電子體溫計(jì)設(shè)計(jì)

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1、任務(wù)分配 總體方案設(shè)計(jì)：XXX XXX XXX XXX XXX XXX 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)：XXX XXX 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)：XXX XXX 繪圖：XXX 軟件編程：XXX XXX XXX XXX 整體效果圖： 目錄 任務(wù)分配 0 第1章 緒論 1 1.1 設(shè)計(jì)背景 1 1.2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)概述 2 第2章 方案設(shè)計(jì) 3 2.1 性能要求 3 2.2 設(shè)計(jì)思路 3 第3章 電子體溫計(jì)的控制電路的設(shè)計(jì)（硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)） 4 3.1 總體設(shè)計(jì)思想 4 3.2 傳感器電路 4 3.3 單片機(jī)電路 6 3.4 LC

2、D1602顯示屏電路 9 3.5 電源模塊 11 第4章 軟件控制程序的設(shè)計(jì) 13 4.1 DS18b20的讀操作 13 4.2 DS18b20的溫度數(shù)據(jù)處理 14 4.3 1602顯示部分 15 第5章 系統(tǒng)調(diào)試與測(cè)量 17 5.1 系統(tǒng)調(diào)試 17 5.2 測(cè)量數(shù)據(jù) 17 5.3 誤差分析 18 課程設(shè)計(jì)心得 19 附錄1 20 附錄2 21 參考文獻(xiàn) 29 千萬(wàn)不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會(huì)被打印。在目錄上點(diǎn)右鍵“更新域”，然后“更新整個(gè)目錄”。打印前，不要忘記把上面“Abstract”這一行后加一空行 第1章 緒論 1.1 設(shè)計(jì)背景 由于水銀體溫

3、計(jì)精度很高、使用方便、并且易于攜帶，因而很多人喜歡采用水銀體溫計(jì)。再加上體溫計(jì)測(cè)溫方法及其結(jié)構(gòu)都已完全成熟，并沒(méi)太多的改進(jìn)余地，人們對(duì)水銀體溫計(jì)的研究熱情逐漸漸低，到現(xiàn)在水銀體溫計(jì)幾乎已經(jīng)沒(méi)有什么發(fā)展的余地。再加上由于測(cè)量體溫用水銀體溫計(jì)很不方便，如果打破摔壞體溫計(jì)，水銀的污染也很?chē)?yán)重等，為了準(zhǔn)確測(cè)量人體的局部溫度，促使人們不得不開(kāi)發(fā)了多種多樣的測(cè)溫方式和測(cè)溫器件設(shè)備。 現(xiàn)在其它不同種類(lèi)的電子儀器測(cè)量體溫也日益普及，已有許多醫(yī)院采用了電子體溫計(jì)來(lái)測(cè)量體溫。這一事實(shí)至少說(shuō)明了，電子測(cè)溫儀器的性能與水銀溫度計(jì)的性能已經(jīng)很接近了。因此，鑒于傳統(tǒng)的水銀體溫計(jì)多種因素，諸如汞的污染及其攜帶不方便易破碎

4、，尤其是測(cè)量時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等缺點(diǎn)，本課題為解決此問(wèn)題設(shè)計(jì)出一種數(shù)字式電子體溫計(jì)。它在穩(wěn)定性及響應(yīng)時(shí)間上比傳統(tǒng)的水銀體溫計(jì)有著顯著的優(yōu)勢(shì)，精度要求也能和傳統(tǒng)的水銀體溫計(jì)相媲美。 單片機(jī)智能化儀表在測(cè)量?jī)x表的方面，有著很大的發(fā)展趨勢(shì)。它給日常生活帶來(lái)多方面的進(jìn)步，其中數(shù)字溫度計(jì)就是一個(gè)典型的例子，家庭、醫(yī)院等隨處可見(jiàn)，為了能更加滿(mǎn)足人們的需要，數(shù)字體溫計(jì)正在不斷的進(jìn)行更新?lián)Q代。 現(xiàn)在所使用的溫度計(jì)還有很多是水銀、酒精或煤油。溫度計(jì)的分辨力都是為1～0.1℃。這些普通水銀溫度計(jì)的刻度間隔通常都很密集，讀數(shù)比較困難，分辨的不準(zhǔn)確，而且他們有著比較大的熱容量，需要很長(zhǎng)時(shí)間達(dá)到熱平衡，因此溫度數(shù)值很難讀準(zhǔn)，

5、使用非常不方便。本設(shè)計(jì)所介紹的電子體溫計(jì)，主要用于家庭等普通環(huán)境。與傳統(tǒng)的水銀溫度計(jì)相比，電子體溫計(jì)易于讀數(shù)，廣泛的測(cè)溫范圍，測(cè)溫精度比較高等優(yōu)點(diǎn)，其輸出溫度采用數(shù)字顯示。 現(xiàn)在溫度計(jì)發(fā)展非常迅速，從最原始的玻璃管溫度計(jì)發(fā)展到了現(xiàn)在的熱電偶溫度計(jì)、熱電阻溫度計(jì)、集成的半導(dǎo)體數(shù)字溫度計(jì)等。在電子式溫度計(jì)中，最重要組成部分就是傳感器。溫度計(jì)的測(cè)量范圍、精度、控制范圍和用途取決于傳感器的精度、靈敏度等等?，F(xiàn)在的溫度傳感器被廣泛的應(yīng)用，目前已經(jīng)研制出各種各樣的新型溫度傳感器，從而現(xiàn)在溫度監(jiān)控系統(tǒng)的功能日趨強(qiáng)大。 1.2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)概述 該系統(tǒng)用于體溫檢測(cè)，能準(zhǔn)確快速地測(cè)量人體體溫，并且

6、需要實(shí)時(shí)的顯示當(dāng)前的溫度。與傳統(tǒng)的水銀玻璃體溫計(jì)相比，電子體溫計(jì)具有方便的讀數(shù)，高精度的測(cè)量，測(cè)量時(shí)間比較短，能記憶并有與其它體溫計(jì)不同的蜂鳴提示的優(yōu)點(diǎn)。 第2章 方案設(shè)計(jì) 2.1 性能要求 測(cè)溫范圍32°C ~43°C，誤差在±0.2°C以?xún)?nèi)，當(dāng)溫度超過(guò)37.5°C時(shí)，可以報(bào)警，采用LED數(shù)碼管直讀顯示。并且能夠?qū)崟r(shí)的寬范圍的溫度檢測(cè)，能清楚的顯示與讀出數(shù)據(jù)。 2.2 設(shè)計(jì)思路 本研究旨在設(shè)計(jì)一個(gè)電子體溫計(jì)，主要控制器采用單片機(jī)STC89C52，傳感器采用美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的DS18B20智能型傳感器。該傳感器檢查的溫度是32°C ~43°C之間，檢查的分辨率為±0

7、.2°C。當(dāng)溫度出現(xiàn)不同尋常的時(shí)候，不在設(shè)置范圍內(nèi)時(shí)，可以報(bào)警，且是通過(guò)蜂鳴器。研究工作總體包括以下多個(gè)方面：了解電子體溫計(jì)的工作原理，典型結(jié)構(gòu)，發(fā)展歷史及國(guó)內(nèi)外的研究和發(fā)展的現(xiàn)狀；研究電子體溫計(jì)的兩個(gè)最主要的核心模塊：DS18B20傳感器控制和STC89C52單片機(jī)主控制器。 第3章 電子體溫計(jì)的控制電路的設(shè)計(jì)（硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)） 3.1 總體設(shè)計(jì)思想 串口通信接口 5V穩(wěn)壓電路 時(shí)鐘振蕩 主 控 制 器 LED 顯 示 溫 度 傳 感 器 圖3-1系統(tǒng)框圖 3.2 傳感器電路 美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)一種DS18B20溫度傳感器

8、，并且DS18B20是一種智能化的溫度傳感器。新出來(lái)的，比較流行的溫度傳感器，是與平常傳統(tǒng)的熱敏電阻等測(cè)量溫度的元件相比較，它提供9位(二進(jìn)制)溫度讀數(shù)，并且可以指示器件的溫度，而且能夠直接讀出被測(cè)的溫度數(shù)值，因此選用此傳感器。 DS18B20的性能和特點(diǎn)如以下幾點(diǎn)，都是很好的優(yōu)點(diǎn)：其一是多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一一個(gè)單獨(dú)的三線(xiàn)上，并且能夠?qū)崿F(xiàn)多點(diǎn)組網(wǎng)功能；其二是獨(dú)特單獨(dú)的單線(xiàn)接口僅僅需要一個(gè)端口引腳就可以進(jìn)行通信；其三是用戶(hù)可以自己定義的非易失性溫度報(bào)警的設(shè)置；不需要外部的外圍器件；其余的是可以通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)供電，電壓范圍為是在3.0～5.5V；當(dāng)待機(jī)的時(shí)候，功耗為零；溫度以9~12位的

9、數(shù)字兩讀出；負(fù)電壓特性，當(dāng)電源極性接反的時(shí)候，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，只是不能正常工作。報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過(guò)程序限定溫度（溫度報(bào)警條件）的器件。 DS18B20的主要特性： （1）適應(yīng)更加寬廣的電壓范圍，電壓范圍：3.0～5.5V，并且采用數(shù)據(jù)線(xiàn)供電，與此同時(shí)也可以采用寄生電源方式； （2）DS18B20還具有的很多強(qiáng)大的功能，其中一項(xiàng)就是支持多點(diǎn)的組網(wǎng)功能，在唯一單獨(dú)的三線(xiàn)上，就可以讓多個(gè)DS18B20功能并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測(cè)量體溫； （3）具有很獨(dú)特的單線(xiàn)接口方式，需要一條口線(xiàn)即可讓DS18B20在與微處理器連接，并且能夠?qū)崿F(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊； （4）不需

10、要用其他的任何外圍的元器件DS18B20就可以使用，一只三極管的集成電路包含了全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路； （5）溫范圍－55℃～+125℃，在-10～+85℃的時(shí)侯精度是±0.5℃左右； （6）有9～12位的分辨率是可以用來(lái)編寫(xiě)程序的，對(duì)應(yīng)的可分辨溫度依次分別為0.0625℃、0.125℃、0.25℃和0.5℃，測(cè)量溫度可實(shí)現(xiàn)精度高； （7）溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字，且條件是在9位分辨率時(shí)，最多花費(fèi) 93.75ms，而在12位分辨率時(shí)，把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快，最多在750ms內(nèi)； （8）測(cè)量結(jié)果可以輸出直接明確的數(shù)字的溫度信號(hào)，通過(guò)串行，CPU接受"一線(xiàn)總線(xiàn)"，同時(shí)可以傳送CRC校驗(yàn)碼，擁有

11、極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力； （9）負(fù)壓特性：當(dāng)接反電源極性的時(shí)候，芯片不會(huì)發(fā)熱，因而更加不會(huì)被燒毀， 但之后不能正常工作。 圖3-2 DS18B20電路圖 3-3 DS18B20封裝管腳圖 3.3 單片機(jī)電路 STC89C52是一種CMOS8位微小型控制器，其性能高、功耗低，并且具有可編程Flash存儲(chǔ)器，數(shù)據(jù)容量是8K。在單芯片上，STC89C52為眾多嵌入式控制系統(tǒng)應(yīng)用提供有效、靈活的解決方案主要其原因就是擁有可編程Flash 和靈活的8位CPU。具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：512bitRAM，8kbitFlash，32位I/O口線(xiàn)，看門(mén)狗的定時(shí)

12、器，內(nèi)置4KB EEPROM，MAX810復(fù)位電路，單個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，三個(gè)16 位計(jì)數(shù)器/定時(shí)器，全雙工串口。另外靜態(tài)邏輯操作是STC89X52 降至0Hz，并且支持2種軟件，與此同時(shí)，還可選擇節(jié)電模式。當(dāng)CPU停止工作，就是屬于空閑模式。此時(shí)允許RAM、串口、計(jì)數(shù)器/定時(shí)器、中斷時(shí)候繼續(xù)工作。保存RAM內(nèi)容，可以在掉電保護(hù)方式下，并且可以把振蕩器凍結(jié)了，單片機(jī)停止一切工作，直到下一個(gè)硬件復(fù)位或中斷為止。最高運(yùn)作頻率35Mhz，6T/12T可選。 STC單片機(jī)引腳說(shuō)明： （1）GND：接地 （2）VCC：電源電壓 （3）RST：重新設(shè)置。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保證持續(xù)RST腳兩個(gè)

13、機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 （4）/EA/VPP：在此時(shí)間段外部程序的存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），就必須是在/EA保持持續(xù)電平低時(shí)，不管是否有內(nèi)部的程序存儲(chǔ)器。/EA將內(nèi)部鎖定為恢復(fù)設(shè)置，此時(shí)應(yīng)當(dāng)注意加密方式1；當(dāng)/EA端保持電平高的時(shí)候，在FLASH可以編寫(xiě)程序的期間。此間的內(nèi)部的程序存儲(chǔ)器，施加12V編程電源在這個(gè)引腳上，也可以用于（VPP）。 （5）XTAL1：輸入內(nèi)部時(shí)鐘的工作電路以及輸入反向振蕩的放大器。 （6）XTAL2：為反向振蕩器的輸出。 （7）P0口：總線(xiàn)復(fù)用口是P0口，而且是數(shù)據(jù)/地址合起來(lái)的，也即是一個(gè)8位開(kāi)路漏級(jí)雙向I/O口。作為輸出口用時(shí)，每管腳可吸收8TT

14、L門(mén)電流。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。當(dāng)P0口的管腳第一次寫(xiě)1時(shí)，被定義為高阻態(tài)輸入。當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0外部必須被拉高，是由于P0輸出原碼，在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口。 （8）P1口：把1寫(xiě)在P1口管腳之后，高電平就會(huì)在內(nèi)部產(chǎn)生，并且可以用作輸入。4TTL的門(mén)電流能夠被P1口緩沖器可以能夠吸收或輸出，主要原因是P1口內(nèi)部帶一個(gè)可以提供上拉電阻的8位雙向I/O口。電流在內(nèi)部被上拉，當(dāng)下拉為低電平在P1口被外部產(chǎn)生的時(shí)候，電流將會(huì)被輸出。地址接收是當(dāng)P1口作為第八位，并且在FLASH編程和校驗(yàn)的時(shí)侯。 （9）P2口：4個(gè)TTL的

15、門(mén)電流可以在P2口的緩沖器可吸收或輸出，P2口內(nèi)部帶一個(gè)8位雙向I/O口，并且是可以上拉電阻的。并因當(dāng)P2口的管腳被外部拉低，這個(gè)是作為輸入的時(shí)侯來(lái)的，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收控制信號(hào)和高八位地址信號(hào)。P2口當(dāng)用在16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，并且進(jìn)行存取或外部程序存儲(chǔ)器的時(shí)候，P2口輸出地址的高八位。管腳內(nèi)部有上拉電阻拉高，主要是當(dāng)P2口被寫(xiě)“1”時(shí)，并且把P2口當(dāng)作為輸入。它優(yōu)勢(shì)有利用內(nèi)部上拉，并且在給出地址“1”的時(shí)侯，當(dāng)進(jìn)行讀寫(xiě)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的時(shí)候，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 （10）P3口：P3口內(nèi)部的管腳是8個(gè)帶上拉電阻的

16、雙向I/O口，可吸收或輸出4個(gè)TTL門(mén)電流。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。當(dāng)P3口寫(xiě)入“1”后，用作輸入，與此同時(shí)，并且內(nèi)部電平上拉為高電平。 AT89C51的某些特殊功能口可以采用P3口來(lái)實(shí)現(xiàn)，如下表所示： 管腳 備選功能 P3.0 RXD 串行輸入口 P3.1 TXD 串行輸出口 P3.2/INT0 外部的中斷0 P3.3/INT1 外部的中斷1 P3.4 T0 外部的輸入記時(shí)器0 P3.5 T1 外部的輸入記時(shí)器1 P3.6 /WR 寫(xiě)選通的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 P3.7 /RD 讀選通的外部數(shù)據(jù)

17、存儲(chǔ)器 P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)，且可以接收一部分控制信號(hào)。 （11）/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器之中有選通信號(hào)在。在由外部程序存儲(chǔ)器工作時(shí)候，取指期間，兩次/PSEN有效，且在每個(gè)機(jī)器周期中。但兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)在訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)。 （12）ALE//PROG：通常情況下，ALE端輸出正脈沖信號(hào)，并且以不變的頻率周期，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。當(dāng)外部存儲(chǔ)器準(zhǔn)備被訪(fǎng)問(wèn)的時(shí)候，鎖存地址的地位字節(jié)可以讓地址鎖存允許的輸出電平。此引腳用于輸入編程脈沖，主要是用在FLASH編程期間。此時(shí)，ALE只有在執(zhí)行MOVX，只有在ALE情

18、況下，MOVC指令是才起作用的。然而要注意的是：跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖，就會(huì)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。另外，該引腳被略微拉高。如果是無(wú)效的置位，很可能主要原因是禁止了微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE。 本次設(shè)計(jì)中使用的引腳為RXD,TXD,P2,P3口。 、 圖3-4 STC89S52管腳圖 圖3-5 單片機(jī)電路原理圖 3.4 LCD1602顯示屏電路 1602液晶也叫1602字符型液晶，字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊將可以顯示在1602上的，可以顯示一個(gè)字符，是通

19、過(guò)每個(gè)點(diǎn)陣字符位來(lái)實(shí)現(xiàn)的，并且組成部分是若干個(gè)5X7或者5X11等點(diǎn)陣字符位。每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用。1602LCD是指顯示的內(nèi)容可以顯示每行16個(gè)字符液晶模塊，并且可以顯示兩行，1602代表的就是這個(gè)意思。 LCD1602液晶顯示內(nèi)容豐富、小巧的體積、功耗低、超薄且輕巧，常用在微型儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中。 1602的16腳接口是采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的，其中: （1）第1腳：接地電源是VSS； （2）第2腳：正電源是VDD接+5V ； （3）第3腳：液晶顯示器調(diào)整對(duì)比度的端口是V0，接正電源的時(shí)候?qū)Ρ榷仁亲钊醯?，接地電源的時(shí)候?qū)Ρ榷仁亲罡叩?/p>

20、，對(duì)比度太高時(shí)會(huì)出現(xiàn)不一樣的“鬼影”，使用時(shí)，對(duì)比度的調(diào)整，可以通過(guò)一個(gè)10K的電位器來(lái)進(jìn)行； （4）第4腳：RS為選擇寄存器，指令寄存器用于低電平的時(shí)候、數(shù)據(jù)寄存器用于高電平的時(shí)候； （5）第5腳：信號(hào)線(xiàn)RW是代表讀寫(xiě)的，寫(xiě)操作通常都是在低電平的時(shí)候進(jìn)行，讀操作通常都是在高電平的時(shí)候進(jìn)行，顯示地址或者寫(xiě)入指令就要當(dāng)RS和RW均是為低電平的時(shí)候。低電平的時(shí)候可以寫(xiě)入數(shù)據(jù)，必須要是當(dāng)RS是高電平RW時(shí)候，高電平的時(shí)候可以讀忙信號(hào)，必須要是當(dāng)RS是低電平RW時(shí)候； （6）第6腳：E端是使能端，其作用就是當(dāng)E端從高電平跳轉(zhuǎn)成為低電平的時(shí)候，液晶模塊會(huì)按照流程執(zhí)行命令； （7）第7～14

21、腳：8位雙向數(shù)據(jù)線(xiàn)是從D0到D7； （8）第15～16腳：這些都是空腳； 從以上可以知道，LCD1602有16只管腳，每只都有不同的作用。設(shè)計(jì)好電路，再通過(guò)軟件編程。當(dāng)通電時(shí)候，就會(huì)啟動(dòng)顯示屏，顯示屏就會(huì)工作，就會(huì)顯示外面所需要的。 圖3-6 LCD1602電路原理圖 3.5 電源模塊 如圖所示，該電路圖是電源模塊，主要負(fù)責(zé)整個(gè)電路系統(tǒng)的電源供應(yīng)。整個(gè)電子體溫計(jì)采用的是穩(wěn)壓5V恒流電源。 由于這個(gè)電子體溫計(jì)的電路系統(tǒng)的外部電源，不一定全都是系統(tǒng)所要求的而5V穩(wěn)壓電源，故需要對(duì)輸入的電壓進(jìn)行穩(wěn)壓處理才行，通過(guò)處理電壓，才會(huì)產(chǎn)生5V的電壓。

22、并且穩(wěn)壓是時(shí)候，所采用的穩(wěn)壓的芯片是最常用的78xx系列的7805穩(wěn)壓芯片。為了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，而且由于穩(wěn)壓芯片有波動(dòng)的波形。所以應(yīng)該要對(duì)穩(wěn)壓之前和之后的電壓進(jìn)行濾波處理，處理之后的波形，才會(huì)增加電形的平滑，這時(shí)候，電子體溫計(jì)整個(gè)電路系統(tǒng)才運(yùn)行的更加穩(wěn)定，可靠，不會(huì)出問(wèn)題。 圖3-7 電源模塊電路原理圖 以下是整個(gè)電子體溫計(jì)的系統(tǒng)電路原理圖 圖3-8 電子體溫計(jì)原理圖 如圖3-8所示，整個(gè)電路原理圖，分有幾個(gè)模塊，其中主要就是有單片機(jī)模塊，DS18B20溫度傳感器模塊，顯示模塊和電源模塊。而其

23、中也有些小模塊，如晶振模塊，報(bào)警器模塊等等。這四個(gè)大模塊，不同功能，有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，成為一個(gè)完整的整體。 第4章 軟件控制程序的設(shè)計(jì) 4.1 DS18b20的讀操作 DSl8B20的主要數(shù)據(jù)元件有：64位激光Lasered ROM，溫度靈敏元件和非易失性溫度告警觸發(fā)器TH和TL。DSl8B20可以從單總線(xiàn)獲取電源，當(dāng)信號(hào)線(xiàn)為高電平時(shí)，將能量貯存在內(nèi)部電容器中；當(dāng)單信號(hào)線(xiàn)為低電平時(shí)，將該電源斷開(kāi)，直到信號(hào)線(xiàn)變?yōu)楦唠娖街匦陆由霞纳?電容)電源為止。此外，還可外接5 V電源，給DSlD8B20供電。DSl8B20的供電方式靈活，利用外接電源還可增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。DS18B20讀寫(xiě)時(shí)序如

24、圖4-1~4-3： 圖4-1 DS18B20的復(fù)位時(shí)序圖 圖4-2 DS18B20的寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)序圖 圖4-3 DS18B20的讀數(shù)據(jù)時(shí)序圖 由時(shí)序圖可知，DS18B20在復(fù)位時(shí)需要480us的低電平，等待15us后MCU將總線(xiàn)拉高，等待DS18B20的響應(yīng)信號(hào)；DS18B20在寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)分為寫(xiě)“0”和寫(xiě)“1”操作，寫(xiě)“0”操作時(shí)，DS18B20需要至少60us的總線(xiàn)被拉低，然后在60us內(nèi)將“0”寫(xiě)入DS18B20中，持續(xù)時(shí)間至少1us，寫(xiě)“1”操作是只需將寫(xiě)入的“0”改為“1”即可；DS18B20讀操作也分為讀“0”和讀“1”操作，讀“0”操作時(shí)，總線(xiàn)需要15

25、us被拉低，再拉高45us，然后再15us內(nèi)將數(shù)據(jù)讀走，讀“1”操作同讀“0”操作。程序流程圖如圖4-4： 開(kāi)始 DS18B20的初始化 啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換 讀取溫度寄存器 跳過(guò)讀序列號(hào)的操作 跳過(guò)讀序列號(hào)的操作 DS18B20的初始化 RET LOW-低八位 HIGH-高八位 圖4-4 DS18B20讀取溫度的流程圖 4.2 DS18b20的溫度數(shù)據(jù)處理 讀出溫度數(shù)據(jù)后，LOW的低四位為溫度的小數(shù)部分，可以精確到0.0625℃，LOW的高四位和HIGH的低四位為溫度的整數(shù)部分，HIGH的高四位全部為1表示負(fù)數(shù)，全為0表示正數(shù)。所以先將數(shù)據(jù)提取出來(lái)，分為三

26、個(gè)部分：小數(shù)部分、整數(shù)部分和符號(hào)部分。小數(shù)部分進(jìn)行四舍五入處理：大于0.5℃的話(huà)，向個(gè)位進(jìn)1；小于0.5℃的時(shí)候，舍去不要。當(dāng)數(shù)據(jù)是個(gè)負(fù)數(shù)的時(shí)候，顯示之前要進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，將其整數(shù)部分取反加一。還因?yàn)镈S18B20最低溫度只能為-55℃，所以可以將整數(shù)部分的最高位換成一個(gè)“-”，表示為負(fù)數(shù)。圖4-2為溫度數(shù)據(jù)處理程序的流程圖。 開(kāi)始 提取整數(shù)部分存入HT 提取小數(shù)部分存入LT LT右移三位,將精度降低到0.5攝氏度 HT++ 將小數(shù)部分整數(shù)化 提取符號(hào)部分存入sign LT是否大于5 是否為負(fù)數(shù) RET 負(fù)數(shù)標(biāo)志flag=1 Y N N Y 圖4-5 溫度

27、數(shù)據(jù)處理流程圖 4.3 1602顯示部分 1602的讀寫(xiě)時(shí)序圖如下： 圖4-6 1602液晶的讀時(shí)序圖 圖4-7 1602液晶的寫(xiě)時(shí)序圖 第5章 系統(tǒng)調(diào)試與測(cè)量 5.1 系統(tǒng)調(diào)試 電子體溫計(jì)系統(tǒng)的硬件調(diào)試一般分下面幾個(gè)步驟。 第一步：檢查外部的各種元器件，看元器件是否完好無(wú)損，并且觀(guān)察電路板上的電路是否有斷點(diǎn)。是否有漏焊，虛焊等等。 第二步：用儀器儀表進(jìn)行檢測(cè)，這里主要采用萬(wàn)用表進(jìn)行檢測(cè)，先用萬(wàn)用表復(fù)核目測(cè)中有疑問(wèn)的連接點(diǎn)，拐點(diǎn)等等，再次檢測(cè)各種地線(xiàn)與電源線(xiàn)之間是否有短路、斷路等不良現(xiàn)象。 第三步：通電檢測(cè)。給電路PCB板通上電，檢測(cè)所有器件的電

28、源是否符合要求的值。并且檢測(cè)整個(gè)電路的功能是否能夠正常運(yùn)行。 第四部：在通電工作中，觀(guān)察電子體溫計(jì)能否正常的測(cè)量體溫，并且檢查顯示屏能否正常顯示數(shù)據(jù)。 5.2 測(cè)量數(shù)據(jù) 表5-1 測(cè)量人物 普通水銀體溫計(jì) 電子體溫計(jì) 同學(xué)甲 36.4 36.2 同學(xué)乙 36.5 36.4 同學(xué)丙 36.6 36.6 同學(xué)丁 36.8 36.6 圖5-1 水銀溫度計(jì) 圖5-2 電子體溫計(jì)實(shí)物圖 如圖5-1所示，此處采用的是原始的水銀溫度計(jì)來(lái)進(jìn)行體溫的測(cè)量，所測(cè)得的數(shù)據(jù)是36.3℃，如圖5-2所示，采用本次設(shè)計(jì)的電子體溫計(jì)測(cè)量同

29、一個(gè)同學(xué)的體溫，所得數(shù)據(jù)是36.8℃。通過(guò)以上水銀體溫計(jì)和電子體溫計(jì)比較，得出電子體溫計(jì)基本符合本次設(shè)計(jì)的要求，但是還是有細(xì)小的誤差。 以上數(shù)據(jù)是通過(guò)多個(gè)同學(xué)的測(cè)量，水銀體溫計(jì)和電子體溫計(jì)均測(cè)量了幾次，再將所測(cè)得的數(shù)據(jù)填入上表中，通過(guò)數(shù)據(jù)分析，電子體溫計(jì)，基本符合要求，沒(méi)有出現(xiàn)重大誤差。 5.3 誤差分析 通過(guò)用普通水銀體溫計(jì)與電子體溫計(jì)分別測(cè)量人體體溫，得出以上幾組數(shù)據(jù)。但是仍然有細(xì)微的誤差，通過(guò)分析，可以得出以下幾點(diǎn)原因。 （1）硬件電路設(shè)計(jì)的細(xì)小誤差。由于是在制作電路板時(shí)候的微小誤差，與做工精細(xì)有關(guān)。 （2）軟件程序的誤差。在編程時(shí)候，一些數(shù)據(jù)，延時(shí)，有些細(xì)微的差異。 千

30、萬(wàn)不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會(huì)被打印?！敖Y(jié)論”以前的所有正文內(nèi)容都要編寫(xiě)在此行之前。 課程設(shè)計(jì)心得 本次設(shè)計(jì)電子體溫計(jì)終于完成了，在本次設(shè)計(jì)中, 我不僅把知識(shí)融會(huì)貫通，而且豐富了大腦，同時(shí)在外觀(guān)到論文的編寫(xiě)都是先查閱了大量資料過(guò)程中也了解了許多課外知識(shí)后確定,再經(jīng)老師指導(dǎo)，開(kāi)拓了視野。在這次設(shè)計(jì)中，我切身感受到了使自己在專(zhuān)業(yè)知識(shí)方面和動(dòng)手能力方面有了質(zhì)的飛躍。 在此次設(shè)計(jì)過(guò)程中，我也曾遇到過(guò)困難，如軟件不知如何編程、不知從何下手等種種困難。剛開(kāi)始面對(duì)課題感到迷茫，不知該從何下手，但經(jīng)過(guò)老師的輔導(dǎo)、與自己在圖書(shū)館和網(wǎng)上查閱的相關(guān)資料，不斷學(xué)習(xí)。但是再編程調(diào)試過(guò)程中又遇到問(wèn)題，總是出現(xiàn)問(wèn)題

31、，在自己耐心的調(diào)試下終于把軟件這個(gè)問(wèn)題解決了，最終完成了。從中我體會(huì)到了人是越挫越勇的，只有戰(zhàn)勝自己，才會(huì)取得成功。 通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，我了解到電子體溫計(jì)的主要設(shè)計(jì)思路，鞏固了自己所學(xué)電子科技方面的大量學(xué)科知識(shí)，也學(xué)會(huì)了諸如PROTEL99等軟件的使用。同時(shí)，也了解到電子體溫計(jì)具體步驟措施、主要是對(duì)DS18B20的了解更加深入。與此同時(shí)，更加熟悉了單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，對(duì)我將來(lái)的工作也有很大的作用。 附錄1 附錄2 程序代碼： /*----------------------------------------------- ---------------------

32、---------------------------*/ #include //包含頭文件，一般情況不需要改動(dòng)，頭文件包含特殊功能寄存器的定義 #include unsigned char flag_get=0; sbit DQ=P3^3;//ds18b20 端口 unsigned char TemperatureFlag=0; /******************************************************************/ /* 函數(shù)聲明

33、 */ /******************************************************************/ unsigned int ReadTemperature(void); void Init_DS18B20(void); unsigned char ReadOneChar(void); void WriteOneChar(unsigned char dat); void delay(unsigned int i); void ReadToData(); void p

34、utchar(unsigned char buff); void Display(); /*------------------------------------------------ 延時(shí)子程序 ------------------------------------------------*/ void delay(unsigned int cnt) { EA=0; //總中斷打開(kāi) cnt=cnt*2; while(--cnt); EA=1; } /*************************

35、*****************************************/ /* 串口初始化函數(shù) */ /******************************************************************/ void UARTinit(void) { SCON = 0x50; /* SCON: 模式 1, 8-bit UART, 使能接收 */ TMOD |= 0x20;

36、 /* TMOD: timer 1, mode 2, 8-bit reload */ TH1 = 0xFD; /* TH1: reload value for 9600 baud @ 11.0592MHz */ TR1 = 1; /* TR1: timer 1 run */ TI = 1; } /*----------------------------------------

37、-------- 主函數(shù) ------------------------------------------------*/ main() { P3=0XFF; UARTinit(); InitLcd(); //初始化LCD DelayMs(15); //延時(shí)保證信號(hào)穩(wěn)定 while(1) { ReadToData(); Display(); } } /*************************************************

38、*****************/ /* 初始化 */ /******************************************************************/ void Init_DS18B20(void) { unsigned char x=0; DQ = 1; //DQ復(fù)位 delay(8); //稍做延時(shí) DQ = 0; //單片機(jī)將DQ拉低 delay(80); //精確延時(shí) 大于 480us

39、DQ = 1; //拉高總線(xiàn) delay(10); x=DQ; //稍做延時(shí)后 如果x=0則初始化成功 x=1則初始化失敗 delay(5); } /******************************************************************/ /* 讀一個(gè)字節(jié) */ /******************************************************************/ uns

40、igned char ReadOneChar(void) { unsigned char i=0; unsigned char dat = 0; for (i=8;i>0;i--) { DQ = 0; // 給脈沖信號(hào) dat>>=1; DQ = 1; // 給脈沖信號(hào) if(DQ) dat|=0x80; delay(5); } return(dat); } /******************************************************************/ /*

41、 寫(xiě)一個(gè)字節(jié) */ /******************************************************************/ 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; } delay(5); } /*******

42、***********************************************************/ /* 讀取溫度 */ /******************************************************************/ unsigned int ReadTemperature(void) { unsigned char a=0; unsigned int b=0; unsigned int t=0; Init_

43、DS18B20(); WriteOneChar(0xCC); // 跳過(guò)讀序號(hào)列號(hào)的操作 WriteOneChar(0x44); // 啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換 delay(200);//用顯示代替顯示 Init_DS18B20(); WriteOneChar(0xCC); //跳過(guò)讀序號(hào)列號(hào)的操作 WriteOneChar(0xBE); //讀取溫度寄存器等（共可讀9個(gè)寄存器） 前兩個(gè)就是溫度 a=ReadOneChar(); //低位 b=ReadOneChar(); //高位 b<<=8; t=a+b; return(t); } /****************

44、**************************************************/ /* 讀取到顯存 */ /******************************************************************/ void ReadToData() { unsigned char TempH,TempL; unsigned int temp; static int preTemp=0,num=0; temp=

45、ReadTemperature(); if(temp&0x8000)//讀出來(lái)溫度，預(yù)處理 { TemperatureFlag=0x40;//負(fù)號(hào)標(biāo)志 temp=~temp; // 取反加1 temp +=1; } else TemperatureFlag=0; TempH=temp>>4; TempL=temp&0x0F; TempL=TempL*6/10;//小數(shù)近似處理 if(preTemp-5

46、并且小于45°則把數(shù)據(jù)寫(xiě)入顯存 Data[] //意思就是說(shuō)，若溫度下降，則不修改顯存內(nèi)容，顯示內(nèi)容不變 { num=0; preTemp=TempH*10+TempL; preTemp = preTemp+5; Data[0]=(char)(preTemp/100)%10; //十位溫度 Data[1]=(char)(preTemp/10)%10; //個(gè)位溫度 Data[2]=(char)(preTemp%10);//顯示小數(shù) } else { num++; } if(num>=100) {TimeNum[0]='S';Tim

47、eNum[1]='T';TimeNum[2]='O';TimeNum[3]='P';TimeNum[4]=' ';TimeNum[5]='^';TimeNum[6]='_';TimeNum[7]='^';} //如果100次溫度不在上升，則證明溫度穩(wěn)定了，顯示stop ^_^ else {TimeNum[0]='R';TimeNum[1]='e';TimeNum[2]='a';TimeNum[3]='d';TimeNum[4]='i';TimeNum[5]='n';TimeNum[6]='g';} //否則顯示Reading } /*********************

48、*********************************************/ /* 串口輸出 */ /******************************************************************/ void putchar(char buff) { EA=0; SBUF=buff; while(!TI); TI=0; EA=1; } 參考文獻(xiàn) [1] 高曉蓉.傳感器技術(shù)[M].西南交通大學(xué)出版社，

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