數(shù)字溫度控制器(參考資料)

1、1 設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求1、基本范圍-50-1102、精度誤差小于0.53、LED數(shù)碼直讀顯示4、可以任意設(shè)定溫度的上下限報(bào)警功能2.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)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)STC89S51，溫度傳感器采用DS18B20，用四位一體共陽(yáng)極LED數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)溫度顯示。 STC89S51數(shù)碼管顯示DS18B20溫 度 傳 感 器復(fù)位按鍵時(shí)鐘振蕩報(bào)警溫度調(diào)整鍵蜂鳴器，指示燈圖2.21總體設(shè)計(jì)方框圖圖2.22總體原理圖2.3系統(tǒng)模塊系統(tǒng)由單片機(jī)最小系統(tǒng)、顯示電路、按鍵、溫度傳感器等組成。2.3.1 主控制器單片機(jī)STC89C51具有低電壓供電和體積小等特點(diǎn)，四個(gè)端口只需要兩個(gè)口

2、就能滿足電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計(jì)使用系統(tǒng)可用二節(jié)電池供電。晶振采用12MHZ。復(fù)位電路采用上電加按鈕復(fù)位。圖2.3.11晶振電路圖2.3.12復(fù)位電路2.3.2 顯示電路顯示電路采用4位共陽(yáng)極LED數(shù)碼管，P0口由上拉電阻提高驅(qū)動(dòng)能力，作為段碼輸出并作為數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)。P2口的低四位作為數(shù)碼管的位選端。采用動(dòng)態(tài)掃描的方式顯示。圖2.3.2 數(shù)碼管顯示電路2.3.3溫度傳感器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)位的數(shù)字值讀數(shù)方式。DS1

3、8B20的性能特點(diǎn)如下：1、獨(dú)特的單線接口僅需要一個(gè)端口引腳進(jìn)行通信；2、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3、無(wú)須外部器件；4、可通過(guò)數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為3.05.5；5、零待機(jī)功耗；6、溫度以或位數(shù)字；7、用戶可定義報(bào)警設(shè)置；8、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；9、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；DS18B02可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，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4 所示單片機(jī)端口接單線總線，為保證在有效的DS18B20

4、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(xiě)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。圖2.3.3 溫度傳感器與單片機(jī)的連接2.3.4報(bào)警溫度調(diào)整按鍵本系統(tǒng)設(shè)計(jì)三個(gè)按鍵，采用查詢方式，一個(gè)用于選擇切換設(shè)置報(bào)警溫度和當(dāng)前溫度，另外兩個(gè)分別用于設(shè)置報(bào)警溫度的加和減。均采用軟件消抖。圖2.3.4 按鍵電路3系統(tǒng)軟件算法分析系統(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)算溫度子程序，顯示數(shù)據(jù)刷新子程序，按鍵掃描處理子

5、程序等。3.1主程序流程圖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。初始化讀取溫度SET鍵是否按下讀出溫度值溫度計(jì)算處理顯示數(shù)據(jù)刷新發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開(kāi)始命令NY調(diào)用顯示子程序設(shè)置報(bào)警溫度圖3.1 主程序流程圖 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(xiě)。其程序流程圖如圖3.2示3.3溫度轉(zhuǎn)換命令子程序發(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)束溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)

6、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上圖，圖3.3所示Y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？CRC校驗(yàn)正？確？移入溫度暫存器結(jié)束NNY 圖3.3 溫度轉(zhuǎn)換流程圖圖3.2 讀溫度流程圖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。3.5 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序顯示數(shù)據(jù)刷新子程序主要是對(duì)分離后的溫度顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新操作，當(dāng)標(biāo)志位位為1時(shí)將符號(hào)顯示位移入第一位。程序流程圖如圖3.

7、5。 開(kāi)始溫度零下?溫度值取補(bǔ)碼置“1”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)束置“0”標(biāo)志NY溫度數(shù)據(jù)移入顯示寄存器分離顯示溫度NY標(biāo)志位為1？Y最高位顯示“”最高為顯示分理出的數(shù)據(jù) 結(jié)束 圖3.4計(jì)算溫度流程圖 圖3.5顯示數(shù)據(jù)刷新流程圖3.6按鍵掃描處理子程序按鍵采用掃描查詢方式，設(shè)置標(biāo)志位，當(dāng)標(biāo)志位為1時(shí)，顯示設(shè)置溫度，否則顯示當(dāng)前溫度。如下圖3.6示。SET鍵按下ADD鍵是否按下DEC鍵是否按下顯示切換標(biāo)志位是否為“0”調(diào)用顯示子程序報(bào)警溫度加1報(bào)警溫度減1YNYNYN圖3.6 按鍵掃描處理子程序4 實(shí)驗(yàn)仿真進(jìn)入protuse后，連接好電路，并將程序下載進(jìn)去。將DS1

8、8B20的改為0.1，數(shù)碼管顯示溫度與傳感器的溫度相同。圖41 溫度顯示仿真當(dāng)按下SET鍵一次時(shí)，進(jìn)入溫度報(bào)警上線調(diào)節(jié)，此時(shí)顯示軟件設(shè)置的溫度報(bào)警上線，按ADD或DEC分別對(duì)報(bào)警溫度進(jìn)行加一或減一。當(dāng)再次按下SET鍵時(shí)，進(jìn)入溫度報(bào)警下線調(diào)節(jié)，此時(shí)顯示軟件設(shè)置的溫度報(bào)警下線，按ADD或DEC分別對(duì)報(bào)警溫度進(jìn)行加一或減一。圖42 溫度調(diào)試仿真當(dāng)?shù)谌伟聪耂ET鍵時(shí)，退出溫度報(bào)警線設(shè)置。顯示當(dāng)前溫度。附1 源程序代碼#include reg51.h#include intrins.h /_nop_();延時(shí)函數(shù)用#define dm P0 /段碼輸出口#define uchar unsigned c

9、har#define uint unsigned intsbit DQ=P27; /溫度輸入口sbit w0=P20; /數(shù)碼管4sbit w1=P21;/數(shù)碼管3sbit w2=P22;/數(shù)碼管2sbit w3=P23; /數(shù)碼管1sbit LED=P16;/指示燈sbit beep=P17; /蜂鳴器sbit set=P26; /溫度設(shè)置切換鍵 sbit add=P24; /溫度加sbit dec=P25; /溫度減int temp1=0; /顯示當(dāng)前溫度和設(shè)置溫度的標(biāo)志位為0時(shí)顯示當(dāng)前溫度uint h; uint temp;uchar r;uchar high=30,low=15; /溫

10、度范圍設(shè)置為15-30度uchar sign;uchar q=0;uchar tt=0;uchar scale;/*溫度小數(shù)部分用查表法*/uchar code ditab16=0x00,0x01,0x01,0x02,0x03,0x03,0x04,0x04,0x05,0x06,0x06,0x07,0x08,0x08,0x09,0x09; /小數(shù)斷碼表uchar code table_dm12=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00,0x40;/共陽(yáng)極數(shù)碼管LED段碼表 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 不亮 - uch

11、ar table_dm1=0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd,0x87,0xff,0xef; /個(gè)位帶小數(shù)點(diǎn)的斷碼表 uchar data temp_data2=0x00,0x00; /讀出溫度暫放uchar data display5=0x00,0x00,0x00,0x00,0x00; /顯示單元數(shù)據(jù)，共4個(gè)數(shù)據(jù)和一個(gè)運(yùn)算暫用/*11us延時(shí)函數(shù)*/void delay(uint t) for (;t0;t-);void scan()int j;for(j=0;j0;i-) DQ=1;_nop_();_nop_(); /從高拉倒低 DQ=0;_nop_();

12、_nop_();_nop_();_nop_(); /5 us DQ=val&0x01; /最低位移出 delay(6); /66 us val=val/2; /右移1位 DQ=1; delay(1);/*DS18B20讀1字節(jié)函數(shù)*/從總線上取1個(gè)字節(jié)uchar read_byte(void)uchar i;uchar value=0;for(i=8;i0;i-) DQ=1;_nop_();_nop_(); value=1; DQ=0;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); /4 us DQ=1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); /4

13、us if(DQ)value|=0x80; delay(6); /66 usDQ=1;return(value);/*讀出溫度函數(shù)*/read_temp() ow_reset(); /總線復(fù)位 delay(200); write_byte(0xcc); /發(fā)命令 write_byte(0x44); /發(fā)轉(zhuǎn)換命令 ow_reset(); delay(1); write_byte(0xcc); /發(fā)命令 write_byte(0xbe); temp_data0=read_byte(); /讀溫度值的第字節(jié) temp_data1=read_byte(); /讀溫度值的高字節(jié) temp=temp_da

14、ta1; temp6348) / 溫度值正負(fù)判斷 tem=65536-tem;n=1; / 負(fù)溫度求補(bǔ)碼,標(biāo)志位置1 display4=tem&0x0f; / 取小數(shù)部分的值 display0=ditabdisplay4; / 存入小數(shù)部分顯示值 display4=tem4; / 取中間八位,即整數(shù)部分的值display3=display4/100; / 取百位數(shù)據(jù)暫存 display1=display4%100; / 取后兩位數(shù)據(jù)暫存 display2=display1/10; / 取十位數(shù)據(jù)暫存 display1=display1%10; /個(gè)位數(shù)據(jù) r=display1+display2

15、*10+display3*100;/符號(hào)位顯示判斷/ if(!display3) display3=0x0a; /最高位為0時(shí)不顯示 if(!display2) display2=0x0a; /次高位為0時(shí)不顯示 if(n)display3=0x0b; /負(fù)溫度時(shí)最高位顯示-void BEEP()if(r=high&r129)|r128)horl=256-horl;n=1;display3=horl/100;display3=display3&0x0f;display2=horl%100/10;display1=horl%10;display0=0;if(!display3) display3

16、=0x0a; /最高位為0時(shí)不顯示 if(!display2) display2=0x0a; /次高位為0時(shí)不顯示 if(n) display3=0x0b; /負(fù)溫度時(shí)最高位顯示- /*按鍵查詢程序*/void keyscan()int temp1; /最高溫度和最低溫度標(biāo)志位if(set=0)while(1)delay(500);/消抖if(set=0)temp1+;while(!set)scan();if(temp1=1)xianshi(high);scan();if(add=0)while(!add)scan();high+=1;if(dec=0)while(!dec)scan();high-=1;if(temp1=2)xianshi(low);if(add=0)while(!add)scan();low+=1;if(dec=0)while(!dec)scan();low-=1;scan();if(temp1=3)temp1=0;break;/*主函數(shù)*/void main() dm=0x00; /初始化端口 w0=0; w1=0; w2=0