單片機(jī)數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)

1、單片機(jī)原理及應(yīng)用 課程設(shè)計(jì)報(bào)告書題 目：數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)姓名:學(xué)號(hào)：專業(yè)班級(jí)：生醫(yī)091班指導(dǎo)老師：韓曉東設(shè)計(jì)時(shí)間：2012年7月目錄1 系統(tǒng)功能12 設(shè)計(jì)方案13 開發(fā)工具和芯片介紹 13.1keil軟件13.2 proteus軟件23.3.protel軟件 43.4 at89c52單片機(jī) 53.5 ds18b20溫度傳感器 64 系統(tǒng)硬件仿真電路 75 程序設(shè)計(jì)75.1主程序 75.2讀出溫度溫度子程序 75.3溫度轉(zhuǎn)換命令子程序 85.4計(jì)算溫度子程序 95.5顯示數(shù)據(jù)刷新子程序 95.6ds18b20中的rom命令 95.7溫度數(shù)據(jù)的計(jì)算處理方法 11六軟件調(diào)試與運(yùn)行結(jié)果12七電路板調(diào)

2、試 18八源程序清單 18九參考文獻(xiàn) 27單片機(jī)數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)一、 系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能數(shù)字溫度計(jì)測溫范圍在-55-125精度誤差在0.5以內(nèi)，用四位共陽led數(shù)碼管直接讀顯示，要求高位為0不顯示，低于0時(shí)前面顯示“-”。二、 設(shè)計(jì)方案傳統(tǒng)的測溫元件有熱電偶和熱電阻，而熱電偶和熱電阻測出的一般都是電壓，再轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的溫度，需要比較多的外部硬件支持，硬件電路復(fù)雜，軟件調(diào)試復(fù)雜，制作成本高。而數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)可采用美國dallas半導(dǎo)體公司繼ds1820之后推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器ds18b20作為檢測元件，測溫范圍為-55-125，分辨率最大可達(dá)0.0625。ds18b20可以直接讀出被測溫度值（

3、不用校準(zhǔn)），而且采用單線與單片機(jī)通訊，減少了外部的硬件電路，具有高精度和易使用的特點(diǎn)。按照系統(tǒng)功能的要求，數(shù)字溫度計(jì)由主控制器、測溫單元和顯示電路3個(gè)模塊組成?？傮w系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖見圖1四位led數(shù)碼顯示器89c52主控制器溫度傳感器掃描驅(qū)動(dòng)圖1 數(shù)字溫度計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)3 開發(fā)工具和芯片介紹 3.1 keil軟件3.1.1 keil軟件簡介keil c51是美國keil software公司出品的51系列兼容單片機(jī)c語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，c語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。用過匯編語言后再使用c來開發(fā)，體會(huì)更加深刻。keil c51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大

4、的集成開發(fā)調(diào)試工具，全windows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到keil c51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語言的優(yōu)勢(shì)。keil c51軟件是一個(gè)基于32位windows環(huán)境的應(yīng)用程序，支持c語言和匯編語言編程，其6.0以上的版本將編譯和仿真軟件統(tǒng)一為vision(通常稱為v2)。keil提供包括c編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，由以下幾部分組成：vision ide集成開發(fā)環(huán)境c51編譯器、a51匯編器、lib51庫管理器、bl51連接/定位器

5、、oh51目標(biāo)文件生成器以及 monitor-51、rtx51實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。3.1.2 keil軟件調(diào)試功能應(yīng)用keil進(jìn)行軟件仿真開發(fā)的主要步驟為：編寫源程序并保存建立工程并添加源文件設(shè)置工程編譯/匯編、連接，產(chǎn)生目標(biāo)文件程序調(diào)試。keil使用“工程”(project)的概念，對(duì)工程(而不能對(duì)單一的源程序)進(jìn)行編譯/匯編、連接等操作。工程的建立、設(shè)置、編譯/匯編及連接產(chǎn)生目標(biāo)文件的方法非常易于掌握。首先選擇菜單file-new，在源程序編輯器中輸入?yún)R編語言或c語言源程序(或選擇file-open，直接打開已用其它編輯器編輯好的源程序文檔)并保存，注意保存時(shí)必須在文件名后加上擴(kuò)展名.asm(.

6、a51)或.c；然后選擇菜單project-new project，建立新工程并保存(保存時(shí)無需加擴(kuò)展名，也可加上擴(kuò)展名.uv2)；工程保存后會(huì)立即彈出一個(gè)設(shè)備選擇對(duì)話框，選擇cpu后點(diǎn)確定返回主界面。這時(shí)工程管理窗口的文件頁(files)會(huì)出現(xiàn)“target1”，將其前面+號(hào)展開，接著選擇source group1，右擊鼠標(biāo)彈出快捷菜單，選擇“add file to group source group1”，出現(xiàn)一個(gè)對(duì)話框，要求尋找并加入源文件(在加入一個(gè)源文件后，該對(duì)話框不會(huì)消失，而是等待繼續(xù)加入其它文件)。加入文件后點(diǎn)close返回主界面，展開“source group1”前面+號(hào)，就會(huì)

7、看到所加入的文件，雙擊文件名，即可打開該源程序文件。緊接著對(duì)工程進(jìn)行設(shè)置，選擇工程管理窗口的target1，再選擇project-option for targettarget1(或點(diǎn)右鍵彈出快捷菜單再選擇該選項(xiàng))，打開工程屬性設(shè)置對(duì)話框，共有8個(gè)選項(xiàng)卡，主要設(shè)置工作包括在target選項(xiàng)卡中設(shè)置晶振頻率、在debug選項(xiàng)卡中設(shè)置實(shí)驗(yàn)仿真板等，如要寫片，還必須在output選項(xiàng)卡中選中“creat hex fi”；其它選項(xiàng)卡內(nèi)容一般可取默認(rèn)值。工程設(shè)置后按f7鍵(或點(diǎn)擊編譯工具欄上相應(yīng)圖標(biāo))進(jìn)行編譯/匯編、連接以及產(chǎn)生目標(biāo)文件。成功編譯/匯編、連接后，選擇菜單debug-start/stop

8、debug session(或按ctrl+f5鍵)進(jìn)入程序調(diào)試狀態(tài)，keil提供對(duì)程序的模擬調(diào)試功能，內(nèi)建一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真cpu以模擬執(zhí)行程序。keil能以單步執(zhí)行(按f11或選擇debug-step)、過程單步執(zhí)行(按f10或選擇debug-step over)、全速執(zhí)行等多種運(yùn)行方式進(jìn)行程序調(diào)試。如果發(fā)現(xiàn)程序有錯(cuò)，可采用在線匯編功能對(duì)程序進(jìn)行在線修改(debug-inline assambly)，不必執(zhí)行先退出調(diào)試環(huán)境、修改源程序、對(duì)工程重新進(jìn)行編譯/匯編和連接、然后再次進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)的步驟。對(duì)于一些必須滿足一定條件(如按鍵被按下等)才能被執(zhí)行的、難以用單步執(zhí)行方式進(jìn)行調(diào)試的程序行，可采用

9、斷點(diǎn)設(shè)置的方法處理(debug-insert/remove breakpoint或debug-breakpoints等)。在模擬調(diào)試程序后，還須通過編程器將.hex目標(biāo)文件燒寫入單片機(jī)中才能觀察目標(biāo)樣機(jī)真實(shí)的運(yùn)行狀況。3.2 proteus軟件3.2.1. proteus簡介proteus軟件是英國labcenter electronics公司出版的eda工具軟件（該軟件中國總代理為廣州風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)有限公司）。它不僅具有其它eda工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片

10、機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。proteus是世界上著名的eda工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到pcb設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、pcb設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持8051、hc11、pic10/12/16/18/24/30/dspic33、avr、arm、8086和msp430等，2010年即將增加cortex和dsp系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持iar、keil和mplab等多種編譯器。 該軟件的特點(diǎn)是：1. 實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和spice

11、電路仿真相結(jié)合，具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、各種單片機(jī)(51系列、avr、pig等常用的mcu)及其外圍電路(如lcd、ram、rom、鍵盤、led、a/d、d/a)組成的系統(tǒng)仿真。2. 提供了多種虛擬儀器。如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器等，調(diào)試非常方便。3. 提供軟件調(diào)試功能，同時(shí)支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如keil等軟件。4. 具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能。proteus與其它單片機(jī)仿真軟件不同的是，它不僅能仿真單片機(jī)cpu的工作情況，也能仿真單片機(jī)外圍電路或沒有單片機(jī)參與的其它電路的工作情況。因此在仿真和程序調(diào)試時(shí)，關(guān)心的不再是某些語句執(zhí)行時(shí)單片機(jī)寄存器和存儲(chǔ)器內(nèi)容的改變,而是從

12、工程的角度直接看程序運(yùn)行和電路工作的過程和結(jié)果。對(duì)于這樣的仿真實(shí)驗(yàn)從某種意義上講，是彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)和工程應(yīng)用閹脫節(jié)的矛盾和現(xiàn)象。同時(shí)，當(dāng)硬件調(diào)試成功后，利用proteus ares軟件，很容易獲得其pcb圖，為今后的制造提供了方便。3.2.2 四大功能模塊1. 智能原理圖設(shè)計(jì)（isis）豐富的器件庫：超過27000種元器件，可方便地創(chuàng)建新元件。 智能的器件搜索：通過模糊搜索可以快速定位所需要的器件。 智能化的連線功能：自動(dòng)連線功能使連接導(dǎo)線簡單快捷，大大縮短繪圖時(shí)間。 支持總線結(jié)構(gòu)：使用總線器件和總線布線使電路設(shè)計(jì)簡明清晰。 可輸出高質(zhì)量圖紙：通過個(gè)性化設(shè)置，可以生成印刷質(zhì)量的bmp圖紙，可以方便

13、地供word、powerpoint等多種文檔使用。 2. 完善的電路仿真功能（prospice）prospice混合仿真：基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)spice3f5，實(shí)現(xiàn)數(shù)字/模擬電路的混合仿真。 超過27000個(gè)仿真器件：可以通過內(nèi)部原型或使用廠家的spice文件自行設(shè)計(jì)仿真器件，labcenter也在不斷地發(fā)布新的仿真器件，還可導(dǎo)入第三方發(fā)布的仿真器件。 多樣的激勵(lì)源：包括直流、正弦、脈沖、分段線性脈沖、音頻（使用wav文件）、指數(shù)信號(hào)、單頻fm、數(shù)字時(shí)鐘和碼流，還支持文件形式的信號(hào)輸入。豐富的虛擬儀器：13種虛擬儀器，面板操作逼真，如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器、直流電壓/電流表、交流電壓/電流表、

14、數(shù)字圖案發(fā)生器、頻率計(jì)/計(jì)數(shù)器、邏輯探頭、虛擬終端、spi調(diào)試器、i2c調(diào)試器等。 生動(dòng)的仿真顯示：用色點(diǎn)顯示引腳的數(shù)字電平，導(dǎo)線以不同顏色表示其對(duì)地電壓大小，結(jié)合動(dòng)態(tài)器件（如電機(jī)、顯示器件、按鈕）的使用可以使仿真更加直觀、生動(dòng) 高級(jí)圖形仿真功能（asf）：基于圖標(biāo)的分析可以精確分析電路的多項(xiàng)指標(biāo)，包括工作點(diǎn)、瞬態(tài)特性、頻率特性、傳輸特性、噪聲、失真、傅立葉頻譜分析等。 3. 獨(dú)特的單片機(jī)協(xié)同仿真功能（vsm）支持主流的cpu類型：如arm7、8051/52、avr、pic10/12、pic16、pic18、pic24、dspic33、hc11、basicstamp、8086、msp430等，

15、cpu類型隨著版本升級(jí)還在繼續(xù)增加，如即將支持cortex、dsp處理器。 支持通用外設(shè)模型：如字符lcd模塊、圖形lcd模塊、led點(diǎn)陣、led七段顯示模塊、鍵盤/按鍵、直流/步進(jìn)/伺服電機(jī)、rs232虛擬終端、電子溫度計(jì)等等，其compim（com口物理接口模型）還可以使仿真電路通過pc機(jī)串口和外部電路實(shí)現(xiàn)雙向異步串行通信。 實(shí)時(shí)仿真：支持uart/usart/eusarts仿真、中斷仿真、spi/i2c仿真、mssp仿真、psp仿真、rtc仿真、adc仿真、ccp/eccp仿真。 編譯及調(diào)試：支持單片機(jī)匯編語言的編輯/編譯/源碼級(jí)仿真，內(nèi)帶8051、avr、pic的匯編編譯器，也可以與第

16、三方集成編譯環(huán)境（如iar、keil和hitech）結(jié)合，進(jìn)行高級(jí)語言的源碼級(jí)仿真和調(diào)試。4. 實(shí)用的pcb設(shè)計(jì)平臺(tái)原理圖到pcb的快速通道： 原理圖設(shè)計(jì)完成后，一鍵便可進(jìn)入ares的pcb設(shè)計(jì)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。先進(jìn)的自動(dòng)布局/布線功能：支持器件的自動(dòng)/人工布局；支持無網(wǎng)格自動(dòng)布線或人工布線；支持引腳交換/門交換功能使pcb設(shè)計(jì)更為合理。 完整的pcb設(shè)計(jì)功能：最多可設(shè)計(jì)16個(gè)銅箔層，2個(gè)絲印層，4個(gè)機(jī)械層（含板邊），靈活的布線策略供用戶設(shè)置，自動(dòng)設(shè)計(jì)規(guī)則檢查，3d 可視化預(yù)覽。 多種輸出格式的支持：可以輸出多種格式文件，包括gerber文件的導(dǎo)入或?qū)С?，便利與其它pcb設(shè)計(jì)工

17、具的互轉(zhuǎn)（如protel）和pcb板的設(shè)計(jì)和加工。 3.2.3 isis智能原理圖輸入系統(tǒng)isis是proteus系統(tǒng)的中心,它遠(yuǎn)不僅是一個(gè)圖表庫。它是具有控制原理圖畫圖的外觀的超強(qiáng)的設(shè)計(jì)環(huán)境。無論用戶的要求是快速實(shí)現(xiàn)復(fù)雜設(shè)計(jì)的仿真以及pcb設(shè)計(jì),還是設(shè)計(jì)精美的原理圖以供出版,isis都可以很好的完成。isis提供給用戶圖形外觀包括線寬、填充類型、字符等的全部控制，使用戶能夠生成如雜志上看到一樣精美的原理圖，遠(yuǎn)勝過cad軟件繪制出的稀薄的線條。畫完圖可以以圖形文件輸出，或者拷貝到剪切板以便其他文件使用。這就使得isis成為制作技術(shù)文件，學(xué)術(shù)論文，項(xiàng)目報(bào)告的理想工具，也是pcb設(shè)計(jì)的一個(gè)出色的前

18、端。畫圖的外形由風(fēng)格模板定義。此外，此方案允許用戶定制元件庫提供的庫部件的外觀。3.2.4 proteus簡單應(yīng)用圖2-1 proteus界面圖1. 繪制原理圖：繪制原理圖要在原理圖編輯窗口中的藍(lán)色方框內(nèi)完成。原理圖編輯窗口的操作是不同于常用的windows應(yīng)用程序的，正確的操作是：用左鍵放置元件；右鍵選擇元件；雙擊右鍵刪除元件；右鍵拖選多個(gè)元件；先右鍵后左鍵編輯元件屬性；先右鍵后左鍵拖動(dòng)元件；連線用左鍵，刪除用右鍵；改連接線：先右擊連線，再左鍵拖動(dòng)；中鍵放縮原理圖。2. 定制自己的元件：有三個(gè)個(gè)實(shí)現(xiàn)途徑，一是用proteus vsm sdk開發(fā)仿真模型，并制作元件；另一個(gè)是在已有的元件基礎(chǔ)上

19、進(jìn)行改造，比如把元件改為bus接口的；還有一個(gè)是利用已制作好(別人的)的元件，我們可以到網(wǎng)上下載一些新元件并把它們添加到自己的元件庫里面。3. sub-circuits應(yīng)用：用一個(gè)子電路可以把部分電路封裝起來，這樣可以節(jié)省原理圖窗口的空間。3.3 protel軟件3.3.1 protel簡介早期的protel主要作為印制板自動(dòng)布線工具使用，運(yùn)行在dos環(huán)境，對(duì)硬件的要求很低，在無硬盤286機(jī)的1m內(nèi)存下就能運(yùn)行，但它的功能也較少，只有電路原理圖繪制與印制板設(shè)計(jì)功能，其印制板自動(dòng)布線的布通率也低，而現(xiàn)今的protel已發(fā)展到dxp 2004，是個(gè)龐大的eda軟件，完全安裝有200多m，它工作在w

20、indows95環(huán)境下，是個(gè)完整的板級(jí)全方位電子設(shè)計(jì)系統(tǒng)，它包含了電路原理圖繪制、模擬電路與數(shù)字電路混合信號(hào)仿真、多層印制電路板設(shè)計(jì)（包含印制電路板自動(dòng)布線）、可編程邏輯器件設(shè)計(jì)、圖表生成、電子表格生成、支持宏操作等功能，并具有client/server（客戶/服務(wù)器）體系結(jié)構(gòu)，同時(shí)還兼容一些其它設(shè)計(jì)軟件的文件格式，如orcad，pspice，excel等，其多層印制線路板的自動(dòng)布線可實(shí)現(xiàn)高密度pcb的100%布通率。3.3.2 protel軟件快捷鍵enter選取或啟動(dòng) esc放棄或取消 f1啟動(dòng)在線幫助窗口 tab啟動(dòng)浮動(dòng)圖件的屬性窗口 pgup放大窗口顯示比例 pgdn縮小窗口顯示比例

21、end刷新屏幕 del刪除點(diǎn)取的元件（1個(gè)） ctrl+del刪除選取的元件（2個(gè)或2個(gè)以上） x+a取消所有被選取圖件的選取狀態(tài) x將浮動(dòng)圖件左右翻轉(zhuǎn) y將浮動(dòng)圖件上下翻轉(zhuǎn) space將浮動(dòng)圖件旋轉(zhuǎn)90度 crtl+ins將選取圖件復(fù)制到編輯區(qū)里 shift+ins將剪貼板里的圖件貼到編輯區(qū)里 shift+del將選取圖件剪切放入剪貼板里 alt+backspace恢復(fù)前一次的操作 ctrl+backspace取消前一次的恢復(fù) crtl+g跳轉(zhuǎn)到指定的位置 crtl+f尋找指定的文字 alt+f4關(guān)閉protel spacebar繪制導(dǎo)線，直線或總線時(shí)，改變走線模式 v+d縮放視圖，以顯示整

22、張電路圖 v+f縮放視圖，以顯示所有電路部件 home以光標(biāo)位置為中心，刷新屏幕 esc終止當(dāng)前正在進(jìn)行的操作，返回待命狀態(tài) backspace放置導(dǎo)線或多邊形時(shí)，刪除最末一個(gè)頂點(diǎn) delete放置導(dǎo)線或多邊形時(shí)，刪除最末一個(gè)頂點(diǎn) ctrl+tab在打開的各個(gè)設(shè)計(jì)文件文檔之間切換 alt+tab在打開的各個(gè)應(yīng)用程序之間切換 a彈出editalign子菜單 b彈出view oolbars子菜單 e彈出edit菜單 f彈出file菜單 h彈出help菜單 j彈出editjump菜單 l彈出editset location makers子菜單 m彈出editmove子菜單 o彈出options菜單

23、p彈出place菜單 r彈出reports菜單 s彈出editselect子菜單 t彈出tools菜單 v彈出view菜單 w彈出window菜單 x彈出editdeselect菜單 z彈出zoom菜單 左箭頭光標(biāo)左移1個(gè)電氣柵格 shift+左箭頭光標(biāo)左移10個(gè)電氣柵格 右箭頭光標(biāo)右移1個(gè)電氣柵格 shift+右箭頭光標(biāo)右移10個(gè)電氣柵格 上箭頭光標(biāo)上移1個(gè)電氣柵格 shift+上箭頭光標(biāo)上移10個(gè)電氣柵格 下箭頭光標(biāo)下移1個(gè)電氣柵格 shift+下箭頭光標(biāo)下移10個(gè)電氣柵格 ctrl+1以零件原來的尺寸的大小顯示圖紙 ctrl+2以零件原來的尺寸的200%顯示圖紙 ctrl+4以零件原來的

24、尺寸的400%顯示圖紙 ctrl+5以零件原來的尺寸的50%顯示圖紙 ctrl+f查找指定字符 ctrl+g查找替換字符 ctrl+b將選定對(duì)象以下邊緣為基準(zhǔn)，底部對(duì)齊 ctrl+t將選定對(duì)象以上邊緣為基準(zhǔn)，頂部對(duì)齊 ctrl+l將選定對(duì)象以左邊緣為基準(zhǔn)，左對(duì)齊 ctrl+r將選定對(duì)象以右邊緣為基準(zhǔn)，右對(duì)齊 ctrl+h將選定對(duì)象以左右邊緣的中心線為基準(zhǔn)，水平居中排列 ctrl+v將選定對(duì)象以上下邊緣的中心線為基準(zhǔn)，垂直居中排列 ctrl+shift+h將選定對(duì)象在左右邊緣之間，水平均布 ctrl+shift+v將選定對(duì)象在上下邊緣之間，垂直均布 f3查找下一個(gè)匹配字符 shift+f4將打開

25、的所有文檔窗口平鋪顯示 shift+f5將打開的所有文檔窗口層疊顯示 shift+單左鼠選定單個(gè)對(duì)象 crtl+單左鼠，再釋放crtl拖動(dòng)單個(gè)對(duì)象 shift+ctrl+左鼠移動(dòng)單個(gè)對(duì)象 按ctrl后移動(dòng)或拖動(dòng)移動(dòng)對(duì)象時(shí)，不受電器格點(diǎn)限制 按alt后移動(dòng)或拖動(dòng)移動(dòng)對(duì)象時(shí)，保持垂直方向 按shift+alt后移動(dòng)或拖動(dòng)移動(dòng)對(duì)象時(shí)，保持水平方向3.4 at89c52單片機(jī)3.4.1 at89c52簡介at89c52只是51系列單片機(jī)的一個(gè)型號(hào)，at89c52是美國atmel公司生產(chǎn)的低電壓、高性能cmos 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8kb的可反復(fù)檫寫的程序存儲(chǔ)器和12b的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ram），器件

26、采用atmel公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)mcs-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)配置通用8位中央處理器（cpu）和flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的at89c52單片機(jī)可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。at89c52單片機(jī)屬于at89c51單片機(jī)的增強(qiáng)型，與intel公司的80c52在引腳排列、硬件組成、工作特點(diǎn)和指令系統(tǒng)等方面兼容。3.4.2 at89c51與at89c52的區(qū)別1、ram 空間：at89c51 有128 字節(jié)的內(nèi)部 ram，稱之為 data 存儲(chǔ)區(qū)。at89c52 的內(nèi)部 ram 擴(kuò)展為 256 字節(jié)，其中高 128 字節(jié)，位于從 80h 開始的地址空間中，稱之為 idata 存儲(chǔ)

27、區(qū)，但idata 區(qū)的訪問只能是間接尋址方式。2、內(nèi)部 flash：at89c51 有 4k 字節(jié)的內(nèi)部 flash peram，而at89c52 的內(nèi)部 flash peram 增加1倍，達(dá)到8k。3、中斷源：在at89c52 中p1.0和p1.1還可分別作為定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入（p1.0/t2）和（p1.1/t2ex），也就是說，p1.0同時(shí)可作為定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 t2 的外部計(jì)數(shù)輸入，和輸出占空比 50% 的時(shí)鐘脈沖端口，p1.1同時(shí)可作為定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 t2 捕獲/重新裝載觸發(fā)和方向控制端口。故，at89c52 除了具備 at89c51 的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 t0 和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器

28、 t1，還額外增加了一個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 t2。而定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 t2 的控制和狀態(tài)位單獨(dú)位于t2con、t2mod，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 t2 在 16 位捕獲方式或自動(dòng)重新裝載方式下的捕獲/重載寄存器組是（tcao2h、rcap2l）。4.內(nèi)部ram及尋址：（1)51的內(nèi)部ram是128字節(jié) 00h-7fh既可直接尋址又可間接尋址 80h-ffh為sfr區(qū) 只能直接尋址 即data區(qū)：00h-ffh idata區(qū)：00h-7fh(2)52的內(nèi)部ram是256字節(jié) 00h-7fh既可直接尋址又可間接尋址高128字節(jié)ram80h-ffh與sfr區(qū)在地址上的重壘的，但物理上分開這部分對(duì)sfr直接尋址，對(duì)

29、ram間接尋址 即data idata區(qū)都是00h-ffh3.5 ds18b20傳感器3.5.1 ds18b20簡介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(jìn)型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的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(shí)際要求通過簡單的編程實(shí)現(xiàn)912位的數(shù)字值讀數(shù)方式。3.5.2 ds18b20主要特性（1） 適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍：3.05.5v，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電 （2） 獨(dú)特的單線接口方式，ds18b20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與ds18b20的雙向通訊 （3） ds18b20支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)

30、ds18b20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測溫 （4） ds18b20在使用中不需要任何外圍元件，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) （5） 溫范圍55+125，在-10+85時(shí)精度為0.5 （6） 可編程 的分辨率為912位，對(duì)應(yīng)的可分辨溫度分別為0.5、0.25、0.125和0.0625，可實(shí)現(xiàn)高精度測溫 （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，速度更快 （8） 測量結(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

31、性：電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)因發(fā)熱而燒毀， 但不能正常工作。 3.5.3 ds18b20引腳定義：(1)dq為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端； (2) gnd為電源地； (3) vdd為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)接地）。 四系統(tǒng)硬件仿真電路數(shù)字溫度計(jì)電路仿真電路見圖2，控制器使用89c52系列單片機(jī)，溫度傳感器使用ds18b20，用四位共陽led數(shù)碼管以動(dòng)態(tài)掃描法實(shí)現(xiàn)溫度顯示，從p0口輸出段碼，列掃描用p2口來實(shí)現(xiàn)，列驅(qū)動(dòng)用74hc244，可直接作為led段碼燈的電源。仿真電路如圖2。圖2.數(shù)字溫度計(jì)系統(tǒng)硬件仿真電路五程序設(shè)計(jì)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、計(jì)算

32、溫度子程序、顯示數(shù)據(jù)刷新子程序等。5.1 主程序主程序的主要功能負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時(shí)顯示、獨(dú)處并處理ds18b20的測量溫度值，溫度測量每1s進(jìn)行一次，其程序流程詳見圖3.5.2 讀出溫度子程序讀出溫度子程序的功能是讀出ds18b20 ram中的9個(gè)字節(jié)，在讀出時(shí)需要經(jīng)行crc校驗(yàn)，校驗(yàn)有錯(cuò)時(shí)不進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的讀寫，其程序流程詳見圖4. 圖3.ds18b20溫度計(jì)主程序流程 圖4.讀出溫度子程序流程5.3 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(dāng)采用12位分辨率時(shí)，轉(zhuǎn)換時(shí)間約為750ms，在本程序設(shè)計(jì)中1s顯示程序延時(shí)法等待轉(zhuǎn)換的完成，溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程詳見圖5。圖5.溫度

33、轉(zhuǎn)換命令子程序流程5.4 計(jì)算溫度子程序計(jì)算溫度設(shè)計(jì)子程序?qū)s18b20 ram中讀取值進(jìn)行bcd碼得轉(zhuǎn)換運(yùn)算，并進(jìn)行溫度值正負(fù)的判定，其程序流程詳見圖65.5 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序顯示數(shù)據(jù)刷新子程序主要是顯示緩沖器中的緩沖數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新操作，當(dāng)最高數(shù)據(jù)顯示位為0時(shí)將符號(hào)顯示位移入下一位，程序流程圖見圖7.圖6.計(jì)算溫度子程序流程 圖7.顯示數(shù)據(jù)刷新子程序流程5.6 ds18b20中的rom命令1）read rom 33h這個(gè)命令允許總線控制器讀到ds18b20的8位系列編碼、唯一的序列號(hào)和8位crc碼。只有在總線上存在但只ds18b20時(shí)才能使用這個(gè)命令。如果總線上不止一個(gè)從機(jī)，當(dāng)所有從機(jī)試圖

34、同時(shí)傳送信號(hào)時(shí)就會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)沖突（漏極開路連在一起形成相與的效果）。2）match rom 55h這是匹配rom命令，后跟64位rom序列，讓總線控制器在多點(diǎn)總線上定位一只特定的ds18b20。只有和64位rom序列完全匹配的ds18b20才能響應(yīng)隨后的存儲(chǔ)器操作。所有和64位序列不匹配的從機(jī)都將等待復(fù)位脈沖。這條命令在總線上有單個(gè)或多個(gè)器件時(shí)都可以使用。3）skip rom 0cch這條命令允許總線控制器不用提供64位rom編碼就可以使用存儲(chǔ)器操作命令，在單點(diǎn)總線情況下，可以節(jié)省時(shí)間。如果總線不止一個(gè)從機(jī)，在skip rom命令之后跟著發(fā)一條讀命令，由于多個(gè)從機(jī)同時(shí)發(fā)送信號(hào)?？偩€上就就會(huì)發(fā)生數(shù)

35、據(jù)沖突（漏極開路下拉效果相當(dāng)于與）4）search rom0f0h當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)初次啟動(dòng)時(shí)總線控制器可能并不知道單線總線上有多少器件或它們的64位rom編碼。5）alarm search 0ech這條命令的流程和search rom相同。然而只有在最近一次測溫后遇到符合報(bào)警條件的情況ds18b20才會(huì)響應(yīng)這條命令。報(bào)警條件定義為溫度高于th或低于tl。主要ds18b20不掉電，報(bào)警狀態(tài)將一直保持，知道再一次測得的溫度值達(dá)不到報(bào)警條件。6）write scratchpad 4eh這個(gè)命令向ds18b20的暫存器th和tl中寫入數(shù)據(jù)。可以在任何發(fā)出復(fù)位命令來中止寫入。7）read scratchpad

36、0beh這個(gè)命令暫存器的內(nèi)容。讀取將讀取將從第一個(gè)字節(jié)開始，一直進(jìn)行下去，知道第9（crc）個(gè)字節(jié)讀完。如果不想讀完所有字節(jié)，控制器可以在任何時(shí)間發(fā)出復(fù)位命令來中止讀取。8）copy scratchpad 48h這個(gè)命令把暫存器的內(nèi)容拷貝到ds18b20的prom存儲(chǔ)器里，即把溫度報(bào)警觸發(fā)字節(jié)存入非易失性存儲(chǔ)器里。如果總線控制器在這條命令跟著發(fā)出讀時(shí)間隙，而ds18b29又忙于把暫存器拷貝到prom 存儲(chǔ)器，ds18b20就會(huì)輸出一個(gè)“0”，如果拷貝結(jié)束的話，ds18b20則輸出“1”。如果使用寄生電源,總線控制器必須在這條命令發(fā)出后立即啟動(dòng)強(qiáng)上拉并最少保持10ms.9）convert t44

37、h這條命令啟動(dòng)一次溫度轉(zhuǎn)換而無需其他數(shù)據(jù)。溫度轉(zhuǎn)換命令被執(zhí)行，而后ds18b20保持等待狀態(tài)。如果總線控制器在這條命令之后跟著發(fā)出讀時(shí)間隙，而ds18b20就會(huì)輸出一個(gè)“0”，如溫度轉(zhuǎn)換完成，則輸出“1”。如果使用寄生電源，總線控制器必須在發(fā)出這條命令發(fā)出后立即啟動(dòng)強(qiáng)上拉并最少保持500ms以上時(shí)間。10）recall eh0b8h這條命令把報(bào)警觸發(fā)器里的值拷貝回暫存器。這種拷貝操作在ds18b20上電時(shí)自動(dòng)執(zhí)行，這樣器件一上電暫存器里馬上就存在有效的數(shù)據(jù)了。若在這條命令發(fā)出之后發(fā)出讀書據(jù)隙，器件會(huì)輸出溫度轉(zhuǎn)換忙的標(biāo)識(shí)：“0”=忙，“1”=完成。11）read power supply 0b4

38、h若把這條命令發(fā)給ds18b20后發(fā)出讀時(shí)間隙，器件會(huì)返回它的電源模式：“0”=寄生電源，“1”=外部電源。5.7溫度數(shù)據(jù)的處理方法從ds18b20讀取出的二進(jìn)制值必須先轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制bcd碼，才能用于字符的顯示。因?yàn)閐s18b20的轉(zhuǎn)換精度為912 位（可選的），為提高精度可采用12位。在采用12位轉(zhuǎn)換精度時(shí)，溫度寄存器里的值是以0.0625為步進(jìn)的，即溫度值為溫度寄存器里的二進(jìn)制乘以0.0625，就是實(shí)際的十進(jìn)制溫度值。表1是ds18b20溫度以二進(jìn)制及十六進(jìn)制表示值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，從表中可知，一個(gè)十進(jìn)制和二進(jìn)制之間有很明顯的關(guān)系，就是把二進(jìn)制的高字節(jié)的低半字節(jié)和低字節(jié)的高高半字節(jié)組成一個(gè)字節(jié)，

39、這個(gè)字節(jié)的二進(jìn)制轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制的bcd碼值后，就是溫度值的百、十、個(gè)位值，而剩下的低字節(jié)的低半字節(jié)轉(zhuǎn)化成十進(jìn)制以后，就是溫度值的小數(shù)部分。小數(shù)部分因?yàn)槭前雮€(gè)字節(jié)，所以十六進(jìn)制范圍是0f，轉(zhuǎn)化成十進(jìn)制小數(shù)值就是0.0625的倍數(shù)（015倍）。需用四位的數(shù)碼管來顯示小數(shù)部分，在實(shí)際應(yīng)用中不必有著么高的精度，設(shè)計(jì)中一般采用一位數(shù)碼管來顯示小數(shù)，可以精確到0.1。表噢 是小數(shù)部分十六進(jìn)制和十進(jìn)制的近似對(duì)應(yīng)關(guān)系。表1 ds18b20溫度與表示值對(duì)應(yīng)關(guān)系溫度（）二進(jìn)制表示十六進(jìn)制表示+1250000 0111 1101 000007d0h+850000 0101 0101 00000550h+25.0625

40、0000 0001 1001 00010191h+10.1250000 0000 1010 001000a2h+0.50000 0000 0000 10000008h00000 0000 0000 00000000h-0.51111 1111 1111 1000fff8h-10.1251111 1111 0101 1110ff5eh-25.06251111 1110 0110 1111fe6fh-551111 1100 1001 0000fc90h表2 小數(shù)部分十六進(jìn)制和十進(jìn)制的近似對(duì)應(yīng)關(guān)系小數(shù)部分十六進(jìn)制值001122334455667788991a1b1c1deeff十進(jìn)制小數(shù)近似值000

41、01121323343 4 5 5 6 6 7 8 8 9六軟件調(diào)試及運(yùn)行結(jié)果系統(tǒng)的調(diào)試以程序?yàn)橹?。可先編一個(gè)測試小程序以判斷仿真硬件電路是否正常。然后分別進(jìn)行顯示程序、主程序、讀出溫度子程序、溫度轉(zhuǎn)換命令子程序、計(jì)算溫度子程序、顯示溫度刷新子程序等的編程及調(diào)試，由于ds18b20與單片機(jī)采用單線數(shù)據(jù)傳送。因此，對(duì)ds18b20進(jìn)行讀寫編程時(shí)必須嚴(yán)格地保證讀寫時(shí)序，否則將無法讀取測量結(jié)果。1.在keil軟件中調(diào)試程序，修改錯(cuò)誤。調(diào)試結(jié)果正確后生成.hex文件。2.在proteus軟件中畫出電路圖并加載.hex文件并運(yùn)行，結(jié)果如下圖所示：調(diào)節(jié)ds18b20溫度傳感器的“+”“”，led顯示的溫度

42、值也做出相應(yīng)的變化。3. 在protel軟件中繪制pcb圖（1） 打開protel軟件，在file中選擇new，再選擇pcb，建立pcb文件如下：（2） 在browse中選中l(wèi)ibraries。選擇所需元件，單擊place即可安放元件。對(duì)于某些型號(hào)的元件可能不能找到，此時(shí)我們選擇管腳相同的元件來代替，如果管腳完全相同的元件也找不到則找更多管腳的元件來代替?？傊趐rotel中選擇的元件的管腳數(shù)至少和實(shí)際使用的元件的管腳數(shù)一樣。（3） 安放好元件，在工具欄中選擇連線按鈕為電路布線。（4） 對(duì)于接地和接電源的地方，我們需要打孔。在protel工具欄中選擇打孔按鈕來完成該操作：（5） 需要注釋的地方

43、（如接地接電源處打的孔），我們用工具欄中的“t”按鈕完成注釋：（6） 完成上述步驟后布線圖如下：（7） 在菜單欄選擇綠色按鈕：即可觀察三維圖像：7 電路板調(diào)試上述過程只是仿真過程，對(duì)于程序是否可行，則需要在電路板上進(jìn)行調(diào)試。根據(jù)老師提供的電路板，對(duì)程序做適當(dāng)修改后即可得正確結(jié)果。如下圖所示：8 源程序清單 ;*;課程設(shè)計(jì)程序:數(shù)字溫度計(jì);顯示精度為0.1攝氏度,測溫范圍-55+125攝氏度;用89c52系列單片機(jī),12mhz晶振;*;*;常數(shù)定義;*timel equ 0e0h ;定時(shí)器t0的20ms時(shí)間常數(shù)timeh equ 0b1h ;定時(shí)器t0的20ms時(shí)間常數(shù)temphead equ

44、36h ;18b20讀出字節(jié)存放首址(共讀9個(gè)字節(jié));*;工作內(nèi)存定義;*bitst data 20h ;用作標(biāo)志位time1sok bit bitst.1 ;1s定時(shí)時(shí)間標(biāo)志,1s到時(shí)為1temponeok bit bitst.2 ;上電標(biāo)志,剛上電為0,讀出一次后為1templ data 26h ;讀出溫度低字節(jié)存放-整數(shù)低四位+小數(shù)位四位temph data 27h ;讀出溫度高字節(jié)存放-四位符號(hào)位+整數(shù)高四位temphc data 28h ;用于存放處理好的bcd碼溫度值:百位+十位templc data 29h ;用于存放處理好的bcd碼溫度值:個(gè)位+小數(shù)位;*;引腳定義;*tempdin bit p3.7 ;18b20數(shù)據(jù)接口;*;中斷向量區(qū);*org 0000hljmp startorg 00bhljmp toit;*;系統(tǒng)初始化;* org 100hstart: mov sp,#60hclsmem: mov r0,#20h ;堆棧底 mov r1,#60h ;20h7fh清零clsmem1: mov r0,#00h ; inc r0 ; djnz r1,clsmem1 ; mo