PAGEPAGE9方案設計及論證1.1設計要求溫度范圍—10°C到50°C,溫度精確到0.1°C。時溫度測量的功能并且可以顯示出來。檢查18B20是否接上了，若沒有會提示錯誤。1.2總體方案設計經分析，將系統分為兩個部分，一個是由單片機和1602液晶組成的主控與顯示部分。如圖所示DS18B20溫度檢測電路將檢測到的數據將送到單片機，單片機對接收到的數據進行處理并送到數碼管顯示，5V穩壓電源給各個部分供電。該系統實現的方法有很多種，下面將列出兩種在日常生活中和工農業生產中經常用到的實現方案。系統框圖如圖1所示顯示電路單片機顯示電路單片機電源電源測溫電路測溫電路圖1DS18B20溫度測溫系統框圖1.3溫度檢測模塊的選擇與論證方案一：使用熱敏電阻。由于本設計是測溫電路，可以使用熱敏電阻之類的器件利用其感溫效應，在將隨被測溫度變化的電壓或電流采集過來，進行A/D轉換后，就可以用單片機進行數據的處理，在顯示電路上，就可以將被測溫度顯示出來，這種設計需要用到A/D轉換電路，感溫電路比較麻煩。方案二：采用數字溫度芯片DS18B20。采用數字溫度芯片DS18B20測量溫度，輸出信號全數字化。便于單片機處理及控制，省去傳統的測溫方法的很多外圍電路。在0—100攝氏度時，最大線形偏差小于1攝氏度。DS18B20的最大特點之一采用了單總線的數據傳輸，由數字溫度計DS18B20和微控制器AT89S52構成的溫度測量裝置,它直接輸出溫度的數字信號,可直接與計算機連接。控制工作，還可以與PC機通信上傳數據，另外AT89S52在工業控制上也有著廣泛的應用，編程技術及外圍功能電路的配合使用都很成熟。以上兩種方案，容易看出方案一的測溫裝置可測溫度范圍寬、體積小，但是線性誤差較大。方案二的測溫裝置電路簡單、精確度較高、實現方便、軟件設計也比較簡單，故本次設計采用了方案二。1.4單片機控制模塊的選擇論證方案一：采用XC9000系列的FPGA。該類器件具有并行處理能力，能快速的響應外部的各種數字信號，但在數據處理方面過于復雜，而且芯片價格較昂貴。方案二：采用單片機AT89S52作為控制核心，單片機數學運算功能較強。在程序相互調用方面，處理方便靈活，性能穩定，適合實際應用。且單片機技術發展較為成熟，價格便宜。基于以上分析，采用單片機控制可更為簡便靈活地實現系統功能，故擬采用方案二。1.5顯示模塊的選擇與論證方案一：采用12864液晶模塊顯示測得的數據，可顯示較多組的數據，字體較大，可清晰讀數，但12864液晶模塊價格昂貴，接線復雜，故不采用。方案二：采用數碼管顯示所測數據，數碼管顯示清晰，控制原理也簡單，同時也能滿足顯示需要，價格遠低于12864液晶。因此，本方案為首選方案。綜上所述，顯示模塊選擇方案二。

1.6整體系統組成本系統硬件部分由單片機主控電路、DS18B20溫度檢測模塊、數碼管顯示模塊等部分組成，其中單片機主控電路有外接晶振，按鍵復位電路，電源供電電路阻等部分組成。軟件部分詳細見下文。單片機全系統如下圖2所示。圖1DS18B20溫度測溫系統原理圖2系統電路設計2.1單片機主控電路設計單片機主控模塊包括了振落電路、復位電路，同時接入了各個模塊的接口，保證了整個系統的靈活性。單片機是整個系統的控制中樞，它指揮外圍器件協調工作，從而完成特定的功能。硬件實現上采用模塊化設計，每一模塊只實現一個特定功能，最后再將各個模塊搭接在一起。這種設計方法可以降低系統設計的復雜性。控制電路的核心器件是由美國Atmel公司生產的AT89S52單片機，屬于MCS-51系列。AT89S52是一種低功耗、高性能的CMOS8位微控制器，具有8K在系統可編程Flash存儲器，采用的工藝是Atmel公司的高密度非易失存儲器技術；片上Flash允許程序存儲器在系統可編程，亦適于常規編程器；在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應用系統提供高靈活、超有效的解決方案；價格低廉、性能可靠、抗干擾能力強。因此廣泛應用于工業控制和嵌入式系統中。單片機主控電路原理圖如下所示：圖4.1單片機主控電路原理圖

2.2DS18B20溫度檢測模塊電路設計DS18B20的溫度檢測與數字數據輸出全集成于一個芯片之上，從而抗干擾力更強。其一個工作周期可分為兩個部分，即溫度檢測和數據處理。在講解其工作流程之前我們有必要了解18B20的內部存儲器資源。18B20共有三種形態的存儲器資源，它們分別是：ROM只讀存儲器，用于存放DS18B20ID編碼，其前8位是單線系列編碼（DS18B20的編碼是19H），后面48位是芯片唯一的序列號，最后8位是以上56的位的CRC碼（冗余校驗）。數據在出產時設置不由用戶更改。DS18B20共64位ROM。RAM數據暫存器，用于內部計算和數據存取，數據在掉電后丟失，DS18B20共9個字節RAM，每個字節為8位。第1、2個字節是溫度轉換后的數據值信息，第3、4個字節是用戶EEPROM（常用于溫度報警值儲存）的鏡像。在上電復位時其值將被刷新。第5個字節則是用戶第3個EEPROM的鏡像。第6、7、8個字節為計數寄存器，是為了讓用戶得到更高的溫度分辨率而設計的，同樣也是內部溫度轉換、計算的暫存單元。第9個字節為前8個字節的CRC碼。EEPROM非易失性記憶體，用于存放長期需要保存的數據，上下限溫度報警值和校驗數據，DS18B20共3位EEPROM，并在RAM都存在鏡像，以方便用戶操作。DS18B20的2管腳要接上拉電阻，所以我們接了個10K的電阻到VCC。DS18B20溫度檢測模塊電路原理圖如下所示：圖3.2DS18B20溫度檢測模塊電路原理圖

2.3數碼管顯示模塊電路設計數碼管顯示模塊電路原理圖如下所示：圖3.3數碼管顯示模塊電路原理圖在日常生活中，我們對數碼管顯示器并不陌生。數碼管顯示模塊已作為很多電子產品的通用器件，如在電梯、溫度計、萬年歷及很多家用電子產品中都可以看到，顯示的主要是數字。在單片機的人機交流界面中，一般的輸出方式有以下幾種：發光管、LED數碼管、液晶顯示器。在單片機系統中應用數碼管作為輸出器件有以下幾個優點：顯示質量高、數字式接口、體積小、重量輕、功耗低、成本低：本設計使用的是4位共陽數碼管。3軟件設計3.1軟件設計流程圖主程序流程圖開始開始檢查18B20檢查18B20插上了沒有是 顯示溫度顯示溫度 否圖4。1.1主程序流程圖

溫度檢測程序流程 開始開始初始化初始化初始化是否成功初始化是否成功否是向18B20寫字節向18B20寫字節讀取溫度讀取溫度顯示溫度顯示溫度圖4.1.3溫度檢測程序流程3.2軟件設計分析如果接通電源就調用溫度檢測程序，檢查18B20是否接上了，如果接上了，單片機對18B20進行初始化，成功則讀字節，再寫入字節，讀取溫度數據送到1602顯示。如果沒有接上，就會再次檢查，當接上18B20