多路智能温度测控系统设计课程设计 精品.docx
- 文档编号:1806297
- 上传时间:2022-10-24
- 格式:DOCX
- 页数:23
- 大小:279.67KB
多路智能温度测控系统设计课程设计 精品.docx
《多路智能温度测控系统设计课程设计 精品.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《多路智能温度测控系统设计课程设计 精品.docx(23页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
多路智能温度测控系统设计课程设计精品
电子技术课程设计
题目:
多路智能温度测控系统设计
学院计算机与通信工程学院
专业 通信工程
学号 20081672
姓名 ***
指导老师 ***
2011年5月
目录
摘要……………………………………………………………………3
关键字…………………………………………………………………3
前言……………………………………………………………………3
一.Proteus内容简介4
二、设计目的4
三、设计内容4
四、DS18B20简介5
五、单片机简介9
六、基本设计原理9
七、设计步骤10
八、Proteus设计图11
九、Proteus仿真调试11
十、软件设计13
结语总结………………………………………………………………14
参考文献………………………………………………………………14
附录115
附录217
摘要:
本文介绍了数字温度传感器DS18B20测温的基本原理以及基于DS18B20的多点温度测量系统的设计过程,包括软件设计和硬件设计两大部分。
软件部分给出了软件设计思想及软件流程图,硬件部分给出了单片机、测温电路、显示电路设计。
单片机使用AT89C52单片机,温度传感器使用美国DALLAS公司最新推出的DS18B20数字式温度传感器,显示模块采用LCD显示。
基于DS18B2O的多点测温系统在实际中应用广泛,测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少、转换速度快、给硬件电路设计工作带来极大的方便并且缩短了开发周期。
关键词:
DS18B20多点温度测量单片机Proteus仿真
前言
随着电子技术的快速发展,我们生活中的方方面面几乎都充斥着电子产品,我们也无时无刻不享受着电子技术带给我们的便利。
作为电子专业的大学生,我们应当在享受电子生活带给我们的便捷的同时,应该更多的理解与思考电子产品的设计过程,并能在已有的集成芯片和单片机等微控制器的基础上,自己动手亲身体验电子设计的过程,以便于将课本上的理论实践化,做到学以致用,更好的掌握单片机等元器件的应用,锻炼独立解决问题的能力。
本课程设计题目是基于DS18B20的多路智能温度测控系统设计,主要介绍了DS18B20的工作过程和原理,以及基于它的系统设计。
在这个设计里,根据要求设计了两个DS18B20与单片机之间的单端口通信,可以推广到多个DS18B20。
通过学习了解掌握了Proteus原理图设计及仿真方法,熟悉Keil开发环境。
在设计过程中参考或引用了《基于PROTEUS的电路及单片机系统设计与仿真》,DS18B20数据手册等参考资料以及网络上的相关资料。
在此,向这些技术资料的作者表示感谢。
由于设计者的学识水平有限,加之时间仓促,作品不够完善,不足之处在所难免,敬请老师指导和改正。
一.Proteus内容简介
Proteus软件是英国Labcenterelectronics公司出版的EDA工具软件。
它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能,还能仿真单片机及外围器件。
它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。
Proteus从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真,一键切换到PCB设计,真正实现了从概念到产品的完整设计。
是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台,其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086、MSP430、Cortex和DSP系列处理器。
它是能进行模拟电路、数字电路、模数混合电路、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD、LED系统的设计与仿真的平台。
Proteus具备原理图设计、电路分析与仿真、PCB设计功能,可以通过调入程序的编译结果.hex或.cof文件来调试单片机程序,还可直接嵌入到Microchip公司的单片机调试软件MPLABIDE中,进行程序的调试和仿真。
二、设计目的
1、掌握单片机基本编程技术及外围电路的搭建
2、熟练掌握DS18B20的基本操作并了解其工作原理
3、熟练掌握Proteus原理图设计及仿真
三、设计内容
1、单片机最小系统设计
2、DS18B20与单片机的单口通信设计
3、Proteus原理图的绘制与仿真
4、单片机程序编写
四、DS18B20简介
DS18B20数字温度计是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,可以节约硬件资源,而且使用较为方便。
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-55°C到+125°C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的引脚介绍
TO-92封装的DS18B20的引脚排列见下图
DS18B20的使用方法
由于DS18B20采用的是1-Wire总线协议方式,即在一根数据线实现数据的双向传输,而对AT89S51单片机来说,硬件上并不支持单总线协议,因此,我们必须采用软件的方法来模拟单总线的协议时序来完成对DS18B20芯片的访问。
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。
(此图为以下时序图的图例)
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15us之内释放单总线,以让DS18B20把数据传输到单总线上。
DS18B20进行一个读时序过程,至少需要60us才能完成。
(下图左边为读“0”时序,右边为读“1”时序)
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。
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。
(下图左边为读“0”时序,右边为读“1”时序)
单片机检测到DS18B20的存在,即可向其发送ROM操作命令
每一片DS18B20在其ROM中都存有其唯一的64位序列号,在出厂前已写入片内ROM中,主机在进入操作程序前必须逐一接入18B20用读ROM(33H)命令将该18B20的序列号读出并登陆。
当主机需要对众多在线18B20进行操作是,首先要发出匹配ROM命令(55H)之后的操作就是针对该18B20的。
而所谓跳过ROM命令即为:
之后的操作是对所有18B20的框图中先有跳过ROM,即是启动所有18B20进行温度变换之后,通过匹配ROM再逐一地读回每个18B20的温度数据。
在18B20组成的测温系统中,主机在发出跳过ROM命令之后,再发出统一的温度转换启动码44H就可以实现所有18B20的统一转换,再经过1s后,就可以用很少的时间去逐一读取。
64-bitROM数据结构图:
低8位为产品类型编码(DS18B20均为10h),中间48位为每个器件唯一的序号,高8位为CRC(循环冗余校验)码。
DS18B20中有用于存储测得的温度值的两个8位RAM存储器,编号为0号到1号。
1号存储器存放温度值的符号,如果温度为负,则1号存储器8位全为1,否则全为0。
0号存储器用于存放温度值的补码,LSB(最低位)的“1”表示0.5摄氏度。
将存储器中的二进制数求补再转化成十进制数并处以2就得到被测温度值(-55摄氏度—125摄氏度)。
温度/数据转换关系
转换示例
五、单片机简介
单片机是一种集成在电路芯片,是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。
单片微型计算机简称单片机,是典型的嵌入式微控制器(MicrocontrollerUnit),常用英文字母的缩写MCU表示单片机,它最早是被用在工业控制领域。
六、基本设计原理
单片机在本设计中充当了重要的角色,是整个温度测控系统的核心,作为控制中心而存在,与本设计中的另一个重要部分DS18B20进行数据通信并控制LCD液晶屏显示输出,完成了整个多点温度的测控任务,DS18B20、AT89C52单片机、LCD液晶屏构成了整个多点温度测控系统。
本设计共采用了2片DS18B20芯片并接于P1.1口采用AT89C52作为控制中心与DS18B20完成单口通信,读取DS18B20采集的温度信息,并经过处理交由1602LCD显示。
本设计出于只阐述说明原理考虑只使用了2片DS18B20芯片,并外接了一个开关用于这2片芯片温度数据之间的切换。
系统框图如下所示。
系统框图
七、设计步骤
1、查阅DS18B20芯片datasheet,熟悉其工作原理
2、在Proteus环境下绘制系统原理图
3、在Keil开发环境下编写程序
4、将程序导入Proteus下仿真
5、根据仿真结果改写程序
6、撰写设计报告
八、Proteus设计图
说明:
左下角为两个DS18B20芯片,DQ端同接于AT89C52的P1.1口,右上角为1602LCD,P3.3口接开关,通过它的开关切换两片DS18B20之间的温度显示。
九、Proteus仿真调试
在Proteus中使用多个DS18B20时,必须改变器件的属性,使仿真中的每个器件序列号各不相同。
具体做法:
右击DS18B20,选中EditProperties选项,在其中改变ROMSerialNumber的值(在该对话框下还可以改变Granularity的数值,即改变每次调整温度的额度)。
在Proteus中,可以人为改变3个字节的器件序列号。
要想得到全部8个字节,一个简单的方法就是每一次总线上只连接一个器件,利用0x33读器件序列号的命令在程序中得到完整的器件序列号。
将测试序列号的程序烧入Proteus下AT89C51中,程序中定义通信端口为P1.1只需将DS18B20依次与单片机连接即可。
并在运行中点击菜单项debug,选中watchwindow,按alt+A,即出现图1所示对话框,在Name项中输入a,在Address项中输入0x08,点击add,在WatchWindow窗口中即可看到序列号低八位的值。
然后依次输入0x09—0x0f,再点击done键,即可获得所有64位序列号。
所得序列号如图2所示(本设计共用了两个DS18B20)。
测试程序详见附录1
程序中包含向DS18B20发送一个字节,读取一个字节,以及DS18B20的初始化等子程序。
图1
图2
十、软件设计
1、软
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 多路智能温度测控系统设计课程设计 精品 智能 温度 测控 系统 设计 课程设计