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基于DS18B20的温度报警器设计.doc
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基于DS18B20的温度报警器设计.doc
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摘要
本设计以 AT89C51 单片机为核心,设计了一个温度测量报警系统,可以方便
的实现温度采集和显示。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中的温度测量及报警。本
设计由 AT89C51 单片机、DS18B20 温度传感器和 LED 显示器组成,可以直观的显
示测量的温度。本设计运行过程中,如果外界温度低于-20℃或高于 70℃,系统
将出发蜂鸣器,产生报警声音,且对应的 LED 同步闪烁。
关键词:AT89C51,DS18B20,传感器,温度报警器
II
目录
摘要 ....................................................................................................................................................I
目录 ...................................................................................................................................................II
第 1 章 引言....................................................................................................................................1
第 2 章 方案设计............................................................................................................................2
第 3 章 DS18B20 简介.....................................................................................................................3
3.1 DS18B20 性能指标...........................................................................................................3
3.2 DS18B20 的封装及内部结构...........................................................................................4
3.3 DS18B20 工作原理及应用...............................................................................................4
3.4 控制器对 DS18B20 操作流程..........................................................................................5
第 4 章 硬件电路设计......................................................................................................................7
4.1 AT89C51............................................................................................................................8
4.2 晶振电路..........................................................................................................................9
4.3 复位电路..........................................................................................................................9
4.4 报警电路........................................................................................................................10
4.5 74LS245..........................................................................................................................10
4.6 显示电路........................................................................................................................11
第 5 章 软件设计............................................................................................................................12
5.1 主程序模块....................................................................................................................12
5.2 程序说明........................................................................................................................12
第 6 章 仿真结果............................................................................................................................21
参考文献..........................................................................................................................................23
致谢..................................................................................................................................................24
1
第 1 章 引言
温度是一个十分重要的物理量,对他的测量与控制有着十分重要的意义。随
着现代化工农业技术的发展及人民对生活环境要求的提高,人民也迫切需要监测
和控制温度.在人类的生活环境中,温度扮演着极其重要的角色。无论你生活在
哪里,从事什么工作,无时无刻不在跟温度打着交道。子 18 世纪工业革命以来,
工业发展对是否能掌握温度有着绝对的联系。在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、
医药等等行业,可以说几乎 80%的工业部门都不得不靠路这温度的因素。
信息科学和航空工业的飞速发展给人们生活甚至国家安全带来了巨大的飞跃。我
的实习单位是航天八五一一研究所,在我工作期间深刻感觉到温度对焊接工艺的
重要性,往往只是高了或低了一二摄氏度,就有可能将电缆或芯片报废掉,造成
严重的损失。我们也在重要的位置上放置了一个温度测量报警器
由此可见温度对我们工作生活的重要性,温度传感器以及温度报警器就显得格外
重要。
2
第 2 章 方案设计
本设计主要元件有 AT89C51、DS18B20、数码管等,其中由 AT89C51 作为
控制器,DS18B20 测量温度,再通过 74LS245 把 AT89C51 单片机芯片所处理和
转化的数据传输到数码管中。当 DS18B20 感知到温度达到高于 70℃或低于-20
℃临界值时相应的 LED 闪烁,同时蜂鸣器发出报警声。晶振是正弦波震荡电路,
供本设计数字电路整形后作时钟源。复位电路的作用是把电路恢复到起始状态。
本设计的温度报警器电路的总体框图如图 2.1 所示。
图 2.1 温度报警器电路的总体框架
3
第 3 章 DS18B20 简介
DS18B20 是美国 DALLAS 半导体公司继 DS1820 之后最新推出的一种改进
型智能温度传感器。与传统的热敏电阻相比,他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。可以分别在 93.75
ms 和 750 ms 内完成 9 位和 12 位的数字量,并且从 DS18B20 读出的信息或写入
DS18B20 的信息仅需要一根口线(单线接口)读写,温度变换功率来源于数据总
线,总线本身也可以向所挂接的 DS18B20 供电,而无需额外电源。因而使用
DS18B20 可使系统结构更趋简单,可靠性更高。他在测温精度、转换时间、传
输距离、分辨率等方面较 DS1820 有了很大的改进,给用户带来了更方便的使用
和更令人满意的效果。
3.1 DS18B20 性能指标
(1)独特的单线接口方式:DS18B20 与微处理器连接时仅需要一条口线即
可实现微处理器与 DS18B20 的双向通讯。
(2)在使用中不需要任何外围元件。
(3)可用数据线供电,电压范围:+3.0~ +5.5 V。
(4)测温范围:-55 ~+125 ℃。固有测温分辨率为 0.5 ℃。
(5)通过编程可实现 9~12 位的数字读数方式。
(6)用户可自设定非易失性的报警上下限值。
(7)支持多点组网功能,多个 DS18B20 可以并联在惟一的三线上,实现多
点测温。
(8)负压特性,电源极性接反时,温度计不会因发热而烧毁,但不能正常
工作。
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