基于單片機的多點溫度測試系統(tǒng)_畢業(yè)論文設(shè)計

1、基于單片機的多點溫度測試系統(tǒng)摘 要 集成電路的大規(guī)模開展對單片機控制電路的實際運用有著巨大的推動作用。單片機具有體積小、重量輕、價格廉價、低功耗、控制功能強及運算速度快等特點，使其在測控系統(tǒng)、智能儀表、機電一體化產(chǎn)品、智能接口等方面具有較廣泛的運用。以單片機為核心，運用溫度傳感器可完成對溫度采集，并進行相應(yīng)的處理。本系統(tǒng)利用4片溫度傳感器DS18B20把所測得的溫度發(fā)送到AT89C52單片機上，通過單片機的處理發(fā)送到顯示單元進行顯示。系統(tǒng)運用單片機進行溫度上下限設(shè)定，對各點溫度進行測控報警，運用主從分布式思想，實現(xiàn)溫度的遠程控制，構(gòu)成多點溫度檢測系統(tǒng)。關(guān)鍵詞 單片機，溫度傳感器，多點溫度檢測A

2、BSTRACTThe practical application of large-scale development of the integrated circuit chip control circuit promoting. MCU with a small size, light weight, inexpensive, low-power, control and computing speed, the monitoring and control systems, intelligent instruments, mechanical and electrical integ

3、ration products, intelligent interface. With the single chip processor as the core, the application of temperature sensor for temperature acquisition can be completed, and carry on corresponding processing.This system, using four slices of DS18B20, sent the temperature measured by the temperature se

4、nsor DS18B20 to AT89C52 single-chip computer, through the MCU processing, the temperature is sent to the display unit to display. The system uses the MCU to set upper and lower temperature, to measure and control the point temperature and alarm. At the same time, use the main distributed thought to

5、achieve remote control of the temperature, and to constitute a multi-point temperature detection system. Key Words: MCU, Slice, Multi-point temperature detection目 錄 TOC o 1-3 h z u 1.緒論1課題背景1國內(nèi)外開展現(xiàn)狀1本設(shè)計的內(nèi)容及任務(wù)2設(shè)計內(nèi)容2設(shè)計任務(wù)22.系統(tǒng)總體設(shè)計3系統(tǒng)概述3系統(tǒng)工作原理3系統(tǒng)器件的選擇4單片機的選擇4溫度傳感器的選擇5顯示器的選擇83.系統(tǒng)的硬件設(shè)計10單片機最小系統(tǒng)的設(shè)計113.1.1

6、時鐘電路的設(shè)計11復(fù)位電路的設(shè)計113.2溫度采集模塊的設(shè)計123.3 LCD顯示電路133.4 鍵盤電路143.5 聲光報警電路154.系統(tǒng)的軟件設(shè)計16工作方案簡介16主程序流程圖16溫度讀取轉(zhuǎn)換模塊17液晶顯示模塊19按鍵處理模塊20聲光報警模塊215.系統(tǒng)的軟件仿真226.總結(jié)23參考文獻24答 謝25附 錄1 系統(tǒng)硬件原理圖26附 錄2 程序設(shè)計26隨著現(xiàn)代科技的開展，溫度成為了各行各業(yè)最普遍而重要的測量和控制參數(shù)。溫度的測量技術(shù)與和所處的環(huán)境密切相關(guān)，隨著時代的進步，科技的開展，各行各業(yè)各行各業(yè)對溫度的測試系統(tǒng)的要求也在不斷提高以到達設(shè)備環(huán)境、生產(chǎn)流程的平安要求。集成電路的大規(guī)模開

7、展對單片機控制電路的實際運用有著巨大的推動作用。單片機具有體積小、重量輕、價格廉價、低功耗、控制功能強及運算速度快等特點，使其在測控系統(tǒng)、智能儀表、機電一體化產(chǎn)品、智能接口等方面具有較廣泛的運用。以單片機為核心，運用溫度傳感器可完成對溫度采集，并進行相應(yīng)的處理。所以基于單片機的多點溫度測試系統(tǒng)被廣泛用于工農(nóng)業(yè)的控制過程中，既提高了產(chǎn)品的功能和質(zhì)量，體統(tǒng)的抗干擾能力得到大幅提升，又降低了本錢，同時也簡化了設(shè)計，對提高控制效率，節(jié)約資源起到了重要作用。 近年來，在溫度的測控領(lǐng)域，多種新型的測量技術(shù)已經(jīng)取得了重大突破，新一代溫度測量元件正在不斷出現(xiàn)和完善化，從晶體管測溫元件到智能集成電路測溫元件、核

8、磁共振溫度測量器、激光以及微波測溫等等。這種現(xiàn)象充分地說明了溫度測量技術(shù)的開展已經(jīng)進入到了一種新的時代，人們會隨著身處的不同環(huán)境來選擇不同的溫度測控方式?？偟膩碚f溫度的測量開展可分為：繼續(xù)對傳統(tǒng)的溫度測量元件的不斷完善；加強新原理、新材料、新加工工藝的開發(fā)；向智能化、集成化、適用化方向開展等。而基于單片機檢測溫度的傳感元件也不斷更新，其中最有代表性的屬DS18B20溫度傳感器。DS18B20是美國MAXIM半導(dǎo)體器件公司的全子公司Dallas生產(chǎn)的一種但數(shù)據(jù)總線數(shù)字輸出型全集成式智能溫度傳感器，其優(yōu)點是集測溫敏感元件及其AD轉(zhuǎn)換、運算處理、邏輯控制、ROM和RAM單元、IO端口等電路模塊全部集

9、成在一塊極小的半導(dǎo)體芯片上，簡化了電路設(shè)計，與傳統(tǒng)的溫度傳感器相比，新型的智能溫度傳感器具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強、易于與微處理器接口等優(yōu)點。基于單片機的智能溫度檢測技術(shù)具有廣闊應(yīng)用前景和巨大經(jīng)濟價值。設(shè)計內(nèi)容要求利用單片機、傳感器及其他所需器件設(shè)計一個多點溫度測試系統(tǒng)，可以同時對多個點進行溫度的檢測和顯示。1設(shè)計任務(wù)分為硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩方面任務(wù)。硬件設(shè)計方面，選擇控制器，進行硬件電路的設(shè)計，包括檢測電路、提示電路、顯示電路、外圍輔助電路等；軟件方面，利用C語言或者匯編語言編寫程序，實現(xiàn)各功能測試。具體要求能夠做出實物，實現(xiàn)根本功能。單片機系統(tǒng)的設(shè)計，關(guān)鍵是系統(tǒng)內(nèi)信號傳輸?shù)膯?/p>

10、題。因為單片機不能直接接受模擬量信號，所在在溫度測量的環(huán)節(jié)必須對溫度信號的性質(zhì)進行確認，假設(shè)采用以模擬量信號的根底的溫度傳感器作為溫度采集端，那么要考慮溫度模擬量與數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換，而直接用數(shù)字溫度傳感器作為溫度的采集端，不僅可以簡化電路設(shè)計，而且可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在多點測溫系統(tǒng)中，傳統(tǒng)用模擬信號進過各種變換得到最終溫度的方式正面臨各類問題的挑戰(zhàn)，而采用數(shù)字溫度芯片DS18B20測量溫度，其輸出的信號是全數(shù)字化的，便于單片機處理及控制，省去了傳統(tǒng)的測溫方法的很多外圍電路，使得測溫系統(tǒng)體積較小，本錢較低，且一個單片機芯片可連接多個溫度傳感器，實現(xiàn)多點溫度的檢測。系統(tǒng)由數(shù)字溫度計DS1820和

11、微控制器AT89C52構(gòu)成的溫度測量裝置，通過液晶顯示器進行溫度顯示，并通過按鍵進行報警上下限設(shè)置，當(dāng)溫度超過設(shè)定范圍時，聲光報警系統(tǒng)會進行報警提示。 本系統(tǒng)利用4個溫度傳感器DS18B20把所測的溫度發(fā)送到AT89C52，通過單片機的處理控制顯示單元進行顯示，并通過按鍵系統(tǒng)進行溫度上下限設(shè)定，對各點溫度進行聲光測控報警。系統(tǒng)運用主從分布式思想，實現(xiàn)溫度的遠程控制, 構(gòu)成多點溫度檢測系統(tǒng)。系統(tǒng)的總體設(shè)計框圖如圖2-1所示圖2-1 系統(tǒng)總體設(shè)計框圖一個單片機工作系統(tǒng)中芯片的性能，對單片機系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性顯得尤為重要，在選擇芯片時，既要考慮系統(tǒng)的本錢，同時也要考慮所選芯片的實用性，使整個系統(tǒng)的性價

12、比最高。單片機的選擇單片機的全稱是單片微型計算機，又稱MCU，是將計算機的根本局部微型化，使之集成在一塊芯片上的微機，片內(nèi)含有CPU、ROM、RAM、并行IO接口、定時計數(shù)器、AD、DA、中斷控制、系統(tǒng)時鐘及系統(tǒng)總線等3。隨著微電子設(shè)計技術(shù)及計算機技術(shù)的不斷開展，單片機產(chǎn)品和技術(shù)日新月異。目前，生產(chǎn)單片機的廠商有很多比擬著名的有Intel、Philips、Microchip、Motorola、Atmel等半導(dǎo)體企業(yè)。Intel公司生產(chǎn)的8051芯片，其結(jié)構(gòu)合理，技術(shù)也比擬成熟，此外還有一些廠家生產(chǎn)與MCS-51系列相兼容的芯片，例如Atmel公司生產(chǎn)的Atmel89 系列單片機簡稱89系列單片

13、機，就是基于Intel公司的MCS-51系列而研制的，這是一種內(nèi)部含F(xiàn)lash存儲器的特殊單片機。目前89系列單片機取代了傳統(tǒng)的MCS-51系列單片機，成為了人們使用的主流單片機之一，慮到本系統(tǒng)是多路溫度檢測，顯示及控制線路較多，所以選擇性價比相對較高的AT89C52單片機。 AT89C52引腳圖如圖2-2所示。圖2-2 AT89C52引腳圖溫度傳感器的選擇目前市場上溫度傳感器的種類繁多，以普通傳感器建立檢測系統(tǒng)時，首先要建立傳感器輸出信號與被測物理量之間關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，并在此根底上，設(shè)計出傳感器接口電路，對傳感器的輸出信號進行AD轉(zhuǎn)換和補償。而智能溫度傳感器具有模擬量信號到數(shù)字量值的AD轉(zhuǎn)換

14、，并且能夠在程序控制下，設(shè)置AD的精度，具有自己的指令系統(tǒng)，并且?guī)в袛?shù)據(jù)存儲功能。綜上所述，選用智能溫度傳感器DS18B20不僅可以降低電路設(shè)計的難度，同時還可以提高所測溫度的準(zhǔn)確度，故可以選用四個數(shù)字溫度傳感器DS18B20組成溫度的采集模塊。DS18B20是美國MAXIM半導(dǎo)體公司的全資子公司Dallas生產(chǎn)的一種單數(shù)據(jù)總線數(shù)字輸出型全集成式智能溫度傳感器。這種傳感器既可以單只獨立使用，易于與外部微處理器系統(tǒng)連接，進行交換數(shù)據(jù)；又可以多只聯(lián)網(wǎng)使用，組成多點信息采集網(wǎng)絡(luò)或綜合信息處理系統(tǒng)，是一種典型的單芯片型智能傳感器。其引腳圖如圖2-3所示。圖2-3 DS18B20引腳圖DS18B20有兩

15、種供電方式：一是使用外接電源供電，它是最普通的供電方式，二是使用其內(nèi)部的寄生電源供電，寄生電源方式是指DS18B20可以通過數(shù)據(jù)線為自身供電，即通過內(nèi)部電容存儲數(shù)據(jù)總線上電信號的能量來產(chǎn)生電能，為傳感器工作供電。 DS18B20的工作步驟可分為三步： 第一步 初始化DS18B20，發(fā)送“初始化脈沖信號。 第二部 執(zhí)行DS18B20的“ROM操作命令，并在其后跟隨需要交換的數(shù)據(jù)。 第三部 執(zhí)行DS18B20的“功能操作命令，并在其后跟隨需要交換的數(shù)據(jù)5。一般情況下，每次使用DS18B20時，都必須按照上述這三步的操作順序訪問DS18B20器件,不能缺少其中任何一個步驟，也不能變更這三個步驟的執(zhí)行

16、順序。否那么，DS18B20不能做出正常響應(yīng)。DS18B20指令系統(tǒng)如表2-1所示。表2-1 DS18B20指令系統(tǒng)指令約定代碼功能讀ROM33H讀DS18B20ROM中的編碼64位地址符合ROM55H匹配ROM命令用于選中指定的DS18B20器件，主機發(fā)送匹配ROM命令后面跟隨指定器件的64位ROM序列號，可以再單只或多只器件在線的情況下，準(zhǔn)確定位指定序列號的DS18B20器件。搜索ROM0F0H主機可以通過發(fā)送和執(zhí)行“搜索ROM命令，來識別這些單總線器件的序列號，確定在線的DS18B20器件的數(shù)量和類型。跳過ROM0CCH忽略64位ROM地址，直接向DS18B20發(fā)溫度轉(zhuǎn)換溫度，適用單片機

17、工作。告警搜索命令0ECH執(zhí)行后，只有溫度超過設(shè)定值上限或下限時單片機作出反響。溫度轉(zhuǎn)換44H命令DS18B20啟動對溫度溫度傳感器所測得溫度數(shù)值進行AD轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字溫度數(shù)據(jù)保存在便箋式暫存器中的溫度存放器中。讀存放器0BEH讀內(nèi)部RAM中9字節(jié)的內(nèi)容。寫存放器4EH用于使主機向DS18B20片內(nèi)暫存器寫入3個字節(jié)的數(shù)據(jù)，寫入過程必須從低字節(jié)向高字節(jié)順序進行。復(fù)制存放器48H將內(nèi)部RAM的第3，4字節(jié)的內(nèi)容復(fù)制到EPRAM中。復(fù)制EPRAM0B8H將EPRAM中內(nèi)容恢復(fù)到RAM的第3，4字節(jié)。讀供電方式0B4H此命令用來使主機知曉DS18B20當(dāng)前使用的電源供電方式，寄生供電時DS18B

18、20發(fā)送“0，外接電源供電DS18B20發(fā)送“1。DS18B20主要功能參數(shù)如下：1) 測溫范圍：-55+125；在-10+85范圍內(nèi)，測溫精度為。2) 溫度轉(zhuǎn)換精度：AD轉(zhuǎn)換精度分為4級，各級轉(zhuǎn)換精度對應(yīng)的輸出信號的碼位，從低到高分別為：9位，10位 ，11位，12位。但DS18B20初次上電時默認的溫度轉(zhuǎn)換精度為12位碼。4) 測溫AD轉(zhuǎn)換時間：9位精度時為93.75ms；10位精度時為187.5ms；11位精度時為375ms；12位精度時為750ms。5) 可以設(shè)定報警溫度的上下門限值，保存在EEPROM中。6) 電源電壓適用范圍：3.05.5V。顯示器的選擇 由于本系統(tǒng)要同時對采集的四

19、路溫度進行顯示，如選用數(shù)碼管顯示，所需的數(shù)碼管較多，而使用液晶在顯示器可以滿足同時對多路溫度進行顯示的需求。液晶顯示LCD是單片機應(yīng)用系統(tǒng)的一種常用人機接口形式，其優(yōu)點是顯示質(zhì)量高、數(shù)字式接口、體積小、重量輕、功耗低。廣泛使用的點陣字符式液晶顯示模塊LCD1602有控制器HD44780、驅(qū)動器HD44100和液晶板組成。LCD1602模塊為216字VmAVV4.35(WH)mm。其外形如圖2-4所示。 圖2-4 LCD1602模塊外形LCD1602模塊使用時要先進行初始化，初始化內(nèi)容為清屏、功能設(shè)置、顯示與不顯示設(shè)置、輸入模式設(shè)置，LCD1602第一行字符地址為00H0FH、第二行字符地址為4

20、0H4FH，如要輸入字符，那么應(yīng)先確認輸入字符的地址。LCD1602模塊的控制是通過操作命令完成的。共有11條命令，如表2-2所示。表2-2 LCD1602操作指令序號指令RSRWD7D6D5D4D3D2D1D01清屏00000000012光標(biāo)歸為000000001*3輸入模式設(shè)置00000001IDS4顯示與不顯示設(shè)置0000001DCB5光標(biāo)或屏幕內(nèi)容移位選擇000001SCRL*6功能設(shè)置00001DLNF*7CGRAM地址設(shè)置0001CGRAM地址8DDRAM地址設(shè)置001DDRAM地址9讀忙標(biāo)志和計數(shù)器地址設(shè)置01BF計數(shù)器地址10寫DDRAM或CGROM10要寫的數(shù)據(jù)11讀DDRA

21、M或CGROM11讀出的數(shù)據(jù)命令說明：命令1：清屏DDRAM全寫空格。光標(biāo)回到主屏幕左上角，地址計數(shù)器設(shè)置為0。命令2：光標(biāo)歸位。光標(biāo)回到主屏幕左上角。命令3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置。ID：光標(biāo)移動方向，高電平右移，低電平左移。S：屏幕上的文字是否左移或者右移，高電平表示有效，低電平那么無效。命令4：顯示與不顯示設(shè)置。D：顯示的開與關(guān)，為1表示開顯示，為0表示關(guān)顯示。C：光標(biāo)的開與關(guān)，為1表示有光標(biāo)，為0表示無光標(biāo)。B：光標(biāo)是否閃爍，為1表示閃爍，為0表示不閃爍。命令5：光標(biāo)或屏幕內(nèi)容移位選擇。SC：為1時移動屏幕內(nèi)容，為0時移動光標(biāo)。RL：為1時右移，為0時左移。命令6：功能設(shè)置。DL：為0時設(shè)

22、為4位數(shù)據(jù)接口，為1時設(shè)為8位數(shù)據(jù)接口。N：為0時單行顯示，為1時雙行顯示。F：為0時顯示57點陣，為1時顯示510點陣。命令7：CGRAM地址設(shè)置，地址范圍00H3FH共64個單元，對應(yīng)8個自定義字符。命令8：DDRAM地址設(shè)置，地址范圍00H7FH。命令9：讀忙標(biāo)志和計數(shù)器地址。計數(shù)器地址范圍00H7FH。命令10：寫DDRAM或CGROM。要配合地址設(shè)置命令。命令11：讀DDRAM或CGROM。要配合地址設(shè)置命令。一個多路溫度采集系統(tǒng)，包括多路溫度信息的采集、轉(zhuǎn)換、顯示等環(huán)節(jié)。本系統(tǒng)主要包括微處理器、四路溫度的采集器、顯示電路、復(fù)位電路、時鐘電路、鍵盤電路、聲光報警電路等。單片機最小系統(tǒng)

23、，是組成一個獨立工作的單片機系統(tǒng)是，芯片和連接各芯片之間的總線少的不能再少。一般情況下包括：單片機、時鐘電路、復(fù)位電路。 時鐘電路的設(shè)計在AT89C52的引腳XTAL1和XTAL2端外接晶體振蕩器簡稱晶振，就構(gòu)成了內(nèi)部震蕩方式，時鐘電路如圖3-1所示，其中電容C1和C2的作用是穩(wěn)定頻率和快速起振，典型值為30pF，晶振CYS的震蕩頻率要小于12MHZ，典型值為6MHZ、12MHZ或，由于本系統(tǒng)要與PC機通信，所以應(yīng)選擇的晶振，這樣便于將波特率設(shè)定為標(biāo)稱值。圖3-1 時鐘電路復(fù)位電路的設(shè)計復(fù)位是使單片機獲系統(tǒng)中的其他部件處于某種確定的初始狀態(tài)。單片機上電后首先從復(fù)位操作開始。單片機的復(fù)位是通過復(fù)

24、位電路實現(xiàn)的，在實際應(yīng)用中，復(fù)位操作有兩種方式形式：一是上電復(fù)位，二是按鍵復(fù)位。本系統(tǒng)采用按鍵復(fù)位。復(fù)位信號變低電平時，單片機開始執(zhí)行程序。復(fù)位電路如圖3-2所示，按鍵復(fù)位支路由按鍵RESET，電阻R1，R2組成，電路的參數(shù)為：R1=470，R2=200。通過電路分析可知，在單片機運行期間，當(dāng)RESET按鍵按下時，按鍵接通相當(dāng)于短路，電容C3的電壓不能躍變，RST引腳獲得高電平信號，隨著電容C3的放電，RST引腳的電平將逐漸下降,兩個機器周期后單片機就執(zhí)行復(fù)位操作。圖3-2 復(fù)位電路本系統(tǒng)將四個DS18B20的DQ端子分別接在單片機的口上，通過單片機發(fā)送指令分別對每個溫度傳感器進行讀寫操作，這

25、樣可以跳過讀每個DS18B20的序列號而直接進行溫度的讀寫，從而實現(xiàn)多點溫度檢測系統(tǒng)。DS18B20有三個引腳，其中兩根是電源線VDD和GND，另外一根用作總線DQ(Data InOut)，其輸入和輸出均是數(shù)字信號，與TTL電平兼容，因此其可以與微處理器直接進行接口，從而省去了一般傳感器所必需的中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)。四片DS18B20采用外接獨立電源供電，這使DS18B20的工作穩(wěn)定，并使測控系統(tǒng)可以隨時偵測DS18B20的工作狀態(tài)，做出適時的指令操作。DS18B20的接口電路如圖3-3所示。 圖3-3 DS18B20的接口電路3.3 LCD顯示電路本系統(tǒng)通過P0口來連接LCD1602的D0D7，采用

26、8路10K的排阻限流，口分別連接1602的RS、RD、E，通過這三個引腳來控制1602的讀寫。四路溫度同時顯示在1602上，便于讀數(shù)，接口電路如圖3-4所示。 圖3-4 LCD1602接口電路3.4 鍵盤電路控制電路是一個單片機系統(tǒng)必不可少組成局部，本系統(tǒng)在運行的過程中會根據(jù)外部環(huán)境的變化對溫度報警的上下限進行設(shè)置，故把單片機的口作為控制按鈕的輸入端，它們在運行中對應(yīng)的功能分別為設(shè)置溫度報警上限、設(shè)置溫度報警下限、溫度值加1、溫度值減1和退出。當(dāng)有按鍵按下時，單片機對應(yīng)的端口會被置0，單片時機做出相應(yīng)的響應(yīng)，并通過LCD1602進行顯示。鍵盤電路如圖3-5所示。圖3-5 鍵盤電路3.5 聲光報

27、警電路由于本系統(tǒng)設(shè)有報警系統(tǒng)，單片機需對溫度傳感器所測得的溫度進行檢測，并與設(shè)定的溫度上限縣進行比擬，當(dāng)發(fā)現(xiàn)所測溫度超出所設(shè)定溫度值的范圍時單片機發(fā)出報警信號。聲光報警電路如圖3-6所示，通過口來控制蜂鳴器報警，通過來控制四只不同顏色的發(fā)光二極管，四只發(fā)光二極管對應(yīng)四只DS18B20溫度傳感器，單片機復(fù)位后P1口輸出高電平，四只二極管被點亮，當(dāng)某只溫度傳感器超出溫度范圍時，相應(yīng)的控制端口置0，熄滅發(fā)光二級管進行報警提示，同時蜂鳴器會響起。圖3-6 聲光報警電路軟件程序是一個單片機系統(tǒng)正常工作的核心，單片機根據(jù)程序來執(zhí)行相關(guān)指令，使系統(tǒng)實現(xiàn)所有的預(yù)定功能。本系統(tǒng)通電以后進行復(fù)位初始化操作，四路D

28、S18B20測取個路溫度送入LCD液晶屏顯示，再啟動報警系統(tǒng)對路溫度進行檢測，觀察是否有溫度超出設(shè)定的溫度范圍，如果有，那么啟動報警，同時提示電路進行提示，單片機隨時對按鍵系統(tǒng)溫度上下限的設(shè)定進行檢測，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有控制按鈕按下時，對相應(yīng)的按鍵進行響應(yīng)，設(shè)置溫度檢測的上下限，再與設(shè)定溫度進行比照，檢測溫度。整個系統(tǒng)進行循環(huán)工作。程序處理是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵，即簡潔的硬件結(jié)構(gòu)是靠復(fù)雜的軟件來支持的。主程序的主要功能是負責(zé)讀出并處理DS18B20的測量溫度值、溫度值的實時顯示及報警功能。本系統(tǒng)采用自頂向下循環(huán)執(zhí)行程序設(shè)計，模塊化程序設(shè)計，單片機帶有復(fù)位功能，當(dāng)系統(tǒng)運行出現(xiàn)錯誤時，可以通過復(fù)位操作對整個系統(tǒng)進

29、行復(fù)位。根據(jù)對以上流程圖的分析系統(tǒng)軟件設(shè)計可分為溫度的讀取轉(zhuǎn)換模塊、LCD溫度顯示模塊、按鍵處理模塊和報警模塊幾個局部。圖4-1 主程序流程圖四路溫度采集傳感器分別接在單片機的P1.3口，可以從四個口讀取溫度，在讀取溫度時可以跳過讀ROM命令，DS18B20操作命令可以分為四步：復(fù)位命令、跳過讀ROM命令、讀RAM命令和數(shù)據(jù)交換命令。再執(zhí)行完以上四步以后，單片機判斷溫度符號，送入LCD液晶屏顯示。流程圖如圖4-2所示。圖4-2 溫度讀取轉(zhuǎn)換流程圖復(fù)位和應(yīng)答脈沖時隙首先，主機發(fā)送“復(fù)位脈沖低電平，將DS18B20的DQ總線下拉為低電平，并保持480s以上，之后主機釋放數(shù)據(jù)線并轉(zhuǎn)入接收狀態(tài)；由上拉

30、電阻將DQ總線拉至高電平，與此同時，DS18B20開始檢測脈沖電平的上升沿，這個過程大約延遲1560s，完成此操作后DS18B20發(fā)送存在脈沖，將DQ總線下拉為低電平5。寫時隙 寫“0時，主機把DQ單總線直接下拉為點電平，并保持60s以上且小于120s，完成寫0時隙。寫“1時，主機先把DQ單總線下拉為低電平持續(xù)時間為1s以上，并在15s之內(nèi)釋放DQ總線，又上拉電阻把DQ總線上拉為高電平，這個全程的時隙長度要大于60s，這樣就完成了寫1時隙5。讀時隙 DS18B20器件僅在主機發(fā)出讀時隙時，才向主機傳輸數(shù)據(jù)。所有讀時隙至少需要60s。且在兩次獨立的讀時隙之間，至少需要1s的恢復(fù)時間。每個讀時隙由

31、主機發(fā)起，至少拉低總線1s。4.4LCD液晶顯示模塊點陣字符式液晶顯示器LCD1602模塊為216字，LCD液晶屏的顯示通過四部：初始化LCD、讀操作、寫操作、數(shù)據(jù)顯示。通過編程使第一路溫度顯示在液晶顯示器的00H005H位置，第二路溫度顯示在液晶顯示器的0AH0FH位置，第三路溫度顯示在液晶顯示器的40H45H位置，第四路溫度顯示在液晶顯示器的4AH4FH位置。LCD顯示模塊流程圖如圖4-3所示。圖4-3 LCD顯示模塊流程圖實現(xiàn)溫度報警需要對報警溫度的上下限進行設(shè)置，不同環(huán)境下的報警溫度也有所不同，本系統(tǒng)通過單片機的口連接五個按鍵來對溫度進行設(shè)置，當(dāng)單片機接收到按鍵信號時對各引腳的不同功能

32、進行響應(yīng)，單片機各引腳功能如表4-1所示，按鍵處理模塊流程圖如圖4-4所示。表4-1 引腳功能引腳引腳功能設(shè)置溫度上限設(shè)置溫度下限加1減1退出圖4-4 按鍵處理模塊流程圖當(dāng)單片機讀取四路DS18B20的溫度后會對思路溫度進行檢測，與設(shè)定的溫度上下限進行比擬，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某路溫度超出設(shè)定范圍時，單片時機發(fā)出報警信號，使口輸出矩形波，蜂鳴器實現(xiàn)報警，同時提示電路的發(fā)光二極管會對應(yīng)熄滅進行報警提示，可以觀察出是哪一路溫度超出溫度設(shè)定范圍，報警模塊流程圖如圖4-5所示。圖4-5 報警模塊流程圖PROTEUS軟件是英國LabcenterElectronics公司出品的電子設(shè)計自動化軟件，包括ISIS和ARES

33、兩局部，ISIS提供了30多個元件庫數(shù)千種元器件和多種現(xiàn)實存在的虛擬儀器儀表，可以直觀地仿真微控制器系統(tǒng)、數(shù)字電路和模擬電路的功能和結(jié)果。PROTEUS軟件最大的特色之處就是可以仿真包括外圍接口模數(shù)混合電路在內(nèi)的微控制器系統(tǒng)，是一款不可多得的優(yōu)秀單片機系統(tǒng)仿真平臺。本系統(tǒng)先在PROTEUS軟件中會只好硬件原理圖，在電器連接性檢查無誤的情況下，與第三方軟件Keilc連接調(diào)試，用Keils uVision開發(fā)源代碼，并進行編輯，生成可執(zhí)行文件.HEX后，選中單片機AT899C52，左鍵點擊AT89C52，在出現(xiàn)的對話框里點擊Program File按鈕，找到剛剛編譯得到的HEX文件，然后點擊“OK

34、按鈕進行模擬。點擊模擬調(diào)試按鈕，進人調(diào)試狀態(tài)，經(jīng)對各個環(huán)節(jié)進行調(diào)試，仿真結(jié)果無誤，可以進行實物焊接。在系統(tǒng)的設(shè)計過程中，使用了數(shù)字化的溫度傳感器DS18B20，簡化了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)的以模擬量為根底的溫度傳感器想比，數(shù)字化的溫度傳感器不需要進行AD轉(zhuǎn)換，溫差的補償，使用起來更加方便可靠。由于整個系統(tǒng)使用的信號全部為數(shù)字量，可以直接將底線接在電源的負極，而不用去考慮模擬接地。使用液晶顯示器LCD1602可以將四路溫度同時顯示，觀察起來十分方便。在本次設(shè)計過程中，硬件的選取和軟件的編程都是極大考驗，要盡量降低系統(tǒng)的復(fù)雜程度，又要使系統(tǒng)在性價比最高的根底上實現(xiàn)其所有的功能。單片機強大的綜合性功能使

35、軟件程序的設(shè)計變得簡單，各變量的使用非常靈活，在設(shè)計時要考慮按鍵的去抖動，同時也要注意上下電平的輸出，采用軟硬件相結(jié)合的方式，可以防止走許多彎路，有利于系統(tǒng)的維護和調(diào)試。參考文獻1 李全利 ?單片機原理及接口技術(shù)?，北京：高等教育出版社，2021年，第二版，第1929頁。2 韓志軍 ?單片機系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用實例?，北京：機械工業(yè)出版社，2021年，第二版，第231244頁。3 肖看，李群芳 ?單片機原理、接口及應(yīng)用?，北京：清華大學(xué)出版社，2021年，第二版，第300309頁。4 喻宗泉，李建民，喻晗 ?單片機原理與應(yīng)用技術(shù)?，西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2006年，第1838頁。5 蘇震 ?

36、現(xiàn)代傳感技術(shù)?，北京：電子工業(yè)出版社,2021年,第366397頁。6 周潤景,張麗娜 ?基于Proteus的電路及單片機系統(tǒng)設(shè)計與仿真?，北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2006年，第321339頁。7 李宏，張家田 ?液晶顯示器件應(yīng)用技術(shù)?，北京：機械工業(yè)出版社，2004年，第128152頁。答 謝經(jīng)過兩個多月的努力，我的論文已經(jīng)接近尾聲，在這兩個多月里遇到了許多困難，但在指導(dǎo)老師及同學(xué)的幫助下，所有的困難都一一解決了，在這里要特別感謝王老師，在論文的選題，開題報告的提交，以及論文的寫作過程中都給了我極大的幫助。每當(dāng)一項進度遇到困難時，王老師都細心指導(dǎo)，在她的幫助下，我學(xué)會了查閱相關(guān)論文資料

37、，掌握相關(guān)芯片的使用方法，最終完成畢業(yè)設(shè)計的任務(wù)要求。在這里還要特別感謝徐同學(xué)的細心幫助，在購置焊接器件的過程中，由于對各器件在實際運用中的特性不是太了解，在徐同學(xué)的幫助下才能將器件購置齊全。同時要感謝在論文寫作過程中所有幫助過我的同學(xué)，謝謝大家的支持！附 錄1 系統(tǒng)硬件原理圖附 錄2 程序設(shè)計#include0; i-) DQ = 0; DQ = wdata&0 x01; 數(shù)據(jù)放在數(shù)據(jù)線上被讀走 delay_18B20(10); DQ = 1; wdata=1; read_temp() 1號讀取溫度值并轉(zhuǎn)換uchar a,b;ds1820rst(); ds1820wr(0 xcc);跳過讀序

38、列號ds1820wr(0 x44);啟動溫度轉(zhuǎn)換ds1820rst(); ds1820wr(0 xcc);跳過讀序列號 ds1820wr(0 xbe);讀取溫度a=ds1820rd();b=ds1820rd();tvalue=b;tvalue=8;tvalue=tvalue|a; if(tvalue0;i-) DQ1 = 0; 給脈沖信號 dat1=1; DQ1 = 1; 給脈沖信號 if(DQ1) dat1|=0 x80; delay_18B201(10); return(dat1);void ds1820wr1(uchar wdata1)寫數(shù)據(jù)uchar i=0; for (i=8; i0

39、; i-) DQ1 = 0; DQ1 = wdata1&0 x01; delay_18B201(10); DQ1 = 1; wdata1=1; read_temp1() 2號讀取溫度值并轉(zhuǎn)換uchar a1,b1;ds1820rst1(); ds1820wr1(0 xcc);跳過讀序列號ds1820wr1(0 x44);啟動溫度轉(zhuǎn)換ds1820rst1(); ds1820wr1(0 xcc);跳過讀序列號 ds1820wr1(0 xbe);讀取溫度a1=ds1820rd1();b1=ds1820rd1();tvalue1=b1;tvalue1=8;tvalue1=tvalue1|a1; if(

40、tvalue10;i-) DQ2 = 0; 給脈沖信號 dat2=1; DQ2= 1; 給脈沖信號 if(DQ2) dat2|=0 x80; delay_18B202(10); return(dat2);void ds1820wr2(uchar wdata2)寫數(shù)據(jù)uchar i=0; for (i=8; i0; i-) DQ2 = 0; DQ2 = wdata2&0 x01; delay_18B202(10); DQ2 = 1; wdata2=1; read_temp2() 3號讀取溫度值并轉(zhuǎn)換uchar a2,b2;ds1820rst2(); ds1820wr2(0 xcc);跳過讀序列號ds1820wr2(0 x44);啟動溫度轉(zhuǎn)換ds1820rst2(); ds1820wr2(0 xcc);跳過讀序列號 ds1820wr2(0 xbe);讀取溫度a2=ds1820rd2();b2=ds1820rd2();tvalue2=b2;tvalue2=8;tvalue2=tvalue2|a2; if(tvalue20;i-) DQ3 = 0; 給脈沖信號 dat3=1; DQ3= 1; 給脈沖信