基于DS18B20温度检测设计与制作.docVIP

目录 前 言 3 1 系统方案设计 4 1.1 方案设计 4 1.2 方案论证 5 2 硬件设计 5 2.1工作原理 5 2.2 单元电路设计 6 2.1.1 DS18B20与单片机接口电路设计 6 2.1.2显示电路设计 12 2.1.3 报警电路设计 15 3 软件设计 16 3.1 软件流程设计 16 3.2 串口通讯电路 18 3.3 软件设计 19 4 系统仿真 19 4.1 原理图绘制 19 5 整机制作 19 5.1 PCB板设计 19 5.1.1 PCB板面规划 19 5.1.2 PCB网络表导入和元件布局 20 5.1.3布线 20 5.2 PCB板制作 21 5.2.1 PCB打印、转印 21 5.2.2 PCB蚀刻 21 5.2.3 PCB板表面处理和钻孔 21 5.3 整机制作与调试 22 5.3.1 元器件焊接 22 5.3.2 整机调试 23 总结 23 参考资料 24 致谢 24 附录 部分子程序 25 附录1 主电路电气原理图 30 附录2 PCB布局图 31 附录3 PCB板图 32 附录4 元件装配图 34 前 言 当今世界，科学已成为人类进步不可缺少的主要元素，科学技术的发展日新月异，科技的进步带动了测量技术的发展，所以现代控制设备的性能和结构发生了翻天覆地的变化。现在的我们已经进入了高速发展的信息时代，当然测量技术也就成为当今科技的一个主流，广泛地深入到研究和应用工程。 温度是一个和人们生活环境有着密切关系的物理量，也是一种在生产、科研、生活中需要测量和控制的重要物理量，是国际单位制七个基本量之一。其测量控制一般用各式各样形态的温度传感器。随着现代计算机和自动化技术的发展，作为各种信息的感知、采集、转换、传输处理的功能器件，温度传感器的作用日显突出，已成为自动检测、自动控制系统和计量测试中不可缺少的重要技术工具，其应用已遍及工农业生产和日常生活的各个领域。美国 Dallas 半导体公司的新一代数字式温度传感器,它具有独特的单总线接口方式 ,即允许在一条信号线上挂接数十甚至上百个数字式传感器 ,从而使测温装置与各传感器的接口变得十分简单 ,克服了模拟式传感器与微机接口时需要的A/D转换器及其它复杂外围电路的缺点 本设计是心AT89C51为单片机作为控制核心，提出了一种基于DS18B20的分布式温度传感系统，温度传感点通过线与单片机相联形成分布式系统。单片机通过实时监控温度的变化，通过数码管显示温度的数值，当温度值超出允许范围时，报警器开始报警，从而远程实现对整个温度系统的管理和控制。 1 系统方案设计 1.1 方案设计 方案一：该方案使用了AT89C51单片机作为控制核心,以智能温度传感器DS18B20为温度测量元件，采用温度传感器对某点温度进行检测，通过键盘模块对正常温度进行设置显示电路采用数码管模块，使用三极管作为报警电路中的功率放大器。 图1.1 方案一温度测量系统方案框 方案二：该方案由单片机、模拟温度传感器AD590、运算放大器、AD转换器、4×4键盘、LCD显示电路、集成功率放大器、报警器组成。 本方案采用模拟温度传感器AD590作为测温元件，传感器将测量的温度变换转换成电流的变化，再通过电路转换成电压的变化，使用运算放大器将信号进行适当的放大，最后通过模数转换器将模拟信号转换成数字信号，传给单片机，单片机将温度值进行处理之后用LCD显示 ，当温度值超过设置值时，系统开始报警。 图1.2 方案二温度测量系统方案框图 1.2 方案论证 方案一采用智能温度传感器DS18B20，它直接输出数字量，精度高，电路简单，只需要模拟DS18B20的读写时序，根据DS18B20的协议读取转换的温度。 方案二采用模拟温度传感器，转换结果需要经过运算放大器和AD转换器传送给处理器。它控制虽然简单，但电路复杂，不容易实现对多点温度进行测量和监控。模数转换器，容易出现误差，测量结果不是很准确，因此本方案并不可取。 由于DS18B20直接输出数字量，精度高，电路简单，因此采用方案一进行设计。 2 硬件设计 2.1工作原理 基于DS18B20温度测量系统以AT89C51为中心器件，以KEIL为系统开发平台，用C语言进行程序设计，以PROTEUS作为仿真软件设计而成的。系统主要由传感器电路、数码管显示电路、键盘电路、报警电路组成，电路原理图2.1所示。 图2.1 硬件电路原理图 DS18B20是智能温度传感器，它的输入/输出采用数字量，以单总线技术，接收主机发送的命令，根据DS18B20内部的协议进行相应的处理，将转换的温度以串口发送给主机。主机按照通信协议用一个IO口模拟DS18B20的时序，发送命令（初始化命令、ROM命令、功能命令）给DS18B20，并读取温度值，