ds18b20單總線測溫開題報告

1、<p>　　本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告</p><p>　　DS18B20單總線測溫</p><p>　　學(xué) 院： 信息科學(xué)與工程學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級： 測控技術(shù)與儀器0703班</p><p>　　2011年 3月 28日</p><p>　　DS18B0[1][2][3]單總

2、線測溫</p><p>　　一、課題的國內(nèi)外發(fā)展狀況和趨勢</p><p>　　1、選題的目的及研究意義</p><p>　　溫度檢測系統(tǒng)若采用一般溫度傳感器采集溫度信號，則需要設(shè)計信號調(diào)理電路[4]、A/D 轉(zhuǎn)換[5]及相應(yīng)的接口電路[6]，才能把傳感器輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送到計算機去處理。這樣，由于各種因素會造成檢測系統(tǒng)較大的偏差；又因為檢測環(huán)境復(fù)雜、測

3、量點多、信號傳輸距離遠及各種干擾的影響，會使檢測系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性下降 。所以多點溫度檢測系統(tǒng)的設(shè)計的關(guān)鍵在于兩部分：溫度傳感器的選擇和主控單元的設(shè)計。</p><p>　　DS18B20是DALLAS公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器，具有3引腳TO－92小體積封裝形式；溫度測量范圍為－55℃～＋125℃,可編程為9位～12位A/D轉(zhuǎn)換精度，測溫分辨率可達0.0625℃，被測溫度用符號擴展的16位數(shù)字量方式串行輸

4、出；其工作電源既可在遠端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生；多個DS18B20可以并聯(lián)到3根或2根線上，CPU只需一根端口線就能與諸多DS18B20通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。現(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。更適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，溫度傳感器應(yīng)用范圍廣泛、使用數(shù)量龐大，因此高居各類傳感器之首。 </p><p>　　2．綜述與本課題相關(guān)領(lǐng)域的研

5、究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢、研究方法</p><p>　　DS18B20數(shù)字溫度計是DALLAS公司生產(chǎn)的1－Wire[7]，即單總線器件，具有線路簡單，體積小的特點。因此用它來組成一個測溫系統(tǒng)，具有線路簡單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計，十分方便。</p><p>　　由于DS18B20采用的是1－Wire總線協(xié)議方式，即在一根數(shù)據(jù)線實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，而對AT89S51單片機來說，硬

6、件上并不支持單總線協(xié)議，因此，我們必須采用軟件的方法來模擬單總線的協(xié)議時序來完成對DS18B20芯片的訪問。</p><p>　　由于DS18B20是在一根I/O線上讀寫數(shù)據(jù)，因此，對讀寫的數(shù)據(jù)位有著嚴格的時序要求。DS18B20有嚴格的通信協(xié)議來保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。該協(xié)議定義了幾種信號的時序：初始化時序、讀時序、寫時序。所有時序都是將主機作為主設(shè)備，單總線器件作為從設(shè)備。而每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都

7、是從主機主動啟動寫時序開始，如果要求單總線器件回送數(shù)據(jù)，在進行寫命令后，主機需啟動讀時序完成數(shù)據(jù)接收。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。</p><p>　　該產(chǎn)品適用于冷凍庫，糧倉，儲罐，電訊機房，電力機房，電纜線槽等測溫和控制領(lǐng)域軸瓦，缸體，紡機，空調(diào)，等狹小空間工業(yè)設(shè)備測溫和控制，汽車空調(diào)、冰箱、冷柜、以及中低溫干燥箱等，供熱/制冷管道熱量計量，中央空調(diào)分戶熱能計量和工業(yè)領(lǐng)域測溫和控制</p>&

8、lt;p>　　二、課題研究的主要任務(wù)和預(yù)期目標</p><p><b>　　1、主要任務(wù)和要求</b></p><p>　　本畢業(yè)設(shè)計的主要任務(wù)是設(shè)計一個基于單總線測溫是以單片機[8]核心，配相應(yīng)的外圍電路和功能軟件，能實現(xiàn)單總線測溫并能夠進行無線傳輸，硬件是系統(tǒng)的基礎(chǔ)，軟件則是在硬件的基礎(chǔ)上，對其合理的調(diào)配和使用，從而完成交通控制的任務(wù)。</p>

9、<p>　　了解單總線測溫系統(tǒng)的工作原理。</p><p>　　采用單片機完成設(shè)計。</p><p><b>　　完成相應(yīng)軟件設(shè)計。</b></p><p>　　提交整個系統(tǒng)硬件原理設(shè)計，PCB原理圖[9]控制軟件設(shè)計，制作實物，直觀地實現(xiàn)各項電路功能。</p><p>　　2、預(yù)計設(shè)計的目標和達到的水平&l

10、t;/p><p>　　實現(xiàn)用單片機進行單總線測溫并能夠自動報警[6]。</p><p>　　實現(xiàn)語音報溫功能[9]。</p><p>　　實現(xiàn)用無線傳輸與PC機進行通信[10]。</p><p><b>　　三、設(shè)計方案</b></p><p><b>　　1、方案論證</b>&

11、lt;/p><p><b>　　驅(qū)動電路</b></p><p>　　方案一：由于單片機本身提供的電流不足以驅(qū)動數(shù)碼管工作，可以采用MAX7219芯片驅(qū)動8個數(shù)碼管，這8個足夠能現(xiàn)兩路溫度。</p><p>　　方案二：三極管驅(qū)動，放大電流，雖然電路容易實現(xiàn)，連接方便，但是數(shù)碼管數(shù)目不夠，選擇方案一。</p><p><

12、;b>　　顯示界面</b></p><p>　　方案一：采用點陣LCD[11]顯示，雖然能顯示各種符號文字，連線簡單，但是編程困難。</p><p>　　方案二：采用七段數(shù)碼管顯示倒計時數(shù)字，本設(shè)計要求制作實物，單片機連接雙位共陽數(shù)碼管[12]，動態(tài)顯示，編程簡易，所以我選擇第二種。</p><p><b>　　2、設(shè)計思想</b&

13、gt;</p><p>　　單總線DS18B20測溫系統(tǒng)的設(shè)計主要分為兩大部分：硬件電路設(shè)計和軟件結(jié)構(gòu)的設(shè)計。</p><p>　　硬件電路由單片機電路,鍵盤控制電路,顯示部分及無線傳輸[13]等部分構(gòu)成,如圖1</p><p><b>　　圖1.硬件電路框圖</b></p><p>　　單片機電路主要完成的任務(wù)：處理鍵

14、盤[14]信號以顯示不同通道的溫度，動態(tài)顯示[15]數(shù)碼管。</p><p>　　驅(qū)動電路：驅(qū)動8個七段LED數(shù)碼管，以顯示，其顯示不同通道的溫度數(shù)值。</p><p>　　無線傳輸：與計算機進行無線通信，將溫度數(shù)值送到計算機中。</p><p>　　軟件方面利用匯編語言的WAVE軟件進行編程[16]、Protues仿真調(diào)試[17.18.19]，軟件流程圖包括DS1

15、8B20傳感器讀溫度流程圖和轉(zhuǎn)換溫度流程圖，MAX7219驅(qū)動8個LED數(shù)碼管流程圖，如圖2，圖3和圖4.</p><p><b>　　圖2.讀溫度流程圖</b></p><p>　　圖3.轉(zhuǎn)換溫度流程圖</p><p>　　圖4 MAX7219流程圖</p><p><b>　　四、預(yù)期成果形式</b&

16、gt;</p><p>　　由于使用的是單片機作為核心的控制元件，使得電路的可靠性比較高，功能也比較強大，排除制作工藝上會出現(xiàn)的問題[20]，預(yù)期可以得到設(shè)計要求的結(jié)果，通過理論知識的學(xué)習(xí)，還要對本論題的科技前沿知識的了解，結(jié)合實物的制作，進行實驗板中實際電路的測試，設(shè)計出了一種簡單的單總線測溫系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計方案。</p><p>　　五、畢業(yè)設(shè)計工作計劃及進度安排</p>

17、<p>　　第一周：了解題目內(nèi)容，查閱資料</p><p>　　第二周：查閱資料，翻譯外文文獻</p><p><b>　　第三周：文獻綜述</b></p><p><b>　　第四周：寫開題報告</b></p><p>　　第五周：硬件方案論證</p><p>

18、;　　第六周：主要功能電路設(shè)計</p><p>　　第七周：電路原理分析參數(shù)計算</p><p>　　第八周：實物電路板制作</p><p>　　第九周：控制軟件功能設(shè)計</p><p>　　第十周：主要功能軟件編程</p><p>　　第十一周： 軟件仿真調(diào)試</p><p>　　第十二周：修

19、改細化設(shè)計</p><p><b>　　第十三周：校驗程序</b></p><p>　　第十四周：進行整體系統(tǒng)的連接與檢驗</p><p>　　第十五周：撰寫論文框架</p><p>　　第十六周：撰寫詳細論文</p><p><b>　　第十七周：準備答辯</b></

20、p><p><b>　　參考文獻：</b></p><p>　　[1]張金敏. 基于DS18B20 組成的單總線數(shù)字溫度系統(tǒng)與應(yīng)用【J】.中國儀器儀表，2003，（03）</p><p>　　[2]陳濤，王仲東。DS18B20在糧情監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用【J】.昆明理工大學(xué)學(xué)報（理工版），2003，（05）</p><p>　　[

21、3] 董煒，王俊杰，楊士元，單總線測溫[J].自動化儀表.2005，(06)[4] Bickerton J C, Green A G J and Viney I V F 1987 J. Phys. E: Sci. Instrum. 20 392</p><p>　　[5] Marco Wiering，Jelle van Veenen，Jilles Vreeken,et al． Intelligent Tra

22、ffic Light Control．ERCIM European Research Consortium for Informatics and Mathematics，July 9，200</p><p>　　[6] Colvin G G, Worpe E A and Gilboy W B 1984 J. Phys. E: Sci. Instrum. 17 19 </p><p>　　

23、[7] Neelamegam P, Padmanabhan K and Selvasekarapandian S 1992 Meas. Sci. Technol. 3 581 </p><p>　　[8]Pradip O G, Mazumdar H S and Singhvi A K 1987 Proc. nat. symp. nuclear electronics and instrumentation (

24、Bombay: BARC)</p><p>　　[9]馬忠梅.單片機的C語言程序設(shè)計. 北京航空航天大學(xué)出版社.2007.1</p><p>　　[10]李新光.過程檢測技術(shù).機械工業(yè)出版社.2004.10</p><p>　　[11]馬群生.為計算機技術(shù).清華大學(xué)出版社.2006.6</p><p>　　[12]王寶光.測控儀器設(shè)計.機械工

25、業(yè)出版社.2010.1</p><p>　　[13]姚四改．Protel 99 SE電子線路設(shè)計教程．上海交通大學(xué)出版社，2008．</p><p>　　[14]李朝青。單片機原理及接口技術(shù)（第三版）.北京航空航天大學(xué)出版社，2006.12</p><p>　　[15]華成英，童詩白．模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)．高等教育出版社，2006．5</p><p&

26、gt;　　[16]曹承志．電機、拖動與控制．機械工業(yè)出版社，2000．3</p><p>　　[17]李群芳，張士軍，黃建．單片微型計算機與接口技術(shù)．電子工業(yè)出版社，2008．5</p><p>　　[18]蔣輝平，周國雄．基于Proteus的單片機系統(tǒng)設(shè)計與仿真實例．機械工業(yè)出版社，2009．7</p><p>　　[19]黃毅．智能交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)．動