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河 南 农 业 大 学

《智能仪器设计实习》

设 计 说 明 书

题 目： 基于DS18B20的温控系统

学 院： 理学院

专 业： 电子信息科学与技术 班 级： 07电科4班 学 号： 0708101099 姓 名： 徐亚利 指导教师： 成 绩：

时 间： 2010 年 11 月 29 日至 2010 年 12 月 13 日

智 能 仪 器 设 计 实 习

设 计 任 务 书

题目 基于DS18B20的温控系统

专业、班级 07电科4班 学号 0708101099 姓名

主要内容、基本要求、主要参考资料等：

主要内容：

功能要求：完成温控制系统的设计

1） 在设置模式下，用户可以通过按键设置允许最高温度TH 、允许最低温度TL 及转换精度。

2） 在测温模式下,实时测出当前温度并显示。（可采用LED显示或LCD显示，显示结果精度不得低于0.1°C）。

3）在测温模式下，实时比较当前温度与报警温度，当高于高温报警TH 时，系统红灯亮，声音警报响，同时启动冷却电路开始制冷(冷却电路的启动用继电器控制)；当在高温报警TH与低温报警TL 之间时，系统绿灯亮。

上述内容为基本要求，可按照自己的理解增加功能使之更完善。 基本要求：

? 明确设计任务，复习与查阅有关资料。设计所用硬件芯片按给定使用。 ? 按要求对设计进行简要说明，总体设计方案，各部分的详细设计。 ? 写出体会和总结。

要求全部使用A4纸打印稿，不少于5000字。 主要参考资料：

? 李朝青编．《单片机原理及接口技术》(简明修订版)．北京航空航天大学出

版社，1998 ? 冯克．《MCS-51单片机实用子程序及其应用实例》．黑龙江科学技术出版社，

1990

? 杨欣荣等．《智能仪器原理、设计与发展》．中南大学出版社，2003 ? 孙传友等．《感测技术基础》． 电子工业出版社，2001 ? 王福瑞等．《单片微机测控系统设计大全》．北京航空航天大学出版社，1999 ? 科技期刊：《单片机与嵌入式系统应用》、《实用测试技术》、《自动化仪

表》、《传感器世界》、《测控技术》、《电子技术应用》等2001年以后各期。

完 成 期 限： 2010年12月13日 指导教师签名：

一、背景及意义

随着电子技术的发展，人们的生活日趋数字化，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。多功能的数字温度计可以给我们的生活带来很大的方便；支持“一线总线”接口的温度传感器简化了数字温度计的设计，降低了成本；以美国MAXIM/DALLAS半导体公司的单总线温度传感器DS18B20为核心，以ATMEL公司的AT89S52为控制器设计的DS18B20温度控制器结构简单、测温准确、具有一定控制功能的智能温度控制器。

二、系统分析

美国达拉斯（D.ALLAS）公司生产的单总线数字式温度传感器，由于具有结构简单、不需要外接电路、可用一根I/O数据线既供电又传输数据、可由用户设置温度报警界限等特点，近年来广泛用于各个需要测量和控制温度的地方。前些年，集成式数字温度传感器DS18B20的出现开辟了温度传感器技术的新领域，它利用单总线的特点可以方便的实现多点温度的测量。而可组网数字式温度传感器DS18B20则是DS1820的更新产品，利用它，用户可以方便的构建适合自己的测温系统，同时，DS18B20可以提高系统的抗干扰性，使系统的设计更灵活、方便，而且适合在恶劣的环境下进行温度测量。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2 DS18B20的管脚排列

DS18B20详细引脚功能描述 序号 名称 1 2 引脚功能描述 GND 地信号 I/O 数据输入/输出引脚。开漏单总线接口引脚。当被用着在寄生电源下，也可以向器件提供电源。 3

VDD 可选择的VDD引脚。当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。 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。DS18B20 温度/数字对应关系如下表1所示:

表1 实测温度和数字输出的对应关系:

Table 1 Relationship between measured temperatures and digital output

温度/oC +125 +85 +25.0625 +20.125 +0.5 0 -0.5 -20.125 -25.0625 -55 数字输出（二进制） 0000011111010000 0000010101010000 0000000110010001 0000000010100010 0000000000001000 0000000000000000 11111111111111000 11111111111111110 1111111001101111 1111110010010000 数字输出（十六进制） 07D0H 0550H 0191H 00A2H 0008H 0000H FFF8H FF5EH FF6FH F000H DS18B20内部暂存存储器的第5个字节是结构寄存器，它主要用于确定温度值的数字转换分辨率，字节结构如下 0 R R 1 1 1 1 1 其中 R1,R2用于设置分辨率，如下表2所示

表2 DS18B20分辨率设置表 R 0 0 1 1

R 0 1 0 1 温度分辨 9位 10位 11位 12位 最大转换时间 93.75ms 187.5 ms 375 ms 750 ms 三、系统硬件设计

DS18B20与单片机的典型接口设计

图3以MCS－51系列单片机为例，画出了DS18B20与微处理器的典型连接。图3（a）中DS18B20采用寄生电源方式，其VDD和GND端均接地，图3（b）中DS18B20采用外