基于單片機(jī)的DS18B20數(shù)字溫度計(jì)

1、基于單片機(jī)的DS18B20數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)學(xué)生： 指導(dǎo)教師： 摘要：本文介紹了用STC89C52單片機(jī)、DS18B20溫度傳感器、74HC138、74HC245、4位共陰極數(shù)碼管所設(shè)計(jì)的數(shù)字溫度計(jì)電路，簡要的說明電路圖，并且給出了硬件組成及其功能以及用C語音編寫的程序設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：STC89C52 DS18B20溫度傳感器 Abstract: We briefly introduce the digital thermometer circuit that designed by DS18B20, 74HC138, 74HC245, AT89S52 and nixie tube. And gi

2、ves a brief description of the electric circuit. Whats more, it introduce each part of the hardware and the programmer that compiled by CKey words: STC89C52 DS18B20一、硬件部分：本課程設(shè)計(jì)硬件主要分為溫度傳感器、STC89C52、74HC138、74HC245和數(shù)碼管等五部分。1、 溫度傳感器：DS18B20是美國DALLAS半導(dǎo)體公司推出的第一片支持“一線總線”接口電路的溫度傳感器，它具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強(qiáng)、易配

3、微處理器等優(yōu)點(diǎn)，可直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號(hào)供處理器處理。其特性如下：（1） 適應(yīng)電壓范圍寬，電壓范圍在3. 05.5V，在寄生電源方式下可有數(shù)據(jù)線供電。（2） 獨(dú)特的單總線接口方式，它與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通信。（3） 支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測(cè)溫。（4） 在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感器及轉(zhuǎn)換電路集成在一只形如三極管的集成電路內(nèi)。（5） 測(cè)溫范圍-55+125，在-10+85時(shí)精度為±0.5。（6） 可編程分辨率為912位，對(duì)應(yīng)的可分辨溫度分別為0.5,0.25,0.125,0.

4、0625,可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫。（7） 在9位分辨率時(shí)，最多在93.75ms內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字；12位分辨率時(shí)，最多在750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，顯然速度更快。（8） 測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，以“一線總線”串行傳送給CPU，同時(shí)可傳送CRC校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力。（9） 負(fù)壓特性。電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)因?yàn)榘l(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。2、STC89C52 80C52是INTEL公司MCS-51系列單片機(jī)中基本的產(chǎn)品，它采用INTEL公司可靠的CHMOS工藝技術(shù)制造的高性能8位單片機(jī)，屬于標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51的HCMOS產(chǎn)品。它結(jié)合了HMOS的高速和高密度技術(shù)及CHMOS的低功耗

5、特征，它基于標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51單片機(jī)體系結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)，屬于80C51增強(qiáng)型單片機(jī)版本，集成了時(shí)鐘輸出和向上或向下計(jì)數(shù)器等更多的功能，適合于類似馬達(dá)控制等應(yīng)用場(chǎng)合。80C52內(nèi)置8位中央處理單元、256字節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM、8k片內(nèi)程序存儲(chǔ)器（ROM）32個(gè)雙向輸入/輸出(I/O)口、3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器和5個(gè)兩級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩電路。此外，80C52還可工作于低功耗模式，可通過兩種軟件選擇空閑和掉電模式。在空閑模式下凍結(jié)CPU而RAM定時(shí)器、串行口和中斷系統(tǒng)維持其功能。掉電模式下，保存RAM數(shù)據(jù)，時(shí)鐘振蕩停止，同時(shí)停止芯片內(nèi)其它功能。80C52有PDIP(4

6、0pin)和PLCC(44pin)兩種封裝形式。3、74HC138: 74HC138是一款高速CMOS器件，74HC138引腳兼容低功耗肖特基TTL（LSTTL）系列。      74HC138譯碼器可接受3位二進(jìn)制加權(quán)地址輸入（A0, A1和A2），并當(dāng)使能時(shí)，提供8個(gè)互斥的低有效輸出（Y0至Y7）。74HC138特有3個(gè)使能輸入端：兩個(gè)低有效（E1和E2）和一個(gè)高有效（E3）。除非E1和E2置低且E3置高，否則74HC138將保持所有輸出為高。利用這種復(fù)合使能特性，僅需4片74HC138芯片和1個(gè)反相器，即可輕松實(shí)現(xiàn)并行擴(kuò)展，組合成為一個(gè)1-32（5

7、線到32線）譯碼器。任選一個(gè)低有效使能輸入端作為數(shù)據(jù)輸入，而把其余的使能輸入端作為選通端，則74HC138亦可充當(dāng)一個(gè)8輸出多路分配器，未使用的使能輸入端必須保持綁定在各自合適的高有效或低有效狀態(tài)。 74HC138與74HC238邏輯功能一致，只不過74HC138為反相輸出。 4、74CH245: 總線驅(qū)動(dòng)器，典型的TTL型三態(tài)緩沖門電路。 由于單片機(jī)等CPU的數(shù)據(jù)地址控制總線端口都有一定的負(fù)載能力，如果負(fù)載超過其負(fù)載能力，一般應(yīng)加驅(qū)動(dòng)器。 另外，也可以使用74HC244等其他電路，74HC244比74HC245多了鎖存器。      二、電路電路圖如下

8、所示：在本電路中，單片機(jī)的P0口通過鎖存器，連接到數(shù)碼管的位選管腳，P2通過三八譯碼器，連接到數(shù)碼管的段選管腳。增加鎖存器和三八譯碼器的目的，主要是為了增加數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)電流，解決共陰極數(shù)碼管因驅(qū)動(dòng)不足而無法顯示的問題。其次，蜂鳴器通過PNP型三極管驅(qū)動(dòng)，當(dāng)實(shí)際溫度超過設(shè)定的溫度界限時(shí)， P3.4管腳輸出低電平時(shí)，蜂鳴器報(bào)警。3個(gè)按鍵分別接著P1.0-P1.2，按鍵按下時(shí)，向單片機(jī)輸入低電平，單片機(jī)檢測(cè)到低電平后坐出相應(yīng)的動(dòng)作。實(shí)物圖如下所示：三、實(shí)驗(yàn)程序程序使用C語言編寫，具體如下：#include<reg52.h>#include <intrins.h>#define

9、 uchar unsigned char#define uint unsigned intint temp_h;/存儲(chǔ)上限值int temp_l;/存儲(chǔ)下限值/int tempp;/存儲(chǔ)用來比較的溫度int temp;/存儲(chǔ)溫度uchar shi;/存儲(chǔ)十位數(shù)值uchar ge;/存儲(chǔ)個(gè)位數(shù)值uchar xiao;/存儲(chǔ)小數(shù)點(diǎn)后第一位uchar flag1;/模式標(biāo)志uchar flag3;/確認(rèn)標(biāo)志sbit key1=P10;/模式轉(zhuǎn)換sbit key2=P11;/加1sbit key3=P12;/確認(rèn)sbit DS=P37;/定義DS18B20接口sbit feng=P34;/定義蜂鳴器i

10、nt tmp(void);void tmpchange(void);void tmpwritebyte(uchar dat);uchar tmpread(void);bit tmpreadbit(void);void dsreset(void);void delayb(uint count);uchar table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;/不帶小數(shù)點(diǎn)的共陰極數(shù)碼管代碼uchar table1=0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd,0x87,0xff,0xef;/帶小數(shù)點(diǎn)的工陰極數(shù)碼管代

11、碼void init()key1=1;key2=1;key3=1;flag1=0;flag3=0;temp_h=0;temp_l=0;void delayms(unsigned int v)unsigned int m,n;for(m=v;m>0;m-)for(n=73;n>0;n-);void display()/溫度顯示函數(shù)shi=temp/100;/獲取十位ge=temp%100/10;/獲取個(gè)位xiao=temp%10;/獲取小數(shù)點(diǎn)后第一位P2=0x00;P0=0x05;P2=tableshi;delayms(5);P2=0x00;P0=0x06;P2=table1ge;d

12、elayms(5);P2=0x00;P0=0x07;P2=tablexiao;delayms(5);P2=0x00;void display_h()/顯示上限溫度shi=temp_h/10;ge=temp_h%10;xiao=0;P0=0x04;P2=0x76;/顯示hdelayms(5);P2=0x00;P0=0x05;P2=tableshi;delayms(5);P2=0x00;P0=0x06;P2=table1ge;delayms(5);P2=0x00;P0=0x07;P2=tablexiao;delayms(5);P2=0x00;void display_l()/顯示下限溫度shi=t

13、emp_l/10;ge=temp_l%10;xiao=0;P0=0x04; P2=0x38;/顯示ldelayms(5);P2=0x00;P0=0x05;P2=tableshi;delayms(5);P2=0x00;P0=0x06;P2=table1ge;delayms(5);P2=0x00;P0=0x07;P2=tablexiao;delayms(5);P2=0x00;void main()/主函數(shù)init();/調(diào)用初始化程序while(1)/大循環(huán)while(flag1=0)&&(flag3=0)/模式0，顯示溫度，flag1作為模式標(biāo)志位，0為顯示模式，1為上限調(diào)整模式

14、，2為下限調(diào)整模式tmpchange();/溫度轉(zhuǎn)換temp=tmp();display();/調(diào)用溫度顯示函數(shù)if(key1=0)/按下key1,則轉(zhuǎn)換到上限調(diào)整模式delayms(200);flag1=1;key1=1;while(flag1=0)&&(flag3=1)/顯示模式并開始比較feng=1;tmpchange();/溫度轉(zhuǎn)換temp=tmp();display();/調(diào)用溫度顯示函數(shù)/temp=temp/10;while(temp>temp_h)|(temp<temp_l)tmpchange();/溫度轉(zhuǎn)換temp=tmp();display();/

15、調(diào)用溫度顯示函數(shù)feng=0;while(flag1=1)/模式1，上限調(diào)整模式/temp_h=0;/給上限溫度賦零while(flag1=1)display_h();if(key2=0)temp_h+;/key2=1;while(!key2)display_h();if(key1=0)/按下key1,則轉(zhuǎn)換到下限調(diào)整模式/delayms(200);flag1=2;temp_h=temp_h*10;while(!key1); /key1=1;if(key3=0)/按下key3,顯示溫度并開始比較flag1=0;flag3=1;/key3=1;/tempp=tempp_h;temp_h=temp

16、_h*10;while(!key3);while(flag1=2)/模式2，下限調(diào)整模式/temp_l=0;while(flag1=2)display_l();if(key2=0)temp_l+;/key2=1;while(!key2)display_l();if(key1=0)/按下key1,則轉(zhuǎn)換到上限調(diào)整模式delayms(200);flag1=1;temp_l=temp_l*10;while(!key1); /key1=1;if(key3=0)/按下key3,顯示溫度并開始比較flag1=0;flag3=1;/key3=1;/tempp=temp_l;temp_l=temp_l*10;

17、while(!key3);void delay(void)/空5個(gè)指令_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();void delayb(uint count) /delay uint i; while(count) i=200; while(i>0) i-; count-; void dsreset(void) /DS18B20初始化 uint i; DS=0; i=103; while(i>0)i-; DS=1; i=4; while(i>0)i-; bit tmpreadbit(void) / 讀一位 uint i; bit dat;

18、 DS=0;i+; /小延時(shí)一下 DS=1;i+;i+; dat=DS; i=8;while(i>0)i-; return (dat); uchar tmpread(void) /讀一個(gè)字節(jié) uchar i,j,dat; dat=0; for(i=1;i<=8;i+) j=tmpreadbit(); dat=(j<<7)|(dat>>1); /讀出的數(shù)據(jù)最低位在最前面，這樣剛好/一個(gè)字節(jié)在DAT里 return(dat); /將一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)返回 void tmpwritebyte(uchar dat) /寫一個(gè)字節(jié)到DS18B20里 uint i; ucha

19、r j; bit testb; for(j=1;j<=8;j+) testb=dat&0x01; dat=dat>>1; if(testb) / 寫1部分 DS=0; i+;i+; DS=1; i=8;while(i>0)i-; else DS=0;/寫0部分 i=8;while(i>0)i-; DS=1; i+;i+; void tmpchange(void) /發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換命令 dsreset(); /初始化DS18B20 delayb(1); /延時(shí) tmpwritebyte(0xcc); / 跳過序列號(hào)命令 tmpwritebyte(0x44); /發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換命令int tmp() /獲得溫度 float tt; uchar