基于DS18B20温度传感器温控系统的Proteus仿真
基于DS18B20温度传感器温控系统的Proteus仿真
DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司推出的支持“一线总线”接口的传感器。具有功耗低、性能高、抗干扰能力强的特点，可以直接将温度转化为串行数字信号供处理器处理。
DS18B20传感器具有以下一些特性：
（1）测温范围-55℃至+125℃，在-10℃至+85℃时的精度为正负0.5℃；
（2）适应电压的范围在3.0至5.5V；
（3）单线接口，只用一条口线就可以与微处理器的双向通信；
（4）支持多点组网，多个DS18B20并接在一根口线上就可实现多点测温；
（5）测量结果直接输出数字温度信号，通过单线串行传输给微处理器；
（6）具有负压特性，电源极性接反芯片不会烧坏，只是不能正常工作；
（7）可编程分辨率为9至12位，对应的分辨温度分别是0.5℃，0.25℃，0.125℃，
0.0625℃，能够实现高精度测温。
（8）在9位分辨率时可在93.75ms内把温度值转换为数字；在12位分辨率时可在750us内把温度值转换为数字；
（9）传送数据时可传送CRC校验码，抗干扰纠错能力强。
DS18B20的引脚封装图如下：
各引脚定义如下：
GND：电源地
DQ：信号输入输出
V DD：电源正极
NC：空
DS18B20单总线技术：DS18B20采用单条信号线，既可以传输数据，也可以传输时钟。其数据传输是双向的，这种单总线技术线路简单，硬件开销小，成本低廉，便于总线扩展与维护。单总线通常需要外接一个4.7K的上拉电阻。它与处理器的连接非常简单，通常连接方式如下图：
DQ端外接一个上拉电阻，与处理器的任一端口连接。
DS18B20工作原理
1．ROM功能命令
（1）[33H] Read ROM读ROM。把DS18B20传感器的ROM中编码读出来。
（2）[55H] Match ROM匹配ROM。发出该命令接着会发送64位包含具体DS18B20序列号的ROM编码，与该编码序列号相同的DS18B20就会做出响应，序列号不匹配的DS18B20继续等待，不做响应。由于不同的DS18B20序列号不一样，所以通过该命令可以访问控制具体的DS18B20。
（3）[F0H] Search ROM搜索ROM。用于识别各个DS18B20的64位ROM。
（4）[CCH] Skip ROM跳过ROM。当只有一个DS18B20时，使用该命令可以忽略64位ROM地址，直接向DS18B20发送温度变换命令。
（5）[ECH] Alarm Search 告警搜索。执行后，温度超出上限或者下限的芯片做出响应。
主机与多个DS18B20连接，要对众多在线DS18B20的某一个进行通信，首先要逐个与DS18B20连接，读出其序列号；然后将所有的DS18B20挂接到总线上，单片机发出匹配指令55H，接着主机提供64位序列，之后就可以与序列号相应的DS18B20进行数据交换。
主机与单个DS18B20连接时，不需要读取或者匹配ROM，只要使用跳过指令CCH，就可以进行数据转换和读取操作。
（1）[44H] Convert T 温度转换。启动DS18B20进行温度转换。12位精度转换时最长为750ms，转换结束后将数据存入内部9字节的RAM。
（2）[4EH] Write Scratchpad 写暂存器。发出该命令后，将两字节的数据写入内部RAM 的第2、3字节，作为上、下限温度数据。
（3）[BEH] Read Scratchpad 读暂存器。读取内部9字节的温度数据。
（4）[48H] Copy Scratchpad 复制暂存器。将RAM中的第2、3字节的内容复制到E2PROM。
（5）[B8H] Recall E2 重调E2PROM。将E2PROM内容恢复到RAM中的第3、4字节。
（6）[B4H] Read Power Supply 读供电方式。读取DS18B20的供电模式。
2．工作时序图
（1）初始化
Step1：数据线置低电平
Step2：延时800us左右（时间范围为480us至960us）
Step3：数据线拉高电平
Step4：延时40us左右（时间范围为15us至60us）
（2）读数据
逐位读取数据，然后把8位数据组成1个字节。编写程序时分为两个部分，一个实现读取一位数据，另一个实现读取一个字节数据。
读取数据步骤：
Step1：数据线置低电平
Step2：延时5us左右（大于1us即可）
Step3：数据线拉高电平
Step4：延时10us左右（这次延时和第一次延时之和接近15us左右）
Step5：读取一位数据
Step6：延时60us左右（大于45us即可）
Step7：重复上面步骤，直到读完一个字节
（3）写数据
写数据分为写数据位1和数据位0。
写数据位1步骤：
Step1：数据线置低电平
Step2：延时5us左右（大于1us即可）
Step3：数据线拉为高电平
Step4：延时70us左右（大于55us即可）
写数据位0步骤：
Step1：数据线置低电平
Step2：延时70us左右（大于60us即可）
Step3：数据线拉高电平
Step4：延时5us左右（不要太小）
根据DS18B20的结构和性能，在Proteus中构建仿真工程，电路连接图如下：
上面的电路要实现的功能是，把传感器测量的温度显示到1602液晶上。温度变化的范围是0℃至99.9℃，温度传感器通过设置可以设定温度调节的步长，这里取温度变化的步长为0.1℃，设置如下图：
设置好之后，就可以根据DS18B20的特性和控制方式编写程序。参考程序如下：
#include
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
uchar code disp[]="0123456789";
uchar code disp2[]="Tempreture";
uchar code disp3[]="^C";
sbit lcden=P2^0;
sbit lcdrw=P2^1;
sbit lcdrs=P2^2;
sbit tempt=P2^3;
uint u_temp; //定义无符号整型形参
float f_temp; //定义浮点型形参
void delay(uint x) //延时500ms程序
{
uint i,j;
for(i=0;i for(j=0;j<130;j++); } void write_com(uchar com) //液晶写命令{ lcdrs=0; P0=com; delay(5); lcden=1; delay(5); lcden=0; delay(5); } void write_data(uchar date) //液晶写数据{ lcdrs=1; P0=date; delay(5); lcden=1; delay(5); lcden=0; delay(5); } void lcd_init() //液晶初始化 { lcden=0; lcdrw=0; write_com(0x38); write_com(0x0c); write_com(0x06); write_com(0x01); } void display_tempt(uint date) //温度数据显示{ uchar i,j,k; i=date/100; //十位 j=date%100/10; //个位 k=date%100%10; //小数位 write_com(0x80+0x40+5); write_data(disp[i]); write_data(disp[j]); write_data('.'); write_data(disp[k]); } void reset_tempt() //DS18B20复位，初始化 { uint i; tempt=0; i=90; //延时 while(i>0)i--; tempt=1; i=4; //延时 while(i>0)i--; } bit read_bit() //读一位DS18B20数据 { uint i; bit dat; tempt=0; i++; //延时 tempt=1; i++; //延时 i++; dat=tempt; i=8; //延时 while(i>0)i--; return dat; } uchar read_tempt() //读一个字节DS18B20数据 { uchar i,j,dat; dat=0; for(i=1;i<=8;i++) { j=read_bit(); dat=(j<<7)|(dat>>1); //将读取的数据位按读取先后顺序，} //从低位到高位（从右往左）排列保存到dat return dat; } void write_byte(uchar dat) //写一个字节数据到DS18B20 { uint i; uchar j; bit testbit; for(j=1;j<=8;j++) { testbit=dat&0x01; //每次只写一位数据 dat=dat>>1; if(testbit) { tempt=0; i++; //延时 tempt=1; i=8; //延时 while(i>0)i--; } else { tempt=0; i=8; //延时 while(i>0)i--; tempt=1; i++; //延时 i++; } } } void convert_tempt() //DS18B20开始获取温度并进行转换{ reset_tempt(); delay(1); write_byte(0xcc); write_byte(0x44); } uint get_tempt() //读取DS18B20寄存器中的温度数据{ uchar a,b; reset_tempt(); delay(1); write_byte(0xcc); write_byte(0xbe); a=read_tempt(); b=read_tempt(); u_temp=b; u_temp<<=8; u_temp=u_temp|a; f_temp=u_temp*0.0625; //精度为12位，所以分辨率为0.0625 u_temp=f_temp*10 ; //乘以10，将实际温度扩大10倍 return u_temp; //返回的u_temp是整型数据} void display() //静态文字显示 { uchar i,j; write_com(0x80+3); for(i=0;i<10;i++) { write_data(disp2[i]); } write_com(0x80+0x40+10); for(j=0;j<2;j++) { write_data(disp3[j]); } } void main() //主函数 { uchar i; lcd_init(); display(); while(1) { convert_tempt(); for(i=0;i<10;i++) { display_tempt(get_tempt()); } } } 谨供参考学习使用，如有错误欢迎指正。 应用指引：在MC430F14板上是标配了DS18B20数字温度传感器器，同时希望用户通过以下DS18B20的讲解能够了解更多1线 MC430F14实物图如下: >>关于MC430F14开发板详情>> 在传统的模拟信号远距离温度测量系统中，需要很好的解决引线误差补偿问题、多点测量切换误差问题和放大电路零点漂移误差问题等技术问题，才能够达到较高的测量精度。另外一般监控现场的电磁环境都非常恶劣，各种干扰信号较强，模拟温度信号容易受到干扰而产生测量误差，影响测量精度。因此，在温度测量系统中，采用抗干扰能力强的新型数字温度传感器是解决这些问题的最有效方案，新型数字温度传感器DS18B20具有体积更小、精度更高、适用电压更宽、采用一线总线、可组网等优点，在实际应用中取得了良好的测温效果。 新的"一线器件"DS18B20体积更小、适用电压更宽、更经济。 美国Dallas半导体公司的数字化温度传感器DS1820是世界上第一片支持 "一线总线"接口的温度传感器，在其内部使用了在板（ON-B0ARD）专利技术。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。一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。现在，新一代的DS18B20体积更小、更经济、更灵活。使你可以充分发挥“一线总线”的优点。目前DS18B20批量采购价格仅10元左右。 DS18B20、DS1822 "一线总线"数字化温度传感器 同DS1820一样，DS18B20也支持"一线总线"接口，测量温度范围为-55°C～+125°C，在-10～+85°C范围内，精度为±0.5°C。DS1822的精度较差为±2°C。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，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。与前一代产品不同，新的产品支持3V～5.5V的电压范围，使系统设计更灵活、方便。而且新一代产品更便宜，体积更小。 DS18B20、DS1822的特性 DS18B20可以程序设定9～12位的分辨率，精度为±0.5°C。可选更小的封装方式，更宽的电压适用范围。分辨率设定，及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。DS18B20的性能是新一代产品中最好的！性能价格比也非常出色！DS1822与DS18B20软件兼容，是DS18B20的简化版本。省略了存储用户定义报警温度、分辨率参数的EEPROM，精度降低为±2°C，适用于对性能要求不高，成本控制严格的应用，是经济型产品。继"一线总线"的早期产品后，DS1820开辟了温度传感器技术的新概念。DS18B20和DS1822使电压、特性及封装有更多的选择，让我们可以构建适合自己的经济的测温系统。 一、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 DS18B20数字温度计使用 1．DS18B20基本知识 DS18B20数字温度计是DALLAS公司生产的1－Wire，即单总线器件，具有线路简单，体积小的特点。因此用它来组成一个测温系统，具有线路简单，在一根通信线，可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。 1、DS18B20产品的特点 （1）、只要求一个端口即可实现通信。 （2）、在DS18B20中的每个器件上都有独一无二的序列号。 （3）、实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温。 （4）、测量温度范围在－55。C到＋125。C之间。 （5）、数字温度计的分辨率用户可以从9位到12位选择。 （6）、内部有温度上、下限告警设置。 2、DS18B20的引脚介绍 TO－92封装的DS18B20的引脚排列见图1，其引脚功能描述见表1。 （底视图）图1 表1 DS18B20详细引脚功能描述 3． DS18B20的使用方法 由于DS18B20采用的是1－Wire总线协议方式，即在一根数据线实现数据的双向传输，而对AT89S51单片机来说，硬件上并不支持单总线协议，因此，我们必须采用软件的方法来模拟单总线的协议时序来完成对DS18B20芯片的访问。 由于DS18B20是在一根I/O线上读写数据，因此，对读写的数据位有着严格的时序要求。DS18B20有严格的通信协议来保证各位数据传输的正确性和完整性。该协议定义了几种信号的时序：初始化时序、读时序、写时序。所有时序都 是将主机作为主设备，单总线器件作为从设备。而每一次命令和数据的传输都是从主机主动启动写时序开始，如果要求单总线器件回送数据，在进行写命令后，主机需启动读时序完成数据接收。数据和命令的传输都是低位在先。 DS18B20的复位时序 DS18B20的读时序 对于DS18B20的读时序分为读0时序和读1时序两个过程。 对于DS18B20的读时隙是从主机把单总线拉低之后，在15秒之内就得释放单总线，以让DS18B20把数据传输到单总线上。DS18B20在完成一个读时序过程，至少需要60us才能完成。 DS18B20的写时序 对于DS18B20的写时序仍然分为写0时序和写1时序两个过程。 对于DS18B20写0时序和写1时序的要求不同，当要写0时序时，单总线要被拉低至少60us，保证DS18B20能够在15us到45us之间能够正确地采样IO总线上的“0”电平，当要写1时序时，单总线被拉低之后，在15us之内就得释放单总线。 4．实验任务 用一片DS18B20构成测温系统，测量的温度精度达到0.1度，测量的温度的范围在－20度到＋100度之间，用8位数码管显示出来。 5．电路原理图 6．系统板上硬件连线 （1）．把“单片机系统”区域中的P0.0－P0.7用8芯排线连接到“动态数码显示”区域中的ABCDEFGH端子上。 （2）．把“单片机系统”区域中的P2.0－P2.7用8芯排线连接到“动态数码显示”区域中的S1S2S3S4S5S6S7S8端子上。 （3）．把DS18B20芯片插入“四路单总线”区域中的任一个插座中，注意电源与地信号不要接反。 （4）．把“四路单总线”区域中的对应的DQ端子连接到“单片机系统” 区域中的P3.7/RD端子上。 7． C语言源程序 #include 单片机课程设计 题目动态数码管显示 学院机电工程学院 专业班级电子信息工程12-1班 姓名 组员 指导教师张、王老师 2015 年 5 月30 日 课程设计量化评分标准 目录 一、概述 (1) 1. 单片机简介 (1) 2. Proteus简介 (2) 3. 设计任务与要求 (3) 二、硬件设计 (3) 1. 单片机最小系统设计 (1) 2. 数码管显示部分 (4) 3. 数码管驱动部分 (5) 三、软件设计 (6) 1. 仿真原理图 (6) 2. 仿真参数设置 (6) 3. 仿真结果 (7) 4. 程序流程图 (8) 5. 程序代码.................................................... .9 四、心得体会............................................... (11) 五、参考文献 (12) 精品文档 一、概述 1. 单片机简介 如图1.1和图1.2分别为PDI P封装的AT89C52引脚图和实物图 图1.1 引脚图图1.2 实物图 AT89C52是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。 AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出(I/O)端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2 个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的 Flash存储器可有效地降低开发成本。 AT89C52有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。本课程设计中使用的是PDIP封装的AT89C52单片机。 2．Proteus简介 如图1.3为Proteus7.0的工作界面图 A VR proteus课程设计题目具体要求 所有项目都有完整的代码和报告，有意者联系dyss@https://www.wendangku.net/doc/7c149945.html, 一、总体要求： 每组学生根据分配的题目认真进行硬件和软件的仿真设计，其中基本要求属于必做项，发挥部分作为提高要求。 本次A VR软件设计主要为下学期A VR课程设计（使用A Tmega128开发板）作准备。二、分类要求： 1、函数信号发生器类 基本要求： 1 用存储器或算法得到信号源，将获得的信号源存储在程序存储器中。 2 将程序存储器中的信号源全部取出存放在A Tmega128的内部存储器中，并用 DA转换器输出一函数信号（正弦、方波、三角、锯齿等，频率1000Hz），可 以用示波器进行波形观察。 3 用数码管或LCD或虚拟终端显示输出参数。 4 用功能键切换各信号的输出。 发挥部分： 1通过键盘，可改变波形的频率。每按一次键，频率值前进进或后退1倍，频率范围不限。 2通过按键可以修改输出波形的幅度。 3数码管或LCD或虚拟终端显示的内容可以用频率值和周期值切换表示。 4同时用两种不同方式显示输出参数 动态显示格式： 自定 2、频率计类 基本要求： 1频率的测量范围为250hz-10khz。 2使用proteus模拟信号激励源直接产生待测方波信号，用一组数码管或LCD或虚拟终端显示该信号的频率、周期以及脉宽等参数，并用示波器或定时/计数器观察 输入信号。 3将待测信号接至A Tmega128定时/计数器的外部信号输入端，测量此方波信号的频率、周期和脉宽，在另一组数码管或LCD上或虚拟终端上将参数值显示出来。 4信号源的参数可任选LED 、LCD或虚拟终端显示，测量得到的参数按题目要求选择显示方式。 发挥部分： 1放宽频率测量范围，并根据频率的不同智能选择不同的测量方法，以提高测量精度。 2可选用定时器/计数器的输入捕捉功能，以提高周期测量精度。 动态显示格式： 自定 最小的温度显示程序-c51 (2010-12-07 00:45:27) 转载 分类：51单片机 标签： 杂谈 #include for (i = 8; i > 0; i--) { DQ = 0; // 给脉冲信号 dat >>= 1; //位右移 DQ = 1; // 给脉冲信号等待传感器返回脉冲 if(DQ) dat |= 0x80; Delay(4); } return (dat); } void WriteOneChar(unsigned char dat) { unsigned char i = 0; for (i = 8; i > 0; i--) { DQ = 0; DQ = dat&0x01; Delay(5); DQ = 1; dat>>=1; } } void Read_Temperature(void) { Init_DS18B20(); WriteOneChar(0xcc); // 跳过读序号列号的操作 WriteOneChar(0x44); // 启动温度转换 Init_DS18B20(); WriteOneChar(0xCC); //跳过读序号列号的操作 WriteOneChar(0xBE); //读取温度寄存器 templ = ReadOneChar(); //温度低8位 temph = ReadOneChar(); //温度高8位 } 基于51单片机及DS18B20温度传感器的数字温度计程序(详细注释) 电路实物图如下图所示： C 语言程序如下所示： /******************************************************************** zicreate ----------------------------- Copyright (C) https://www.wendangku.net/doc/7c149945.html, -------------------------- * 程序名; 基于DS18B20的测温系统 * 功 能： 实时测量温度，超过上下限报警，报警温度可手动调整。K1是用来 * 进入上下限调节模式的，当按一下K1进入上限调节模式，再按一下进入下限 * 调节模式。在正常模式下，按一下K2进入查看上限温度模式，显示1s 左右自动 * 退出；按一下K3进入查看下限温度模式，显示1s 左右自动退出；按一下K4消除 * 按键音，再按一下启动按键音。在调节上下限温度模式下，K2是实现加1功能， * K1是实现减1功能，K3是用来设定上下限温度正负的。 * 编程者：Jason * 编程时间：2009/10/2 *********************************************************************/ #include 课程设计任务书 学生姓名：专业班级：电子1102班 指导教师：工作单位：信息工程学院 题目:方波发生电路 初始条件： 计算机、Proteus软件、Cadence软件 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写 等具体要求） 1、课程设计工作量：1.5周 2、技术要求： （1）学习Proteus软件和Cadence软件。 （2）设计一个方波发生电路。 （3）利用Cadence软件对该电路设计原理图并进行PCB制版，用Proteus软件对该电路进行仿真。 3、查阅至少5篇参考文献。按要求撰写设计报告书。全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。 时间安排： 2015.1.12做课设具体实施安排和课设报告格式要求说明。 2015.1.12-1.15学习Proteus软件和Cadence软件，查阅相关资料，复习所设计内容的基本理论知识。 2015.1.16-1.20对方波发生电路进行设计仿真工作，完成课设报告的撰写。 2015.1.21提交课程设计报告，进行答辩。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日 目录 摘要.....................................................................................................I Abstract................................................................................................II 1绪论.. (1) 2方案论证 (2) 3利用Proteus软件进行电路设计及仿真 (5) 4利用Cadence软件进行电路设计及PCB绘制 (9) 4.1电路原理图设计 (9) 4.2PCB设计 (10) 5心得体会 (13) 参考文献 (14) 题目：闹钟的设计 学生姓名：黄书林 学生学号： 1114010110 系别：电气信息工程学院 专业：自动化 年级： 11 级 任课教师：张水锋 电气信息工程学院制 2013年10月 目录 摘要 (2) 课程任务与要求 (2) 方案论证 (2) 闹钟流程图 (3) 单元电路： (6) 单片机芯片 (6) 八位数码管显示电路 (7) 闹钟调节按键电路 (9) 晶振电路 (10) 复位电路 (10) 蜂鸣器体相电路 (11) 总图： (12) 心得体会 (13) 参考文献 (13) 附录 (13) 闹钟的设计 学生：黄书林 指导教师：张水锋 电气信息工程学院自动化 摘要 通过学习《基于Proteus的51系列单片机设计与仿真》让我知道我们不仅需要有过硬的理论知识,还应该有动手实践的能力。并且是将理论结合实际, 提升到应用层面。以后走上社会,还是会有很多新的知识是需要我们学习的,届时需要我们有比较强的自学能力。此次《基于Proteus的51系列单片机设计与仿真》课程设计。对理论结合实际的动手能力和自学能力有很强的体现。本次设计是基于 AT89C51 单片机的数字闹钟的设计。 关键词:数字闹钟 AT89C51 Proteus。 课程任务与要求 本次课程的任务就是要以51系列单片机为核心设计一个闹钟，它能通过单片机实现秒、分、小时的进位24 小时制，将当前时分秒在七段 LED 显示器上显示。可设置闹钟的时间当前值对准一时间,设置闹铃时间,闹铃功能的关闭和开放。 要求：通过Proteus软件来实现设计的仿真，提高自己的编程水平，增加设计兴趣。通过做自己喜欢的设计，提高自学能力。为以后毕业走上工作岗位打下坚实的基础。 二方案论证 经分析，计算器电路包括三个部分：显示部分八位数码管、闹钟时钟按键、 单片机电路。具体分析如下： 1 显示部分 1.1 LCD显示 LCD1602作为一个成熟的产品，使用简单，模式固定，便于移植到各种类型的程序，微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧的诸多优点，价格大概15块钱左右。 1.2数码管显示 数码管是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。数码管按段数分为七 第7章 DS18B20温度传感器 7.1 温度传感器概述 温度传感器是各种传感器中最常用的一种，早起使用的是模拟温 度传感器，如热敏电阻，随着环境温度的变化，它的阻值也发生线性变化，用处理器采集电阻两端的电压，然后根据某个公式就可以计算出当前环境温度。随着科技的进步，现代的温度传感器已经走向数字化，外形小，接口简单，广泛应用在生产实践的各个领域，为我们的生活提供便利。随着现代仪器的发展，微型化、集成化、数字化、正成为传感器发展的一个重要方向。美国DALLS半导体公司推出的数字化温度传感器DS18B20采用单总线协议，即单片机接口仅需占用一个 I/O端口，无需任何外部元件，直接将环境温度转化为数字信号，以数码方式串行输出，从而大大简化了传感器与微处理器的接口。 7.2 DS18B20温度传感器介绍 DS18B20是美国DALLAS^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。 1. DS18B20温度传感器的特性 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勺双向通讯。 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 C。固有测温分辨率为0.5 C。 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。 2. 引脚介绍 DS18B20有两种封装：三脚TO-92直插式（用的最多、最普遍的封装）和八脚SOIC贴片式。下图为实验板上直插式 DS18B20的原理图。 3. 工作原理 单片机需要怎样工作才能将DS18B2 0中的温度数据独取出来呢？F面将给出详细分析 目录 （一)设计内容及要求 (2) （二）系统的硬件选择及设计 (3) 2.1核心处理器的设计 (3) 1、AT89C51引脚图 (3) 2、AT89C51引脚功能介绍 (3) 2.2温度采集电路的设计 (5) 1、单线技术 (5) 2、DS18B20的简介 (6) 3、DS18B20内部结构 (8) 4、DS18B20测温原理 (11) 5、温度采集电路 (12) 2.3温度显示电路的设计 (13) 1、LED数码管的操作 (13) 2、温度显示电路 (13) （三）系统的软件设计 (15) 3.1概述 (15) 3.2 DS18B20的单线协议和命令 (15) (1)初始化 (15) (2)ROM操作命令 (15) (3)内存操作命令 (16) 3.3温度采集程序流程图的设计 (18) 3.4温度显示程序流程图的设计 (19) （四) 结论 (19) （五）汇编代码 (20) （六）参考文献 (27) 基于DS18B20的数字温度计设计 摘要： 在本设计中选用AT89C51型单片机作为主控制器件，采用DS18B20数字温度传感器作为测温元件，通过两位共阴极LED数码显示管并行传送数据，实现温度显示。本设计的内容主要分为两部分，一是对系统硬件部分的设计，包括温度采集电路和显示电路；二是对系统软件部分的设计，应用汇编语言实现温度的采集与显示。通过DS18B20直接读取被测温度值，送入单片机进行数据处理，之后进行输出显示，最终完成了数字温度计的总体设计。其系统构成简单，信号采集效果好，数据处理速度快，便于实际检测使用。 关键词：单片机AT89C51；温度传感器DS18B20；LED数码管；数字温度计 （一)设计内容及要求 本设计主要介绍了用单片机和数字温度传感器DS18B20相结合的方法来实现温度的采集，以单片机AT89C51芯片为核心，辅以温度传感器DS18B20和LED 数码管及必要的外围电路，构成了一个多功能单片机数字温度计。 本次设计的主要思路是利用51系列单片机，数字温度传感器DS18B20和LED 数码显示器，构成实现温度检测与显示的单片机控制系统，即数字温度计。通过对单片机编写相应的程序，达到能够实时检测周围温度的目的。 通过对本课题的设计能够熟悉数字温度计的工作原理及过程，了解各功能器件(单片机、DS18B20、LED)的基本原理与应用，掌握各部分电路的硬件连线与程序编写，最终完成对数字温度计的总体设计。其具体的要求如下： 1、根据设计要求，选用AT89C51单片机为核心器件； 2、温度检测器件采用DS18B20数字式温度传感器，利用单总线式连接方式与单片机的P2.2引脚相连； 3、显示电路采用两位LED数码管以串口并行输出方式动态显示。 题目：基于Proteus的数字电子钟的设计 与仿真 课程名称：单片机系统设计与Proteus仿真 学生姓名：马珂 学生学号： 1305010323 系别：电子工程学院 专业：通信工程 年级： 13级 任课教师：徐锋 电子工程学院 2015年5月 目录 一、设计目的与要求 (3) 二、设计内容与方案制定 (3) 三、设计步骤 (3) 1．硬件电路设计 (3) 1.1.硬件电路组成框图 (3) 1.2.各单元电路及工作原理 (4) 1.3.绘制原理图 (5) 1.4.元件清单列表 (6) 2.程序设计 (6) 2.1程序流程 (6) 2.2汇编程序 (7) 四、调试与仿真 (12) 五、心得体会 (14) 六、参考文献： (14) 基于Proteus的数字电子钟的设计与仿真 一、设计目的与要求 设计目的:通过课程设计，培养学生运用已学知识解决实际问题的能力、查阅资料的能力、自学能力和独立分析问题、解决问题的能力和能通过独立思考。 设计要求:设计一个时、分可调的数字电子钟、开机显示“9-58-00”。 二、设计内容与方案制定 具有校时功能，按键控制电路其中时键、分键两个键分别控制时、分时间的调整。按分键分加1；按时键时加1。 以AT89C51单片机进行实现秒、分、时上的正常显示和进位，其中显示功能由单片机控制共阴极数码管来实现，数码管进行动态显示。 三、设计步骤 1、硬件电路设计 1.1.硬件电路组成框图 1.2.各单元电路及工作原理 （1）晶振电路 单片机的时钟产生方法有两种:内部时钟方式和外部时钟方式。本系统中 AT89C51单片机采用内部时钟方式。采用外接晶体和电容组成的并联谐振回路。其电路图如下： （2）键盘控制电路 键盘可实现对时间的校对，用两个按键来实现。按时键来调节小时的时间，按分键来调节分针的时间。其电路连接图如下： （3）显示电路 LED显示器是现在最常用的显示器之一发光二极管（LED）分段式显示器由7条线段围成8字型，每一段包含一个发光二极管。外加正向电压时二极管导通，发出清晰的光。只要按规律控制各发光段亮、灭，就可以显示各种字形或符号。显示电路显示模块需要实时显示当前的时间,即时、分、秒，因此需要6个数码管，采用动态显示方式显示时间，其硬件连接方式如下图所示。 基于8086与Proteus仿真的4*4键盘计算器的设计 一、设计目的 本次课程设计的实验目的是通过该实验掌握较复杂程序的设计。能够独立完成用程序对8086、8255控制键盘和LED显示的控制，完成计算器加减法的应用。独立编写程序，明白和掌握程序的原理和实现方式。为以后的设计提供经验。学习和掌握计算机中常用接口电路的应用和设计技术，充分认识理论知识对应用技术的指导性作用，进一步加强理论知识与应用相结合的实践和锻炼。通过这次设计实践能够进一步加深对专业知识和理论知识学习的认识和理解，使自己的设计水平和对所学的知识的应用能力以及分析问题解决问题的能力得到全面提高。 二、设计内容 设计计算器，要求至少能完成多位数的加减乘除运算。独立完成用程序对8086、8255控制键盘和LED显示的控制，完成计算器加减乘除的应用。 三、设计原理与硬件电路 设计的思路是：首先利用程序不断扫描键盘是不是有输入，如果没有就一直扫描，如果有就停止扫描，完成输入，利用汇编的程序核对输入键的数值，通过调用子程序完成数据的储存或者是加减的运算。运算完成后将运算的结果储存并显示到LED显示器上。 各部分硬件功能： 可编程并行通信接口芯片8255A 8255A内部结构：1. 并行输入/输出端口A，B，C 8255A内部包括三个8位的输入输出端口，分别是端口A、端口B、端口C，相应信号线是PA7～PA0、PB7～PB0、PC7～PC0。端口都是8位，都可以作为输入或输出。通常将端口A和端口B定义为输入/输出的数据端口，而端口C则既可以作数据端口，又可以作为端口A和端口B的状态和控制信息的传送端口。 2.A组和B组控制部件 端口A和端口C的高4位（PC7～PC4）构成A组；由A组控制部件实现控制功能。端口B和端口C的低4位（PC3～PC0）构成B组；由B组控制部件实现控制功能。 A组和B组利用各自的控制单元来接收读写控制部件的命令和CPU通过数据总线（D0～D7）送来的控制字，并根据他们来定义各个端口的操作方式。 3. 数据总线缓冲存储器 三态双向8位缓冲器，是8255A与8086CPU之间的数据接口。 单片机原理及应用 课程设计报告书 题目：DS18B20数字温度计的设计 姓名学号：张琪05200102 吕群武05200166 蔡凌志05200178 专业班级：电信1班 指导老师：余琼蓉 设计时间：2010年12月 成绩评定 一、课题介绍 本设计是一款简单实用的小型数字温度计，所采用的主要元件有传感器18B20，单片机AT89S52，，四位共阴极数码管一个，电容电阻若干。18B20支持“一线总线”接口，测量温度范围-55°C~+125°C 。在-10~+85°C 范围内,精度为±0.5°C 。18B20的精度较差为± 2°C 。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，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。 本次数字温度计的设计共分为五部分，主控制器，LED 显示部分，传感器部分，复位部分，时钟电路。主控制器即单片机部分，用于存储程序和控制电路；LED 显示部分是指四位共阳极数码管，用来显示温度；传感器部分，即温度传感器，用来采集温度，进行温度转换；复位部分，即复位电路。测量的总过程是，传感器采集到外部环境的温度，并进行转换后传到单片机，经过单片机处理判断后将温度传递到数码管显示。本设计能完成的温度测量范围是-55°C~+128°C ，由于能力有限，不能实现报警功能。 二、方案论证 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，在显示电路上，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。 方案设计框图如下： 方案二：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。 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。 沈阳航空航天大学电子信息工程学院 电子设计应用软件训练 总结报告 学生姓名： 专业： 班级： 学号： 指导教师： 训练时间：2013年7月8日至2013年7月12日 电子信息工程学院电子设计应用软件训练任务 【训练任务】： 1、熟练掌握PROTEUS软件的使用； 2、按照设计要求绘制电路原理图； 3、能够按要求对所设计的电路进行仿真； 【基本要求及说明】: 1、按照设计要求自行定义电路图纸尺寸； 2、设计任务如下： 51单片机内部定时计数器T0，按计数器模式和方式1工作，对P3.4（T0）引脚进行计数，将其数值P1口驱动LED灯上显示出来，由按键产生计数脉冲，LED 分别显示脉冲个数（10个以内）。 3、按照设计任务在Proteus 6 Professional中绘制电路原理图； 4、根据设计任务的要求编写程序，在Proteus下进行仿真，实现相应功能。 成绩： 一、任务说明 51单片机内部定时计数器T0，按计数器模式和方式1工作，对P3.4（T0）引脚 进行计数，将其数值P1口驱动LED灯上显示出来，由按键产生计数脉冲，LED分别显示脉冲个数（10个以内）。按照设计任务在Proteus 6 Professional中绘制电路原理图。 根据设计任务的要求编写程序，在Proteus下进行仿真，实现相应功能。 二、PROTEUS软件的使用 1、软件概述： Proteus ISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows操作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路，该软件的特点是：①实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。②支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。③提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如Keil C51 uVision2等软件。④具有强大的原理图绘制功能。总之，该软件是一款集单机和SPICE分析于一身的仿真软件，功能极其强大。 图1 proteus工作界面 2、对象的添加和放置 点击工具箱的元器件按钮，使其选中，再点击IsIs对象选择器左边中间的置P 按钮，出现“Pick Devices”对话框。在这个对话框里我们可以选择元器件和一些 温度传感器： DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，具有3引脚TO－92小体积封装形式；温度测量范围为－55℃～＋125℃,可编程为9位～12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625℃，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出；其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生；多个DS18B20可以并联到3根或2根线上，CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。以上特点使DS18B20非常适用于远距离多点温度检测系统。 2 DS18B20的内部结构 DS18B20内部结构如图1所示，主要由4部分组成：64位ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管脚排列如图2所示，DQ为数字信号输入／输出端；GND为电源地；VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地，见图4）。 ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码，每个DS18B20的64位序列号均不相同。64位ROM的排的循环冗余校验码（CRC=X8＋X5＋X4＋1）。ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。 图1 DS18B20的内部结构 图2DS18B20的管脚排列 DS18B20中的温度传感器完成对温度的测量，用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以0.0625℃/LSB形式表达，其中S为符号位。例如＋125℃的数字输出为07D0H，＋25.0625℃的数字输出为0191H，－25.0625℃的数字输出为FF6FH，－55℃的数字输出为FC90H。 温度值高字节 高低温报警触发器TH和TL、配置寄存器均由一个字节的EEPROM组成，使用一个存储器功能命令可对TH、TL或配置寄存器写入。其中配置寄存器的格式如下： R1、R0决定温度转换的精度位数：R1R0=“00”，9位精度，最大转换时间为93.75ms；R1R0=“01”，10位精度，最大转换时间为187.5ms；R1R0=“10”，11位精度，最大转换时间为375ms；R1R0=“11”，12位精度，最大转换时间为750ms；未编程时默认为12位精度。 高速暂存器是一个9字节的存储器。开始两个字节包含被测温度的数字量信息；第3、4、5字节分别是TH、TL、配置寄存器的临时拷贝，每一次上电复位时被刷新；第6、7、8字节未用，表现为全逻辑1；第9字节读出的是前面所有8个字节的CRC码，可用来保证通信正确。 3 DS18B20的工作时序 DS18B20的一线工作协议流程是：初始化→ROM操作指令→存储器操作指令→数据传输。其工作时序包括初始化时序、写时序和读时序，如图3（a）（b）（c）所示。 DS18B20数字温度计的设计与实现 一、实验目的 １．了解DS18B20数字式温度传感器的工作原理。 ２．利用DS18B20数字式温度传感器和微机实验平台实现数字温度计。 二、实验内容与要求 采用数字式温度传感器为检测器件，进行单点温度检测。用数码管直接显示温度值，微机系统作为数字温度计的控制系统。 １．基本要求： (1)检测的温度范围：0℃～100℃，检测分辨率 0.5℃。 (2)用4位数码管来显示温度值。 (3)超过警戒值（自己定义）要报警提示。 ２．提高要求 (1)扩展温度范围。 (2)增加检测点的个数，实现多点温度检测。 三、设计报告要求 １．设计目的和内容 ２．总体设计 ３．硬件设计：原理图（接线图）及简要说明 ４．软件设计框图及程序清单 ５．设计结果和体会（包括遇到的问题及解决的方法） 四、数字温度传感器DS18B20 由DALLAS半导体公司生产的DS18B20型单线智能温度传感器,属于新一代适配微处理器的智能温度传感器,可广泛用于工业、民用、军事等领域的温度测量及控制仪器、测控系统和大型设备中。它具有体积小，接口方便，传输距离远等特点。 1.DS18B20性能特点 DS18B20的性能特点：①采用单总线专用技术，既可通过串行口线，也可通过其它I/O 口线与微机接口，无须经过其它变换电路，直接输出被测温度值（9位二进制数，含符号位），②测温范围为-55℃-+125℃，测量分辨率为0.0625℃,③内含64位经过激光修正的只读存 储器ROM ，④适配各种单片机或系统机，⑤用户可分别设定各路温度的上、下限，⑥内含寄生电源。 2. DS18B20内部结构 DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM,温度传感器,非挥发的温度报警触发器TH 和TL,高速暂存器。64位光刻ROM 是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列号。64位ROM 结构图如图2所示。不同的器件地址序列号不同。 DS18B20的管脚排列如图1所示。 图1 DS18B20引脚分布图 图2 64位ROM 结构图 DS18B20高速暂存器共9个存储单元，如表所示： 序号 寄存器名称 作 用 序号 寄存器名称 作 用 0 温度低字节 以16位补码形式存放 4 配置寄存器 1 温度高字节 5、6、7 保留 2 TH/用户字节1 存放温度上限 8 CRC 3 HL/用户字节2 存放温度下限 以12位转化为例说明温度高低字节存放形式及计算：12位转化后得到的12位数据，存储在18B20的两个高低两个8位的RAM 中，二进制中的前面5位是符号位。如果测得的温度大于0，这5位为0，只要将测到的数值乘于0.0625即可得到实际温度；如果温度小于0，这5位为1，测到的数值需要取反加1再乘于0.0625才能得到实际温度。 LSB MSB 8位检验CRC 48位序列号 8位工厂代码（10H ） Proteus花样流水灯课程设计 课程论文 题目：基于51单片机LED流水灯设计 课程名称： 学生姓名： 学生学号： 系别： 专业： 年级： 任课教师： 电气信息工程学院制 1月 基于51单片机的LED流水灯设计 1 单片机AT89C51芯片简介 MCS-51兼容4K字节，可编程闪烁存储器，寿命：1000写/擦循环，数据保留时间：。全静态工作：0Hz—24Hz，三级程序存储器锁定。128*8位内部RAM，32可编程I/O线，两个16位定时器/计数器，5个中断源可编程串行通道，低功耗的闲置和掉电模式，片内震荡器和时钟电路。 图1 AT89C51芯片 1.1电源引脚 Vcc（40脚）：典型值＋5V。 Vss（20脚）：接低电平。 1.2外部晶振 XTAL1、XTAL2分别与晶振两端相连接。 1.3输入输出口引脚 P0口：I/O双向口。作输入口时，应先软件置“1”. P0口：是一个8位漏极开路输出型双向I/O端口。作为输出端口时，每位能以吸收电流的方式驱动8 个TTL输入，对端口写1时，又可作高阻抗输入端用。在访问外部程序或数据存储器时，它是时分多路转换的地址（低8位）/数据总线，在访问期间将激活内部的上拉电阻。 1.4控制引脚 RST、ALE/-PROG、-PSEN、-EA/Vpp组成了MSC-51的控制总线。 RST （9脚）：复位信号输入端（高电平有效）。ALE/-PROG(30脚）：地址锁存信号输出端.第一功能：编程脉冲输入。-PSEN（29脚）：外部程序存储器读选通信号。-EA/Vpp(31脚）：外部程序存储器使能端。第二功能：编程电压输入端（+21V）。 2硬件电路 2.1晶振电路 单片机晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。一般一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步。有些通讯系统的基频和射频使 DS18B20温度传感器工作原理及其应用电路图 时间：2012-02-16 14:16:04 来源：赛微电子网作者： 前言 温度与工农业生产密切相关，对温度的测量和控制是提高生产效率、保证产品质量以及保障生产安全和节约能源的保障。随着工业的不断发展，由于温度测量的普遍性，温度传感器的市场份额大大增加，居传感器首位。数字化温度传感器DS18B20是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。现在，新一代的DS18B20温度传感器体积更小、更经济、更灵活。DS18B20温度传感器测量温度范围为-55℃～+125℃。在-10℃～+85℃范围内，精度为±0.5℃。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。基于DS18B20温度传感器的重要性，小编整理出DS18B20温度传感器工作原理及其应用电路图供大家参考。 一、DS18B20温度传感器工作原理（热电阻工作原理） DS18B20温度传感器工作原理框图如图所示： DS18B20温度传感器工作原理框图 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频率明显改变，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。 二、DS18B20温度传感器的应用电路 1.DS18B20温度传感器寄生电源供电方式电路图 寄生电源方式特点： (1)进行远距离测温时，无须本地电源。 (2)可以在没有常规电源的条件下读取ROM。 (3)电路更加简洁，仅用一根I/O口实现测温。 (4)只适应于单一温度传感器测温情况下使用，不适于采用电池供电系统中。DS18B20 数字温度传感器
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