单片机应用系统综合设计
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2. DS18B20温度传感器的外形及管脚
三、系统硬件电路设计
3.DS18B20的内部结构
• （1）64位光刻ROM • 64位光刻ROM是出厂前已被刻好的，它可以看做是该DS18B0的地址序列号，每一个
DS18B20都有一个唯一的序列号。
三、系统硬件电路设计
• (2)温度传感器 • DS18B20中的温度传感器可以完成温度测量，数据保存在高速暂存器的第0个和第1个字节
项目7
单片机应用系统综合设计
目录 / contents
01 任务一 数字式温度计的设计与制作 02 任务二 电子台历的设计与制作 03 任务三 巡航小车的设计与制作 04 项目总结
项目教学目标
本项目通过数字式温度计的设计与制作、电子台历的设计与制作， 巡航小车的设计让读者掌握单片机与外围接口芯片常用的1线/2线串 行接口的用法、图形液晶显示器的驱动与使用、传感器与单片机的 电路连接与编程方法以及电机的驱动。通过上述三个综合任务的设 计与开发，让读者学习和领会单片机应用系统的设计、开发和调试 的思路、技巧和方法。
三、系统硬件电路设计
• （3）DS18B20的外部电源供电方式 • DS18B20的外部电源供电方式如图所示。 • 在外部电源供电方式下，DS18B20由 VDD引脚直接接入外部电源，不存在电源电流不足的问题，工作
稳定可靠，抗干扰能力强，可以保证转换精度，同时可以在总线上挂接多个DS18B20传感器，组成多 点测温系统。
里面。以12位分辨率为例，数据存储格式如表所示：
• 第一个字节的高5位为符号位，正温度时为0，负温度时为1，第0个字节的低4位为小数位。12位分辨 率时为0.0625/LSB。
三、系统硬件电路设计
• 正温度时只需要用测 得的数据乘以0.0625 即可以得到实际的测 量温度，例如 +125DS18B20对应 的数字输出值为07D0。 负温度时需要将测得 的值取反加1后再乘 以0.0625即可以得到 实际的测量温度，例 如-10.125对应的数字 输出值为FF5E。
三、系统硬件电路设计
• （3）高速暂存器 • 温度传感器接收到温度转换命令后，将转换成二进制的数据以二进制补码的形式保存在第0
和第1个字节。第2和第3个字节为温度上下限设定值，由用户自己设置。第4个字节为配置寄 存器
TM为测试模式位，用于设置是工作模式还是测试模式，出厂时默认初始值为0，用户不要改动。R1和R0用于设置分辨率
• 3.方案论证与选择 • 方案1采用铜热电阻，在-50 150范围内铜电阻的阻值和温度之间接近线性关系，价格也比较
便宜，但是测温数据必须要经过A/D转换后才能送给单片机，电路设计比较复杂，数据处理 和程序设计也比较复杂。显示部分采用LCD显示，显示效果比较好，但是价格比较贵，电 路也比较复杂。报警部分可采用发光二极管和蜂鸣器进行声光报警。 • 方案2采用DS18B20数字温度传感器，不需要A/D转换，电路设计简单，体积小，占用单片 机I/O 口少，程序设计简单，开发周期短。显示部分采用LED数码管显示、显示效果不如 LCD显示，但是电路设计简单，价格便宜。报警部分也采用发光二极管和蜂鸣器进行声光 报警。 • 综合上述两个方案的优缺点，可以优先选择方案2。显示部分可以根据用户需求灵活选择， 本方案选择LED数码管显示。
三、系统硬件电路设计
• 8.数字温度计硬件电路设计 • 主要包括参数设置、参数设置指示、温度检测、温度显示及越限报警部分。
四、系统软件设计
• 1.软件设计流程
• 2.程序设计流程图
四、系统软件设计
• 1）主程序 • 主程序的主要功能是负责温度的实时采集及报警显示，温度测量1s进行一次。 • 2）DS18B20初始化子程序 • DS18B20初始化部分需要按照单总线初始化时序编写，主要包括复位及应答两部分。 • 3）键盘扫描子程序 • 键盘扫描子程序主要完成温度上下限参数设置，系统设置了四个按键，温度上下限切换按键、加1、
六、小结
DS18B20在测温系统中使用简单、方便，通过设计制作温度 计，进一步熟悉单片机应用系统的设计开发流程、软硬件 设计及仿真调试的方法。可以在此基础上设计多点测温系 统，进一步熟悉和掌握DS18B20，设计与制作自己感兴趣的 产品。
三、系统硬件电路设计
• 4.DS18B20的工作原理与数据寄存器
三、系统硬件电路设计
• 5. DS18B20的工作指令表 • DS18B20的指令有ROM指令和功能指令两大类。 • 当单片机检测到DS18B20的应答脉冲后, 便可发出ROM操作指令. 共有5类ROM操作指令
三、系统硬件电路设计
三、系统硬件电路设计
• 1.DS18B20温度传感器简介 • DS18B20是DALLAS 公司生产的1－Wire数字温度传感器，即单总线器件，全部的传感元
件及转换电路都集成在一个形如三极管的集成电路内。用它来组成一个测温系统，具有线 路简单，体积小的特点，在一根通信线上，可以挂多个这样的数字温度计。
减1及确认按键。 • 4）温度转换及处理子程序 • DS18B20 温度转换及处理子程序主要完成温度采集及数据处理工作。 • 5）温度显示子程序 • 温度显示采用LED数码管显示，通过定时中断的方式进行动态扫描，本设计采用定时0，工作模式1，
10ms中断一次，显示采集到的温度值。
四、系统软件设计
五、软硬件联调
• 6. DS18B20的工作时序 • （1）初始化时序
三、系统硬件电路设计
• （2）写时序 • 写时序包含写“1”和写“0”两个时序
三、系统硬件电路设计
• （3）读时序
三、系统硬件电路设计
• 7. DS18B20的应用电路设计 （1）DS18B20寄生电源供电方式电路图
（2）DS18B20寄生电源强上拉供电方式电路图
任务一 数字式温度计的设计与制作
一、任务目标与要求
设计要求： 1）测温范围-30~100 ,测温误差不超过。 2）正确显示测量温度。 3）能设置温度上下限，越限后能产生报警信号。 4）成品的体积和质量尽可能小，成本低。二、系统方案论证与选择
• 1.设计方案1
• 2.设计方案2
二、系统方案论证与选择
三、系统硬件电路设计
3.DS18B20的内部结构
• （1）64位光刻ROM • 64位光刻ROM是出厂前已被刻好的，它可以看做是该DS18B0的地址序列号，每一个
DS18B20都有一个唯一的序列号。
三、系统硬件电路设计
• (2)温度传感器 • DS18B20中的温度传感器可以完成温度测量，数据保存在高速暂存器的第0个和第1个字节
项目7
单片机应用系统综合设计
目录 / contents
01 任务一 数字式温度计的设计与制作 02 任务二 电子台历的设计与制作 03 任务三 巡航小车的设计与制作 04 项目总结
项目教学目标
本项目通过数字式温度计的设计与制作、电子台历的设计与制作， 巡航小车的设计让读者掌握单片机与外围接口芯片常用的1线/2线串 行接口的用法、图形液晶显示器的驱动与使用、传感器与单片机的 电路连接与编程方法以及电机的驱动。通过上述三个综合任务的设 计与开发，让读者学习和领会单片机应用系统的设计、开发和调试 的思路、技巧和方法。
三、系统硬件电路设计
• （3）DS18B20的外部电源供电方式 • DS18B20的外部电源供电方式如图所示。 • 在外部电源供电方式下，DS18B20由 VDD引脚直接接入外部电源，不存在电源电流不足的问题，工作
稳定可靠，抗干扰能力强，可以保证转换精度，同时可以在总线上挂接多个DS18B20传感器，组成多 点测温系统。
里面。以12位分辨率为例，数据存储格式如表所示：
• 第一个字节的高5位为符号位，正温度时为0，负温度时为1，第0个字节的低4位为小数位。12位分辨 率时为0.0625/LSB。
三、系统硬件电路设计
• 正温度时只需要用测 得的数据乘以0.0625 即可以得到实际的测 量温度，例如 +125DS18B20对应 的数字输出值为07D0。 负温度时需要将测得 的值取反加1后再乘 以0.0625即可以得到 实际的测量温度，例 如-10.125对应的数字 输出值为FF5E。
三、系统硬件电路设计
• （3）高速暂存器 • 温度传感器接收到温度转换命令后，将转换成二进制的数据以二进制补码的形式保存在第0
和第1个字节。第2和第3个字节为温度上下限设定值，由用户自己设置。第4个字节为配置寄 存器
TM为测试模式位，用于设置是工作模式还是测试模式，出厂时默认初始值为0，用户不要改动。R1和R0用于设置分辨率
• 3.方案论证与选择 • 方案1采用铜热电阻，在-50 150范围内铜电阻的阻值和温度之间接近线性关系，价格也比较
便宜，但是测温数据必须要经过A/D转换后才能送给单片机，电路设计比较复杂，数据处理 和程序设计也比较复杂。显示部分采用LCD显示，显示效果比较好，但是价格比较贵，电 路也比较复杂。报警部分可采用发光二极管和蜂鸣器进行声光报警。 • 方案2采用DS18B20数字温度传感器，不需要A/D转换，电路设计简单，体积小，占用单片 机I/O 口少，程序设计简单，开发周期短。显示部分采用LED数码管显示、显示效果不如 LCD显示，但是电路设计简单，价格便宜。报警部分也采用发光二极管和蜂鸣器进行声光 报警。 • 综合上述两个方案的优缺点，可以优先选择方案2。显示部分可以根据用户需求灵活选择， 本方案选择LED数码管显示。
三、系统硬件电路设计
• 8.数字温度计硬件电路设计 • 主要包括参数设置、参数设置指示、温度检测、温度显示及越限报警部分。
四、系统软件设计
• 1.软件设计流程
• 2.程序设计流程图
四、系统软件设计
• 1）主程序 • 主程序的主要功能是负责温度的实时采集及报警显示，温度测量1s进行一次。 • 2）DS18B20初始化子程序 • DS18B20初始化部分需要按照单总线初始化时序编写，主要包括复位及应答两部分。 • 3）键盘扫描子程序 • 键盘扫描子程序主要完成温度上下限参数设置，系统设置了四个按键，温度上下限切换按键、加1、
六、小结
DS18B20在测温系统中使用简单、方便，通过设计制作温度 计，进一步熟悉单片机应用系统的设计开发流程、软硬件 设计及仿真调试的方法。可以在此基础上设计多点测温系 统，进一步熟悉和掌握DS18B20，设计与制作自己感兴趣的 产品。
三、系统硬件电路设计
• 4.DS18B20的工作原理与数据寄存器
三、系统硬件电路设计
• 5. DS18B20的工作指令表 • DS18B20的指令有ROM指令和功能指令两大类。 • 当单片机检测到DS18B20的应答脉冲后, 便可发出ROM操作指令. 共有5类ROM操作指令
三、系统硬件电路设计
三、系统硬件电路设计
• 1.DS18B20温度传感器简介 • DS18B20是DALLAS 公司生产的1－Wire数字温度传感器，即单总线器件，全部的传感元
件及转换电路都集成在一个形如三极管的集成电路内。用它来组成一个测温系统，具有线 路简单，体积小的特点，在一根通信线上，可以挂多个这样的数字温度计。
减1及确认按键。 • 4）温度转换及处理子程序 • DS18B20 温度转换及处理子程序主要完成温度采集及数据处理工作。 • 5）温度显示子程序 • 温度显示采用LED数码管显示，通过定时中断的方式进行动态扫描，本设计采用定时0，工作模式1，
10ms中断一次，显示采集到的温度值。
四、系统软件设计
五、软硬件联调
• 6. DS18B20的工作时序 • （1）初始化时序
三、系统硬件电路设计
• （2）写时序 • 写时序包含写“1”和写“0”两个时序
三、系统硬件电路设计
• （3）读时序
三、系统硬件电路设计
• 7. DS18B20的应用电路设计 （1）DS18B20寄生电源供电方式电路图
（2）DS18B20寄生电源强上拉供电方式电路图
任务一 数字式温度计的设计与制作
一、任务目标与要求
设计要求： 1）测温范围-30~100 ,测温误差不超过。 2）正确显示测量温度。 3）能设置温度上下限，越限后能产生报警信号。 4）成品的体积和质量尽可能小，成本低。二、系统方案论证与选择
• 1.设计方案1
• 2.设计方案2
二、系统方案论证与选择