文档介绍：信息与电气工程学院电子信息工程 CDIO 三级项目( 201 5 /201 6 学年第二学期) 课程名称:数字温度计设计专业班级: 学号: 学生姓名: 指导教师: 设计成绩:年月日 1 、简介采用数字温度芯片 DS18B20 测量温度,输出信号全数字化。便于单片机处理及控制,省去传统的测温方法的很多外围电路。且该芯片的物理化学性很稳定, 它能用做工业测温元件, 此元件线形较好。在 0— 100 摄氏度时,最大线形偏差小于 1 摄氏度。 DS18B20 的最大特点之一采用了单总线的数据传输, 由数字温度计 DS18B20 和微控制器 c8051f340 构成的温度测量装置, 它直接输出温度的数字信号, 可直接与计算机连接。这样, 测温系统的结构就比较简单, 体积也不大。采用 51 单片机控制,软件编程的自由度大,可通过编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制,而且体积小,硬件实现简单,安装方便。既可以单独对多 DS18B20 控制工作,还可以与 PC 机通信上传数据,另外 c8051f340 在工业控制上也有着广泛的应用,编程技术及外围功能电路的配合使用都很成熟。该系统利用 c8051f340 芯片控制温度传感器 DS18B20 进行实时温度检测并显示, 能够实现快速测量环境温度,并可以根据需要设定上下限报警温度。 2、课程设计的目的和意义 2 .1 温度计的设计内容: (1) 温范围在 0~ 50℃,误差在± ℃以内。(2) 分可以采用 LED 数码管直读显示(四连排 LED 数码管)。(3) 设置温度的上/下限 2 .2 课程设计要求(1) 计原理图及相应的硬件电路。(2) 接电路板并对电路板调试。(3) 择的设计题目, 设计系统软件。软件要做到: 操作方便, 实用性强, 稳定可靠。(4 )明书格式规范,层次合理,重点突出。并附上设计原理图、电路板图及相应的源程序。 3、 DS18B20 的工作原理 DS18B20 数字温度传感器概述 DS18B20 数字温度传感器是 DALLAS 公司生产的 1- Wire ,即单总线器件,具有线路简单, 体积小的特点。因此用它来组成一个测温系统, 具有线路简单, 在一根通信线, 可以挂很多这样的数字温度计,十分方便。 DS18B20 的外部封装形式和电路图如图所示图1 外部封装形式图2 电路图 3 .1、 DS18B20 产品的特点: 1 .只要求一个端口即可实现通信。 2 .在 DS18B20 中的每个器件上都有独一无二的序列号。 3 .实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温。 4 .测量温度范围在- 到+ 之间。 5 .数字温度计的分辨率用户可以从 9 位到 12 位选择。 6 .内部有温度上、下限告警设置。 DS18B20 的引脚排列见右图,其引脚功能描述见表序号名称引脚功能描述 1 GND 地信号 2 DQ 数字输入输出引脚, 开漏单总线接口引脚, 当使用寄生电源时, 可向电源提供电源 3 VDD 可选择的 VDD 引脚, 当工作于寄生电源时, 该引脚必须接地表1 DS18B20 详细引脚功能描述 3 .2、 DS18B20 的内部结构 DS18B20 的内部有 64 位的 ROM 单元,和9 字节的暂存器单元。 64位 ROM 存储器件独一无二的序列号。暂存器包含两字节(0和1 字节) 的温度寄存器, 用于存储温度传感器的数字输出。暂存器还提供一字节的上线警报触发( TH) 和下线警报触发( TL) 寄存器(2和 3 字节),和一字节的配置寄存器( 4 字节),使用者可以通过配置寄存器来设置温度转换的精度。暂存器的 5、6和7 字节器件内部保留使用。第八字节含有循环冗余码( CRC )。使用寄生电源时, DS18B20 不需额外的供电电源; 当总线为高电平时, 功率由单总线上的上拉电阻通过 DQ 引脚提供;高电平总线信号同时也向内部电容 CPP 充电, CPP 在总线低电平时为器件供电。 3 .3、 DS18B20 的温度转换 DS18B20 中的温度传感器可完成对温度的测量,以 12 位转化为例:用 16 位符号扩展的二进制补码读数形式提供,以 ℃/LSB 形式表达,其中 S 为符号位。这是 12 位转化后得到的 12 位数据,存储在 18B20 的两个 8 比特的 RAM 中,二进制中的前面 5 位是符号位, 如果测得的温度大于 0,这5 位为 0, 只要将测到的数值乘于 5 即可得到实际温度; 如果温度小于 0,这5 位为 1, 测到的数值需要取反加 1 再乘于 5 即可得到实际温度。 DS18B20 的温度操作是使用 16 位,也就是说分辨率是 。 BIT15~BIT11 是符号位, 为了