传感器论文(数字温度计)

基于AT89C51单片机的数字温度计

数字温度计(论文)

基于AT89C51单片机的数字温度计

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摘要

利用DS18B20温度传感器与AT89C51相连测量室内温度并且在六位LED显示器的中间两位显示出来。LED显示器的前两位显示上限温度，中间两个显示当前温度测量值。最后两位显示下限温度。利用按键设置温度的上限和下限，并在LED显示器上动态显示。系统共有四个按键，前两个按键实现温度上限的调整，后两个实现温度下限的调整。当室温低于下限（15℃）值时二极管发光，当室温高于上限（40℃）时蜂鸣器报警，发出有规律的声音。通过按键调节温度上下限，使当前外界温度的范围包含在温度传感器的上下限内，从而使得蜂鸣器关闭和二极管熄灭。

关键词：DS18B20温度传感器 AT89C51单片机 LED七段数码管程序

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目录

第一章硬件简述 (1)

1.1 DS18B20传感器说明 (1)

1.2 AT89C51单片机说明 (14)

1.3 8155芯片说明 (17)

第二章实验设备几原理 (22)

2.1 工具及元件清单 (22)

2.2 主要设备、器件结构及原理介绍 (23)

第三章设计思路及程序流程图 (32)

第四章上机调试过程 (42)

附录I（硬件电路原理图）........ (44)

附录II（源程序清单） (45)

附录III（使用说明） 0

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第一章硬件简述

1.1 DS18B20传感器说明

DS18B20单线数字温度计的特性：

●独特的单线接口仅需一个端口引脚进行通讯

●简单的多点分布应用

●无需外部器件

●可通过数据线供电

●零待机功耗

●测温范围-55~+125℃，以0.5℃递增

●温度以9位数字量读出

●温度数字量转换时间200ms（典型值）

●用户可定义的非易失性温度报警设置

●报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件

●应用包括温度控制、工业系统、消费品、温度计或热河热感测系统

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引脚说明 16脚SSOP PR35 符号 说明

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1 GND 接地 8 2

DQ 数据输入/输出脚。对于单线操作：漏极开路 7

3 VDD 可选的VDD 引脚 DS18B20（16脚SSOP ）：所有上表中为提及的引脚都无连接。

DS18B20的主要部件如图1-1所示，其主要包括：1）64位激光ROM ；2）温度传感器；3）非易失性温度报警触发器TH 和TL 。

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图1-1 DS18B20结构图

DS18B20依靠一个单线端口通讯，在单线端口条件下，必须先建立ROM 操作协议，才能进行存储器和控制操作。因此，控制器必须首先提供下面5个ROM操作命令之一：1）读ROM，2）匹配POM，3）搜索ROM，4）跳过ROM，5）报警搜素。这些命令对每个器件的激光ROM部分进行操作，在单线总线上挂有多个器件时，可以区分出单个器件，同时可以总线控制器指明有多少器件或是什么型号的器件。成功执行完一条ROM操作序列后，即可进行存储器和控制操作，控制器可以提供6条存储器和控制操作指令中的任一条。一条控制操作命令指示DS18B20完成一次温度测量。测量结果放在DS18B20的暂存器里，用一条读暂存器内容的存储器操作命令可以把暂存器中的数据读出。温度报警触发器TH和TL个由一个EEPROM字节构

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- 6 - 成。如果没有对DS18B20使用报警搜素命令，这些寄存器可以做为一般用途的用户存储器使用。可以用一条存储器操作命令对TH 和TL 进行写入，对这些寄存器的读出需要通过暂存器，所有数据都是以最低有效位在前的方式进行读写。

寄生电源，寄生电源的方框图见图1-1。这个电路会在I/O 或VDD 引脚处于高电平时“偷”能量。当有特定的时间和电压需求时（见节标题“单线总线系统”）， I/O 要提供足够的能量，寄生电源有两个好处：1）进行远距离测温时，无需本地电源，2)可以在没有常规电源的情况下读ROM 。要想使DS18B20能够进行精确地温度转换，I/O 线必须在转换期间保证供电。由于DS18B20的工作电流达到1mA ，所有仅靠5K 上拉电阻提供电源是不行的，当几只DS18B20挂在同一根I/O 线上并同时想进行温度转换时，这个问题变得更加尖锐。

有两种方法能够使DS18B20在动态转换周期中获得足够的电流供应。第

一种方法，当进行温度转换或拷贝到E ²存储器操作时，给I/O 提供一个强上拉。用MOSFET 把I/O 线直接拉到电源上就可以实现了，见图1-2。在发出任何涉及拷贝到E ²存储器或启动器温度转换的协议之后，必须在最多10µs 之内把I/O 线转换到强上拉。使用寄生电源方式时，VDD 引脚必须接地。

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另一种给DS18B20供电的方法是从VDD 引脚接入一个外部电路，见图1-3。这样做的好处是I/O 线上不需要加强上拉，而且总线控制器不用再温度转换期间总是保持高电平。这样在转换期间可以允许在单线总线上进行其他的数据往来。另外，在单线总线上可以挂任意多片DS18B20，而且如果它们都使用外部电源的话，就可以先发一个Skip ROM 命令，在接一个Convert T 命令，让它们同时进行温度转换。注意当加上外部电源时，GND 引脚不能悬空。

图1-3

温度高于100℃时，不推荐使用寄生电源，因为DS18B20在这种温度下表现出的漏极电流比较大，通讯可能无法进行。在类似这种温度的情况下，强烈推荐使用DS18B20的VDD 引脚。对于总线控制器不知道总线上的

DS18B20是用寄生电源还是用外部电源的情况，DS18B20预备了一种信号指示电源的使用意图。总线控制器发出一个Skip ROM 协议，然后发出读电源命令，这条命令发出后，控制器发出读时间隙，如果是寄生电源，DS18B20在单线总线上发回“0”，如果是从VDD 供电，则发回“1”。这样总线控制器就能

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够决定总线上是否有DS18B20需要强上拉。如果控制器接受到一个“0”，它就知道必须在温度转换期间给I/O线提供强上拉。这个命令协议详见“寄存器操作命令”节。

测温操作

DS18B20通过一种片上温度测量技术来测量温度。温度测量电路如图1-4所示。其过程：用一个高温度系数的振荡器确定一个门周期，内部计数器唉这个门周期内对一个低温度系数的振荡器的脉冲进行技术得来温度值，计数器被预置到对应于-55℃的值增加，表明所测温度大于-55℃。同时，计数器被复位到一个值，这个值有斜坡式累加器电路确定，斜坡式累加器电路用来补偿温感振荡器的抛物线特性。然后计数器又开始计数知道0，如果门周期仍未结束，将重复这一过程。

斜坡式累加器用来补偿感温振荡器的非线性，以期在测温是获得比较高的分辨力。这是通过改变计数器对温度每增加一度所需计数的值来实现。因此，要想获得所需的分辨力，必须同时知道在给定温度下计数器的值和每一度的计数值。

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图1-4

DS18B20内部对此计算机的结 …… 此处隐藏：4395字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……