第一篇：基于51單片機(jī)的新型蓄電池容量檢測(cè)儀

基于51單片機(jī)的新型蓄電池容量檢測(cè)儀

夏桂書(shū)

（中國(guó)民用航空飛行學(xué)院航空工程學(xué)院，四川 廣漢 618307）

本文在《中國(guó)測(cè)試》2013年第39卷第5期頁(yè)碼：68-71

摘要：為對(duì)蓄電池進(jìn)行準(zhǔn)確的容量測(cè)試，設(shè)計(jì)一種基于51單片機(jī)的新型蓄電池容量檢測(cè)儀。該裝置通過(guò)恒流電路控制蓄電池的放電，然后通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換采樣，采集并存儲(chǔ)蓄電池在放電過(guò)程中的放電電壓值樣本得到放電曲線，計(jì)算出被測(cè)蓄電池的準(zhǔn)確容量，通過(guò)蓄電池電壓能夠快速估算出該時(shí)刻對(duì)應(yīng)電池剩余容量值。測(cè)試結(jié)果表明：該容量檢測(cè)儀精度良好，測(cè)量誤差在1%以內(nèi)，能夠快速準(zhǔn)確判定蓄電池剩余容量，具有較高的實(shí)用性與推廣價(jià)值。關(guān)鍵詞：蓄電池；容量檢測(cè)；MOSFET晶體管；快速測(cè)量；51單片機(jī)

中圖分類號(hào)：TM912；TM930.114；TP368.2；TP274文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1674-5124（2013）05-0068-04

New intelligent battery capacity detector based on 51 MCU

XIA Gui-shu

（Aviation Engineering Institute，Civil Aviation Flight University of China，Guanghan 618307，China）

Abstract: The new intelligent battery capacity detector based on 51 MCU is proposed for testing the battery capacity accurately.This device controls the battery discharge through the constant current circuit，and then the voltage value during its discharge process is measured and the signal is converted by A/D converter.After that，51 MCU can give the discharge curve and calculate battery capacity accurately.Besides，the current charge state of the battery is figured out according to the voltage value in a quick mode.The result shows that the new capacity detector is with high accuracy and the measurement error is within 1%.Because of this characteristic，the new detector can quickly and accurately determine the remaining battery capacity，so it has high practicality and promotional value.Key words: battery； capacity detection； MOSFET； quick measurement； 51 MCU

第二篇：基于單片機(jī)體溫檢測(cè)儀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

In this paper, a temperature detection system based on a single-chip microcomputer is designed to detect human body temperature, display it in digital form, and play the detected human body temperature specific value through the mode of voice playback.The system is composed of several parts: SCM, sensor, LCD, and voice module.The hardware structure is designed with the microcontroller STC89C52 as the core.It detects the human body temperature through the temperature sensor DS18B20, displays the human body temperature value on the LCD1602, and then plays the detected value through the voice module..Part of the system software through the software keil C language program development and design, debugging.The designed electronic body temperature detector has realized temperature detection, digitization, and electronization, which is of great help to the development of future thermometers.The electronic thermometer can gradually replace mercury(toxic element)thermometers, which greatly improves the use value of thermometers, makes readings clear, and reduces Human body damage, safety and environmental protection have further improved the smart life of people.Keywords: Body temperature detector;Electronic;STC89C52 microcontroller;LCD1602

I

基于單片機(jī)體溫檢測(cè)儀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

目錄

摘要...........................................................................................錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。Abstract.....................................................................................錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。目錄...........................................................................................................................II 1 緒論.............................................................................................................................................1 1.1 背景..................................................................................................................................1 1.1.1 項(xiàng)目背景.......................................................................................................................1 1.1.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r...............................................................................................................1 1.1.3 項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容和要求...................................................................................................2 2 系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì).........................................................................................................................3 2.1 系統(tǒng)分析..........................................................................................................................3 2.1.1 系統(tǒng)流程.......................................................................................................................3 2.2 概要設(shè)計(jì)..........................................................................................................................3 2.2.1 程序流程.......................................................................................................................3 2.2.2 功能模塊介紹...............................................................................................................3 3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)...................................................................................................................................12 3.1 讀ROM地址...............................................................................................................12 3.2 讀取溫度........................................................................................................................13 3.3 顯示溫度........................................................................................................................14 4 測(cè)試結(jié)果...................................................................................................................................16 4.1 測(cè)試計(jì)劃........................................................................................................................16 4.2 仿真結(jié)果........................................................................................................................18 5 總結(jié)與展望...............................................................................................................................IV 參考文獻(xiàn)...................................................................................................................V 致謝...........................................................................................錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。

II

基于單片機(jī)的體溫探測(cè)儀設(shè)計(jì) 緒論

1.1 背景

體溫是人們身體狀況的重要指標(biāo)之一。體溫的高低影響著人們的健康狀況，會(huì)引起一系列的疾病，所以在生病的時(shí)候，體溫的數(shù)值至關(guān)重要，而溫度檢測(cè)儀是人們常用的手段。1.1.1 項(xiàng)目背景

在正常的健康狀態(tài)下，體溫是穩(wěn)定的，保持在約36.2至37.2℃，具體的溫度數(shù)值產(chǎn)生狀況可以區(qū)分為：低熱：37.4℃～38℃；中等度熱：38.1℃～39℃：高熱：39.1℃～41℃；超高熱：41℃以上。體溫的變化會(huì)影響人們的健康，所以檢測(cè)體溫就顯得非常重要。在現(xiàn)代發(fā)展過(guò)程中，體溫探測(cè)器是最重要的手段之一。我們經(jīng)常使用的水銀溫度計(jì)就是其中之一。然而，由于包含有毒元素和電子技術(shù)的水銀溫度計(jì)的發(fā)展，電子溫度計(jì)逐漸發(fā)展并漸漸取代水銀溫度計(jì)。

最早的溫度計(jì)產(chǎn)生在16世紀(jì)，由意大利發(fā)明家伽利略發(fā)明，后來(lái)伽利略的學(xué)生和其他科學(xué)家，在這個(gè)基礎(chǔ)上反復(fù)改進(jìn)，華氏溫度計(jì)誕生了；華氏溫度計(jì)制成后又經(jīng)過(guò)30多年，瑞典人攝爾修斯改進(jìn)了華倫海特溫度計(jì)的刻度，他把水的沸點(diǎn)定為100度，把水的冰點(diǎn)定為0度。后來(lái)施勒默爾把兩個(gè)溫度點(diǎn)的數(shù)值又倒過(guò)來(lái)，就成了現(xiàn)在的百分溫度，即攝氏溫度，用℃表示，成為了人們常用方式。

在現(xiàn)代技術(shù)的高速發(fā)展，電子體溫檢測(cè)儀逐步出現(xiàn)發(fā)展壯大，漸漸取代普通體溫計(jì)，電子體溫計(jì)由溫度傳感器，LCD顯示器，和集成電路等電子元件組成。電子體溫檢測(cè)儀可以快速準(zhǔn)確地測(cè)量一個(gè)人體溫，與傳統(tǒng)的水銀溫度計(jì)相比，電子溫度檢測(cè)儀具有讀數(shù)方便，測(cè)量時(shí)間短，精度高，記憶性好等優(yōu)點(diǎn)。特別是電子體溫計(jì)不含水銀，對(duì)人體和環(huán)境沒(méi)有影響，特別適合家庭，醫(yī)院等場(chǎng)合使用。

1.1.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r

中國(guó)的電子溫度計(jì)產(chǎn)業(yè)起源于1998年，發(fā)展速度超過(guò)30％，并在一年內(nèi)超過(guò)10年。利潤(rùn)率，政策壁壘和技術(shù)壁壘低一倍甚至10倍以上，吸引了大量公司進(jìn)入該行業(yè)。目前，擁有80多個(gè)電子溫度計(jì)的國(guó)產(chǎn)品牌是行業(yè)領(lǐng)先的國(guó)外品牌，如“歐姆龍”，“夏爾”，“網(wǎng)關(guān)”等。有“海爾”，“Delcon”，“Yucon”和“Hypercon”。華辰，華安，康復(fù)，沖等迅速發(fā)展。未來(lái)國(guó)內(nèi)品牌擴(kuò)張，試圖進(jìn)入該行業(yè)的廠商將達(dá)到50家以上。由于電子溫度計(jì)行業(yè)逐步標(biāo)準(zhǔn)化和高新類的電子產(chǎn)品的興起，電子體溫計(jì)產(chǎn)品行業(yè)進(jìn)入空前高速發(fā)展階段。

常用的電子溫度計(jì)有三種類型：硬棒溫度計(jì)：廣泛應(yīng)用于家庭的溫度計(jì)，使用腋下測(cè)量和口腔測(cè)量。軟棒類型：軟頭電子體溫計(jì)可以任意彎曲，多方位，無(wú)死角，適合所有部位的測(cè)量，一般可以使用口，腋，肛三種測(cè)量方法。安撫奶嘴類型：嬰兒安撫奶嘴電子體溫計(jì)是根據(jù)寶寶的生理特點(diǎn)精心設(shè)計(jì)和制造的。所有部件都設(shè)計(jì)

基于單片機(jī)體溫檢測(cè)儀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

成圓弧形，曲率基于嬰兒嘴巴的形狀。硅膠奶嘴中的溫度傳感器包含一個(gè)溫度傳感器。與以往傳統(tǒng)市場(chǎng)的體溫計(jì)相比，它的誤差一般不超過(guò)±0.1℃，易于讀取和攜帶，但是當(dāng)由體溫，時(shí)間和外界空氣，體內(nèi)不同部位測(cè)得的體溫和溫度差異導(dǎo)致穩(wěn)定性差。

1.1.3 項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容和要求

在本項(xiàng)目中，設(shè)計(jì)的體溫檢測(cè)儀要求便于攜帶，精度準(zhǔn)確，具有播報(bào)功能。所以在設(shè)計(jì)中選取了單片機(jī)STC89C52為核心，因?yàn)镾TC89C52它具有便攜性，易用性和高性能等優(yōu)點(diǎn)，它內(nèi)部具有存儲(chǔ)器4K，寬度8bit，128內(nèi)存，本設(shè)計(jì)使用它可以滿足我們所有的需求。此外還選用了溫度傳感器DS18B20為主的檢測(cè)體溫模塊，檢測(cè)體溫溫度，用LCD1602顯示體溫?cái)?shù)值作為體溫檢測(cè)儀的顯示器，最后加以來(lái)實(shí)現(xiàn)體溫檢測(cè)到的數(shù)值播報(bào)功能。在本項(xiàng)目中研究的主要是體溫檢測(cè)，經(jīng)過(guò)溫度傳感器進(jìn)行溫度采集，再進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換，通過(guò)單片機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)給顯示模塊LCD1602，在進(jìn)行數(shù)值播報(bào)這一系列功能實(shí)現(xiàn)的過(guò)程。

具體功能：

1、顯示溫度范圍 0攝氏度到85攝氏度。

2、溫度精確到小數(shù)點(diǎn)后一位。

3、LCD1602顯示DS18B20檢測(cè)到的溫度數(shù)值。

4、當(dāng)溫度超過(guò)一定上限的數(shù)值，會(huì)進(jìn)行溫度交警，LCD顯示“temp is too high”

基于單片機(jī)體溫檢測(cè)儀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)分析

在這個(gè)設(shè)計(jì)當(dāng)中選用了單片機(jī)STC89C52作為核心，主要起主控作用，控制著整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。這個(gè)體溫檢測(cè)儀系統(tǒng)采用了溫度傳感器DS18B20進(jìn)行溫度的檢測(cè)，當(dāng)傳感器檢測(cè)溫度之后，會(huì)在LCD1602上顯示相應(yīng)的溫度數(shù)值。2.1.1 系統(tǒng)流程

系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖如圖1-1所示。

圖2-1系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖

2.2 概要設(shè)計(jì) 2.2.1 程序流程

程序流程圖如圖2-2程序流程圖所示

圖2-2程序流程圖

2.2.2 功能模塊介紹

單片機(jī)系統(tǒng)模塊：主要由STC89C52單片機(jī)、復(fù)位電路和晶振電路三個(gè)部分組成。

基于單片機(jī)體溫檢測(cè)儀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

STC89C52單片機(jī)是ATMEL公司制造的低電壓，高性能CMOS 8位微控制器。它采用ATMEL的高密度非易失性存取技術(shù)，內(nèi)置8個(gè)字節(jié)的只讀存儲(chǔ)器（EPROM）和128字節(jié)內(nèi)部RAM，k字節(jié)Flash閃速存儲(chǔ)器。STC89C52單片機(jī)擁有較高的性能，而且成本低，可用于各種控制領(lǐng)域，它集成了微型計(jì)算機(jī)的主要組件，包括CPU，存儲(chǔ)器,可編程I / O端口，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和串行端口。

芯片參數(shù)：

1、工作電壓：3.3V--5.5V

2、工作頻率范圍：0--40MHz 3、8位CPU

4、片集成256字節(jié)RAM。5、4個(gè)8位的并行I/O接口：P0,P1,P2,P3

6、單片機(jī)下載程序直接通過(guò)P30 P31 RXD和TXD串行端口。

7、具有EEPROM功能。8、2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器 9、5個(gè)優(yōu)先級(jí)別的5個(gè)中斷源

10、定時(shí)器可以用來(lái)模擬許多異步串行端口。它的基本結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。

圖2-3單片機(jī)基本結(jié)構(gòu)圖

電源電路：此最小系統(tǒng)中的電源供電模塊的電源可以通過(guò)計(jì)算機(jī)的USB口供給，也可使用外部穩(wěn)定的5V電源供電模塊供給。電源電路中接入了電源指示LED，圖中R2為L(zhǎng)ED的限流電阻。當(dāng)LED發(fā)亮?xí)r，這表示USB電源電路供電成功。

基于單片機(jī)體溫檢測(cè)儀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

圖2-4電源電路圖

晶振電路：電路中的C1非極性電容器和C2非極性電容器是啟動(dòng)電容器。當(dāng)12MHz晶體振蕩器工作在高頻時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生一定的寄生電感。為了平衡電感并產(chǎn)生諧振，可以添加兩個(gè)10-33pf的非極性電容。

單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)振蕩電路，我們需要將晶振電路連接到外部工作。晶體和電容以及內(nèi)部電路組成一個(gè)振蕩電路。只要MCU接通電源，電容就開(kāi)始振蕩，晶體振蕩器工作，從而使MCU具有連續(xù)的時(shí)鐘信號(hào)。51單片機(jī)有一個(gè)12路分頻器，所以時(shí)鐘周期為t = 1 /12000000≈1us。

圖2-5晶振電路圖

基于單片機(jī)體溫檢測(cè)儀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

LCD顯示模塊：LCD1602是一種用于顯示字母，數(shù)字，符號(hào)等的點(diǎn)陣式液晶模塊。由多個(gè)5X7或5X11點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)字符位都可以顯示一個(gè)字符，每一位在點(diǎn)線之間有一個(gè)間隔，每行也有一個(gè)間隔，它會(huì)播放一個(gè)字符間距和行。間距的作用。LCD1602指顯示內(nèi)容為16X2，表示可顯示兩行，每行16個(gè)字符的LCD模塊（可顯示字符或者數(shù)字）。我們可以通過(guò)單片機(jī)的端口來(lái)控制LCD1602的數(shù)據(jù)引腳，數(shù)據(jù)命令和使能引腳由SCM的P1.5，P1.6和P1.7端口控制。通過(guò)遵循LCD1602通信時(shí)序控制，我們可以顯示要顯示的數(shù)據(jù)，通過(guò)P2端口發(fā)送給LCD實(shí)時(shí)顯示。

圖2-6 LCD顯示電路圖

LCD1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中： 1：GND是電源地

2：VCC連接到5V電源的正極。

3：V0是LCD對(duì)比度調(diào)節(jié)端子。當(dāng)正電源連接時(shí)，對(duì)比度最弱。當(dāng)電源接地時(shí)，對(duì)比度最高。（對(duì)比度過(guò)高，會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可用10K電位器調(diào)節(jié)對(duì)比度）。

4：RS為寄存器選擇，高電平為1時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器，低電平為0時(shí)選擇指令寄存器。

5：RW是讀/寫(xiě)信號(hào)線。讀操作在高電平（1）下執(zhí)行，寫(xiě)操作在低電平（0）下執(zhí)行。

6：E（或EN）端為使能端，高電平時(shí)讀信息（1），負(fù)跳時(shí)執(zhí)行指令。7?14：D0?D7為8位雙向數(shù)據(jù)終端。第15至第16腳：空腳或背光電源。15：針背光正極 16：針背光負(fù)極。

功能特點(diǎn)：3.3V或5V工作電壓，對(duì)比度可調(diào)，包括復(fù)位電路，提供多種控制命令，如：清屏，字符閃爍，光標(biāo)閃爍，顯示移位等功能，具有80字節(jié)數(shù)據(jù)顯存DDRA內(nèi)存是192個(gè)字符發(fā)生器CGROM與5X7點(diǎn)陣和8個(gè)用戶可定義的5X7字符發(fā)生器CGRAM。

特點(diǎn)應(yīng)用：微功耗，體積小，顯示內(nèi)容豐富，超薄輕便，常用于袖珍儀器和低功耗應(yīng)用。LCD1602指令、功能令、指令碼如下圖所示：

基于單片機(jī)體溫檢測(cè)儀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

圖2-7

LCD1602指令集圖

測(cè)溫模塊：由DS18B20傳感器組成，單總線結(jié)構(gòu)，DS18B20的DQ與單片機(jī)P3口連接，通過(guò)上拉電阻接電源，只要發(fā)送DS18B20傳感器相應(yīng)的ROM地址，就能訪問(wèn)該器件。本系統(tǒng)通過(guò)DS18B20傳感器檢測(cè)到人體溫度，再調(diào)用單片機(jī)中的讀取DS18B20溫度的程序:向總線放啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換命令，啟動(dòng)連接總線上的DS18B20模塊溫度裝換——根據(jù)傳感器的64位ROM地址，發(fā)送到總線匹配對(duì)應(yīng)的傳感器模塊——向總線發(fā)讀取暫存器命令讀DS18B20模塊轉(zhuǎn)換的溫度值。

圖2-8

測(cè)溫模塊電路圖

基于單片機(jī)體溫檢測(cè)儀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

DS18B20傳感器的工作原理：DS18B20的讀寫(xiě)時(shí)序和溫度測(cè)量原理與DS1820相同，但由于溫差取得的位數(shù)不同，溫度轉(zhuǎn)換延時(shí)時(shí)間從2s到750ms不等。DS18B20溫度測(cè)量原理：低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)給計(jì)數(shù)器1。高溫度系數(shù)晶體振蕩器隨著溫度顯著地改變其振蕩速率，并且所產(chǎn)生的信號(hào)用作計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入。計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器預(yù)設(shè)為對(duì)應(yīng)于-55°C的基準(zhǔn)值。計(jì)數(shù)器1對(duì)由低溫度系數(shù)晶體振蕩器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行倒計(jì)數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減小到0時(shí)，溫度寄存器值將增加1，計(jì)數(shù)器1的預(yù)置再次被加載，并且計(jì)數(shù)器1重新啟動(dòng)。對(duì)由低溫度系數(shù)晶體振蕩器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并且重復(fù)該周期直到計(jì)數(shù)器2達(dá)到0.溫度寄存器值的累積被停止。此時(shí)，溫度寄存器中的值是測(cè)量溫度。斜率累加器用于補(bǔ)償和校正溫度測(cè)量過(guò)程中的非線性，其輸出用于校正計(jì)數(shù)器的預(yù)設(shè)值。技術(shù)性能：

1、獨(dú)特的單線接口模式，DS18B20只需要一條端口線即可連接微處理器，實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通信。

2、溫度范圍-55°C?+ 125°C，固有溫度誤差（注意，不是分辨率，以前出錯(cuò)了）1°C。

3、支持多點(diǎn)聯(lián)網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以并行連接在三根線上，最多只能并聯(lián)8根，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度測(cè)量，如果數(shù)量過(guò)多，會(huì)使電源電源電壓過(guò)低，導(dǎo)致信號(hào)傳輸不穩(wěn)定。

4、電源：3.0?5.5V / DC（數(shù)據(jù)線寄生供電）

5、不需要使用任何外部組件

6、測(cè)量結(jié)果以9?12位串行傳輸

7、不銹鋼保護(hù)管直徑Φ6

8、適用于DN15?25，DN40?DN250各種傳媒行業(yè)管道和狹小空間設(shè)備的測(cè)溫

9、標(biāo)準(zhǔn)安裝螺紋M10X1，M12X1.5，G1 / 2“可選

10、PVC電纜直接出線或德式球接線盒出線，方便與其他電器設(shè)備連接。接線方法：

面對(duì)傳感器平坦的一面，左正右負(fù)，一旦逆轉(zhuǎn)，它們會(huì)立即變熱，并可能燃燒！同時(shí)，反過(guò)來(lái)也是傳感器始終顯示85°C的原因。在實(shí)際操作過(guò)程中，正負(fù)旋轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)，傳感器立即發(fā)熱，液晶屏不顯示讀數(shù)，正負(fù)極端顯示85°C。另外，如果使用51單片機(jī)，中間引腳必須連接4.7K-10K的上拉電阻，否則，由于高電平不能正常輸入/輸出，或者在電源顯示85°C后立即或 使用幾個(gè)月后溫度升至85°C并正常。特點(diǎn)：

獨(dú)特的第一線接口只需要一個(gè)端口通信，簡(jiǎn)化了分布式溫度檢測(cè)應(yīng)用。不需要外部組件來(lái)提供數(shù)據(jù)總線電力。電壓范圍為3.0 V至5.5 V.不需要備用電源。測(cè)量溫度范圍為-55°C至+ 125°C。華氏度相當(dāng)于-67°C至257°F-10°C至+85°C±0.5°C

基于單片機(jī)體溫檢測(cè)儀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

溫度傳感器可編程分辨率為9至12位，溫度轉(zhuǎn)換為12位數(shù)字格式，最大可達(dá)750毫秒，用戶可定義的非易失性溫度報(bào)警設(shè)置，應(yīng)用包括溫度控制，工業(yè)系統(tǒng)，消費(fèi)類電子產(chǎn)品溫度計(jì)，敏感系統(tǒng)。

描述DS18B20的數(shù)字溫度計(jì)提供9到12位（可編程設(shè)備溫度讀數(shù)）。由于DS18B20是一種端口通信，中央微處理器只有一個(gè)與DS18B20的端口連接。對(duì)于讀寫(xiě)和溫度轉(zhuǎn)換，可以從數(shù)據(jù)線本身獲得能量，無(wú)需外部電源。由于每個(gè)DS18B20包含一個(gè)唯一的序列號(hào)，所以同一條總線上可以同時(shí)存在多個(gè)DS18B20。這使得溫度傳感器可以放置在許多不同的地方。它有許多用途，包括空調(diào)環(huán)境控制，建筑物中溫度設(shè)備或機(jī)器的傳感，以及過(guò)程監(jiān)控和控制。

DS18B20使用單線通信接口，由于第一線通信接口，必須先完成ROM設(shè)置，否則存儲(chǔ)器和控制功能將不可用。主要提供以下功能命令之一：1.讀取ROM 2.ROM匹配3.搜索ROM 4.跳過(guò)ROM 5.報(bào)警檢查。這些指令在沒(méi)有設(shè)備的64位平版ROM序列號(hào)上運(yùn)行?？梢赃x擇一條線上的多個(gè)設(shè)備來(lái)選擇一個(gè)設(shè)備。同時(shí)，總線可以知道總線上有多少設(shè)備以及總線上有哪些設(shè)備。

如果指令成功完成DS18B20溫度測(cè)量，則數(shù)據(jù)將存儲(chǔ)在DS18B20的存儲(chǔ)器中?？刂乒δ苤甘綝S18B20執(zhí)行溫度測(cè)量。測(cè)量結(jié)果將被放入DS18B20的存儲(chǔ)器中，并可由存儲(chǔ)器功能的指令器讀取，讀取內(nèi)容的片上存儲(chǔ)器。溫度報(bào)警觸發(fā)TH和TL有一個(gè)字節(jié)的EEPROM數(shù)據(jù)。如果DS18B20不使用警報(bào)檢查指令，則這些寄存器可用于一般用戶存儲(chǔ)目的。片內(nèi)還包含配置字節(jié)以理想地解決溫度數(shù)字轉(zhuǎn)換問(wèn)題。寫(xiě)入TH，TL指令和配置字節(jié)是使用存儲(chǔ)器功能指令完成的。通過(guò)寄存器讀寄存器。所有數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)從最低位開(kāi)始。

部件描述：DS18B20的存儲(chǔ)器由暫存RAM和電可擦除RAM組成，電可擦除RAM又包括溫度觸發(fā)器TH和TL以及配置寄存器。內(nèi)存可以完全確定第一線端口的通信，用寫(xiě)入寄存器的命令將數(shù)字寫(xiě)入寄存器，然后讀取寄存器的命令也可用于確認(rèn)這些數(shù)字。當(dāng)進(jìn)行確認(rèn)時(shí)，可以使用命令復(fù)制寄存器將這些數(shù)字傳送到電可擦除RAM中。當(dāng)寄存器中的數(shù)字被修改時(shí)，此過(guò)程確保數(shù)字完整性。

高速緩沖存儲(chǔ)器RAM由8個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)器組成;讀取寄存器的命令可以讀取第九個(gè)字節(jié)。該字節(jié)用于驗(yàn)證前八個(gè)字節(jié)。

64位光刻ROM，其前8位是DS18B20自己的代碼，接下來(lái)的48位是連續(xù)的數(shù)字代碼，最后8位是CRC校驗(yàn)的前56位。64位光刻ROM還包含五個(gè)ROM功能命令：讀取ROM，匹配ROM，跳轉(zhuǎn)ROM，查找ROM和報(bào)警查找。

外部電源連接：DS18B20可以使用外部電源VDD或內(nèi)部寄生電源。當(dāng)VDD端口連接到3.0V至5.5V的電壓時(shí)，使用外部電源;當(dāng)VDD端口接地時(shí)使用內(nèi)部寄生電源。無(wú)論是內(nèi)部寄生電源還是外部電源，I / O端口線都必須連接一個(gè)約5KΩ的上拉電阻。

配置寄存器配置有不同的位數(shù)，以確定溫度和轉(zhuǎn)換次數(shù)?？梢钥闯?，R1和R0

基于單片機(jī)體溫檢測(cè)儀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

是溫度決定位，可以通過(guò)R1和R0的不同組合來(lái)配置為9位，10位，11位和12位溫度顯示。這樣，可以知道對(duì)應(yīng)于不同溫度轉(zhuǎn)換位的轉(zhuǎn)換時(shí)間。四種配置的分辨率分別為0.5℃，0.25℃，0.125℃和0.0625℃，出貨時(shí)配置為12位。

溫度讀數(shù)：DS18B20配置為12位。讀取溫度時(shí)，讀取16位數(shù)據(jù)。前5位是符號(hào)位。當(dāng)前5位為1時(shí)，讀取溫度為負(fù)值;目前的5位。在0時(shí)，讀取溫度為正值。當(dāng)溫度為正值時(shí)，讀取方法為：將十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。當(dāng)溫度為負(fù)值時(shí)，讀數(shù)方法為：將16加到16的倒數(shù)，然后轉(zhuǎn)換為10進(jìn)制。例：0550H = +85 度（0*16^0+5*16^1+5*16^2+0*16^3=1360;1360*0.0625=85），F(xiàn)C90H =-55 度。

ROM指令表如下所示：

圖2-9 ROM指令表圖

RAM指令表：

圖2-10 RAM指令表圖

時(shí)序：

使用時(shí)間間隙來(lái)讀寫(xiě) DSl8B20 的數(shù)據(jù)位和寫(xiě)命令(1)初始化

時(shí)序見(jiàn)圖 2.11 總線 在to 時(shí)段發(fā)送一復(fù)位脈沖(最短為 480us 的低電平信號(hào))接著在 tl 時(shí)段釋放總線并進(jìn)入接收狀態(tài) DSl8B20 在檢測(cè)到總線的上升沿之后 等待 15-60us 接著 DS18B20 在 t2 時(shí)段發(fā)出存在脈沖(60-240 us)如圖中虛線所示。

基于單片機(jī)體溫檢測(cè)儀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

圖2-11 初始化時(shí)序

(2)寫(xiě)時(shí)間隙

當(dāng)總線 t0 時(shí)段從高電平到低電平時(shí)，就產(chǎn)生寫(xiě)時(shí)間隙，見(jiàn)圖 2-12和 圖 2-13，從 t0時(shí)段開(kāi)始在15us 之內(nèi)應(yīng)將所需寫(xiě)的位送到總線上 DSl8B20 在 t 后 15-60us 間對(duì)總線采樣，若低電平寫(xiě)入的位是 0。見(jiàn)圖 2-12，若高電平寫(xiě)入的是 1，見(jiàn)圖 2-13連續(xù)寫(xiě) 2 位間的間隙應(yīng)大于 1us。

圖2-12 寫(xiě)0時(shí)序

圖2-13 寫(xiě)1時(shí)序

(3)讀時(shí)間隙

見(jiàn)圖 2-13主機(jī)總線 to 時(shí)段從高拉至低電平時(shí) 總線只須保持低電平l 7us 之后在 t1 時(shí)段將總線拉高 產(chǎn)生讀時(shí)間隙 讀時(shí)間隙在 t1 時(shí)段后 t 2 時(shí)段前有效 t z 距 to 為 15us 也就是說(shuō) t z 時(shí)段前主機(jī)必須完成讀位 并在 t o 后的 60 us 一 120 us 內(nèi)釋放總線。

圖2-14 讀時(shí)序

讀取溫度過(guò)程：調(diào)用初使化子程序---送入跳過(guò) ROM 命令(0xcc)---送入溫度轉(zhuǎn)換命令(0x44)---溫度轉(zhuǎn)換,再次初使化 ds18B20---送入跳過(guò) ROM 命令(0xcc)-----送入讀溫度暫存器命令(0xbe)---讀出溫度值低字節(jié)----讀出溫度值高字節(jié)。

報(bào)警模塊：當(dāng)檢測(cè)到的體溫?cái)?shù)值超過(guò)37攝氏度時(shí)，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行報(bào)警顯示，LCD1602進(jìn)行報(bào)警提示，LCD第二行會(huì)顯示“temp is too high”。

基于單片機(jī)體溫檢測(cè)儀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 讀ROM地址

讀ROM地址程序要把DS18B20模塊連接到單總線上，并把當(dāng)前DS18B20模塊的ROM地址讀?。哼^(guò)程如下，首先計(jì)算存儲(chǔ)當(dāng)前DS18B20模塊ROM地址的存儲(chǔ)單元的偏移地址，然后初始化DS18B20，發(fā)送和讀取ROM命令，并將ROM地址讀入內(nèi)存位置。讀ROM地址部分程序： void read_ROM(){

uchar j;

j = NUM1*8;

DS18B20_init();

write_byte(0x33);

ROM[j] = read_byte();}

圖3-1 ROM讀取地址程序的流程圖

基于單片機(jī)體溫檢測(cè)儀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.2 讀取溫度

讀取DS18B20溫度時(shí)，首先向總線放啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換命令，啟動(dòng)連接總線上的DS18B20模塊溫度裝換；再根據(jù)傳感器的64位ROM地址，發(fā)送到總線匹配對(duì)應(yīng)的傳感器模塊；最后向總線發(fā)讀取暫存器命令讀DS18B20模塊轉(zhuǎn)換的溫度值。讀取溫度部分程序： void read_temp()

{ DS18B20_init();write_byte(0xcc);

write_byte(0x44);

delay(400);

DS18B20_init();write_byte(0xcc);write_byte(0xbe);

DATA_L = read_byte();

DATA_H = read_byte();

temp1=DATA_H*256 + DATA_L;

temp=temp1*0.0625;temp2=temp*10;}

圖3-2 DS18B20讀取溫度程序的流程圖

基于單片機(jī)體溫檢測(cè)儀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.3 顯示溫度

顯示溫度傳感器讀出的溫度值，DS18B20傳感器的溫度值是12位，存放在2個(gè)字節(jié)中，其中高字節(jié)的高5位為符號(hào)位，如果溫度值是正數(shù)，則符號(hào)位0，如果溫度值是負(fù)數(shù)，則符號(hào)位為1。在顯示溫度程序時(shí)，首先根據(jù)高位字節(jié)的高5位確定是正數(shù)或者負(fù)數(shù)，并提取高位字節(jié)的百位，十位和十位數(shù)字，并將其轉(zhuǎn)換為字符代碼并將其放入相應(yīng)的緩沖區(qū);將其內(nèi)容顯示在液晶監(jiān)視器上。顯示溫度部分程序： void disp_temp(){

uchar k;

} 報(bào)警提示： if(temp2 > 370)

{

wc51r(0xc0);

{

wc51ddr(LCD2_line[k]);

delay(2);

} } else {

wc51r(0xc0);

wc51r(0x80);

LCD1_line[10] =(temp2%100)%10+0x30;LCD1_line[7] =(temp2/100)+0x30;

LCD1_line[8] =(temp2%100)/10+0x30;

LCD1_line[9] = '.';LCD1_line[12] = '^';LCD1_line[13] = 'C';for(k=0;k<16;k++){

wc51ddr(LCD1_line[k]);

delay(2);}

for(k=0;k<16;k++)

基于單片機(jī)體溫檢測(cè)儀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

for(k=0;k<16;k++)

}

{

wc51ddr(LCD3_line[k]);

delay(2);

} }

圖3-3 DS18B20顯示溫度程序的流程圖

基于單片機(jī)體溫檢測(cè)儀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 測(cè)試結(jié)果

4.1 測(cè)試計(jì)劃

在keil，我們編譯程序并通過(guò)keil編譯編譯器，以確保程序沒(méi)有錯(cuò)誤。如果沒(méi)有錯(cuò)誤，我們使用keil軟件模擬逐步模擬并檢查相關(guān)寄存器的值以確認(rèn)程序是否正確。或者，通過(guò)編譯生成的十六進(jìn)制文件編譯仿真軟件并檢查結(jié)果，直到結(jié)果沒(méi)有錯(cuò)誤。

Proteus仿真軟件不僅可以在仿真軟件的接線圖中，Keil編譯的編譯程序可以直接下載到單片機(jī)仿真器上，可以模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從而檢測(cè)出設(shè)計(jì)成功。

在keil中，我們編寫(xiě)了一個(gè)由keil中的編譯器編譯的程序。這確保語(yǔ)法無(wú)錯(cuò)誤。我們?cè)趉eil中使用軟件仿真來(lái)模擬逐步模擬，并且檢查相關(guān)寄存器的值。該過(guò)程是正確的?；蛘呔幾g生成的HEX文件并將其寫(xiě)入仿真軟件以查看特定效果，并且可以無(wú)誤地完成。

Keil C51由ARM公司開(kāi)發(fā)。它是一款非常強(qiáng)大的單片機(jī)開(kāi)發(fā)工具，用于51單片機(jī)的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)，內(nèi)部具體的編譯和調(diào)試軟件仿真等等。您也可以開(kāi)發(fā)ARM程序。Keil軟件只需要設(shè)置生成HEX，就可以將高級(jí)語(yǔ)言翻譯成機(jī)器可識(shí)別的機(jī)器語(yǔ)言。

設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程使用Keil C51開(kāi)發(fā)環(huán)境。首先打開(kāi)keil C51程序開(kāi)發(fā)軟件，雙擊這個(gè)軟件進(jìn)入軟件開(kāi)發(fā)的主界面，這時(shí)候沒(méi)有項(xiàng)目文件，我們需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目，點(diǎn)擊項(xiàng)目項(xiàng)目，選擇第一個(gè)選項(xiàng)，然后選擇保存位置和項(xiàng)目名稱，然后彈出選擇單片機(jī)類型的接口，因?yàn)槲覀兪褂玫挠布纹瑱C(jī)STC89C52和AT89S52屬于同一個(gè)。當(dāng)keil創(chuàng)建項(xiàng)目時(shí)，我們可以用AT89C52替換STC89C52微控制器。由于它們都屬于5微控制器，請(qǐng)選擇確定，然后單擊確定。

圖4-1 keil創(chuàng)建工程

完成上述步驟后，需要?jiǎng)?chuàng)建.c文件并將其保存，然后想要將保存的.c文件添加

基于單片機(jī)體溫檢測(cè)儀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

到項(xiàng)目中，右鍵單擊該項(xiàng)目組，然后選擇添加文件...，然后 你可以看到項(xiàng)目目錄中的.c文件。此時(shí)，您可以將程序?qū)懭氤绦騾^(qū)域。程序編寫(xiě)完成后，需要編譯。Keil C51軟件可以生成可直接使用的HEX格式文件。因此，還必須生成HEX文件。要生成HEX文件，您必須在IDE的“Projet”>“Output”HEX-80中選擇HEX Format列，然后勾選Create HEX File列。如下圖所示：

圖4-2 keil配置圖

接下來(lái)我們把編譯生成的hex文件，下載到仿真軟件中的模擬單片機(jī)，進(jìn)行仿真測(cè)試。

Proteus軟件是英國(guó)Lab Center Electronics公司發(fā)布的EDA工具軟件（該軟件是廣州飛馬電子科技有限公司的總代理）。它不僅具有其他EDA工具軟件的仿真功能，而且還可以仿真MCU和外圍設(shè)備。它是模擬微控制器和外圍設(shè)備的更好工具。盡管目前國(guó)內(nèi)的推廣工作剛剛起步，但單片機(jī)愛(ài)好者，從事單片機(jī)教學(xué)的教師以及致力于單片機(jī)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的科技工作者對(duì)此表示贊賞。

Proteus是英國(guó)著名的EDA工具（仿真軟件）。從原理圖布局和代碼調(diào)試到單片機(jī)和外圍電路的協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。它是世界上唯一將電路仿真軟件，PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件相結(jié)合的設(shè)計(jì)平臺(tái)。該處理器型號(hào)支持8051，HC11，PIC10 / 12/16/18/24/30 / DsPIC33，AVR，ARM，8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列處理器，并繼續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持許多編譯器，如IAR，keil和MPLAB。

特征： 1.原則布局

2.PCB自動(dòng)或手動(dòng)布線 3.SPICE電路仿真

基于單片機(jī)體溫檢測(cè)儀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

革命性的特點(diǎn)： 1.交互式電路仿真

用戶甚至可以使用RAM，ROM，鍵盤，電機(jī)，LED，LCD，AD / DA，一些SPI器件和一些IIC器件等實(shí)時(shí)應(yīng)用。

2.仿真處理器及其外圍電路

可以仿真51系列，AVR，PIC，ARM等。常用的主流單片機(jī)。您也可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，然后顯示和輸出。運(yùn)行后您可以看到輸入和輸出的效果。通過(guò)配備系統(tǒng)配置的虛擬邏輯分析儀和示波器，Proteus建立了完整的電子設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)環(huán)境。4.2 仿真結(jié)果

經(jīng)過(guò)仿真測(cè)試，系統(tǒng)順利運(yùn)行，LCD顯示準(zhǔn)確地得出檢測(cè)的結(jié)果。

圖4-3 電路模擬仿真圖

實(shí)物檢測(cè)成果如下圖所示：

基于單片機(jī)體溫檢測(cè)儀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

圖4-2 系統(tǒng)實(shí)物檢測(cè)圖

基于單片機(jī)的體溫探測(cè)儀設(shè)計(jì) 總結(jié)與展望

本系統(tǒng)通過(guò)以單片機(jī)STC89C52為核心設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的體溫檢測(cè)儀，用DS18C20傳感器檢測(cè)體溫，在LCD1602顯示體溫?cái)?shù)值，在最后的實(shí)驗(yàn)下基本實(shí)現(xiàn)了這些功能，滿足了項(xiàng)目需求。但是該系統(tǒng)還是存在著不少的缺陷，還有許多改進(jìn)的地方需要完善。相較于其他的溫度檢測(cè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，本次設(shè)計(jì)的體溫檢測(cè)儀最大的亮點(diǎn)就在于它的集成度較高，攜帶也比較方便，我對(duì)此系統(tǒng)還有更近一步的空間，對(duì)于溫度傳感器的知識(shí)了解還不是很深入，對(duì)此掌握的還不是很熟練。通過(guò)了這次的溫度檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)，對(duì)溫度傳感器的知識(shí)有了進(jìn)一步的了解，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中也學(xué)習(xí)到了很多知識(shí)，也了解了自己的不足之處，希望在今后能夠加深對(duì)這方面的知識(shí)，在以后的設(shè)計(jì)過(guò)程中能更一步。

IV

基于單片機(jī)體溫檢測(cè)儀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

參考文獻(xiàn)

[1] 楊加國(guó),謝維成.單片機(jī)原理與應(yīng)用及C52程序設(shè)計(jì)(第三版)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2014.[2] 李泉溪.單片機(jī)原理與應(yīng)用實(shí)例仿真.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2007: 266-275.[3] 高衛(wèi)東.51單片機(jī)原理與實(shí)踐[M].北京航空航天大學(xué)出版社,2011.[4] 潘永雄.新編單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].西安電子科技大學(xué)出版社,2008.[5] 何立民.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京:北京航天航空出版社,1990:50-490.[6] 劉瑞新.單片機(jī)原理及應(yīng)用教程.機(jī)械工業(yè)出版社,2003:7 [7] 樓然苗.單片機(jī)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo).北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2007:55-63.[8] 賈巍.單片機(jī)仿真開(kāi)發(fā)軟件的應(yīng)用[M,]中國(guó)水運(yùn)出版社,2007.[9] 劉文濤.單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)實(shí)例[M].清華大學(xué)出版社,2005.[10] 王勇等.凌陽(yáng)單片機(jī)原理及其畢業(yè)設(shè)計(jì)精選[M].科學(xué)出版社, [11] 劉篤仁,韓保君.傳感器原理及應(yīng)用技術(shù)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2003:8.[12] 何希才.傳感器及其應(yīng)用電路.北京:電子工業(yè)出版社,2001:36-47.[13] 張開(kāi)生,郭國(guó)法.MCS-51單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[M].2005:7.[14] 趙麗娟,邵欣.基于單片機(jī)的溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[M].機(jī)械制造,2006:3.[15] 朱旭光,劉建輝.農(nóng)業(yè)大棚的溫濕度控制系統(tǒng)[J].自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用,2005.V

基于單片機(jī)體溫檢測(cè)儀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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