基于單片機(jī)的溫度傳感器

1、山東建筑大學(xué)信電學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 目錄設(shè)計(jì)目的和要求.2設(shè)計(jì)內(nèi)容.31 溫度測(cè)量系統(tǒng)硬件部分.32. 主控制器的介紹.42.4.2 LED顯示單元部分.113系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì).143.1主程序.153.2讀出溫度子程序.153.3溫度轉(zhuǎn)換命令子程序.163.4計(jì)算溫度子程序.163.5 溫度數(shù)據(jù)顯示子程序.17結(jié)論及致謝.17參考文獻(xiàn).18附錄19摘要隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們需要對(duì)各中加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐中溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。采用單片機(jī)來(lái)對(duì)他們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。我們采用美國(guó)DALLAS

2、半導(dǎo)體公司繼DS18B20之后推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器DS18B20作為檢測(cè)元件，溫度范圍為-55125 C,最高分辨率可達(dá)0.0625 C。DS18B20可以直接讀出北側(cè)溫度值，而且采用三線制與單片機(jī)相連，減少了外部的硬件電路，具有低成本和易使用的特點(diǎn)。本文介紹了基于AT89C51單片機(jī)的一種溫度測(cè)量及報(bào)警電路,該電路采用DS18B20作為溫度監(jiān)測(cè)元件，測(cè)量范圍0-+100，使用LED模塊顯示，能設(shè)置溫度報(bào)警上下限。正文著重給出了軟硬件系統(tǒng)的各部分電路，介紹了集成溫度傳感器DS18B20的原理，AT89C51單片機(jī)功能和應(yīng)用。該電路設(shè)計(jì)新穎、功能強(qiáng)大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單?，F(xiàn)在溫度測(cè)量報(bào)警領(lǐng)域正在

3、蓬勃快速的發(fā)展，各國(guó)都在進(jìn)行著各項(xiàng)測(cè)試研究，以更好的檢測(cè)溫度，進(jìn)行控制，讓人類能更好的生活、工作和學(xué)習(xí)。另外，溫度測(cè)量控制領(lǐng)域也在不斷的擴(kuò)大，很多國(guó)家也共同合作，在共同研制儀器，去進(jìn)行溫度測(cè)量控制，溫度測(cè)量控制這項(xiàng)研究也正在想全球化發(fā)展。關(guān)鍵字：溫度測(cè)量；溫度傳感器；單片機(jī)AT89C51；數(shù)字顯示；數(shù)碼管設(shè)計(jì)目的和要求基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)通過(guò)此設(shè)計(jì)深入了解單片機(jī)的原理及應(yīng)用鞏固所學(xué)知識(shí)提高對(duì)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力。數(shù)字式溫度計(jì)要求測(cè)溫范圍為55125C，精度誤差在0.1C以內(nèi)，LED數(shù)碼管直讀顯示。選擇DS18B20作為本系統(tǒng)的溫度傳感器，選擇單片機(jī)AT89C51為測(cè)控系統(tǒng)的核心來(lái)完成數(shù)據(jù)

4、采集、處理、顯示、報(bào)警等功能。溫度顯示主控機(jī)（51單片機(jī)）溫度檢測(cè)超溫低溫報(bào)警設(shè)計(jì)內(nèi)容1 溫度測(cè)量系統(tǒng)硬件部分 溫度計(jì)電路設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)方框圖如圖1所示，控制器采用單片機(jī)AT89C51，溫度傳感器采用DS18B20，用4位LED數(shù)碼管以串口傳送數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)溫度顯示。設(shè)計(jì)總框圖見(jiàn)圖2-1：主 控 制 器LED顯 示溫 度 傳 感 器單片機(jī)復(fù)位時(shí)鐘振蕩報(bào)警點(diǎn)按鍵調(diào)整圖2-1總體設(shè)計(jì)方框圖2. 主控制器的介紹本課題主控制器采用單片機(jī)AT89C51單片機(jī)。2.1 89C51的信號(hào)引腳89C51的引腳排列請(qǐng)參見(jiàn)圖2-2。圖2-2 89C51引腳 信號(hào)引腳介紹P0.0 P0.7： P0口8位雙向口線。P1.0

5、P1.7 ：P1口8位雙向口線。P2.0 P2.7 ：P2口8位雙向口線。P3.0 P3.7 ：P3口8位雙向口線。：訪問(wèn)程序存儲(chǔ)控制信號(hào)。當(dāng)信號(hào)為低電平時(shí)，對(duì)ROM的讀操作限定在外部程序存儲(chǔ)器；而當(dāng)信號(hào)為高電平時(shí)，則對(duì)ROM的讀操作是從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器開(kāi)始，并可延至外部程序存儲(chǔ)器。RST：復(fù)位信號(hào)。當(dāng)輸入的復(fù)位信號(hào)延續(xù)2個(gè)機(jī)器周期以上高電平即為有效，用以完成單片機(jī)的復(fù)位初始化操作。XTAL1和XTAL2 ：外接晶體引線端。當(dāng)使用芯片內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)，此二引線端用于外接石英晶體和微調(diào)電容；當(dāng)使用外部時(shí)鐘時(shí)，用于接外部時(shí)鐘脈沖信號(hào)。P3口的第二功能P3口的8條口線都定義有第二功能，詳見(jiàn)表2.1。引腳第二

6、功能信號(hào)名稱P3.0RXD串行數(shù)據(jù)接收P3.1TXD串行數(shù)據(jù)發(fā)送P3.2外部中斷0申請(qǐng)P3.3外部中斷1申請(qǐng)P3.4T0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0的外部輸入P3.5T1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1的外部輸入P3.6外部RAM寫選通P3.7外部RAM讀選通表2.1 P3口的第二功能2.2時(shí)鐘電路與復(fù)位電路時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)，而時(shí)序所研究的是指令執(zhí)行中各地信號(hào)之間的相互關(guān)系。單片機(jī)本身就如一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，為了保證同步工作方式的實(shí)現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的時(shí)鐘信號(hào)控制下嚴(yán)格地按時(shí)序進(jìn)行工作。單片機(jī)的時(shí)鐘電路，如圖2-7所示。圖2-7 時(shí)鐘振蕩電路一般電容C1,C2取30pF左右，晶體的振蕩

7、頻率范圍是1.2MHz12 MHz 。晶體振蕩頻率高, 則系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率也高, 單片機(jī)運(yùn)行速度也就快。MCS-51在通常應(yīng)用情況下，使用振蕩頻率為的6MHz或12MHz。單片機(jī)的復(fù)位電路單片機(jī)復(fù)位的條件是：必須使RST/VPD 或RST引腳（9）加上持續(xù)二個(gè)機(jī)器周期（即24個(gè)振蕩周期）的高電平。單片機(jī)常見(jiàn)的復(fù)位電路如圖2-8（a）（b）所示。 （a） 上電復(fù)位電路 (b) 按鍵復(fù)位電路圖2-8 常見(jiàn)的復(fù)位電路圖2-8（a）為上電復(fù)位電路，它是得用電容充電來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在接電瞬間，RST端的電位與VCC的相同，隨著充電電流的減小，RST的電位逐漸下降。圖2-8（b）為按鍵復(fù)位電路。該電路除具有上電復(fù)

8、位功能外，若要復(fù)位，只需按圖2-8（b）中的RESET鍵，此時(shí)電源VCC經(jīng)電阻R1、R2分壓，在RST端產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位高電平。2.3 溫度傳感器部分硬件DS18B20溫度傳感器是美國(guó)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(cè)溫元件相比，它能直接讀出被測(cè)溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過(guò)簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)9-12位的數(shù)字值讀數(shù)方式。 TO92封裝的DS18B20的引腳排列見(jiàn)下圖，其引腳功能描述見(jiàn)表2-2。（底視圖）圖2-9 DS18B20引腳圖序號(hào)名稱引腳功能描述1GND地信號(hào)2DQ數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳。開(kāi)漏單總線接口引腳。當(dāng)被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源。3VD

9、D可選擇的VDD引腳。當(dāng)工作于寄生電源時(shí)此引腳必須接地。表2.2DS18B20詳細(xì)引腳功能描述DS18B20的性能特點(diǎn)如下：獨(dú)特的單線接口僅需要一個(gè)端口引腳進(jìn)行通信；多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在惟一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)組網(wǎng)功能；無(wú)須外部器件；可通過(guò)數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為3.05.5；零待機(jī)功耗；溫度以或位數(shù)字；用戶可定義報(bào)警設(shè)置；報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過(guò)程序限定溫度（溫度報(bào)警條件）的器件；負(fù)電壓特性，電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作； DS18B20采用3腳PR35封裝或腳SOIC封裝，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖2-10所示。I/OC64位ROM和單線接口高速緩存存儲(chǔ)器與控制邏輯

10、溫度傳感器高溫觸發(fā)器TH低溫觸發(fā)器TL配置寄存器8位CRC發(fā)生器Vdd圖2-10 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)64位ROM的結(jié)構(gòu)開(kāi)始8位是產(chǎn)品類型的編號(hào)，接著是每個(gè)器件的惟一的序號(hào)，共有48位，最后8位是前面56位的CRC檢驗(yàn)碼，這也是多個(gè)DS18B20可以采用一線進(jìn)行通信的原因。溫度報(bào)警觸發(fā)器和，可通過(guò)軟件寫入戶報(bào)警上下限。DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器還包括一個(gè)高速暫存RAM和一個(gè)非易失性的可電擦除的EERAM。高速暫存RAM的結(jié)構(gòu)為8字節(jié)的存儲(chǔ)器，結(jié)構(gòu)如圖2-11所示。頭2個(gè)字節(jié)包含測(cè)得的溫度信息，第3和第4字節(jié)和的拷貝，是易失的，每次上電復(fù)位時(shí)被刷新。第5個(gè)字節(jié)，為配置寄存器，它的內(nèi)容

11、用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率。DS18B20工作時(shí)寄存器中的分辨率轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的溫度數(shù)值。該字節(jié)各位的定義如圖3-5所示。低5位一直為1，TM是工作模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測(cè)試模式，DS18B20出廠時(shí)該位被設(shè)置為0，用戶要去改動(dòng)，R1和R0決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)，來(lái)設(shè)置分辨率。DS18B20溫度轉(zhuǎn)換的時(shí)間比較長(zhǎng)，而且分辨率越高，所需要的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)間越長(zhǎng)。因此，在實(shí)際應(yīng)用中要將分辨率和轉(zhuǎn)換時(shí)間權(quán)衡考慮。高速暫存RAM的第6、7、8字節(jié)保留未用，表現(xiàn)為全邏輯1。第9字節(jié)讀出前面所有8字節(jié)的CRC碼，可用來(lái)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而保證通信數(shù)據(jù)的正確性。溫度 LSB溫度 MSBT

12、H用戶字節(jié)1TL用戶字節(jié)2配置寄存器保留保留保留CRC圖2-11 DS18B20字節(jié)定義當(dāng)DS18B20接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開(kāi)始啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以16位帶符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式存儲(chǔ)在高速暫存存儲(chǔ)器的第1、2字節(jié)。單片機(jī)可以通過(guò)單線接口讀出該數(shù)據(jù)，讀數(shù)據(jù)時(shí)低位在先，高位在后，數(shù)據(jù)格式以0.0625LSB形式表示。當(dāng)符號(hào)位S=0時(shí)，表示測(cè)得的溫度值為正值，可以直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng)符號(hào)位S=1時(shí)，表示測(cè)得的溫度值為負(fù)值，要先將補(bǔ)碼變成原碼，再計(jì)算十進(jìn)制數(shù)值。表2-3是一部分溫度值對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制溫度數(shù)據(jù)。R1R0分辨率/位溫度最大轉(zhuǎn)換時(shí)間/ms00993.750110187.

13、510113751112750表2-3 DS18B20溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間表DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換后，就把測(cè)得的溫度值與RAM中的TH、TL字節(jié)內(nèi)容作比較。若TH或TTL，則將該器件內(nèi)的報(bào)警標(biāo)志位置位，并對(duì)主機(jī)發(fā)出的報(bào)警搜索命令作出響應(yīng)。因此，可用多只DS18B20同時(shí)測(cè)量溫度并進(jìn)行報(bào)警搜索。在64位ROM的最高有效字節(jié)中存儲(chǔ)有循環(huán)冗余檢驗(yàn)碼（CRC）。主機(jī)ROM的前56位來(lái)計(jì)算CRC值，并和存入DS18B20的CRC值作比較，以判斷主機(jī)收到的ROM數(shù)據(jù)是否正確。DS18B20的測(cè)溫原理是這這樣的,器件中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給減法計(jì)數(shù)器1；高溫度系

14、數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為減法計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入。器件中還有一個(gè)計(jì)數(shù)門，當(dāng)計(jì)數(shù)門打開(kāi)時(shí)，DS18B20就對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)進(jìn)而完成溫度測(cè)量。計(jì)數(shù)門的開(kāi)啟時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器來(lái)決定，每次測(cè)量前，首先將55所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)分別置入減法計(jì)數(shù)器1、溫度寄存器中，計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在55所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。 溫度/二進(jìn)制表示十六進(jìn)制表示+1250000 0111 1101 000007D0H+850000 0101 0101 00000550H+25.06250000 0001 1001 00000191H+10.1250000 0000 101

15、0 000100A2H+0.50000 0000 0000 00100008H00000 0000 0000 10000000H-0.51111 1111 1111 0000FFF8H-10.1251111 1111 0101 1110FF5EH-25.06251111 1110 0110 1111FE6FH-551111 1100 1001 0000FC90H表2-4一部分溫度對(duì)應(yīng)值表減法計(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)減法計(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，減法計(jì)數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，減法計(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)

16、直到減法計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到0時(shí)，停止溫度寄存器的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值就是所測(cè)溫度值。其輸出用于修正減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置值，只要計(jì)數(shù)器門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過(guò)程，直到溫度寄存器值大致被測(cè)溫度值。另外，由于DS18B20單線通信功能是分時(shí)完成的，它有嚴(yán)格的時(shí)隙概念，因此讀寫時(shí)序很重要。系統(tǒng)對(duì)DS18B20的各種操作按協(xié)議進(jìn)行。操作協(xié)議為：初使化DS18B20（發(fā)復(fù)位脈沖）發(fā)ROM功能命令發(fā)存儲(chǔ)器操作命令處理數(shù)據(jù)。圖2-12 DS18B20與單片機(jī)的接口電路2.4 顯示部分電路設(shè)計(jì)74HC573和74LS373原理一樣，8數(shù)據(jù)鎖存器。主要用于數(shù)碼管、按鍵等等的控制。 DnLEOEOnHHLHLHLLXL

17、LQoXXHZ表2-5 74HC573真值表這個(gè)就是真值表,表示這個(gè)芯片在輸入和其它的情況下的輸出情況。 每個(gè)芯片的數(shù)據(jù)手冊(cè)（datasheet）中都有真值表。 1. 布爾邏輯比較簡(jiǎn)單,在此不贅述; 2. 高阻態(tài) 就是輸出既不是高電平,也不是低電平,而是高阻抗的狀態(tài);在這種狀態(tài)下,可以多個(gè)芯片并聯(lián)輸出;但是,這些芯片中只能有一個(gè)處于非高阻態(tài)狀態(tài),否則會(huì)將芯片燒毀; 高阻態(tài)的概念在RS232和RS422通訊中還可以用到。 3. 數(shù)據(jù)鎖存 當(dāng)輸入的數(shù)據(jù)消失時(shí),在芯片的輸出端,數(shù)據(jù)仍然保持; 這個(gè)概念在并行數(shù)據(jù)擴(kuò)展中經(jīng)常使用到。 4. 數(shù)據(jù)緩沖 加強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力。74LS244/74LS245/74LS

18、373/74LS573都具備數(shù)據(jù)緩沖的能力。 OE：output_enable,輸出使能; LE：latch_enable,數(shù)據(jù)鎖存使能,latch是鎖存的意思; Dn：第n路輸入數(shù)據(jù); On：第n路輸出數(shù)據(jù); 2.4.2 LED顯示單元部分 報(bào)警燈閃爍部分主要由發(fā)光二極管LED組成，綠燈表示正常狀態(tài)，紅燈表示報(bào)警狀態(tài)。LED特性如下：導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)作為第三代半導(dǎo)體照明光源。這種產(chǎn)品具有很多夢(mèng)幻般優(yōu)點(diǎn)：(1)光效率高：光譜幾乎全部集中于可見(jiàn)光頻率，效率可以達(dá)到 80%-90%。而光效差不多的白熾燈可見(jiàn)光效率僅為10%-20%。(2)光線質(zhì)量高：由于光譜中沒(méi)有紫外線和紅外線，故沒(méi)有熱量

19、，沒(méi)有輻射，屬于典型 的綠色照明光源。(3)能耗?。?jiǎn)误w功率一般在0.05-1w，通過(guò)集群方式可以量體裁衣地滿足不同的需要，浪費(fèi)很少。以其作為光源，在同樣亮度下耗電量 僅為普通白熾燈的1/8-1/10。(4)壽命長(zhǎng)：光通量衰減到70%的標(biāo)準(zhǔn)壽命是10萬(wàn)小時(shí)。一個(gè)半導(dǎo)體燈正常情況下可以使用50年，即使長(zhǎng)命百歲的人，一 生最多也就用2只燈。(5)可靠耐用：沒(méi)有鎢絲、玻殼等容易損壞的部件，非正常報(bào)廢率很小，維護(hù)費(fèi)用極為低廉。(6)應(yīng)用靈活：體積小，可以平面封裝，易 開(kāi)發(fā)成輕薄短小的產(chǎn)品，做成點(diǎn)、線、面各種形式的具體應(yīng)用產(chǎn)品。(7)安全：?jiǎn)挝还ぷ麟妷捍笾略?.5-5v之間，工作電流在20-70mA之間

20、。(8) 綠色環(huán)保：廢棄物可回收，沒(méi)有污染，不像熒光燈一樣含有汞成分。(9)響應(yīng)時(shí)間短：適應(yīng)頻繁開(kāi)關(guān)以及高頻運(yùn)作的場(chǎng)合。2.5 報(bào)警上,下限調(diào)整電路實(shí)現(xiàn)本報(bào)警系統(tǒng)中有三個(gè)獨(dú)立式按鍵可以分別調(diào)整溫度計(jì)的上下限報(bào)警設(shè)置,電路中蜂鳴器可以在被測(cè)溫度不在上下限范圍內(nèi)時(shí)，發(fā)出報(bào)警鳴叫聲音，同時(shí)紅色LED閃爍，實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。復(fù)位的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)單片機(jī)的復(fù)位電路實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位加手動(dòng)復(fù)位，使用比較方便，在程序跑飛時(shí)，可以手動(dòng)復(fù)位，這樣就不用在重起單片機(jī)電源，就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)位。2.6 各部分電路說(shuō)明傳感器數(shù)據(jù)采集電路主要指DS18B20溫度傳感器與單片機(jī)的接口電路。DS18B20可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電

21、方式，如圖2-16所示，此時(shí)DS18B20的1腳接地，2腳作為信號(hào)線，3腳接電源。另一種是寄生電源供電方式，如圖2.15所示單片機(jī)端口接單線總線，為保證在有效的DS18B20時(shí)鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個(gè)MOSFET管來(lái)完成對(duì)總線的上拉。當(dāng)DS18B20處于寫存儲(chǔ)器操作和溫度A/D轉(zhuǎn)換操作時(shí)，總線上必須有強(qiáng)的上拉，上拉開(kāi)啟時(shí)間最大為10us。采用寄生電源供電方式時(shí)VDD端接地。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接口必須是三態(tài)的?？紤]到實(shí)際應(yīng)用中寄生電源供電方式適應(yīng)能力差且易損壞，此處采用電源供電方式，I/O口接單片機(jī)的P2.0口。圖2-16 電源供電方式2.6.2 顯示電路顯示電路是采用P0口

22、輸出段碼至LED，P2口控制位選通的動(dòng)態(tài)掃描顯示方式，三只數(shù)碼管用NPN型三極管驅(qū)動(dòng)，這種顯示方式的最大優(yōu)點(diǎn)是顯示清晰，軟件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。如圖2-17所示:圖2.17顯示電路2.6.3主板電路R11kC222uC330pC430pY1CRYSTALVCCEA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30T

23、XD11RXD10U18951S5SW-PBVCC圖2-18 主板電路系統(tǒng)整體硬件電路包括傳感器數(shù)據(jù)采集電路，溫度顯示電路，上下限報(bào)警調(diào)整電路，單片機(jī)主板電路，電源電路等。如圖2.17所示圖2-18中有四個(gè)獨(dú)立式按鍵可以分別調(diào)整溫度計(jì)的上下限報(bào)警設(shè)置，可以任意調(diào)整報(bào)警上下限。圖中蜂鳴器可以在被測(cè)溫度不在上下限范圍內(nèi)時(shí)，發(fā)出報(bào)警鳴叫聲音。LED數(shù)碼管將當(dāng)前被測(cè)溫度值顯示，從而測(cè)出被測(cè)的溫度值。圖2-18中的按健復(fù)位電路是上電復(fù)位加手動(dòng)復(fù)位，使用比較方便，在程序跑飛時(shí)，可以手動(dòng)復(fù)位，這樣就不用在重起單片機(jī)電源，就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)位。3系統(tǒng)程序的設(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

24、序，計(jì)算溫度子程序，顯示數(shù)據(jù)刷新子程序等。 3.1主程序主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時(shí)顯示、讀出并處理DS18B20的測(cè)量的當(dāng)前溫度值，溫度測(cè)量每1s進(jìn)行一次。這樣可以在一秒之內(nèi)測(cè)量一次被測(cè)溫度，其程序流程見(jiàn)圖3.1所示。NYNY按鍵子程序初始化得出溫度總子程序報(bào)警子程序調(diào)顯示子程序S1鍵按下否？開(kāi)始 溫度比較子程序 是否超出上下限返 回圖3.1 主程序流程3.2讀出溫度子程序讀出溫度子程序的主要功能是讀出RAM中的9字節(jié)，在讀出時(shí)需進(jìn)行CRC校驗(yàn)，校驗(yàn)有錯(cuò)時(shí)不進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的改寫。其程序流程圖如圖3.2所示發(fā)DS18B20復(fù)位命令發(fā)跳過(guò)ROM命令發(fā)讀取溫度命令讀取操作，CRC校驗(yàn)9字節(jié)完？C

25、RC校驗(yàn)正？確？移入溫度暫存器結(jié)束NNYY圖3.2 讀出溫度子程序流程3.3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(kāi)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)中采用1s顯示程序延時(shí)法等待轉(zhuǎn)換的完成。溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程圖，如圖3.3所示發(fā)DS18B20復(fù)位命令發(fā)跳過(guò)ROM命令發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開(kāi)始命令結(jié)束圖3.3 溫度轉(zhuǎn)換流程圖3.4計(jì)算溫度子程序計(jì)算溫度子程序?qū)AM中讀取值進(jìn)行BCD碼的轉(zhuǎn)換運(yùn)算，并進(jìn)行溫度值正負(fù)的判定，其程序流程圖如圖3.4所示。開(kāi)始N溫度零下?Y溫度值取補(bǔ)碼置“-”標(biāo)志置“+”標(biāo)志計(jì)算小數(shù)位溫度BCD值 計(jì)算整數(shù)位溫度BCD值 結(jié)束圖3.

26、4 計(jì)算溫度流程圖 3.5 溫度數(shù)據(jù)顯示子程序顯示數(shù)據(jù)子程序主要是對(duì)顯示緩沖器中的顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新操作，查表送段碼至LED，開(kāi)位碼顯示，采用動(dòng)態(tài)掃描方式。結(jié)論及致謝在本次設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我發(fā)現(xiàn)很多的問(wèn)題，雖然以前還做過(guò)這樣的設(shè)計(jì)但這次設(shè)計(jì)真的讓我長(zhǎng)進(jìn)了很多，單片機(jī)課程設(shè)計(jì)重點(diǎn)就在于軟件算法的設(shè)計(jì)，需要有很巧妙的程序算法，雖然以前寫過(guò)幾次程序，但我覺(jué)的寫好一個(gè)程序并不是一件簡(jiǎn)單的事，舉個(gè)例子，以前寫的那幾次，數(shù)據(jù)加減時(shí)，我用的都是BCD碼，這一次，我全部用的都是16進(jìn)制的數(shù)直接加減，顯示處理時(shí)在用除法去刪分,感覺(jué)效果比較好，有好多的東西，只有我們?nèi)ピ囍隽耍拍苷嬲恼莆?，只學(xué)習(xí)理論有些東西是很難

27、理解的，更談不上掌握。從這次的課程設(shè)計(jì)中，我真真正正的意識(shí)到，在以后的學(xué)習(xí)中，要理論聯(lián)系實(shí)際，把我們所學(xué)的理論知識(shí)用到實(shí)際當(dāng)中，學(xué)習(xí)單機(jī)片機(jī)更是如此，程序只有在經(jīng)常的寫與讀的過(guò)程中才能提高，這就是我在這次課程設(shè)計(jì)中的最大收獲。并在此感謝我的老師們對(duì)我的指導(dǎo)。參考文獻(xiàn)1 馬潮. AVR單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用實(shí)踐 M.北京: 北京航空航天大學(xué)出版社,2007.2 楊欣，王玉鳳，劉湘黔. 51單片機(jī)應(yīng)用從零開(kāi)始 M.北京: 清華大學(xué)出版社,2008.3 陳在平. 現(xiàn)場(chǎng)總線及工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)M.北京: 電子工業(yè)出版社,2008.4 沈建華，楊艷琴. MSP430系列16位超低功耗單片機(jī)原理與實(shí)踐M

28、. 北北京航空航天大學(xué)出版社,2008.5 張成偉. 基于嵌入式Linix的GSM/GPRS無(wú)線通信模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)D. 華中科技大學(xué)6 趙亮GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)在遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集中的應(yīng)用計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì).2005. 26(9).7 馬忠梅.單片機(jī)的C語(yǔ)言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)M.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2003. 8 胡漢才.單片機(jī)原理及其接口技術(shù)M.北京:清華大學(xué)出版社,2004.9 雷霖. 現(xiàn)場(chǎng)總線及工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)M.北京: 電子工業(yè)出版社,2004. 10 許洪華. 現(xiàn)場(chǎng)總線與工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)M. 北京: 電子工業(yè)出版社,2007. 附錄附錄2 源程序基于51單片機(jī)的溫度測(cè)量系統(tǒng)#include#

29、include#define uint unsigned int#define uchar unsigned charuchar code tab=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x58; /* 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 C 無(wú)*/sbit BUZ=P13;sbit LED_GREEN=P36;sbit LED_RED=P37;sbit set=P10;sbit down=P11;sbit up=P12;uchar disbuf4;uint mode,top=90,bottom=10;int temp1;bit

30、 flag,kset_flag,kup_flag,kdown_flag;sbit dq=P14;void delay(uint x); /延遲函數(shù)，x=1大約延遲1msvoid delay(uint x)uint i,j;for(i=0;ix;i+)for(j=0;j20;j+); /延遲函數(shù)，x=1大約延遲8usvoid delay_us(uint x)while(x-); /初始化函數(shù)void init1820()dq=1;delay_us(1);/拉高一段時(shí)間dq=0;delay_us(60);/延時(shí)480us以上dq=1;while(dq);/等待存在脈沖delay_us(10);/存

31、在脈沖存活時(shí)間dq=1;/拉高總線 /寫指令函數(shù)，每次寫入一個(gè)字節(jié)datvoid write(uchar dat)uchar i;for(i=0;i=1; /讀函數(shù)，每次返回16位的溫度值uint read()uchar i;uint dat;for(i=0;i1)|0x8000;elsedat=1;dq=1;delay_us(1); return(dat);/讀取溫度函數(shù)，返回溫度的絕對(duì)值，并標(biāo)注flag，flag=1表示負(fù)，flag=0表示正uint readtemperature()uint temp;float m;init1820();write(0xcc);/跳過(guò)讀ROMwrite

32、(0x44);/啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換init1820();write(0xcc);write(0xbe);/讀取溫度寄存器temp=read();if(temp0xfff)flag=1;temp=(temp)+1;elseflag=0;m=temp*0.0625;temp=m*100+0.5;/放大10倍四舍五入輸出return(temp);void deal()temp1=readtemperature();disbuf0=temp1/1000;disbuf1=(temp1%1000)/100;disbuf2=temp1%100/10;disbuf3=temp1%10;void dealset()mode+;if(mode=3)mode=0;void dealup()if(mode=1)top=top+1;if(top=120)top=120;if(mode=2)bottom=bottom+1;if(bottom=30)bottom=30;void dealdown()if(mode=1)top=top-1;if(top=70)top=70;if(mode=2)bottom=bottom-1;if(bottom=5)b