畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于DS18B20 AT89S51的數(shù)字溫控器設(shè)計(jì)

1、分類(lèi)號(hào)分類(lèi)號(hào) 密級(jí)密級(jí) udc 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) 基于 ds18b20at89s51 的 數(shù)字溫控器設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名學(xué)生姓名 學(xué)號(hào)學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師 系（中心）系（中心） 信息工程系 專(zhuān)專(zhuān) 業(yè)業(yè) 電子信息工程 年級(jí)年級(jí) 論文答辯日期論文答辯日期 年 月 日 中中 國(guó)國(guó) 海海 洋洋 大大 學(xué)學(xué) 青青 島島 學(xué)學(xué) 院院 基于 ds18b20at89s51 的數(shù)字溫控器設(shè)計(jì) 完成日期： 指導(dǎo)教師簽字： 答辯小組成員簽字： i 摘 要 在工業(yè)生產(chǎn)中，電流、電壓、溫度、壓力、流量、流速和開(kāi)關(guān)量都是常用的主要 被控參數(shù)。其中，溫度控制也越來(lái)越重要。在工業(yè)生產(chǎn)的很多領(lǐng)域中，人們都需要對(duì) 各類(lèi)加熱爐、

2、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐中的溫度進(jìn)行檢測(cè)和控制。采用單片機(jī)對(duì)溫度 進(jìn)行控制不僅具有控制方便、簡(jiǎn)單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高被控溫度 的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大的提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。因此，單片機(jī)對(duì)溫度的控制問(wèn) 題是一個(gè)工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會(huì)遇到的控制問(wèn)題。 單片機(jī)是一種集 cpu、ram、rom、i/o 接口和中斷系統(tǒng)等部分于一體的器件，只需 要外加電源和晶振就可實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字信息的處理和控制。因此，單片機(jī)廣泛用于現(xiàn)代工 業(yè)控制中。 本論文側(cè)重介紹“單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)”的軟件設(shè)計(jì)及相關(guān)內(nèi)容。論文的主要內(nèi) 容包括：采樣、濾波、鍵盤(pán)、led 顯示和報(bào)警系統(tǒng)，加熱控制系統(tǒng)等。作為控制系統(tǒng)中 的一個(gè)典型實(shí)

3、驗(yàn)設(shè)計(jì)，單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)綜合運(yùn)用了微機(jī)原理、自動(dòng)控制原理、模 擬電子技術(shù)、數(shù)字控制技術(shù)、鍵盤(pán)顯示技術(shù)等諸多方面的知識(shí)，是對(duì)所學(xué)知識(shí)的一次 綜合測(cè)試。 關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；數(shù)字控制；溫度計(jì)；ds18b20；at89s51 ii design of digital temperature controller based on ds18b20 digital control; thermometers; ds18b20; at89s51 iii 目 錄 1 緒論 .1 1.1 課題的背景及意義 .1 1.2 相關(guān)技術(shù)的發(fā)展概況 .1 2 總體設(shè)計(jì)方案 .3 2.2 設(shè)計(jì)思路 .3 2.2 數(shù)字溫控器

4、設(shè)計(jì)方案論證 .3 2.3 方案選擇 .4 2.4 總體設(shè)計(jì)框圖 .4 3 主要芯片概述 .5 3.1 單片機(jī) at89s51.5 3.2 數(shù)字溫度傳感器 ds18b20.6 3.3 二四譯碼器 .8 4 硬件電路設(shè)計(jì) .9 4.1 主模塊.9 4.2 溫度采集模塊.10 4.3 溫度傳感與單片機(jī)的連接.10 4.4 顯示模塊 .11 4.5 報(bào)警電路.11 4.6 復(fù)位電路及電源電路.12 5 軟件程序分析.13 5.1 系統(tǒng)軟件算法分析 .13 5.2 主程序 .13 5.3 讀出溫度子程序 .13 5.4 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序 .15 5.5 計(jì)算溫度子程序 .15 5.6 顯示數(shù)據(jù)刷新子

5、程序 .16 結(jié)束語(yǔ).17 參考文獻(xiàn).18 致 謝.19 附 錄.20 基于 ds18b20 gnd為電源地; vdd為外接供電電源輸入端。 圖 3-2 ds18b20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 3、ds18b20 工作原理 ds18b20 的讀寫(xiě)時(shí)序和測(cè)溫原理與 ds1820 相同，只是得到的溫度值的位數(shù)因分辨 率不同而不同，且溫度轉(zhuǎn)換時(shí)的延時(shí)時(shí)間由 2s 減為 750ms。 ds18b20 測(cè)溫原理如圖 3 所示。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信 號(hào)送給計(jì)數(shù)器 1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為計(jì) 數(shù)器 2 的脈沖輸入。計(jì)數(shù)器 1 和溫度寄

6、存器被預(yù)置在55所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。計(jì) 數(shù)器 1 對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置值減到 0 時(shí)，溫度寄存器的值將加 1，計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置將重新被裝入，計(jì)數(shù)器 1 重新開(kāi)始對(duì)低溫 度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器 2 計(jì)數(shù)到 0 時(shí)，停止溫度 基于 ds18b20i-) / 8次一個(gè)字節(jié) dq = 0; /脈沖信號(hào) date=1; /右移一位 dq = 1; /脈沖信號(hào) if(dq) date|=0 x80; delay(4); / 延時(shí) return(date); / 返回讀取溫度數(shù)據(jù)其程序流程圖 y 啟動(dòng) ds18b20 初始化 發(fā)讀溫

7、度命令 讀取操作，crc 校驗(yàn) 9 字節(jié)完？ crc 校驗(yàn)正？ 確？ 移入溫度暫存器 結(jié)束 n n y 基于 ds18b20 用于保存讀出溫度的低8位 temper_h equ 28h; 用于保存讀出溫度的高8位 flag1 equ 38h; 是否檢測(cè)到ds18b20標(biāo)志位 a_bit equ 20h; 數(shù)碼管個(gè)位數(shù)存放內(nèi)存位置 b_bit equ 21h ; 數(shù)碼管十位數(shù)存放內(nèi)存位置 main: lcall get_temper; 調(diào)用讀溫度子程序 mov a, 29h mov c,40h; 將28h中的最低位移入c rrc a mov c, 41h rrc a mov c, 42h rrc

8、 a mov c, 43h rrc a mov 29h, a lcall display; 調(diào)用數(shù)碼管顯示子程序 ajmp main ; 循環(huán)顯示 init_18b20: ; 這是ds18b20復(fù)位初始化子程序 setb p3.2 nop clr p3.2 mov r1,#3; 主機(jī)發(fā)出延時(shí)537微秒的復(fù)位脈 沖 tsr1: mov r0,#107 djnz r0, $ djnz r1, tsr1 setb p3.2; 然后拉高數(shù)據(jù)線 nop nop nop mov r0, #25h tsr2: jnb p3.2,tsr3; 等待ds18b20回應(yīng) djnz r0, tsr2 ljmp tsr

9、4 ; 延時(shí) tsr3: 基于 ds18b20 置標(biāo)志位,表示ds18b20存在 ljmp tsr5 tsr4: clr flag1 ; 清標(biāo)志位,表示ds18b20不存在 ljmp tsr7 tsr5: mov r0, #117 tsr6: djnz r0,tsr6 ; 時(shí)序要求延時(shí)一段時(shí)間 tsr7: setb p3.2 ret get_temper: ; 讀出轉(zhuǎn)換后的溫度值 setb p3.2 lcall init_18b20; 先復(fù)位ds18b20 jb flag1 ,tss2 ret ; 判斷ds18b20是否存在? 若ds18b20不存在則返回 tss2: ； ds18b20已經(jīng)被

10、檢測(cè)到! mov a,#0cch ; 跳過(guò)rom匹配 lcallwrite_18b20; mov a,#44h ; 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令 lcallwrite_18b20; 等待ad轉(zhuǎn)換結(jié)束,12位的話750 微秒 lcall display lcall init_18b20; 準(zhǔn)備讀溫度前先復(fù)位 mov a,#0cch ; 跳過(guò)rom匹配 lcallwrite_18b20 mov a,#0beh ; 發(fā)出讀溫度命令 lcallwrite_18b20 lcall read_18b20; 將讀出的溫度數(shù)據(jù)保存到 35h/36h ret write_18b20: ; 寫(xiě)ds18b20的子程序 mov

11、r2,#8; 一共8位數(shù)據(jù) clr c wr1: clr p3.2 mov r3, #6 djnz r3, $ rrc a mov p3.2, c mov r3, #23 djnz r3, $ setb p3.2 基于 ds18b20 從ds18b20中讀出兩字節(jié)溫度數(shù) 據(jù) mov r4,#2 ; 將溫度從ds18b20中讀出 mov r1,#29h ; 低位存入29h re00: mov r2,#8; 數(shù)據(jù)一共有8位 re01: clr c setb p3.2 nop nop clr p3.2 nop nop nop setb p3.2 mov r3, #9 re10: djnz r3, r

12、e10 mov c, p3.2 mov r3, #23 re20: djnz r3, re20 rrc a djnz r2, re01 movr1,a dec r1 djnz r4, re00 ret 顯示子程序 display: mov a,29h; 將29h中的數(shù)轉(zhuǎn)換成10進(jìn)制 mov b,#10 ; 10進(jìn)制/10=10進(jìn)制 div a b mov b _bit, a; mov a_ bit, b ; 個(gè)位在b movdptr, #num tab ; 指定查表啟始地址 mov r0, #4 dpl1: mov r1,#250 ; 顯示1000次 dplop:mov a v, a _bit ; 取個(gè)位數(shù) movc a,a+dptr ; 查個(gè)位數(shù)的7段代碼 基于 ds18b20 送出個(gè)位的7段代碼 clr p3.4 ; 開(kāi)個(gè)位顯示 acall d1ms ; 顯示1ms setb p3.4 mov a, v b _bit ; 取出十位數(shù) movc a,a+dptr ; 查出十位數(shù)的7段代碼 mov p1,a ; 送出十位的7段代碼 clr p3.3 ; 開(kāi)十位顯示 acall d1ms ; 顯示1ms setb p3.3 djnz r1,dplo