1、苏州大学 应用技术学院电子技术综合设计实验报告实验名称 基于 DS18B20的温度测试仪班级/小组 10信息/09 组报告人姓名/学号 季伟/1016407049完成日期 2013-10-24第 2 页电子技术综合设计实验报告实验名称：基于 DS18B20 温度测试仪苏州大学 应用技术学院10 信息/09 组王兆奇/1016407003 臧寿池/1016407019马泽鑫/1016407043 季 伟/10164070492013 年 10 月 24目 录1. 任务 .41.1. 描述 .41.1.1. 组成 .41.1.2. 功能 .41.2. 要求 .41.2.1. 基本要求 .41.2.
2、2. 分工 .42. 方案 .42.1. 可选方案 .42.1.1. 方案 1 .42.1.2. 方案 2 .52.2. 方案确定 .52.2.1. 主要思路 .53. 设计 .53.1. 硬件设计 .53.1.1. 单元 1 .53.1.2. 微控制器 STM32F103ZET6等单元说明： .63.1.3. 温度传感器 DS18B20 的工作原理 .73.1.4. 显示模块的设计 .83.1.5. LCD 液晶显示屏与单片机接口电路设计 .83.1.6. 软件结构 .93.1.7. 主要函数说明 .104. 制作 .104.1. 制作 .104.1.1. 过程 .104.1.2. 分工 .
3、10第 3 页4.2. 实物外形 .105. 测试 .115.1.1. 系统仿真 .115.1.2. 系统硬件调试 .115.1.3. 系统软件调试 .115.2. 结果 .116. 总结 .13参考文献 .13附录 .14附录 1： .14主程序： .14子程序： .18第 4 页1. 任务1.1. 描述本文在基于 DS18B20温度测试仪及微控制器工作原理的基础上，详细介绍了该系统的硬件和软件设计过程。其中，硬件设计是以微控制器 STM32F103ZET6和 DS18B20数字温度传感器为核心器件，主要由温度采集、微控制器、LCD 温度显示、串口显示四部分组成。软件设计采用模块化编程方法，
4、使得程序易于调试和维护，并利用 C语言实现数据处理、LCD 显示、串口显示等各功能子程序的编写。该系统结构简单、抗干扰性强、实用性强，具有一定的工程应用价值。1.1.1. 组成硬件设计是以微控制器 STM32F103ZET6和 DS18B20数字温度传感器为核心器件，主要由温度采集、微控制器 STM32F103Z数据处理、LCD 温度显示、串口显示四部分组成。1.1.2. 功能该测温系统应用测温传感器 DS18B20，通过 DS18B20把温度值转换成数字量，把数字量送给微处理器，并在液晶显示器上以及串口助手上显示出来。1.2. 要求1.2.1. 基本要求该测温系统应用测温传感器 DS18B2
5、0，通过 DS18B20把温度值转换成数字量，把数字量送给微处理器，并在液晶显示器上显示出来。1.2.2. 分工总体设计 臧寿池软件设计 王兆奇硬件设计 马泽鑫 文档编辑 季 伟2. 方案2.1. 可选方案2.1.1. 方案 1由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，可满足 40摄氏度至 90第 5 页摄氏度测量范围，但热敏电阻精度、重复性、可靠性较差，对于检测 1摄氏度的信号是不适用的。而且在温度测量系统中，采用单片温度传感器，比如 AD590，LM35 等。但这些芯片输出的都是模拟信号，必须经过 A/D转换后才能送给计算机，这样就使得测温装置的结构较复杂。另外，这种
6、测温装置的一根线上只能挂一个传感器，不能进行多点测量。即使能实现，也要用到复杂的算法，一定程度上也增加了软件实现的难度。2.1.2. 方案 2基于 DS18B20温度测试仪，传统的测温方法是将模拟信号远距离采样进行 A/D转换，而为了获得较高的测温系统，就必须采用措施解决由长线传输，多点测量切换及放大电路零点漂移等造成的误差补偿问题。采用数字温度芯片 DS18B20测量温度，输出信号全数字化。便于单片机处理及控制，省去传统的测温方法的很多外围电路。且该芯片的物理化学性很稳定，它能用做工业测温元件，此元件线形较好。在 0-100摄氏度时，最大线形偏差小于 1摄氏度。DS18B20 的最大特点之一
7、采用了单总线的数据传输，由数字温度计 DS18B20和微控制器 STM32F103ZET6构成的温度测量装置，它直接输出温度的数字信号，可直接与计算机连接。这样，测温系统的结构就比较简单，体积也不大。本次采用温度芯片 DS18B20测量温度，可以体现系统芯片化的这个趋势。部分功能电路的集成，使总体电路更简洁，搭建电路和焊接电路时更快。而且，集成块的使用，有效地避免外界的干扰，提高测量电路的精确度。所以集成芯片的使用将成为电路发展的一种趋势。本方案应用这一温度芯片，也是顺应这一趋势。2.2. 方案确定2.2.1. 主要思路综上所述，方案使用了 STM32F103ZET6作为控制核心，以智能温度传
8、感器 DS18B20 为温度测量元件，显示电路采用 LCD 显示模块以及串口调试助手显示。3. 设计3.1. 硬件设计3.1.1. 单元 1(1) 电路基于 DS18B20 的多点温度采集系统采用了 STM32F103ZET6作为控制核心，以智能温度传感器DS18B20 为温度测量元件，显示电路采用 LCD 数码管模块。电路方案如下图 3.1.1：第 6 页3.1.1电路方案3.1.2. 微控制器 STM32F103ZET6 等单元说明：3.1.2.1 微 控 制 器 STM32F103ZET6 原 理 图第 7 页3.1.1.2 USART1接口模块原理图3.1.2.3 ONEWIRE 原理
9、图3.1.3. 温度传感器 DS18B20 的工作原理DS18B20温度传感器是美国 DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现 912位的数字值读数方式。DS18B20 的性能特点如下：第 8 页3.1.3 DS18B20 温 度 传 感 器独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信；DS18B20 可以并联在惟一的三线上；无须外部器件；可通过数据线供电，电压范围为 3.05.5；零待机功耗；温度以 9 或 12 位数字；用户可定义报警设置；报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警
10、条件）的器件；负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作；3.1.4. 显示模块的设计1. LCD主要技术参数显示点阵数 240*RGB*320 DOTS；LCD尺寸 48.60(W) x 64.80(H) mm ；LCD模式 262K TFT；动态显示区 43.2*57.6 mm ；象素成分 a-Si TFT；LCM外型尺寸 55.94(W) x77.60(H) x 3.70(D) mm；象素尺寸 0.153*0.153 mm。3.1.5. LCD 液晶显示屏与单片机接口电路设计本系统的显示部分采用 LCD 显示模块，与采用数码管相比，硬件连接和软件调试上都由优势。只要把要显示的内容放进液晶模块的显示存储器里面就可以直观的显示出指定的内容，操作方便。LCD 原理图，如图所示：第 9 页3.1.5 LCD原理图3.1.6. 软件结构3.1.6 软件结构第 10 页3.1.7. 主要函数说明见附录4. 制作4.1. 制作4.1.1. 过程第一步：根据总体方案，确定软件设计与以及硬件设计；第二步：分别进行硬件设计与软件设计，实现所需功能；第三步：完成软件设计与硬件设计，进行最后调试；4.1.2. 分工总体设计 臧寿池软件设计 王兆奇硬件设计 马泽鑫 文档编辑 季 伟4.2. 实物外形4.2.1 实物图
