課程設(shè)計主從式溫度監(jiān)測報警與控制系統(tǒng)

1、題目 主從式溫度監(jiān)測報警與控制系統(tǒng) 任務(wù)與要求：設(shè)計以單片機為從機利用溫度傳感器對環(huán)境溫度進行監(jiān)測，將結(jié)果通過標準串行口傳送通信給微機主機，由微機跟蹤顯示目標狀態(tài)；若超過設(shè)定值，則從機目標狀態(tài)以某種現(xiàn)場變化為提示，主機則以某種直觀警方式為提示。設(shè)計硬件電路，編寫pc機和單片機的控制程序，寫出設(shè)計報告及詳細使用說明。開始日期 2011年6月 20 日完成日期 2011 年6月 21 日主從式溫度監(jiān)測報警與控制系統(tǒng)摘要：本設(shè)計分為硬件電路設(shè)計和pc設(shè)計兩部分。硬件電路設(shè)計主要由單片機at89s52、溫度傳感器ds18b20、max232芯片、四位一體共陰極數(shù)碼管以及rs232母頭組成，該電路主要是

2、由對環(huán)境溫度進行監(jiān)控，然后用數(shù)碼管顯示出來，再將所測溫度通過母頭傳入pc機。pc機部分主要是對溫度進行監(jiān)測，如果超過設(shè)定值，pc機和電路都會以一定的方式進行反應(yīng)。關(guān)鍵詞：單片機at89s52、溫度傳感器ds18b20、max232芯片、四位一體共陰極數(shù)碼管以及pc部分程序一、主要器件功能介紹1at89s52單片機圖1 at89s52單片機管腳圖at89s52是一種低功耗、高性能cmos8位微控制器，具有8k在系統(tǒng)可編程flash存儲器。使用atmel公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80c51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，

3、擁有靈巧的8位cpu和在系統(tǒng)可編程flash，使得at89s52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。at89s52具有以下標準功能：8k字節(jié)flash，256字節(jié)ram，32位i/o口線，看門狗定時器，2個數(shù)據(jù)指針，三個16位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外，at89s52可降至0hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，cpu停止工作，允許ram、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，ram內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。2數(shù)字溫度傳感器ds1820圖2

4、數(shù)字溫度傳感器ds1820ds18b20有三個引腳，gnd接地；dq為數(shù)字信號輸入輸出端；vdd為外接電源輸入端。圖3 ds18b20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)ds18b20內(nèi)結(jié)構(gòu)主要由4部分組成：64位光刻rom、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器th、tl和配置寄存器。64位光刻rom：光刻rom中的64位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該ds18b20的地址序列碼，即id。它的作用是使每一個ds18b20的地址都各不相，可以實現(xiàn)在相同的總線上掛接多個ds18b20的目的。64位光刻rom的排列是開始8位（28h）是產(chǎn)品類型標號，接著的48位是該ds18b20自身序列號，最后8位是前面56位的循環(huán)冗

5、余校驗碼（crc=x8+x5+x4+1）。溫度傳感器：在ds18b20溫度傳感器的使用中，以9位轉(zhuǎn)化為例，從ds18b20中得到16位符號擴展的二進制補碼讀數(shù)形式，以0.5/lsb的形式表達，其中s為符號位，二進制的數(shù)存儲在ds18b20的2個8位的ram中，這是9位轉(zhuǎn)化后得到的16位數(shù)據(jù)，其中前面5位是符號位，如果測得溫度大于0，這5位為0，只要將測到的數(shù)值乘以0.5即可得到實際溫度；如果溫度小于0，這5位為1，測得到的數(shù)值需要取反加1再乘以0.5即可得到實際溫度。非發(fā)揮的溫度報警觸發(fā)器th、tl：ds18b20溫度傳感器的內(nèi)部存儲器包括一個高速暫存ram和一個非易失性的電可擦除的eepra

6、m，后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器th、tl和結(jié)構(gòu)寄存器。當溫度達到低溫或高溫的時候，溫度報警觸發(fā)器會發(fā)出警報。高速暫存ram：高速暫存存儲器包含了9個連續(xù)字節(jié)，如表-1，當溫度轉(zhuǎn)換命令發(fā)出后，經(jīng)轉(zhuǎn)換所得的溫度值存放在高速暫存存儲器的第0和第1個字節(jié)內(nèi)，第0個字節(jié)存放的是溫度的低8位信息，第1個字節(jié)存放的是溫度的高8位信息，單片機可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時低位在前，高位在后；第2、3字節(jié)是th、tl的易失性拷貝，第4個字節(jié)是結(jié)構(gòu)寄存器的易失行拷貝，這三個字節(jié)的內(nèi)容每一次上電復位時被刷新；第5、6、7字節(jié)用于內(nèi)部計算；第8個字節(jié)是冗余檢驗字節(jié)。ds18b20的設(shè)置位有一個字節(jié)，該字節(jié)的各位定

7、義為tmr1r011111,每一次進行針對ds18b20的讀寫前，都需要對ds18b20進行設(shè)置，從上面的定義可以看出，該字節(jié)的低5位一直都是1，tm位是測試模式位，用于設(shè)置ds18b20在工作模式及測試模式。在ds18b20出廠時該位被置為0，用戶不要進行改動，r1、r0用來設(shè)置分辨率。3max232芯片圖4 max232芯片引腳圖a)引腳介紹：第一部分是電荷泵電路。由1、2、3、4、5、6腳和4只電容構(gòu)成。功能是產(chǎn)生+12v和-12v兩個電源，提供給rs-232串口電平的需要。 第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由7、8、9、10、11、12、13、14腳構(gòu)成兩個數(shù)據(jù)通道。其中13腳（r1in）、1

8、2腳（r1out）、11腳（t1in）、14腳（t1out）為第一數(shù)據(jù)通道。8腳（r2in）、9腳（r2out）、10腳（t2in）、7腳（t2out）為第二數(shù)據(jù)通道。ttl/cmos數(shù)據(jù)從t1in、t2in輸入轉(zhuǎn)換成rs-232數(shù)據(jù)從t1out、t2out送到電腦db9插頭；db9插頭的rs-232數(shù)據(jù)從r1in、r2in輸入轉(zhuǎn)換成ttl/cmos數(shù)據(jù)后從r1out、r2out輸出。 第三部分是供電。15腳gnd、16腳vcc（+5v）。b)主要特點1、符合所有的rs-232c技術(shù)標準 2、只需要單一+5v電源供電 3、片載電荷泵具有升壓、電壓極性反轉(zhuǎn)能力，能夠產(chǎn)生+10v和-10v電壓v+

9、、v- 4、功耗低，典型供電電流5ma 5、內(nèi)部集成2個rs-232c驅(qū)動器 6、內(nèi)部集成兩個rs-232c接收器 7、高集成度，片外最低只需4個電容即可工作。4四位一體共陰極數(shù)碼管圖5 四位一體共陰極數(shù)碼管最常用的是七段式和八段式led數(shù)碼管，八段比七段多了一個小數(shù)點，其他的基本相同。所謂的八段就是指數(shù)碼管里有八個小led發(fā)光二極管，通過控制不同的led的亮滅來顯示出不同的字形。數(shù)碼管又分為共陰極和共陽極兩種類型，其實共陰極就是將八個led的陰極連在一起，讓其接地，這樣給任何一個led的另一端高電平，它便能點亮。二、溫度顯示設(shè)計電路：圖6 溫度顯示電路圖說明：根據(jù)感應(yīng)的溫度，在數(shù)碼管里顯示。

10、三、電路圖片圖7 電路正面圖8 電路背面圖9 溫度顯示照片圖10 溫度上升四、總結(jié)：這個電子綜合課程設(shè)計包括了硬件電路和pc部分兩大塊，硬件電路方面做了一個溫度的顯示電路，總體的難度也是體現(xiàn)在溫度傳感器ds1820的理解和應(yīng)用上，至于pc部分就是體現(xiàn)在對傳入溫度進行處理的編程,但是這次由于時間太急，因此只是做了溫度顯示的部分而沒有做pc機的部分。這次課程設(shè)計同時鍛煉了我們電路設(shè)計能力和編程能力，經(jīng)過這次的鍛煉，我們的能力得到長足的進步。另外，關(guān)于這次課程設(shè)計的所有資料的查找，也鍛煉了我們的資料搜索能力。這次課程設(shè)計完成的時間實在是很緊迫，但在我們看來這也是對我們意志的一種考驗，每一次面對困難時

11、，只有勇于面對，我們也明白只有通過磨練，人的能力才會提升。五、參考文獻：1郭瑜茹,張樸.光電子技術(shù)及其應(yīng)用.化學工業(yè)出版社 ，20062康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ) 數(shù)字部分.高等教育出版社，2006 3康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ) 模擬部分.高等教育出版社，20064李朝青單片機原理及接口技術(shù)北京航空航天大學出版社. 2009.34-39附錄：單片機程序： 程序名： 芯片ds18b20驅(qū)動程序 自身函數(shù)：void delay10us_f( uint16 count ) uint8 ds18b20init_f( void )void ds18b20write_byte( uint8 cmd )uint8 ds

12、18b20read_byte( void )uint16 ds18b20readtemp_f( void )void temperatureupdate( void ) 全局變量： uint16 idata tempdat 以十進制形式保存所獲得溫度值uint8 idata temperature 4 保存溫度值的數(shù)組.依次存放正負標志,溫度值十位,個位,和小數(shù)位 引用的外部函數(shù)或變量： 無 功能： 對 ds18b20 進行初始化對 ds18b20 進行數(shù)據(jù)讀寫的操作。 實現(xiàn)溫度的獲取。 */* 以下為 ds18b20 的驅(qū)動程序 */#include #include #define uin

13、t8 unsigned char#define sint8signed char#define uint16 unsigned short#define sint16signed short#define nop _nop_()/*定義芯片ds18b20的數(shù)據(jù)輸入輸出管腳*/sbit io_ds18b20_dq = p37 ; / #define ds18b20_dq_high io_ds18b20_dq = 1 #define ds18b20_dq_lowio_ds18b20_dq = 0 #define ds18b20_dq_read io_ds18b20_dq #define uchar

14、 unsigned charvoid delay2ms();/* 函數(shù)聲明 */void delay10us_f( uint8 dt ) ;uint8 ds18b20init_f( void );void ds18b20write_byte( uint8 cmd );uint8 ds18b20read_byte( void );uint16 ds18b20readtemp_f( void );void temperatureupdate( void );float idata temp_v ;/*聲明以十進制形式保存溫度值的變量 tempdat */uint8 idata temperatur

15、e 4 ; /*聲明保存溫度值的數(shù)組.依次存放正負標志,溫度值十位,個位,和小 */uchar code dispcode=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd,0x87,0xef,0xdf,0x00,0x40; uchar i; uchar a,b; uchar code temp=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7; /*顯示哪一位?*/*函數(shù)名：delay_10us*/*輸入：uint16 count（延時的時間大?。?/*輸出： 無*/*功能：延時10

16、us函數(shù)*/void delay10us_f( uint8 dt ) while( -dt0 ); /*函數(shù)名：ds18b20init_f*/*輸入：無*/*輸出： uint8 flag（復位成功與否標志）*/*功能：初始化芯片ds18b20*/uint8 ds18b20init_f( void ) bit flag ; ds18b20_dq_high ; /*稍作延時*/ nop ; ds18b20_dq_low ; /總線拉低 delay10us_f(50) ; /延時大于480us nop ; ds18b20_dq_high ; /總線釋放 delay10us_f(10) ; /等待ds

17、18b02復位 flag = ds18b20_dq_read ; /如果flag為0,則復位成功,否則復位失敗 delay10us_f(15) ;nop ;nop ;ds18b20_dq_high ; return flag ; /*函數(shù)名：ds18b20write_byte( uint8 cmd )*/*輸入：uint8 cmd（需要寫入的命令）*/*輸出： 無*/*功能：對芯片ds18b20進行寫命令*/void ds18b20write_byte( uint8 cmd ) uint8 i ; for( i = 8 ; i 0 ; i- ) ds18b20_dq_low ;/拉低總線,開始

18、寫時序delay10us_f( 2 ) ; ds18b20_dq_read = cmd & 0x01 ; /控制字的最低位先送到總線 delay10us_f( 4 ) ; /稍作延時,讓ds18b20讀取總線上的數(shù)據(jù) nop ;nop ; ds18b20_dq_high ; /拉高總線,1bit寫周期結(jié)束 cmd = 1 ; /*函數(shù)名：ds18b20read_byte*/*輸入：無*/*輸出：readvalue（從ds18b20讀取的數(shù)據(jù)）*/*功能：從ds18b20中讀取一個字節(jié)的數(shù)據(jù)*/uint8 ds18b20read_byte( void ) uint8 readvalue = 0

19、, i ; for( i = 8 ; i 0 ; i- ) ds18b20_dq_low ; readvalue = 1 ; ds18b20_dq_high ; if( ds18b20_dq_read = 1 ) readvalue |= 0x80 ; delay10us_f( 3 ) ; return readvalue ; /*函數(shù)名：ds18b20readtemp_f*/*輸入：無 */*輸出： returntemp（讀取的溫度值）*/*功能：讀取當前的溫度數(shù)據(jù)(只保留一位小數(shù))*/uint16 ds18b20readtemp_f( void ) uint8 temph, templ ;

20、 uint16 returntemp ; ds18b20init_f() ; /復位ds18b20 ds18b20write_byte( 0xcc ) ; /跳過rom ds18b20write_byte( 0x44 ) ; /啟動溫度轉(zhuǎn)換 ds18b20init_f() ; ds18b20write_byte( 0xcc ) ; /跳過rom ds18b20write_byte( 0xbe ) ; /讀取ds18b20內(nèi)部的寄存器內(nèi)容 templ = ds18b20read_byte() ; /讀溫度值低位（內(nèi)部ram的第0個字節(jié)） temph = ds18b20read_byte() ; /讀溫度值高位（內(nèi)部ra