基于ds18b20的恒温控制器设计毕业设计(编辑修改稿)

基于ds18b20的恒温控制器设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

（ 1） 单片机的 P0 口 单片机中的 P0口既可以作为通用的 I/O 口进行数据的输入和输出，也可以作为单片机系统的地址 /数据线使用 ，并且 P0 口得电路中有一个多路转换电路 MUX。 在控5 制信号的作用下，多路接电路可以分别接通锁存器输出或地址 /数据线。 我出于对此的考虑，所以在 P0口在做输入输出接口时，加上 了 拉电阻，其 阻止我查资料，可以选择 千欧到 10千欧。 又因为 P0 口能驱动 8 个 LSTTL 负载 及 P0 每位口灌入的最大电流是 10mA， 8 位总共不能超过 26mA。 所以 在 本次设计中，我将 P0与 8 个 10K 的电阻丝相连，防止突然大电流将单片机与 LCD 显示屏的被烧坏。 如下图 12所示： 图 12 单片机 P0 口接口电路 （ 2） 单片机的 P2 口 P2 口电路中比 P1 口多了一个多路转换开关 MUX，这正好与 P0 口一样。 P2 口可以作为通用 I/O 口使用，在本次设计中，我将 , 与报警电路中的 LED 灯相连接，控制 LED 灯的亮灭，当输入低电平时， LED 灯亮，反之 LED 灯灭。 将 ， 口分别控制显示屏的寄存器，读写信号线和使能端，接口电路如图 13所示： 图 13 单片机 P2 口的接口电路 6 DS18B20 DS18B20 是美国 DALLAS 公司生产的单线数字温度传感器芯片，具有结构简单体积小，功耗小，抗干扰能力强，使用简单等优点。 数字温度传感器接线方便，封装成后可应用于多种场合，如管道式，螺纹式，磁铁吸附式，不锈钢封装式，型号多种多样，有 LTM8877， LTM8874 等等。 主要根据应用场合的不同而改变其外观。 封装后的 DS18B20 可用于电缆沟测温，高炉水循环测温，锅炉测温，机房测温，农业大棚测温，洁净室测温，弹药库测温等各种非极限温度场合。 耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。 DS18B20 的应用范围 （ 1） 其适用于冷冻库，粮仓，储罐，电讯机房，电力机房，电缆线槽等测温和控制领域。 （ 2） 轴瓦，缸体，纺机，空调，等狭小空间工业设备测温和控制。 （ 3） 汽车空调、冰箱、冷柜、以及中低温干燥箱等。 （ 4） 供热 /制冷管道热量计量，中央空调分户热能计量和工业领域测温和控制。 DS18B20 的内部结构 DS18B20 主要有内部寄生电源， 64 位激光 ROM 和单线接口，高速 RAM，温度上下限存储器， CRC 循环冗余效验码发生器，温度传感器以及配置存储器等几部分组成。 DS18B20 片内有一个 64位激光 ROM，存储 CRC 效验码， 48位标识码（序列号）和型号代码， DS18B20 的型号代码为 28H。 结构如图 14 所示： 图 14 DS18B20 内部结构 DS18B20 温度测量电路 下图画出一了 DS 18B20 与微处理器的典型连接。 图 15 (a)中 DS 18B20 采用寄7 生电源方式，其 VDD 和 GND 端均接地，图 15(b)中 DS 18B20 采用外接电源方式，其VDD 端用 +3V+ 电源供电。 图 15 DS18B20 独立供电与寄生供电方式 准确度测量温度对生产过程至关重要，许多场合要求被测温度准确度高于 ℃或更高，用传统的冷端补偿方法显然不能满足要 求。 采用集成数字温度传器 DS18B20不仅可以降低系统成本，减小设备体积，同时具有广泛的通用性。 工作于寄生电源方式时， V DD 和 GND 均接地，它在需要远程温度探测和空间受限的场合特别有用，原理是当 1Wier 总线的信号线 DQ 为高电平时，窃取信号能量给 DS18B20 供电，同时一部分能量给内部电容充电，当 DQ 为低电平时释放能量为 DS18B20 供电。 但寄生电源方式需要强上拉电路，软件控制变得复杂 (特别是在完成温度转换和拷贝数据到EZPROM 时 )，同时芯片的性能有所降低。 因此，在条件允许的场合，尽量采用外供电方式。 在本温度测量系中，采用独立电源供电方式。 在我这次的设计中，用单片机的 P1 口来控制温度传感器， 连接 DS18B20DQ 端，并通过上拉电阻接电源，设计仿真图 16如下： 图 16 DS18B20 与单片机的接口图 8 DS18B20 的工作原理 DS18B20 的读写时序和测温原理与 DS1820 相同，只是得到的温度值的位数因分辨率不同而不同。 我的程序中在对编写 DS18B20 温度读取函数中分了如下三个参考步骤为： （ 1） 转换，其中转换又分为三个步骤： ； 2写入跳过 ROM 的字节命令；3 写入开始转换的功能命令； 4延迟大约 750~900 毫秒。 （ 2） 读暂存数据，其中暂存数据分为六个步骤： 1复位； 2写入跳过 ROM 的字节命令； 3写入开始转换的功能命令； 4 读入第 0个字节 LS Byte，转换结果的低八位； 5 读入第 1个字节 MS Byte，转换结果的高八位； 6 复位，表示读取暂存结果。 （ 3） 出数据的十进制，其中分为 4 个步骤： 1 整合 LS Byte 和 MS Byte 的数据；2 判断是否为正负数； 3 求得十进制值。 正数乘以 ，一位小数点乘以 ，二位小数乘以 ； 4十进制的“个位”求出。 （程序在后面给付出） DS1302 DS1302 是美国 DALLAS 公司推出的一种高性能、低功耗、带 RAM 的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为 ～。 采用三线接口与 CPU 进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或 RAM 数据。 DS1302 内部有一个 31 8的用于临时性存放数据的RAM 寄存器。 DS1302 是 DS1202 的升级产品，与 DS1202 兼容，但增加了主电源 /后备电源双电源引脚，同时提供了对后备电源进行涓细电流充电的能力。 DS1320 的功能及结构 DS1302 的引脚排列 ,其中 Vcc1 为后备电源， VCC2 为主电源。 在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。 DS1302 由 Vcc1 或 Vcc2 两者中的较大者供电。 当Vcc2 大于 Vcc1+ 时， Vcc2 给 DS1302 供电。 当 Vcc2 小于 Vcc1 时， DS1302 由 Vcc1供电。 X1 和 X2是振荡源，外接 晶振。 RST 是复位 /片选线，通过把 RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。 RST 输入有两种功能：首先， RST 接通控制逻辑，允许地址 /命令序列送入移位寄存器；其次， RST 提供终止单字节或多字节数据的传送手段。 当 RST 为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对 DS1302 进行操作。 如果在传送过程中 RST 置为低电平，则会终止此次数据传送， I/O 引脚变为9 高阻态。 上电运行时，在 Vcc 之前， RST 必须保持低电平。 只有在 SCLK 为低电平时，才能将 RST 置为高电平。 I/O 为串行数据输入输出端 (双向 )。 DS1302 实时显示时间的软硬件 DS1302与 CPU的连接需要三条线，即 SCLK(7)、 I/O(6)、 RST(5)。 图 17示出 DS1302与 89C2051 的连接图，分别于 89C52 的 P3^4， P3^5， P3^6 相连接。 图 17 DS1320 与 89C52 的连接图 LM016L 显示屏 LM016L 液晶模块采用 HD44780 控制 器。 HD44780 具有简单而功能较强的指令集，可以实现字符移动、闪烁等功能。 LM016L 与单片机 MCU（ Microcontroller Unit）通讯可采用 8位或者 4 位并行传输两种方式。 HD44780 控制器由两个 8位寄存器、指令寄存器（ IR）和数据寄存器（ DR）、忙标 志（ BF）、显示数据 RAM（ DDRAM）、字符发生器 ROM（ CGROM）、字符发生器 RAM（ CGRAM）、地址计数器（ AC）。 IR 用于寄存指令码，只能写入不能读出； DR 用于寄存数据，数据由内部操作自动写入 DDRAM和 CGRAM，或者暂存从 DDRAM 和 CGRAM 读出的数据。 BF 为 1时，液晶模块处于内部处理模式，不响应外部操作指令和接受数据。 DDRAM 用来存储显示的字符，能存储 80个字符码。 CGROM 由 8位字符码生成 5*7 点阵字符 160 种和 5*10 点阵字符 32 种，8 位字符编码和字符的 对应关系，可以查看参考文献 [3]中的表 4。 CGRAM 是为用户编写特殊字符留用的，它的容量仅 64 字节。 可以自定义 8 个 5*7 点阵字符或者 4个 5*10 点阵字符。 AC 可以存储 DDRAM 和 CGRAM。 LM016L 结构和功能 1602 字符型 LCD 通常有 14 条引脚线或 16 条引脚线的 LCD，多出来的 2 条线是背光电源线 VCC(15 脚 )和地线 GND(16 脚 )，其控制原理与 14脚的 LCD 完全一样，其中： 10 表一 LM016L 引脚介绍 引脚 符号 功能说明 1 VSS 一般接地 2 VDD 接 电源（ +5V） 3 V0 液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高（对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个 10K的电位器调整对比度） 4 RS RS 为寄存器选择，高电平 1 时选择数据寄存器、低电平 0 时选择指令寄存器。 5 R/W R/W 为读写信号线，高电平 (1)时进行读操作，低电平 (0)时进行写操作 6 E E(或 EN)端为使能 (enable)端，下降沿使能。 7 DB0 底 4 位三态、 双向数据总线 0 位（最低位） 8 DB1 底 4 位三态、 双向数据总线 1 位 9 DB2 底 4 位三态、 双向数据总线 2 位 10 DB3 底 4 位三态、 双向数据总线 3 位 11 DB4 底 4 位三态、 双向数据。