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DSB温度数据采集系统.doc
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2023-07-05
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DSB温度数据采集系统.doc
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目录
摘要 ........................................................2
一、绪论 ....................................................3
二、系统方案实现 ............................................3
2.1.设计要求..............................................3
2.2.设计方案论证..........................................3
2.3.总体设计框图..........................................4
三、主要硬件介绍 ............................................4
3. 1. DS18B20...........................................4
3.1.1 DS18B20 的主要特性 .............................4
3.1.2 DS18B20 的外形和内部结构 .......................5
3.1.3 DS18B20 工作原理 ...............................6
3.1.4 高速暂存存储器 .................................7
3.2 AT89C51..............................................8
四、软件介绍 ................................................9
4.1 功能概述..............................................9
4.2 系统软件流程图........................................9
4.2.1 程序 .............................................9
4.2.2 读出温度子程序 ..................................10
4.2.3 温度转换命令子程序 ..............................11
4.3 具体程序 .............................................11
五、总结 ...................................................17
六、设计体会及今后的改进意见 ...............................17
参考文献 ...................................................18
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摘要
本文基于DS18B20设计了一种温度数据采集系统,系统主要由AT89C51单片机,一个
DS18B20 数字温度传感器以及一个液晶数码管构成。软件方面,我们采用keil。软件对程
序进行编写以及调试,硬件方面,我们通过Proteus软件对硬件电路进行仿真以及测试,
该系统结构简单,功耗较低,测温范围为- 50℃~ + 255℃。现场温度直接以"一线总线"
的数字方式传输,大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量。该系统
硬件分为3部分:DS18B20 温度测量模块、单片机模块、显示模块。
关键词:DS18B20、7SEG-MPX4 液晶数码管、AT89C51
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一、绪论
在工业生产中,电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控
参数。其中,温度控制也越来越重要。在工业生产的很多领域中,人们都需要对各类加热
炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。采用单片机对温度进行控制不仅
具有控制方便、简单和灵活性大等优点,而且可以大幅度提高被控温度的技术指标,从而
大大提高产品的质量和数量。因此,单片机对温度的控制问题是工业生产中经常会遇到的
控制问题。
目前应用的温度检测系统大多采用由模拟温度传感器、多路模拟开关、A/D转换
器及单片机等组成的传输系统。这种温度采集系统需要大量的测温电缆,才能把现场
传感器的信号送到采集卡上.安装和拆卸繁杂,成本也高。同时线路上传送的是模拟
信号,易受干扰和损耗,测量误差也比较大,不利于控制者根据温度变化及时做出决
定。针对这种情况,本文提出一种采用数字化单总线技术的温度采集系统,并利用
Proteus和KeilμVision 2软件对设计电路进行综合虚拟仿真,实现了温度实时测量和
显示。
二、系统方案实现
2.1.设计要求
(1)要实现 LED 数码直读显示当前温度值;
(2)温度检测范围-55°到 125°
2.2.设计方案论证
2.1.1 方案一
由于本设计是测温电路,可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应,在将随
被测温 度变化的电压或电流采集过来,进行 A/D 转换后,就可以用单片机进行数据
的处理,示电路上,就可以将被测温度显示出来,这种设计需要用到 A/D 转换电路,
感温电路比较麻烦。
2.1.2 方案二
进而考虑到用温度传感器,在单片机电路设计中,大多都是使用传感器,所以这
是非常容易想到的,所以可以采用一只温度传感器 DS18B20,此传感器,可以很容易
直接读取被测温度值,进行转换,就可以满足设计要求。
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从以上两种方案,很容易看出,采用方案二,电路比较简单,软件设计也比较简单,
故采用了方案二。
2.3.总体设计框图
系统主要由硬件和软件两大部分构成,当接收到系统发出的温度转换命令后,
DS18B20开始进行温度转换操作并把转化后的结果放到16 位暂存寄存器中的温度寄存
器内, 然后与系统进行数据通信, 系统将温度读出并驱动LED 数码管显示。如果温度
值低于设定下限值或高于设定上限值, 则自动启动报警装置。
由于DS18B20 单总线通信功能是分时完成的,它有严格的时隙概念,因此读写时
序很重要。该系统结构图:
图1
三、主要硬件介绍
3. 1. DS18B20
3.1.1 DS18B20 的主要特性
(1)适应电压范围更宽,电压范围:3.0~5.5V,在寄生电源方式下可由数据线供电
(2)独特的单线接口方式,DS18B20 在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
(3)DS18B20 支持多点组网功能,多个 DS18B20 可以并联在唯一的三线上,实现组
网多点测温
(4)DS18B20 在使用中不需要任何外围元件,全部传感元件及转换电路集成在形如
一只三极管的集成电路内
(5)温范围-55℃~+125℃,在-10~+85℃时精度为±0.5℃
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