單片機課程設(shè)計數(shù)字溫度計(共30頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上前 言 單片機技術(shù)作為計算機技術(shù)的一個分支，廣泛地應(yīng)用于工業(yè)控制，智能儀器儀表，機電一體化產(chǎn)品，家用電器等各個領(lǐng)域?！皢纹瑱C原理與應(yīng)用”在工科院校各專業(yè)中已作為一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課而普遍開設(shè)。學(xué)生在課程設(shè)計，畢業(yè)設(shè)計,科研項目中會廣泛應(yīng)用到單片機知識，而且，進入社會后也會廣泛接觸到單片機的工程項目。鑒于此，提高“單片機原理及應(yīng)用”課的教學(xué)效果，讓學(xué)生參與課程設(shè)計實習(xí)甚為重要。單片機應(yīng)用技術(shù)涉及的內(nèi)容十分廣泛，如何使學(xué)生在有限的時間內(nèi)掌握單片機應(yīng)用的基本原理及方法，是一個很有價值的教學(xué)項目。為此，我們進行了“單片機的學(xué)習(xí)與應(yīng)用”方面的課程設(shè)計，鍛煉學(xué)生的動腦動手以及協(xié)作

2、能力。 單片機課程設(shè)計是針對模擬電子技術(shù)，數(shù)字邏輯電路，電路，單片機的原理及應(yīng)用課程的要求，對我們進行綜合性實踐訓(xùn)練的實踐學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，它包括選擇課設(shè)任務(wù)、軟件設(shè)計，硬件設(shè)計，調(diào)試和編寫課設(shè)報告等實踐內(nèi)容。通過此次課程設(shè)計實現(xiàn)以下三個目標:第一，讓學(xué)生初步掌握單片機課程的試驗、設(shè)計方法，即學(xué)生根據(jù)設(shè)計要求和性能約束，查閱文獻資料，收集、分析類似的相關(guān)題目，并通過元器件的組裝調(diào)試等實踐環(huán)節(jié)，使最終硬件電路達到題目要求的性能指標；第二，課程設(shè)計為后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計打好基礎(chǔ)，畢業(yè)設(shè)計是系統(tǒng)的工程設(shè)計實踐，而課程設(shè)計的著眼點是讓學(xué)生開始從理論學(xué)習(xí)的軌道上逐漸引向?qū)嶋H運用，從已學(xué)過的定性分析、定量計算的方法，逐

3、步掌握工程設(shè)計的步驟和方法，了解科學(xué)實驗的程序和實施方法。第三，培養(yǎng)學(xué)生勤于思考樂于動手的習(xí)慣，同時通過設(shè)計并制作單片機類產(chǎn)品，使學(xué)生能夠自己不斷地學(xué)習(xí)接受新知識（如在本課設(shè)題目中存在智能測溫器件DS18B20，就是課堂環(huán)節(jié)中不曾提及的“新器件”），通過多人的合作解決現(xiàn)實中存在的問題，從而不斷地增強學(xué)生在該方面的自信心及興趣，也提高了學(xué)生的動手能力，對學(xué)生以后步入社會參加工作打下一定良好的實踐基礎(chǔ)。 摘要：隨著時代的進步和發(fā)展，單片機技術(shù)已經(jīng)普及到我們生活，工作，科研，各個領(lǐng)域，已經(jīng)成為一種比較成熟的技術(shù),單片機具有體積小、功耗低、控制功能強、擴展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于儀器儀

4、表中，結(jié)合不同種類的傳感器，可實現(xiàn)諸如電壓、濕度、溫度、速度、硬度、壓力等的物理量的測量。本文將介紹一種基于單片機控制理論及其應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的數(shù)字溫度計。 本文主要介紹了一個基于AT89C51單片機的測溫系統(tǒng)，詳細描述了利用數(shù)字溫度傳感器DS18B20開發(fā)測溫系統(tǒng)的過程，重點對傳感器在單片機喜愛的硬件連接，軟件編程以及各模塊系統(tǒng)流程進行了詳盡分析，對各部分的電路也進行一一介紹，該系統(tǒng)可以方便的是實現(xiàn)溫度采集和顯示，并可以根據(jù)需要任意設(shè)定上下限報警溫度，它使用起來方便，具有精度高、量程寬、靈敏度高、體積小、功耗低等優(yōu)點，適合我們?nèi)粘Ｉ詈凸まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的溫度測量，也可以當做溫度處理模塊嵌入其他系統(tǒng)中

5、，作為其他主系統(tǒng)的輔助擴展。DS18B20和AT89C51結(jié)合實現(xiàn)最簡溫度檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾能力強，適合與惡劣環(huán)境下進行現(xiàn)場溫度測量，有廣泛的應(yīng)用前景。 本設(shè)計首先是確定目標，氣候是各個功能模塊的設(shè)計，再在Proteus軟件上進行仿真，修改，仿真。本溫度計屬于多功能溫度計，可以設(shè)置上下報警溫度，當溫度不在設(shè)置范圍內(nèi)時，可以報警。 關(guān)鍵詞：單片機，數(shù)字控制，溫度計， DS18B20，AT89C51目 錄 前言1 摘要3 關(guān)鍵字3一單片機簡介511單片機的應(yīng)用512單片機的開發(fā)過程6二、設(shè)計方案621設(shè)計任務(wù)和要求622方案辯證71溫度計軟件設(shè)計流程圖72元器件的選取73系統(tǒng)最終設(shè)計

6、方案8三、設(shè)計方案的總體設(shè)計框圖831硬件電路框圖832硬件電路概述933主控電路934顯示電路1035報警溫度調(diào)節(jié)電路1036溫度傳感器及 DS18B20測溫原理11四、系統(tǒng)軟件算法設(shè)計1541主程序1542讀出溫度子程序1643溫度轉(zhuǎn)換命令子程序1744 計算溫度子程序1745 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序1746 1602的液晶顯示18五、軟件仿真1851系統(tǒng)仿真設(shè)計1852系統(tǒng)原理圖19結(jié)與體會20附錄21參考文獻29一、單片機簡介 二十世紀跨越了三個“電”的時代，即電氣時代、電子時代和現(xiàn)已進入的電腦時代。不過，這種電腦，通常是指，簡稱PC機。它由主機、鍵盤、顯示器等組成。還有一類計算機，大多數(shù)

7、人卻不怎么熟悉。這種計算機就是把智能賦予各種機械的單片機（亦稱微控制器）。顧名思義，這種計算機的只用了一片，即可進行簡單運算和控制。因為它體積小，通常都藏在被控機械的“肚子”里。它在整個裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個裝置就癱瘓了。現(xiàn)在，這種單片機的使用領(lǐng)域已十分廣泛，如、實時工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機，就能起到使產(chǎn)品升級換代的功效，常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞“智能型”，如智能型等。 計算機的產(chǎn)生加快了人類改造世界的步伐，但是它畢竟體積大。單片機在這種情況下誕生了。截止今日，單片機應(yīng)用技術(shù)飛速發(fā)展，縱觀我們現(xiàn)在生活的各個領(lǐng)域，從導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，

8、到飛機上各種儀表的控制，從計算機的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，到工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，以及我們生活中廣泛使用的各種智能IC卡、電子寵物等，這些都離不開單片機。單片機自70年代問世以來得到蓬勃發(fā)展，目前單片機功能正日漸完善:單片機集成越來越多資源，內(nèi)部存儲資源日益豐富，用戶不需要擴充資源就可以完成項目開發(fā)，不僅是開發(fā)簡單，產(chǎn)品小巧美觀，同時抗干擾能力加強,系統(tǒng)也更加穩(wěn)定，使得它更加適合工業(yè)控制領(lǐng)域，具有更加廣闊的市場前景；提供在線編程能力，加速了產(chǎn)品的開發(fā)進程，為企業(yè)產(chǎn)品上市贏得寶貴時間。此外單片機具有性能高、速度快、體積小、價格低、穩(wěn)定可靠、應(yīng)用廣泛、通用性強等突出優(yōu)點。單片機的設(shè)計目標

9、主要是增強“控制”能力，滿足實時控制(就是快速反應(yīng)) 的需要。 我作為21世紀的工科大學(xué)生，學(xué)的是電氣的專業(yè)，無論是從事科學(xué)研究工作，還是開辦電子器件的工廠還是經(jīng)營電子廠品的貿(mào)易，不僅要熟練地使用通用微機進行各種數(shù)據(jù)處理，還要把計算機技術(shù)運用到本專業(yè)領(lǐng)域或相關(guān)領(lǐng)域，既具有開發(fā)創(chuàng)新能力。這就要求我們要熟練地掌握單片機。單片機是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計時器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的

10、計算機系統(tǒng)。這些電路能在軟件的控制下準確、迅速、高效地完成程序設(shè)計者實現(xiàn)規(guī)定的任務(wù)。11單片機的應(yīng)用單片機廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域，大致可分如下幾個范疇：1.在智能儀器儀表上的應(yīng)用 單片機具有體積小、功耗低、控制功能強、擴展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，結(jié)合不同類型的傳感器，可實現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理量的測量。采用單片機控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強大。例如精密的測量設(shè)備（功率計，示波器，各種分析儀）。

11、2.在工業(yè)控制中的應(yīng)用 用單片機可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報警系統(tǒng)，與計算機聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級控制系統(tǒng)等。 3.在家用電器中的應(yīng)用 可以這樣說，現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機控制，從電飯褒、洗衣機、電冰箱、空調(diào)機、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設(shè)備，五花八門，無所不在。 4.在計算機網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用 現(xiàn)代的單片機普遍具備通信接口，可以很方便地與計算機進行數(shù)據(jù)通信，為在計算機網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備間的應(yīng)用提供了極好的物質(zhì)條件，現(xiàn)在的通信設(shè)備基本上都實現(xiàn)了單片機智能控制，從手機，電話機、小型程控交換機、樓宇自動通信呼叫系統(tǒng)、列車無線

12、通信、再到日常工作中隨處可見的移動電話，集群移動通信，無線電對講機等。 5.單片機在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用 單片機在醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當廣泛，例如醫(yī)用呼吸機，各種分析儀，監(jiān)護儀，超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等等。 6.在各種大型電器中的模塊化應(yīng)用 某些專用單片機設(shè)計用于實現(xiàn)特定功能，從而在各種電路中進行模塊化應(yīng)用，而不要求使用人員了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。如音樂集成單片機，看似簡單的功能，微縮在純電子芯片中（有別于磁帶機的原理），就需要復(fù)雜的類似于計算機的原理。如：音樂信號以數(shù)字的形式存于存儲器中（類似于ROM），由微控制器讀出，轉(zhuǎn)化為模擬音樂電信號（類似于聲卡）。 在大型電路中，這種模塊化應(yīng)用極大地縮小

13、了體積，簡化了電路，降低了損壞、錯誤率，也方便于更換。 7.單片機在汽車設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用 單片機在汽車電子中的應(yīng)用非常廣泛，例如汽車中的發(fā)動機控制器，基于CAN總線的汽車發(fā)動機智能電子控制器，GPS導(dǎo)航系統(tǒng)，abs防抱死系統(tǒng)，制動系統(tǒng)等等。 此外，單片機在工商，金融，科研、教育，國防航空航天等領(lǐng)域都有著十分廣泛的用途。12單片機的開發(fā)過程這里所說的開發(fā)過程并不是一般書中所說的從任務(wù)分析開始，我們假設(shè)已設(shè)計并制作好硬件，下面就是編寫軟件的工作。在編寫軟件之前，首先要確定一些常數(shù)、地址，事實上這些常數(shù)、地址在設(shè)計階段已被直接或間接地確定下來了。如當某器件的連線設(shè)計好后，其地址也就被確定了，當器件的

14、功能被確定下來后，其控制字也就被確定了。然后用文本編輯器（如EDIT、CCED等）編寫軟件，編寫好后，用編譯器對源程序文件編譯，查錯，直到?jīng)]有語法錯誤，除了極簡單的程序外，一般應(yīng)用仿真機對軟件進行調(diào)試，直到程序運行正確為止。運行正確后，就可以寫片（將程序固化在EPROM中）。在源程序被編譯后，生成了擴展名為HEX的目標文件，一般編程器能夠識別這種格式的文件，只要將此文件調(diào)入即可寫片。二、設(shè)計方案21設(shè)計務(wù)任和要求1、基本范圍-201252、精度誤差小于0.53、LED 數(shù)碼直讀顯示4、可以任意設(shè)定溫度的上下限報警功能.22方案辯證1溫度計軟件設(shè)計流程圖： 設(shè)置堆棧指針將溫度轉(zhuǎn)換為BCD碼發(fā)讀存

15、儲器命令讀溫度數(shù)據(jù)復(fù)位DS18B20發(fā)跳過ROM命令顯示緩沖區(qū)初始化更新數(shù)據(jù)緩沖區(qū)延時發(fā)溫度轉(zhuǎn)換命令復(fù)位DS18B20發(fā)跳過ROM命令開始 2元器件的選?。簡纹瑱C芯片的選?。悍桨敢?采用89C51芯片作為硬件核心，利用Flash ROM，內(nèi)部具有4KB ROM 存儲空間,能于3V的超低壓工作,而且與MCS-51系列單片機完全兼容,但是運用于電路設(shè)計中時由于不具備ISP在線編程技術(shù), 當在對電路進行調(diào)試時，由于程序的錯誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r，對芯片的多次拔插會對芯片造成一定的損壞。方案二:采用AT89C51單片機與MCS-51系列單片機相比有兩大優(yōu)勢：第一，片內(nèi)程序存儲器采用閃存

16、，使程序的寫入更加方便；第二，提供了更小尺寸的芯片，使整個硬件電路的體積更小，且管腳數(shù)目為20個，與MCS-51相比減少一倍，使理解更容易。綜上所述：本課設(shè)中單片機芯片采用AT89C51。 溫度傳感器的選?。?方案一：采用熱敏電阻傳感器。利用熱敏電阻隨溫度變化而顯著變化，能直接將溫度的變化轉(zhuǎn)換為能量的變化，進而制成溫度計。但是其測溫傳感器比較復(fù)雜，而且不易通過編制程序來控制測溫精度，增大系統(tǒng)設(shè)計的難度。 方案二： 采用DS18B20溫度傳感器。DS18B20的內(nèi)部3腳（或8腳）封裝；使用特有的溫度測量技術(shù)，將被測溫度轉(zhuǎn)換成數(shù)值信號；3.05.5V的電源供電方式和寄生電源供電方式；ROM由64位

17、二進制數(shù)字組成，共分為8個字節(jié)；RAM由9個字節(jié)的高速暫存器和非易失性電擦寫ROM組成。綜上所述：溫度傳感器選取智能測溫器件DS18B20。本設(shè)計顯示電路采用1602液晶顯示模塊芯片。3系統(tǒng)最終設(shè)計方案：綜上各方案所述,對此次課設(shè)的方案選定: 采用AT89C51作為主控制系統(tǒng); 1602液晶顯示模塊芯片作為溫度數(shù)據(jù)顯示裝置;而智能溫度傳感器DS18B20器件作為測溫電路主要組成部分。至此，系統(tǒng)最終方案確定。三、設(shè)計方案的總體設(shè)計框圖溫度計電路設(shè)計總體設(shè)計方框圖如圖所示，控制器采用單片機AT89C51，溫度傳感器采用DS18B20，用1602液晶顯示屏以串口傳送數(shù)據(jù)實現(xiàn)溫度顯示。3.1硬件電路框

18、圖： 單片機芯片AT89C51復(fù)位電路晶振控制1602 顯示器溫度檢測電路DS18B20報警溫度調(diào)整鍵蜂鳴器，指示燈 圖總體設(shè)計方框圖3.2硬件電路概述：系統(tǒng)由單片機最小系統(tǒng)、顯示電路、按鍵、溫度傳感器等組成。本電路是由AT89C2051單片機為控制核心，具有與MCS-51系列單片機完全兼容，程序加密等功能，帶2KB字節(jié)可編程閃存，工作電壓范圍為2.76V，全靜態(tài)工作頻率為024MHZ；顯示電路由1602液晶顯示模塊芯片，可以進行多行顯示；溫度報警按鍵設(shè)為五個，可以顯示華氏溫度，調(diào)節(jié)高低報警溫度；溫度傳感器電路主要由DS18B20測溫器件構(gòu)成，該器件主要功能有：采用單總線技術(shù)；每只DS18B2

19、0具有一個獨立的不可修改的64位序列號；低壓供電，電源范圍為35V；測溫范圍為-20+125，誤差為±0.5；復(fù)位電路是10K電阻構(gòu)成的上電自動復(fù)位。3.3主控電路單片機AT89C51 具有低電壓供電和體積小等特點，四個端口只需要兩個口就能滿足電路系統(tǒng)的設(shè)計需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計使用系統(tǒng)可用二節(jié)電池供電。晶振采用12MHZ。復(fù)位電路采用上電加自動復(fù)位。主控芯片AT89C51 晶振電路 復(fù)位電路3.4顯示電路 本設(shè)計顯示電路采用1602液晶顯示模塊芯片，該芯片可現(xiàn)實16x2個字符，比以前的七段數(shù)碼管LED顯示器在顯示字符的數(shù)量上要多得多。另外，由于1602芯片編程比較簡單，界

20、面直觀，因此更加易于使用者的操作和觀測。1602A芯片的接口信號說明如下表：1602A芯片的接口信號說明圖 液晶顯示電路35報警溫度調(diào)節(jié)電路本系統(tǒng)一共設(shè)置了五個按鍵，k1鍵只是顯示華氏溫度，k4鍵按下不松開顯示高低報警溫度，松開后恢復(fù)顯示正常溫度，k2鍵和k3鍵是分別用來調(diào)節(jié)高低報警溫度，k鍵控制調(diào)節(jié)時的上調(diào)或下調(diào)。具體調(diào)節(jié)如將高溫報警溫度調(diào)高，第一步將k4鍵按下不松，k鍵升起位置，調(diào)節(jié)k2鍵，則高溫報警溫度向上增加，反之亦然。低溫報警同理。圖 報警點調(diào)節(jié)電路3.6溫度傳感器及DS18B20測溫原理DS18B20溫度傳感器是美國DALLAS半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的

21、熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn)9-12位的數(shù)字值讀數(shù)方式。DS18B20的性能特點如下：（1）獨特的單線接口僅需要一個端口引腳進行通信，DS18B20在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。（2）DS18B20支持多點組網(wǎng)功能，多個DS18B20可以并聯(lián)在惟一的三線上，實現(xiàn)多點組網(wǎng)測溫；（3）無須外部器件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)；（4）可通過數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為3.0-5.5；（5）零待機功耗；（6）溫度以9或12位數(shù)字，對應(yīng)的可分辨溫度分別為0.5、0.25、0.125和

22、0.0625，可實現(xiàn)高精度測溫；（7）用戶可定義報警設(shè)置；（8）報警搜索命令識別并標志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件；（9）負電壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作；（10）測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以"一線總線"串行傳送給CPU，同時可傳送CRC校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力DS18B20采用3腳PR35封裝或8腳SOIC封裝，其引腳排列及內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖及測溫原理圖如下所示：圖 引腳排列圖 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖預(yù)置斜率累加器比較低溫度系數(shù)振蕩器計數(shù)器1溫度寄存器Tx預(yù)置=0高溫度系數(shù)振蕩器-0計數(shù)器2T1加1停止T2圖 DS18B20測溫

23、原理圖64位ROM的結(jié)構(gòu)開始8位是產(chǎn)品類型的編號，接著是每個器件的惟一的序號，共有48位，最后8位是前面56位的CRC檢驗碼，這也是多個DS18B20可以采用一線進行通信的原因。溫度報警觸發(fā)器TH和TL，可通過軟件寫入戶報警上下限。DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲器還包括一個高速暫存RAM和一個非易失性的可電擦除的EERAM。高速暫存RAM的結(jié)構(gòu)為8字節(jié)的存儲器，結(jié)構(gòu)如圖4所示。頭2個字節(jié)包含測得的溫度信息，第3和第4字節(jié)TH和TL的拷貝，是易失的，每次上電復(fù)位時被刷新。第5個字節(jié)，為配置寄存器，它的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率。DS18B20工作時寄存器中的分辨率轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的溫度

24、數(shù)值。該字節(jié)各位的定義如圖5所示。低5位一直為1，TM是工作模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測試模式，DS18B20出廠時該位被設(shè)置為0，用戶不要去改動，R1和R0決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)，來設(shè)置分辨率。溫度 LSB溫度 MSBTH用戶字節(jié)1TL用戶字節(jié)2配置寄存器保留保留保留CRCTMR1R011111圖5 DS18B20的字節(jié)定義 DS18B20的分辨率定義如表1所示表1 分辨率設(shè)置表R0R1分辨率最大溫度轉(zhuǎn)移時間009位96.75ms0110位187.5ms1011位375ms1112位750ms由表1可見，DS18B20溫度轉(zhuǎn)換的時間比較長，而且分辨率越高，所需要的溫度數(shù)據(jù)

25、轉(zhuǎn)換時間越長。因此，在實際應(yīng)用中要將分辨率和轉(zhuǎn)換時間權(quán)衡考慮。主機控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換過程是：每一次讀寫之前都要對DS18B20進行復(fù)位，即將數(shù)據(jù)總線下拉500us，然后釋放，DS18B20收到信號后等待16-60us左右，之后發(fā)出60-240us的存在低脈沖，主CPU收到此此信號表示復(fù)位成功；復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM指令，然后發(fā)送RAM指令，這樣才能對DS18B20進行預(yù)訂的讀寫操作。表2 ROM指令集指令約定代碼功能讀ROM33H讀DS18B20中的編碼符合ROM55H發(fā)出此命令后，接著發(fā)出64位ROM編碼，訪問單線總線上與該編輯相對應(yīng)的DS18B20使之做出響應(yīng)，為下一步對該D

26、S18B20的讀寫作準備搜索ROM0F0H用于確定掛接在同一總線上的DS18B20個數(shù)和識別64位ROM地址，為操作各器件作準備跳過ROM0CCH忽略64位ROM地址，直接向DS18B20發(fā)送溫度變換指令告警搜索命令0ECH執(zhí)行后，只有溫度跳過設(shè)定值上限或下限的片子才能做出反應(yīng)表3 RAM指令集指令約定代碼功能溫度轉(zhuǎn)換44H啟動DS18B20進行溫度轉(zhuǎn)換讀暫存器0BEH讀暫存器9個字節(jié)內(nèi)容寫暫存器4EH將數(shù)據(jù)寫入暫存器的TH、TL字節(jié)復(fù)制暫存器48H把暫存器的TH、TL字節(jié)寫到E2RAM中重調(diào)E2RAM0B8H把E2RAM中的TH、TL字節(jié)寫到暫存器TH、TL字節(jié)讀供電方式0B4H啟動DS18

27、B20發(fā)送電源供電方式的信號給主CPUDS18B20的測溫原理是這這樣的,器件中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給減法計數(shù)器1；高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為減法計數(shù)器2的脈沖輸入。器件中還有一個計數(shù)門，當計數(shù)門打開時，DS18B20就對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖進行計數(shù)進而完成溫度測量。計數(shù)門的開啟時間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定，每次測量前，首先將最低溫所對應(yīng)的一個基數(shù)分別置入減法計數(shù)器1、溫度寄存器中，計數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在最低溫所對應(yīng)的一個基數(shù)值。減法計數(shù)器1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當減法計數(shù)

28、器1的預(yù)置值減到0時，溫度寄存器的值將加1，減法計數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，減法計數(shù)器1重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)直到減法計數(shù)器計數(shù)到0時，停止溫度寄存器的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值就是所測溫度值。其輸出用于修正減法計數(shù)器的預(yù)置值，只要計數(shù)器門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直到溫度寄存器值大致被測溫度值。測溫電路四、系統(tǒng)軟件算法設(shè)計整個系統(tǒng)是由硬件配合軟件來實現(xiàn)的，在硬件確定后，編寫的軟件的功能也就基本定型了。所以軟件的功能大致可分為兩個部分：一是監(jiān)控，這也是系統(tǒng)的核心部分，二是執(zhí)行部分，完成各個具體的功能。系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出溫度子程序，溫度轉(zhuǎn)換命令子程序，

29、計算溫度子程序，顯示數(shù)據(jù)刷新子程序等。4.1主程序主程序的主要功能是負責(zé)溫度的實時顯示、讀出并處理DS18B20的測量的當前溫度值，溫度測量每1s進行一次。這樣可以在一秒之內(nèi)測量一次被測溫度，其程序流程見圖所示。Y發(fā)DS18B20復(fù)位命令發(fā)跳過ROM命令發(fā)讀取溫度命令讀取操作，CRC校驗9字節(jié)完？CRC校驗正？確？移入溫度暫存器結(jié)束NNY初始化調(diào)用顯示子程序1S到？初次上電讀出溫度值溫度計算處理顯示數(shù)據(jù)刷新發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令NYNY圖 主程序流程圖圖讀溫度流程圖4.2讀出溫度子程序讀出溫度子程序的主要功能是讀出RAM中的9字節(jié)，在讀出時需進行CRC校驗，校驗有錯時不進行溫度數(shù)據(jù)的改寫。其程序流

30、程圖如圖示發(fā)DS18B20復(fù)位命令發(fā)跳過ROM命令發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令 結(jié)束圖 溫度轉(zhuǎn)換流程圖4.3溫度轉(zhuǎn)換命令子程序溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令，當采用12位分辨率時轉(zhuǎn)換時間約為750ms，在本程序設(shè)計中采用1s顯示程序延時法等待轉(zhuǎn)換的完成。溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程圖如上圖，圖9所示4.4 計算溫度子程序計算溫度子程序?qū)AM中讀取值進行BCD碼的轉(zhuǎn)換運算，并進行溫度值正負的判定，其程序流程圖如圖所示。 開始溫度零下?溫度值取補碼置“”標志計算小數(shù)位溫度BCD值 計算整數(shù)位溫度BCD值 結(jié)束置“+”標志NY溫度數(shù)據(jù)移入顯示寄存器十位數(shù)0？百位數(shù)0？十位數(shù)顯示符號百位數(shù)不顯示百位數(shù)顯

31、示數(shù)據(jù)（不顯示符號） 結(jié)束NNYY圖計算溫度流程圖 圖顯示數(shù)據(jù)刷新流程圖4.5 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序顯示數(shù)據(jù)刷新子程序主要是對顯示緩沖器中的顯示數(shù)據(jù)進行刷新操作，當最高顯示位為0時將符號顯示位移入下一位。程序流程圖如圖。4.6 1602的液晶顯示1602液晶顯示流程圖：五、軟件仿真5.1系統(tǒng)仿真設(shè)計本設(shè)計是在Proteus環(huán)境下進行仿真的，仿真所用到的器件有：單片機AT89C51，DS1820溫度傳感器，蜂鳴器，液晶顯示器，一些電阻，電容等。仿真結(jié)果如下： 顯示器顯示 傳感器溫度 高低報警溫度 高溫報警 低溫報警報警時的led燈提示5.2系統(tǒng)原理圖六、總結(jié)與體會 經(jīng)過將近三周的單片機課程設(shè)計，終

32、于完成了我的數(shù)字溫度計的設(shè)計，雖然沒有完全達到設(shè)計要求，但從心底里說，還是高興的，畢竟這次設(shè)計把實物都做了出來，高興之余不得不深思呀！在本次設(shè)計的過程中，我發(fā)現(xiàn)很多的問題，雖然以前還做過這樣的設(shè)計但這次設(shè)計真的讓我長進了很多，單片機課程設(shè)計重點就在于軟件算法的設(shè)計，需要有很巧妙的程序算法，雖然以前寫過幾次程序，但我覺的寫好一個程序并不是一件簡單的事，舉個例子，以前寫的那幾次，數(shù)據(jù)加減時，我用的都是BCD碼，這一次，我全部用的都是16進制的數(shù)直接加減，顯示處理時在用除法去刪分,感覺效果比較好，有好多的東西，只有我們?nèi)ピ囍隽?，才能真正的掌握，只學(xué)習(xí)理論有些東西是很難理解的，更談不上掌握。從這次的

33、課程設(shè)計中，我真真正正的意識到，在以后的學(xué)習(xí)中，要理論聯(lián)系實際，把我們所學(xué)的理論知識用到實際當中，學(xué)習(xí)單機片機更是如此，程序只有在經(jīng)常的寫與讀的過程中才能提高，這就是我在這次課程設(shè)計中的最大收獲。通過這次對數(shù)字溫度計的設(shè)計與制作，讓我了解了設(shè)計電路的程序，也讓我了解了關(guān)于數(shù)字溫度計的原理與設(shè)計理念，要設(shè)計一個電路總要先用仿真仿真成功之后才實際接線的。但是最后的成品卻不一定與仿真時完全一樣，因為，再實際接線中有著各種各樣的條件制約著。而且，在仿真中無法成功的電路接法，在實際中因為芯片本身的特性而能夠成功。所以，在設(shè)計時應(yīng)考慮兩者的差異，從中找出最適合的設(shè)計方法。 通過這次學(xué)習(xí)，讓我對各種電路都有

34、了大概的了解，所以說，坐而言不如立而行，對于這些電路還是應(yīng)該自己動手實際操作才會有深刻理解。 從這次的課程設(shè)計中，我真真正正的意識到，在以后的學(xué)習(xí)中，要理論聯(lián)系實際，把我們所學(xué)的理論知識用到實際當中，學(xué)習(xí)單機片機更是如此，程序只有在經(jīng)常的寫與讀的過程中才能提高，這就是我在這次課程設(shè)計中的最大收獲。 附錄：/*#include<reg51.h>#include<intrins.h> /shiyongyanshi#include<math.h> #define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit DQ

35、=P33; sbit RS =P20;sbit RW =P21;sbit EN =P22;sbit k=P10;sbit k1=P14;sbit k2=P15;sbit k3=P16;sbit k4=P17;sbit led_red=P25;sbit led_blue=P26;sbit BEEP=P37;uchar bz=1;/BEEP=0;uchar ng=0; /fuhaobiaoshiwei uchar TempBuffer ="TEMP: "int temp_value; /溫度值 uchar code dis_title="-current temp-&

36、quot; void xianshi_huashi();uchar gw=40;char dw= 10;uchar xianshi_title=" TEMP ALARM "uchar xianshi_baojing="HI: LO: " /345 10 12/-延時- void delayxus(uint x) uchar i; while(x-) for(i=0;i<200;i+); /*LCD 控制*/讀lcd 狀態(tài)uchar read_lcd_state() uchar state ; RS=0;RW=1;EN=1;delayxus(1);s

37、tate=P0;EN=0;delayxus(1); return state; / 忙等待void lcd_busy_wait() while(read_lcd_state()&0x80)=0x80);delayxus(5);/向LCD寫數(shù)據(jù) void write_lcd_data(uchar dat) lcd_busy_wait(); RS=1;RW=0;EN=0;P0=dat;EN=1;delayxus(1);EN=0; /向LCD寫指令 void write_lcd_cmd(uchar cmd) lcd_busy_wait(); RS=0;RW=0;EN=0;P0=cmd;EN=

38、1;delayxus(1);EN=0; /-/LCD初始化void init_lcd() write_lcd_cmd(0x38); delayxus(1); write_lcd_cmd(0x01) ; delayxus(1); write_lcd_cmd(0x06); delayxus(1); write_lcd_cmd(0x0C) ; delayxus(1); /- /設(shè)置液晶顯示位置 void set_lcd_pos(uchar p) write_lcd_cmd(p| 0x80); /- /在LCD上顯示字符串 void dis_lcd_string(uchar p,uchar *s) /

39、位置,字符指針 uchar i; set_lcd_pos(p);for(i=0;i<16;i+) /16*2 write_lcd_data(si) ; delayxus(1); /- void delay_18B20(unsigned int i)while(i-);/-蜂鳴器- void beep() uchar i; for(i=0;i<100;i+) delayxus(1);BEEP=BEEP; BEEP=1; /延時2void delay2(uint x)while(-x); /= /初始化DS!* /*ds18b20初始化函數(shù)*/void Init_DS18B20(voi

40、d) unsigned char x=0; DQ = 1; /DQ復(fù)位 delay_18B20(8); /稍做延時 DQ = 0; /單片機將DQ拉低 delay_18B20(80); /精確延時 大于 480us DQ = 1; /拉高總線 delay_18B20(14); x=DQ; /稍做延時后 如果x=0則初始化成功 x=1則初始化失敗 delay_18B20(20);/*ds18b20讀一個字節(jié)*/ uchar ReadOneChar(void)uchar i=0;uchar dat = 0;for (i=8;i>0;i-) DQ = 0; / 給脈沖信號 dat>>

41、;=1; DQ = 1; / 給脈沖信號 if(DQ) dat|=0x80; delay_18B20(4); return(dat);/*ds18b20寫一個字節(jié)*/ void WriteOneChar(uchar dat) unsigned char i=0; for (i=8; i>0; i-) DQ = 0; DQ = dat&0x01; delay_18B20(5); DQ = 1; dat>>=1; /*讀取ds18b20當前溫度*/void ReadTemp(void)unsigned char a=0;unsigned char b=0;unsigned

42、 char t=0;Init_DS18B20();WriteOneChar(0xCC); / 跳過讀序號列號的操作WriteOneChar(0x44); / 啟動溫度轉(zhuǎn)換delay_18B20(100); / this message is wery importantInit_DS18B20();WriteOneChar(0xCC); /跳過讀序號列號的操作WriteOneChar(0xBE); /讀取溫度寄存器等（共可讀9個寄存器） 前兩個就是溫度delay_18B20(100);a=ReadOneChar(); /讀取溫度值低位 aaaaaaaaaaaaaaaaaaaab=ReadOne

43、Char(); /讀取溫度值高位 bbbbbbbbbb b.a temp_value= b<<4; temp_value+=(a&0xf0)>>4; void temp_to_str() /溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成液晶字符顯示 if(temp_value & 0xE0)=0xE0) temp_value =temp_value +1 ; ng=1;elseng=0; if(k1=0) /while(k1=0); bz=(bz+1) %2; if(bz=0) temp_value =(int)(temp_value )*(9.0/5.0)+32; if(ng=1)

44、TempBuffer9=temp_value/100+'0' if(TempBuffer9= ' ') TempBuffer9='-' TempBuffer10=temp_value%100/10+'0' /十位 TempBuffer11=temp_value%10+'0' /個位 TempBuffer12=0xdf; /溫度符號 TempBuffer13='C' TempBuffer14='0' /TempBuffer1=ng %10+ '0' if(ng=0) T

45、empBuffer9=temp_value/100+'0' if(temp_value/100=0) TempBuffer9 =' ' TempBuffer10=temp_value % 100/10+'0' /十位 if(temp_value % 100/10=0) TempBuffer10 =' ' TempBuffer11=temp_value%10+'0' /個位 / if(temp_value%10=0) TempBuffer11 =' ' TempBuffer13='C'

46、 /溫度符號 if(bz=0) TempBuffer13='F' TempBuffer14='0' /TempBuffer1=ng%10+'0' void Delay1ms(unsigned int count)unsigned int i,j;for(i=0;i<count;i+)for(j=0;j<120;j+);/*延時子程序*/void mdelay(uint delay)uint i; for(;delay>0;delay-) for(i=0;i<62;i+) ; /1ms延時. void show_time()

47、 /液晶顯示程序 ReadTemp(); /開啟溫度采集程序 temp_to_str(); /溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成液晶字符 dis_lcd_string(0x40,TempBuffer); /顯示溫度 dis_lcd_string(0x00,dis_title); / Delay1ms(400); /掃描延時void xianshi_dw() if(dw>=0) xianshi_baojing3=gw/100+'0' xianshi_baojing4=gw%100/10+'0' xianshi_baojing5=gw%10+'0' xianshi_baojing10=dw/100+'0' xianshi_baojing11=dw%100/10+'0&#