014194智能温度报警系统的设计 - 图文

浙江科技学院信息与电子工程学院2008届本科毕业设计（论文）

目录

摘 要..........................................................................................................................1

Abstract.....................................................................................................................2 第1章 引 言..............................................................................................................5 1.1 国内外现状.........................................................................................................5 1.2 研究方向及进展情况.........................................................................................5 第2章 系统硬件设计................................................................................................9 2.1 方框图及原理图.....................................................................................………9 2.1.1 系统方案图..................................................................................................…9 2.1.2系统原理图....................................................................................................…9 2.2 中央控制芯片.................................................................................................…10 2.2.1 单片机的主要特性： ..............................................................................…..10 2.3 单片机的复位电路及时钟电路.....................................................................…10 2.4 显示电路........................................................................................................…11 2.5 温度传感器模块............................................................................................… 12 2.6 报警电路及其接口电路.................................................................................. 13 2.7 电源接口电路....................................................................................................14 2.8 DS18B20简介和工作原理.............................................................................… 14 2.8.1 DS18B20性能特点......................................................................................…15 第3章 单总线技术介绍........................................................................................... 16 3.1 几种总线技术...............................................................................................…..16 3.1.1 I2C 总线...........................................................................................................16 3.1.2 SPI 总线.....................................................................................................…..16 3.1.3 单总线........................................................................................................…..17 3.1.4 结论.............................................................................................................….18 3.2 单总线信号方式.........................................................................................……18 3.2.1 初始化序列..............................................................................................……18

5

浙江科技学院信息与电子工程学院2008届本科毕业设计（论文）

3.2.2 读/写时序.................................................................................................……19 第4章 系统软件的设计........................................................................................... 20 4.1 C51 语言的优缺点.......................................................................................…..20 4.2 接口程序设计................................................................................................... .20 4.2.1 程序流程图.................................................................................................….21 4.2.2 底层基本操作............................................................................................…..22 4.2.3 指令操作....................................................................................................…..22 4.3 实物图及测试结果......................................................................................……22 总 结................................................................................................................……..23 致 谢..........................................................................................................................24 参考文献....................................................................................................................25 附录............................................................................................................................26 元器件清单............................................................................................................. ..38

6

浙江科技学院信息与电子工程学院2008届本科毕业设计（论文）

第一章 引 言

1.1 国内外现状

现代信息技术的三大基础是信息采集(即传感器技术)、信息传输(通信技术)和信息处理(计算机技术)。传感器属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是温度传感器被广泛用于工农业生产、科学研究和生活等领域，数量高居各种传感器之首。近百年来，温度传感器的发展大致经历了以下三个阶段；(1)传统的分立式温度传感器(含敏感元件)；(2)模拟集成温度传感器／控制器；(3)智能温度传感器。目前，国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式、由集成化向智能化、网络化的方向发展。

1.2 研究方向及进展情况

智能温度传感器发展的新趋势进入21世纪后，智能温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。 (1) 提高测温精度和分辨力

在20世纪90年代中期最早推出的智能温度传感器，采用的是8位A/D转换器，其测温精度较低，分辨力只能达到1°C。目前，国外已相继推出多种高精度、高分辨力的智能温度传感器，所用的是9~12位A/D转换器，分辨力一般可达0.5~0.0625°C。由美国DALLAS半导体公司新研制的DS1624型高分辨力智能温度传感器，能输出13位二进制数据，其分辨力高达0.03125°C，测温精度为±0.2°C。为了提高多通道智能温度传感器的转换速率，也有的芯片采用高速逐次逼近式A/D转换器。以AD7817型5通道智能温度传感器为例，它对本地传感器、每一路远程传感器的转换时间分别仅为27us、9us。 (2) 增加测试功能

新型智能温度传感器的测试功能也在不断增强。例如，DS1629型单线智能温度传感器增加了实时日历时钟（RTC），使其功能更加完善。DS1624还增加了存储功能，利用芯片内部256字节的E2PROM存储器，可存储用户的短信息。另外，智能温度传感器正从单通道向多通道的方向发展，这就为研制和开发多路温度测控

7

浙江科技学院信息与电子工程学院2008届本科毕业设计（论文）

系统创造了良好条件。

智能温度传感器都具有多种工作模式可供选择，主要包括单次转换模式、连续转换模式、待机模式，有的还增加了低温极限扩展模式，操作非常简便。对某些智能温度传感器而言，主机(外部微处理器或单片机)还可通过相应的寄存器来设定其A/D转换速率(典型产品为MAX6654)，分辨力及最大转换时间(典型产品为DS1624)。

(3) 总线技术的标准化与规范化

目前，智能温度传感器的总线技术也实现了标准化、规范化，所采用的总线主要有单线(1-Wire)总线、I2C总线、SMBus总线和spI总线。温度传感器作为从机可通过专用总线接口与主机进行通信。

(4) 可靠性及安全性设计

传统的A/D转换器大多采用积分式或逐次比较式转换技术，其噪声容限低，抑制混叠噪声及量化噪声的能力比较差。新型智能温度传感器(例如TMP03/04、LM74、LM83)普遍采用了高性能的Σ－Δ式A／Ｄ转换器，它能以很高的采样速率和很低的采样分辨力将模拟信号转换成数字信号，再利用过采样、噪声整形和数字滤波技术，来提高有效分辨力。Σ－Δ式A／D转换器不仅能滤除量化噪声，而且对外围元件的精度要求低；由于采用了数字反馈方式，因此比较器的失调电压及零点漂移都不会影响温度的转换精度。这种智能温度传感器兼有抑制串模干扰能力强、分辨力高、线性度好、成本低等优点。

LM76型智能温度传感器增加了温度窗口比较器，非常适合设计一个符合ACPI(AdvAnced ConfigurAtion And Power InterfAce，即“先进配置与电源接口”)规范的温控系统。这种系统具有完善的过热保护功能，可用来监控笔记本电脑和服务器中CPU及主电路的温度。微处理器最高可承受的工作温度规定为tH，台式计算机一般为75°C，高档笔记本电脑的专用CPU可达100°C。一旦CPU或主电路的温度超出所设定的上、下限时， INT端立即使主机产生中断，再通过电源控制器发出信号，迅速将主电源关断起到保护作用。此外，当温度超过CPU的极限温度时，严重超温报警输出端(T_CRIT_A)也能直接关断主电源，并且该端还可通过独立的硬件关断电路来切断主电源，以防主电源控制失灵。上述三重安全性保护措施已成为国际上设计温控系统的新观念。

8