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1、目 录第一部分 设计说明书一、 设计说明书第二部分 外文资料翻译一、外文资料原文二、外文资料翻译第三部分 过程管理资料一、 毕业设计课题任务书二、 本科毕业设计开题报告三、 本科毕业设计中期报告四、 毕业设计指导教师评阅表五、 毕业设计评阅教师评阅表六、 毕业设计答辩评审表20 11 届本科生毕业设计资料第一部分 设计说明书（20 11届）本科生毕业设计说明书题 目 压力控制系统的研 究与设计系部： 电子与通信工程 专 业： 电气工程及其自动化 学 生 姓 名： 班 级： 学号 指导教师姓名： 职称 最终评定成绩 2011 年 5月 长沙学院本科生毕业设计压力控制系统的研究与设计系 （部）：
2、电子与通信工程 专 业：电气工程及其自动化学 号： 学生姓名： 指导教师： 副教授 2011 年 5 月摘 要随着国民经济的发展，人们需要对各种加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中温度进行监测和控制。采用单片机来对他们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，从而能够大大的提高产品的质量和数量。温度的检测与控制是工业生产过程中比较典型的应用之一，随着传感器在生产和生活中的更加广泛的应用，利用新型单总线式数字温度传感器实现对温度的测试与控制得到更快的开发，本文设计了一种基于AT89S52的温度检测及控制系统的恒温箱。该系统将单总线温度传感器DS18B20接在控
3、制器的一个端口上,对传感器温度进行采集,将采集到的温度值与设定值进行比较,进行加热到设定温度。文中着重介绍了LCD液晶显示、键盘扫描及按键处理、温度信号处理、超温报警等程序及电路。通过模块化的设计，最终仿真成功，能够快速调节温度，使恒温箱达到设定的温度并维持，并且整个过程伴随指示灯显示各状态。关键词：单片机，AT89S52，温度传感器，DS18B20，键盘，温度显示ABSTRACTAlong with national economy development, the people need to each heating furnace、the heat-treatment furnace、
4、in the reactor and the boiler the temperature carry on the monitor and the control. Not only uses the monolithic integrated circuit to come to them to control has the control to be convenient, simple and flexibility big and so on merits, moreover may enhance large scale is accused the temperature te
5、chnical specification, thus can big enhance the product the quality and quantity.Temperature detection and control of industrial production process, one of the more typical applications, with sensors in production and life is more widely used, using a new single-bus digital temperature sensor to ach
6、ieve the test and control the temperature more rapidly development, this incubator is designed based on AT89S52 temperature detection and control systems. The system will be a single-bus temperature sensor DS18B20 and connected to a port on the controller,.Then collect the data from the temperature
7、sensors. The temperature will be collected to compare with the set value,and to be heated to the set temperature. In the article emphatically introduced circuit and procedure of lcd display , keyboard scanning and pressed key disposal, temperature signal processing and excess temperature warning. Th
8、rough the modular design, and finally, to regulate the simulation, the constant temperature box temperature to set temperature and maintain, and the whole process is that each indicator.Keywords:singlechip，AT89S52，temperature sensor，DS18B20，keyboard, temperature display目 录摘 要IABSTRACTII第1章系统总体方案设计11
9、.1课题背景11.2温度检测与及报警系统的国内外状况11.3确定系统任务31.4系统组成与工作原理31.5实验方案4第2章 恒温箱温度控制系统硬件设计52.1 AT89S52单片机简介52.1.1 AT89S52单片机资源简介52.1.2 AT89S52单片机信号引脚介绍62.1.3 AT89S52单片机时钟和复位电路72.2 温度传感器选择82.3数字温控芯片DS18B20介绍112.3.1温度传感器的历史及简介112.3.2 DS18B20性能特点与内部结构112.3.3.DS18B20测温原理132.3.4 DS18B20与单片机接口电路142.3.5 注意事项142.4键盘输入显示模块
10、152.4.1键盘输入方案152.4.2 LCD液晶屏显示162.5温度控制电路182.6报警电路模块19第3章 恒温箱温度控制系统软件设计203.1系统软件设计框图203.2主程序模块203.3功能实现模块213.4运算控制模块213.4.1标度转换21第4章 恒温箱温度控制系统仿真234.1硬件仿真环境介绍234.2仿真结果23结 论26参考文献27附 录28致 谢66第1章 系统总体方案设计1.1课题背景随着单片机技术的迅速兴起与蓬勃发展，其稳定、安全、高效、经济等优点十分突出，所以其应用也十分广泛。单片机已经无处不在、与我们生活息息相关，并且渗透到生活的方方面面。单片机的特点是体积较小
11、，也就是其集成特性，其内部结构是普通计算机系统的简化，增加一些外围电路，就能够组成一个完整的小系统，单片机具有很强的可扩展性。它具有和普通计算机类似的、强大的数据处理功能，通过使用一些科学的算法，可以获得很强的数据处理能力。所以单片机在工业中应用中，可以极大地提高工业设备的智能化、数据处理能力和处理效率，而且单片机无需占用很大的空间。随着温度检测理论和技术的不断更新, 温度传感器的种类也越来越多，在微机系统中使用的传感器，必须是能够将非电量转换成电量的传感器，目前常用的有热电偶传感器、热电阻传感器和半导体集成传感器等，每种传感器根据其自身特性，都有它自己的应用领域。本设计所介绍的数字温度计与传
12、统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用，该设计控制器使用单片机AT89S52，测温传感器使用DS18B20，用LCD液晶屏实现温度显示,能准确达到以上要求。1.2温度检测与及报警系统的国内外状况温度是一个非常重要的物理量，因为它直接影响燃烧、化学反应、发酵、烘烤、煅烧、蒸馏、浓度、挤压成形、结晶以及空气流动等物理和化学过程。温度控制失误就可能引起生产安全、产品质量、产品产量等一系列问题。因此对温度的检测的意义就越来越大。温度采集控制系统在工业生产、科学研究和人们的生活领域中，得到了广泛应用。在工业生产过程中，很
13、多时候都需要对温度进行严格的监控，以使得生产能够顺利的进行，产品的质量才能够得到充分的保证。使用自动温度控制系统可以对生产环境的温度进行自动控制，保证生产的自动化、智能化能够顺利、安全进行，从而提高企业的生产效率。 温度采集控制系统是在嵌入式系统设计的基础上发展起来的。嵌入式系统虽然起源于微型计算机时代，但是微型计算机的体积、价位、可靠性，都无法满足广大对象对嵌入式系统的要求，因此，嵌入式系统必须走独立发展道路。这条道路就是芯片化道路。将计算机做在一个芯片上，从而开创了嵌入式系统独立发展的单片机时代。单片机诞生于二十世纪七十年代末，经历了SCM、MCU和SOC三大阶段在现代化的工业生产中，电流
14、、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。例如：在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中，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MCS-51单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态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，从而能够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一个工业生产中经常会遇到的问题。同时温度也是生活中最常见的一个物理量，也是人们很关心的一个物理量，它与我们的生活息息相关，有着十分重要的意义，在工业生产中，温度过高或过低会直接影响到产品的质量、对机械设
15、备和控制系统中的各种元器件造成一定的损坏，严重的会影响到生产安全。在日常生活中，温度过高或过低同样会造成一些不良影响。在实际生产、生活等各个领域中，温度是环境因素的不可或缺的一部分，对温度及时精确的控制和检测显得尤为重要。比如，农业上土壤各个层面上的温度将会影响植物的生长；在医院的监护中也用到温度的测量。在工业中，料桶里外上限温度要求不一，以及热处理中工件各个部位的温度对工件形成后的性能至关重要等等。现代电子工业的飞速发展对自动测试的要求越来越高。采用单片机对温度进行控制,不仅具有控制方便和组态简单的优点,而且可以提高被控温度的技术指标。针对以上情况，在控制成本的前提下，通过本设计设计一款能够
16、实时检测控制温度，又具有对系统设定不同的报警温度的温度控制报警系统功能。此系统能够满足现代生产生活的需要，效率高，具有较强的稳定性和灵活性。因此，在生产和生活中要对温度进行严格的控制，使温度在规定的范围内变化。通过本系统提高学生对于温度控制的认识。在学习实践中提高对理论的认知能力和动手解决实际问题的能力，达到教学实践相结合的目的。及采用先进的科学技术，加以丰富的保安实际经验和知识，向社会提供各种超值安全设备服务，给用户带来安全和放心。随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，其中数字温度计就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为
17、现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。1.3确定系统任务设计基于单片机的温度控制器，使恒温箱达到键盘设置温度，显示器要同时显示设置温度和恒温箱实际温度；温度调节范围：室温到60；温度误差2；温度上升调节时间1000次)Flash ROM（9）256x8 bit内部RAM（10）时钟频率0-24MHz（11）可编程UART串行通道（12）共6个中断源（13）3级加密位（14）软件设置睡眠和唤醒功能。2.1.2 AT89S52单片机信号引脚介绍输入输出口线 口8位双向口线 口8位双向口线 口8位双向口线 口8位双向口线ALE
18、 地址锁存控制信号在系统扩展时,ALE用于控制把口输出的低8位地址送入锁存器锁存起来,以实现低位地址和数据的分时传送。此外由于ALE是以六分之一晶振频率的固定频率输出正脉冲,因此可作为外部定时脉冲使用。 外部程序存储器读选通信号在读外部ROM时, 有效(低电平),以实现外部ROM单元的读操作。 访问程序存储趋控制信号但信号为低电平时,对ROM的读操作限定在外部程序存储器；而当信号为高电平时,则对ROM的读操作是从内部程序存储器开始,并可延续至外部程序存储器。RST 复位信号当输入的复位信号延续2个机器周期以上高电平时即为有效，用以完成单片机的复位操作。和 外接晶体引线端当使用芯片内部时钟时，此
19、二引线端与外接石英晶体和微调电容；当使用外部时钟时，用于接外部时钟脉冲信号。 地线 +5V电源2.1.3 AT89S52单片机时钟和复位电路时钟电路时钟电路用于产生单片机工作时所需的时钟信号。单片机本身就是一个复杂的同步时序电路，为保证同步工作方式的实现，单片机应该在唯一的时钟信号控制下工作，严格按照时序执行指令进行工作，而时序所研究的是指令执行中各个信号的关系。时钟是单片机的心脏，单片机的各功能部件的运行都是以时钟频率为基础，有条不紊地一拍一拍地工作。因此，常用的时钟电路有两种方式，一种是内部时钟方式，一种是外部时钟方式。单片机内部有一个高增益反向放大器，输入端为芯片引脚，输出端为引脚。而在
20、芯片外部和 之间跨接晶体振荡器和微调电容，从而构成一个稳定的自激振荡器。晶体震荡频率高，则系统的时钟频率也高，单片机运行速度也就快，但反过来运行速度快对存储器的速度要求就高，对印制电路板的工艺要求也高，所以，这里使用震荡频率为12MHz的石英晶体。震荡电路产生的震荡脉冲并不直接是使用，而是经分频后再为系统所用，震荡脉冲经过二分频后才作为系统的时钟信号。电路中的电容典型选择通常是30pF左右。对外接电容的值虽然没有严格的要求，但电容值的大小会影响振荡频率的高低、振荡器的稳定性和起振的快速性。晶体的振荡频率通常为1.2MHz12MHz之间。晶体的频率越高，则系统的时钟频率也越高，单片机的运行速度也
21、就越快。但运行越快对存储器的速度要求就越高，对电路板的工艺要求也就更高，即要求线间的寄生电容要小，晶体和电容应该尽量安装在单片机附近，以减少寄生电容，更好地保证振荡器稳定和可靠地工作。为了提高温度稳定性，应该采用温度稳定性能好的NPO高频电容。在设计电路板时，振荡器和电容应尽量靠近单片机，以避免干扰。需要注意的是：电路板时，振荡器和电容应尽量安装得与单片机靠近，以减小寄生电容的存在更好的保障振荡器稳定、可靠的工作电路图如图2.2所示。 图2.2时钟电路复位电路 单片机的复位电路分上电复位和按键复位两种方式。(a)上电复位：在加电之后通过外部复位电路的电容充电来实现的。当的上升时间不超过1ms，
22、就可以实现自动上电复位，即接通电源就完成了系统的初始化电路原理图。RST上的电压必须保证在斯密特触发器的阀值电压以上足够长时间，满足复位操作的要求。(b) 按键复位：程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为了摆脱困境，也需按复位键以重新启动。RST引脚是复位信号的输入端，复位信号是高电平有效。按键复位又分按键脉冲复位（图2.3）和按键电平复位。电平复位将复位端通过电阻与相连，按键脉冲复位是利用RC分电路产生正脉冲来达到复位的。 图2.3复位电路(c) 注意： 因为按键脉冲复位是利用RC微分电路产生正脉冲来达到复位的。所以电平复位要将复位端通过电阻与相连.如复位电路中R、C的值选择不当，使
23、复位时间过长，单片机将处于循环复位状态。故本设计采用按键复位。2.2 温度传感器选择温度检测方法根据敏感元件和被测介质接触与否，可以分为接触式和非接触式两大类。接触式检测方法主要包括基于物体受热体积膨胀性质的膨胀式温度检测仪表，基于导体和半导体电阻值随温度变化的热电阻温度检测仪表，基于热电效应的热电偶检测仪表。而非接触式的主要是利用物体的热辐射特性与温度之间的对应关系对温度进行检测。由于此系统中被测物体为金属和空气，所以没用必要使用非接触式的传感器。温度是非电量信号，要想测量温度信号必须将其转化为可以方便处理的电信号。温度传感器依据自身材料的特点可以将温度信号转变为电信号，目前我们常见的温度传
24、感器主要有热电偶、热敏电阻、电阻式温度探测器(RTD)和集成温度传感器。1、热电偶热电偶是利用热电效应原理(将两种不同材料的导体组成一个闭环回路，如果两个结点的温度不同，则回路中将产生一定的电势，其大小与材料性质及结点温度有关，称这种现象为热电效应)将温度转换成电势变化的热敏传感器。使用热电偶测量温度时容易引起误差，由于热电势是因不同金属材料的结合产生的，故不同材料连接形成的其它结合也会在电路中引入电压变化，这一误差信号称为冷端误差。因此在测量中需要冷端补偿环节来消除这一误差。热电偶的测温范围很宽，一般在200+2000之间，常用的测温区段是500的高温区。2.、电阻式温度探测器RTD的电阻随
25、温度增加而增加，常见的RTD的构成材料是铂、镍、铜。RTD的基本结构十分简单，其敏感部分由玻璃、云母、陶瓷等绝缘材料支撑并与导线相连，外部包裹保护性外套。RTD的引线结构有2线、3线和4线三种。当RTD直接与接收信号的仪器端连接以防止导线长度引入的误差时，可以采用2线RTD。若传感器与接受仪器之间距离较长互连的导线长度必须予以考虑时，则应采用3线RTD。这种方法的精度对于许多工业应用已经足够。若需要更高的精度，则可以采用4线RTD。这种RTD的两对引线中，一对用于对RTD提供激励电流，而另一对则用于测量其两端电压。这种方法可显著地减小导线的电压降，从而保证高精度。3、热敏电阻热敏电阻是一种用半
26、导体材料制成的敏感元件，它是电阻随温度变化的热敏器件，因此它又可以分为正温度系数热敏电阻(PTC，电阻值随温度的升高而增大)和负温度系数热敏电阻(NTC，电阻值随温度的升高而减小)。PTC热敏电阻主要采用BTaO3系列材料制成的，当温度超过某一数值时，其电阻值朝正方向决速变化。PTC的工作温度范围较窄，在工作区两端，电阻温度曲线上有两个拐点Tpl和Tp2,当温度低于TPI时，温度灵敏度低;当温度升高到Tp2后，电阻值随温度的升高按指数规律迅速增大。因此PTC主要用于彩电消磁，各种电器设备的过热保护，发热源的定温控制，也可作限流元件使用。NTC在很高的温度范围(一般在55300)内，电阻值随温度
27、是按指数规律变化的。NTC的主要优点有:电阻温度系数达，灵敏性高;结构简单，体积小，可测点温度;电阻率高，热惯性小，适用于动态测量;易于维护和进行远距离控制;制造简单，使用寿命长。缺点是非线性严重。4、集成温度传感器按照温度传感器输出信号的模式，可大致分为模拟式集成温度传感器和数字式集成温度传感器。（1）模拟式集成温度传感器模拟式集成温度传感器是在半导体PN结测温基础上迅速发展起来的一种新型测温元件，常见的型号有AD590和LM335。AD590在50+l50范围内相当于一个高阻抗电流源，它的输出电流与温度呈线性关系:Io=luA/K，测温精度是士0.5。LM335在40+l00范围内相当于一
28、个电压源，输出电压与温度的关系为:UO=10mV/K。模拟式集成温度传感器具有优良的线性特性，并具有抗干扰能力强，可远距离测温等特点，但是体积比NTC稍大，不适合于点测温的场合。（2）数字式集成温度传感器数字温度传感器对于更紧密控制能力、更高精度和更大分辨率的需求带动了数字温度传感器的发展。被测温度信号从敏感元件接收的非电量到转换为微处理器可处理的数字信号, 环节较多, 而且模拟信号在长距离传输的过程中, 受到的干扰较多, 误差较大。因此, 从非电量转换到数字信号, 一般将其处理过程集成在单片IC 器件体内部, 这样就形成了功能强大, 精确的数字传感器。5、方案选择方案1：采用热敏电阻，这种电
29、阻是利用对温度敏感的半导体材料制成的，其阻值随温度变化有明显的改变。负温度系数热敏阻电通常是、钴的氧化物烧制成半导体由陶锰瓷制成。其特点是，在工作范围内阻值随温度声高而降低。可满足4090测量范围。但热敏电阻精度、重复性、可靠性较差，线性度差，不能直接用于A/D转换，应该用硬件或软件对其进行线性补偿。方案2：采用温度传感器铂电阻Pt1000。铂热电阻的物理化学性能在高温和氧化性介质中很稳定，在它能用作工业测温元件，且此元件线性较好。在0100时，最大非线性偏差小于0.5。铂热电阻与温度的关系是，Rt=R0（1+At+Btxt）;其中Rt是温度为t摄氏度时的电阻；R0是温度为0时的电阻；t为任意
30、温度，A、B为温度系数。但其成本太贵，不适合做普通设计。方案3：采用集成温度传感器，如常用的AD590和LM35。AD590是电流型温度传感器。这种器件以电流作为输出量指示温度，其典型的电流温度灵敏度是1uA/K。它是二端器件，使用非常方便，作为一种高阻电流源，它不需要严格考虑传输线上的电压信号损失和噪生干扰问题，而且不必考虑选择开关或CMOS多路转换开关所引起的附加电阻造成的误差。由于采用了一种独特的电路结构，并利用最新的薄膜电阻激光微调技术校准，使得AD590具有很高的精度。其不足之处在于温度范围有限，并且需要一个外部参考源。方案4：采用数字温度传感器DS18B20,与传统的热敏电阻相比,
31、 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912位的数字值读数方式。可以分别在93.75ms和750ms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，成本更低。方案选择：选择方案4。理由：DS18B20传感器精度高、互换性好;它直接将温度数据进行编码, 可以只使用一根电缆传输温度数据, 通信方便, 传输距离远且抗干扰性好; 与用传统温度传感器组成的多点测
32、温系统相比可节省大量电缆, 而且系统得以简化, 系统扩充维护十分方便。2.3数字温控芯片DS18B20介绍2.3.1温度传感器的历史及简介温度的测量是从金属(物质)的热胀冷缩开始。水银温度计至今仍是各种温度测量的计量标准。可是它的缺点是只能近距离观测，而且水银有毒，玻璃管易碎。代替水银的有酒精温度计和金属簧片温度计，它们虽然没有毒性，但测量精度很低，只能作为一个概略指示。不过在居民住宅中使用已可满足要求。在工业生产和实验研究中为了配合远传仪表指示，出现了许多不同的温度检测方法，常用的有电阻式、热电偶式、PN结型、辐射型、光纤式及石英谐振型等。它们都是基于温度变化引起其物理参数(如电阻值，热电势
33、等)的变化的原理。随着大规模集成电路工艺的提高，出现了多种集成的数字化温度传感器。2.3.2 DS18B20性能特点与内部结构在本设计中，选用的是温度测量的专用芯片DS18B20。DS18B20是美国DALLAS公司生产的单总线数字温度传感器，它具有微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强、易于与未处理器接口等优点，适合于各种温度测控系统。该器件将半导体温敏器件、A/D转化器、存储器等做在一个很小的集成电路芯片上，传感器直接输出的就是温度信号数字值。信号传输采用两芯（或三芯）电缆构成的单总线结构。一条单总线上可以挂接若干个数字温度传感器，每个传感器有一个唯一的地址码。微控制器通过对器件的寻址，就可
34、以读取某个传感器的温度值，从而简化了信号采集系统的电路结构。2.3.2.1 DS18B20的性能特点如下：1) 独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信；2) 多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能；3) 无须外部器件；4) 可通过数据线供电，电压范围为3.05.5V；5) 零待机功耗；6) 温度以3位数字显示；7) 用户可定义报警设置；8) 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；9) 负电压特性，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。2.3.2.2 DS18B20的内部结构如下： 温度传感器DSl8B20 ,其引脚分布如图2.4所
35、示。 图2.4 DS18B20引脚图 引脚功能如下:NC(1 、2 、6 、7 、8 脚) :空引脚,悬空不使用;VDD(3 脚) :可选电源脚,电源电压范围35. 5V。DQ (4 脚) :数据输入/ 输出脚,漏极开路,常态下高电平。DSl8B20的核心功能部件是它的数字温度传感器,其分辨率可配置为9、10、11和12位,出厂默认设置为12位分辨率,对应的温度值分辨率分别为0.5、0.25、0.125和0.0625。DS18B20中有用于存储测得温度值的2个8位寄存器,它们存储的温度数据由2个字节组成,分别为LS Byte(低字节) 和MS Byte(高字节) ,MS Byte的高5 位存放
36、温度值的符号,如果温度为负( ),则MS Byte的高5位全为1,否则全为0。MS Byte的低3 位用于存放温度值的补码,如果测得的温度大于0 ,只要将测到的数值乘0.0625即可得到实际温度,如果温度小于0,测到的数值需要取反加1再乘于0.0625即可得到实际温度。具体形式如表2.1为:表2.1 DS18B20温度数据转换表LS ByteBit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit0232221202-12-22-32-4MS ByteBit15Bit14Bit13Bit12Bit11Bit10Bit9Bit8SSSSS262524例如+125的数字输出为07D0H,+2
37、5.0625的数字输出为0191H,-25.0625的数字输出为FF6FH,-55的数字输出为FC90H。2.3.3.DS18B20测温原理DS18B20的测温原理如图2.5所示，图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在-55所对应的一个基数值。计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，计数器1的预置将重新被装入，计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器
38、2 计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正计数器1的预置值。 DS18B20在正常使用时的测温分辨率为0.5，如果要更高的精度，则在对DS18B20测温原理进行详细分析的基础上，采取直接读取DS18B20内部暂存寄存器的方法，将DS18B20的测温分辨率提高到0.10.01。斜率累加器预置计数器1比较低温度系数晶振高温度系数晶振=0预置温度寄存器计数器2=0加1LSB置位/清除停止 图 2.5 测温原理图2.3.4 DS18B20与单片机接口电路P1.4口和DSl8B20的引脚DQ连接,作为单一数据线。
39、本设计虽然只使用了一片DSl8B20 ,但由于不存在远程温度测量的考虑,所以为了简单起见,采用外部供电的方式,如图2.6所示。测温电缆采用屏蔽4芯双绞线,其中一对线接地线与信号线,另一对接VCC和地线,屏蔽层在电源源端单点接地。图2.6 DS18B20与单片机接口电路综上，在本系统中我采用温度芯片DS18B20测量温度。该芯片的物理化学性很稳定，它能用做工业测温元件，且此元件线形较好。在0100摄氏度时，最大线形偏差小于1摄氏度。该芯片直接向单片机传输数字信号，便于单片机处理及控制。DS18B20实物图如下图2.7。 图2.7温度芯片DS18B202.3.5 注意事项DS18B20具有测温系统
40、简单，测温精度高，连接方便，站用口线少等优点，但是在实际使用中也应注意以下几方面的问题：（1）DS18B20从测温结束到将温度值转换成数字量需要一定的转换时间，这是必须保证的，不然会出现转换错误的现象，使温度输出总是显示85。（2）在实际使用时发现，应使电源保持在5V左右。若电源电压过低，会使所测得的温度与实际温度出现偏高现象，经过实验发现，一般在5V左右。（3）初始化时，当主机受到DS18B20回应的低电平信号后等到单总线恢复高电平后，主机才能接着对DS18B20进行操作。（4）当主机发温度转换命令使DS18B20进行温度转换时，数据线要保持高电平的时间为750ms。（5）当主机发数值拷贝命
