最新版基于DS18B20单线多点温度测量系统毕业论文Word文档下载推荐.docx

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2.2.4DS18B20芯片各部分介绍8

2.3单线总线系统11

2.3.1处理顺序11

2.3.2初始化12

2.3.3ROM操作指令12

2.3.4DS18B20功能指令12

第三章系统软件设计14

3.1DSl8B20温度测量14

3.1.1单点测量温度14

3.1.2多点测量温度15

3.1.3DS18B20ROM搜索算法17

3.1.4C语言程序实现21

3.2单总线信号时序23

3.2.1复位脉冲和应答脉冲23

3.2.2写操作和读操作25

第四章系统仿真调试28

4.1系统开发环境28

4.2系统仿真调试29

结论32

致谢33

参考文献34

基于DS18B20单线多点温度测量系统

专业班级：

电子信息工程2班学生姓名：

杜刘乾

指导老师：

秦玉龙职称：

讲师

摘要本次毕业设计是基于DS18B20单线多点温度测量系统。

以ATmega16单片机为核心,使用温度传感器DS18B20实现温度的采集。

论文设计的目的是对DS18B20进行编程，了解其性能特点，通过所学的C语言知识和相关资料提供的指令代码完成单片机与DS18B20的温度监测。

DS18B20是一种智能温度传感器,它能够直接读出被测温度并且可根据实际要求通过简单的编程实现9~12位的数字值读数方式。

使用DS18B20可使系统结构更趋简单，抗干扰能力强，适合于恶劣环境下现场温度的测量，可靠性更高，可应用于仓库测温、楼宇空调控制和生产过程监控等领域。

单片机对传感器采集来的数据进行处理，通过LCD把各个点的温度给显示出来，另一方面单片机可以通过串口通讯传给上位机，由上位机软件显示出来；

该系统可以设定温度上下限值，当温度超出系统设定的范围时，系统会报警提示。

关键词：

ATmega16DS18B20单线多点温度测量

1-WireMulti-pointtemperaturemeasurementsystembasedonDS18B20

AbstractThegraduationprojectis1-WireMulti-pointtemperaturemeasurements-ystembasedonDS18B20.ATmega16microprocessorasthecoreofit,thetemper-aturecollectionisuseofDS18B20.OurexperimentalpurposeisprogrammingtoDS18B20andunderstanditsperformancecharacteristics.Theinstructioncodethro-ughtheClanguageknowledgeandrelevantinformationtocompletetheDS18B20temperaturemeasurements.DS18B20isasmarttemperaturesensor.TheDS18B20digitalthermometerprovides9-bitto12-bitCelsiustemperaturemeasurements.UseDS18B20makesthesystemstructuremoresimple,andhigherreliability.Thesystemcanbeusedinmanyfiledssuchasthetemperaturemeasurementsystemofwar-ehouse,theairconditioningcontrolofbuildingandthemonitorofproductiveprocess.Thetemperaturedataisconversedtodigitalsignalsinthesensorandthenistran-smittedtoMCU,whichprocessesthedatafromsensoracquisitionanddisplaysthetemperatureonvariouspointsthroughtheLCD.OntheotherhandMCUcanpass-throughtheserialportcommunicationsPC,fromPCsoftwaredisplayed.Thesyste-mcansettemperaturelimitsfromtoptobottom,whenthetemperatureexceedst-elimitssetbysystem,thesystemwillpromptthepolice.

KeywordsATmega16DS18B201-wiremulti-pointtemperaturemeasurement

第一章绪论

1.1选题背景和意义

温度是日常生活、工业、医学、环境保护、化工、石油等领域中不可缺少的物理量。

温度的测量和控制在这些领域中就显得尤其重要。

传统的温度检测是使用诸如热电偶、热电阻、半导体PN结之类的模拟传感器，经信号取样电路、放大电路和模数转换电路处理，获取表示温度值的数字信号，再交由微处理器或DSP处理。

因为监测环境复杂，测量点多，信号传输距离远及各种干扰的影响，使得传统测量系统的稳定性和可靠性下降。

随着社会的进步和工业技术的发展，温度因素在社会生活的各个方面都起到了重要的作用。

由于许多产品对温度范围的要求严格，而目前市场上普遍存在的温度检测仪器大多都是单点测量，同时有温度信息传递不及时、精度度不够高的缺点，不利于工业生产根据温度的变化及时做出决定。

在这样的前提下，开发一种能够同时测量多点，并且实时性高、精度度高，能够综合处理多点温度信息的测量系统就很有必要。

国外对温度检测技术研究较早，始于20世纪70年代。

先是采用模拟式的组合仪表采集现场信息并进行指示、记录和控制，80年代末出现了分布式控制系统，目前正开发和研制计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统。

现在世界各国的温度检测技术发展很快，一些国家在实现自动化的基础上正向着完全自动化、无人化的方向发展。

我国对于温度检测技术的研究较晚，始于20世纪80年代。

近年来，我国引进了多达16个国家和地区的工厂环境控制系统，在总体上，正从消化吸收、简单应用阶段向实用化、综合性应用阶段过渡和发展，对推动工厂温度自动检测产生了积极的作用。

与此同时，我国的温度测控设施计算机应用以单片机控制的单参数单回路系统居多，尚无真正意义上的多参数综合控制系统。

在生产实际中仍然有许多问题困扰着我们，比如环境控制水平落后，软硬件资源不能共享和可靠性差等缺点。

与发达国家相比，还存在较大的差距。

近年来随着单片机的发展和传感器技术的革新，温度检测领域也完成了从模拟信号到数字信号的转变。

DS18B20温度传感器的广泛应用更是推动了这一领域的发展。

我们可以基于ATmega16单片机，利用液晶显示器件以及DS18B20温度传感器等器件，通过温度传感器在单片机下的硬件连接，软件编程即可设计DS18B20温度传感器系统。

该系统可以方便的实现单线多点温度的测量，并可以根据需要任意设定上下限报警温度，它使用起来相当方便，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点，适合于我们日常生活和工、农业生产中的温度测量，也可以当作温度处理模块嵌入其它系统中，作为其他主系统的辅助扩展。

DS18B20与ATmega16的结合实现了最简温度监测系统，该系统结构简单，抗干扰能力强，适合于恶劣环境下进行现场温度测量，有广泛的应用前景。

1.2系统概述

本文详细介绍了基于DS18B20单线多点温度测量系统的构成。

大致可分为硬件电路设计、软件程序设计和仿真设计。

第二章介绍了硬件电路的设计，包括ATmega16单片机、DS18B20传感器的介绍以及电路的连接；

第三章介绍了软件的设计，包括DS18b20温度传感器的使用过程以及如何在一条线上实现单点和多点温度的测量；

第四章介绍了如何通过软件平台得出仿真图。

关于各个模块的流程图和相关原程序代码将在下面的章节中一一介绍。

第二章硬件电路的设计

该电路是通过ATmega16单片机和DS18B20传感器连接而成的温度测量系统。

单片机除了可以测量电信号外，还可以用于温度、湿度等非电信号的测量，能独立工作的单片机温度监测、温度控制系统已广泛应用。

单片机的接口信号时数字信号，要用单片机作为控制其测量温度，用温度传感器将温度信息转换为电流或电压信号输出，如果转化的信号是模拟信号，还需要进行A/D转化，以满足单片机接口的需要。

可以采用温度传感器DS18B20，此传感器可以直接获取测温值，进行转换，成功采集温度后，利用单片机进行数据处理，通过LCD显示温度。

以下是系统组成框图。

图1-1系统组成框图

2.1ATmega16单片机

ATmega16是基于增强的AVRRISC结构的低功耗8位CMOS微控制器。

由于其先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间，ATmega16的数据吞吐率高达1MIPS/MHz,从而可以减缓系统在功耗和处理速度之间的矛盾。

ATmega16内核具有丰富的指令集和32个通用工作寄存器。

所有的寄存器都直接与运算逻单元（ALU）相连接，使得一条指令可以在一个时钟周期内同时访问两个独立的寄存器。

这种结构大大提高了代码效率，并且具有比普通的CISC微控制器最高至10倍的数据吞吐率。

2.1.1ATmega16的主要特性

（1）先进的RISC结构

-16K字节的系统内可编程Flash，擦写寿命：

10，000次

-512字节的EEPROM，擦写寿命：

100，000次

-1K字节的片内SRAM

（2）JTAG接口（与IEEE1149.1标准兼容）

-符合JTAG标准的边界扫描功能

-支持扩展的片内调试功能

-通过JTAG接口实现对Flash、EEPROM、熔丝位和锁定位的编程

（3）外设特点

-两个具有独立预分频器和比较器功能的8位定时器/计数器

-一个具有预分频器、比较功能和捕捉功能的16位定时器/计数器

-具有独立振荡器的实时计数器RTC

-四通道PWM

-8路10位ADC

-8个单端通道

-面向字节的两线接口

-两个可编程的串行USART

-可工作于主机/从机模式的SPI串行接口

-具有独立片内振荡器的可编程看门狗定时器

-片内模拟比较器

（4）I/O和封装

-32个可编程的I/O口

-40引脚PDIP封装,44引脚TQFP封装,与44引脚MLF封装

2.1.2ATmega16引脚介绍

图1-2ATmega16引脚图

（1）VCC：

供电电压

（2）GND：

接地

（3）端口A（PA7~PA0）：

端口A做为A/D转换器的模拟输入端。

端口A为8位双向I/O口，具有可编程的内部上拉电阻