通过Protues进行仿真。通过这次实训, 学到东西之余,也增强了动手能力,提高了学习的兴趣,培养了创新意识。二、 设计要求和设计指标(1) 设计一个数字温度计,实现温度的采集,范fflo-ioo°c,误差小于0」°C;(2) 选择单片机作为主控器;(3) 选择合适的温度传感器进行温度测试;(4) 能把采集到的温度显示出来。三、 设计内容这次设计,我们采用了 AT89C51单片机芯片,做一个采温、显示功能的数字温度 计。在测温电路上,可以采用热皱电阻(如PT100) Z类的器件,利用其感温效应,然 后采集不同温度下的屯压或者屯流,进行A/D转换,然后通过单片机的数据处理,就可 以获得所测的温度。但这种设计电路较为复杂,还涉及到A/D转换,在程序的设计上面 也相应变得复杂一些。因此这次设计不予采用o而是选择温度传感器DS 18B20,DS 18B20 读书较为方便,通过对温度的采集,经过单片机的处理,用四位的共阴极数码管显示温 度值。这样设计电路简单,测量精度高,量程宽,而且单片机的接口便于扩展。S3-1单片机总体方框图3.1主控制电路3.1.1晶振电路晶振采用12MHz,分别接入到XTAL1与XTAL2端中。同时在晶振两端各接一个30uF的电容,每个电容的另一端再接入到地。C130uF <TEXT>I—I X119C2<TEXT>30uFCRYSTAL <TEXT> ?18U1XTAL1XTAL2图3-2品振电路3.1.2复位电路复位电路采用的是上电复位。如图所示,在RST复位输入引脚上接一电容至Vcc端,下接一个电阻到底。线路上接一按钮,通过按下按钮,复位电路通过电容给RSTXTAL2RSTPSENALEEAP1.03 1 3.2测温电路测温电路方而,我选择的温度传感器是DS18B20.这是美国DALLAS半导体公司最 新推出的一种改进型只能温度传感器,不同于传统的热皱电阻,DS18B20能够直接读出 被测温度,并11可根据实际要求通过简单的编程实现9?12位的数字读书方式。DS18B20可以采用两种方式供电,一种是采用电源供电方式,此吋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时钟周期内捉供足够的电流,可用一个 MOSFET管來完成对总线的上拉。当DS18B20处于写存储器操作和温度A/D转换操作时,总线上必须冇强的上拉, 上拉开启时间最大为lOuSo采用寄生电源供电方式吋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。这里我们把温度传感器的DQ端与P2.7相接,以P2.7作为温度输入口。温度传感器VCC端接电源,GND端接地端。如下图所示iuP2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A152425262728R3 <TEXT>1kU232TP3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/1NT010l712-4 ODS18B20 <TEXT>图3-4温度传感器与单片机连接3.3显示电路显示电路采用4位共阴极LED数码管,P0 口由上拉电阻提高驱动能力,作为段 码输出并作为数码管的欤动。P2 口的低四位作为数码管的位选端。采用动态扫描的方 式显示。 <TEXT>6 RESPACK8 PO.O/ACO P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AE6P0.7/AD7■39■38■ 37■36■35■34■33■ 32P2.0ZA8P2.1Z&9P2.2/A10P2.3/A11 on jI/aio■2122■ 2324225.图3-5数码管显示电路3.4仿真分析进入Protues以后,打开我们画好的电路,并且把我们编写好的程序下载进去。然后设置DS18B20的分辨率为0.1,设置模拟温度为29.6°C。图3?6 DS18B20参数设置图然后启动仿真屯路,执行仿真,电路正常工作。从图中可以看出,四位共阴极LED 数码管上面显示出来的温度与我们预先设置传感器的模拟温度一致,电路能实现正常温 度采集并正确显示在数码管上面,达到我们所需要的要求。并口通过改变传感器模拟温 度,显示温度能够实现实时更新,误差小丁 0」°C,延时小丁 0.1s。F2.0/A8P21/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15POO/ADO P0 1/A
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