基于stc89c52,ds18b2的電子溫度計課設(shè)

1、正文1. 設(shè)計內(nèi)容和要求。隨著社會的進步和工業(yè)技術(shù)的發(fā)展， 人們越來越重視溫度因素，許多產(chǎn)品對 溫度范圍要求嚴格，而目前市場上普遍存在的溫度檢測儀器大都是單點測量，同時有溫度信息傳遞不及時、精度不夠的缺點，不利于工業(yè)控制者根據(jù)溫度變化及 時做出決定。在這樣的形式下，開發(fā)一種能夠同時測量多點，并且實時性高、精 度高，能夠綜合處理多點溫度信息的測量系統(tǒng)就很有必要。本課題以STC89C52單片機系統(tǒng)為核心，能對多點的溫度進行實時巡檢。 DS18B2C是一種可組網(wǎng)的高精度數(shù)字式溫度傳感器，由于其具有單總線的獨特優(yōu)點，可以使用戶輕松地組建起傳感器網(wǎng)絡，并可使多點溫度測量電路變得簡單、 可靠。本文結(jié)合實際

2、使用經(jīng)驗，介紹了 DS18B2C數(shù)字溫度傳感器在單片機下的硬 件連接及軟件編程，并通過LCD1602顯示當前溫度，實現(xiàn)實時溫度測量。2、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計方框圖如圖1-1所示，它主要由三部分組成：控制部分主 芯片采用單片機STC89C52顯示部分采用LCD1602以動態(tài)掃描方式實現(xiàn)溫度 顯示；溫度采集部分的溫度傳感器采用 DS18B20智能溫度溫度傳感器。DS18B20 進行溫度采集和轉(zhuǎn)換輸出數(shù)字型的溫度值，然后通過數(shù)據(jù)引腳傳到單片機的 P3.7 口 ,單片機通過P2 口將數(shù)據(jù)掃描到LCD1602顯示屏上。STC89C52DS18B20圖2-13、硬件設(shè)計3.1控制模塊本設(shè)計采用單片機

3、基于數(shù)字溫度傳感器DS18B20的系統(tǒng)。單片機STC89C52具有低電壓供電和體積小等特點，四個端口只需要兩個口就能滿足電路系統(tǒng)的設(shè) 計需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計使用。 溫度傳感器DS18B20利用單總線的 特點可以方便的實現(xiàn)多點溫度的測量，組建傳感器網(wǎng)絡，且系統(tǒng)的抗干擾性好、 設(shè)計靈活、方便，而且能在惡劣的環(huán)境下進行現(xiàn)場溫度檢測。3.2溫度采集模塊這一部分主要完成對溫度信號的采集和轉(zhuǎn)換工作，由DS18B20數(shù)字溫度傳感器及其與單片機的接口部分組成。DS18B20智能溫度溫度傳感器進行溫度采集和 轉(zhuǎn)換輸出數(shù)字型的溫度值，然后通過數(shù)據(jù)引腳傳到單片機的P3.7 口，單片機接受溫度并存儲。DS

4、18B20是美國DALLAS半導體公司最新推出的一種單線智能溫 度傳感器，屬于新一代適配微處理器的智能溫度傳感器，它可將溫度信號直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，實現(xiàn)了與單片機的直接接口，從而省去了信號調(diào)理和A/D轉(zhuǎn)換等 復雜模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路。DS18B20構(gòu)成的溫度采集模塊電路簡單、功能可靠、測量 效率高，很好地彌補了傳統(tǒng)溫度測量方法的不足可廣泛用于工業(yè)、民用、軍事等領(lǐng)域的溫度測量及控制儀器、測控系統(tǒng)和大型設(shè)備中。它具有集成度高、模擬輸 入數(shù)字輸出、抗干擾能力強、體積小、接口方便、傳輸距離遠測溫誤差小等特點。 如圖3-1.7DS18B2O*1I o圖3-13.3溫度顯示模塊本課程設(shè)計的顯示模塊采用LCD16

5、02液晶顯示器顯示溫度數(shù)據(jù)，整數(shù)進 行顯示，從P0 口送數(shù)，P2 口掃描。顯示當前測量的溫度。3.4電源220V的交流變壓器經(jīng)過變壓器轉(zhuǎn)換成 10V的交流電，經(jīng)過整流電路得到 5V 的直流電，供給電路使用。4軟件設(shè)計按照硬件設(shè)計中的模塊劃分，軟件設(shè)計業(yè)可分為三部分：DS18B20莫塊程序設(shè)計，LCD1602驅(qū)動程序設(shè)計，單片機主程序設(shè)計。其中前兩部分是本例軟件設(shè) 計的關(guān)鍵，而相比較，主程序設(shè)計則比較簡單。下面分別為主程序流程圖， DS18B20 流程圖和LCD1602液晶模塊程序流程圖。如圖4-1.4.1 單片機主程序開始DS18B20初始化圖4-14.2 DS18B20模塊程序設(shè)計While

6、在主程序流程圖中，先初始化液晶模塊，然后延時幾百微秒，進入循環(huán)，先初始化DS18B20然后啟動溫度轉(zhuǎn)換，讀取轉(zhuǎn)換后的溫度值，并進行處 理，最終將溫度顯示在LCD屏幕上。DS18B20是 1-wire單線器材，即在一根數(shù)據(jù)線上實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，這就需要嚴格的通信協(xié)議來保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。單片機操作單線器材DS18B20的流程圖如圖4-2所示。跳過ROM匹配溫度轉(zhuǎn)換延時，等待溫度轉(zhuǎn)換完成跳過ROM匹配讀暫存器轉(zhuǎn)換為顯示碼圖 4-2首先DS18B20初始化。復位DS18B20然后單片機等待 DS18B20勺應答脈沖，一旦單片機監(jiān)測到應答脈沖，變發(fā)起跳過ROM匹配操作命令。成功執(zhí)行了R

7、OM操作命令后，就可以使用內(nèi)存操作命令，啟動溫度轉(zhuǎn)換，延時一段時間后，等待 溫度轉(zhuǎn)換完成。再發(fā)起跳過ROME配操作命令，然后讀暫存器，將轉(zhuǎn)換結(jié)果讀出， 并轉(zhuǎn)換為顯示碼，送液晶顯示。需要注意的是：復位要求主CPU各數(shù)據(jù)線下拉500微秒，然后釋放，DS18B20 收到信號后等待1660微秒左右，后發(fā)出60240微秒的存在低脈沖，主CPU攵 到此信號表示復位成功。4.3 LCD1602驅(qū)動程序設(shè)計用LCD1602液晶顯示模塊顯示字符或字符串之前必須對其進行初始化， LCD1602液晶顯示模塊的初始化程序流程圖如圖 4-3所示。寫指令38H延時5ms顯示模式設(shè)置LCD空閑?Y圖4-3上電復位以后，延時

8、15ms寫3次38H指令，寫指令前不監(jiān)測忙標志位。 當3次寫38H指令完成后，開始進行顯示模式設(shè)置操作，此時必須先監(jiān)測忙標志 位，只有當其為空閑時，才能進行顯示模式設(shè)置。伺候依次為顯示關(guān)閉。顯示清 屏，顯示光標移動設(shè)置和顯示開關(guān)及光標設(shè)置。 同寫顯示模式設(shè)置一樣，每次寫 之前，都必須先檢測忙標志位。5,系統(tǒng)調(diào)試5.1綜述單片機應用系統(tǒng)的硬件調(diào)試和軟件調(diào)試是分不開的.許多硬件故障只有通過 軟、硬件聯(lián)調(diào)才能發(fā)現(xiàn)，但一般是先排除系統(tǒng)中比較明顯的硬件故障后才和軟件 一起聯(lián)調(diào)。常見的硬件故障.5.2常見問題邏輯錯誤樣機硬件的邏輯錯誤是由于設(shè)計錯誤和加工過程中的工藝錯誤而造成 的,包括錯線、開路、短路、相

9、位錯誤、時序錯誤等，其中最常見的是短路故障。2元器件錯誤元器件錯誤的原因有器件損壞或性能不符合要求，電解電容、二極管的 極性接反或集成塊裝反等。3可靠性差應用系統(tǒng)可靠性差的原因很多，如金屬化孔、接插件接觸不良、內(nèi)部和 外部的干擾、電壓紋波系數(shù)過大、器件負載過重等均會造成系統(tǒng)的可靠性差。另 外,走線和布置的不合理也會造成系統(tǒng)可靠性差。4電源故障電源故障包括：電壓值不符合設(shè)計要求、電源功率不足、負載能力差、 紋波太重等。5.3 硬件調(diào)試力法(1) 脫機調(diào)試脫機調(diào)試是在加電前，先用萬用表等工具，按圖紙仔細核對樣機線路是 否正確,并對元器件的安裝、型號、規(guī)格等進行仔細檢查，特別注意印制板加工和 焊接時

10、有無走線之間相互短路等。(2) 聯(lián)機調(diào)試聯(lián)機前先切斷電源，把仿真插頭插到樣機的單片機插座上，檢查一下開 發(fā)機與樣機之間的電源、接地是否良好。一切正常后 ，即可打開電源。通電后執(zhí) 行開發(fā)機讀/寫 指令,對用者樣機的存儲器I /O 口進行讀/寫操作,進行邏輯 檢查。若有故障，可用示波器觀察有關(guān)點的波形，尋找和分析故障原因，并進一步 排除故障。在用者系統(tǒng)的樣機（主機部分）調(diào)試好后，便可按入用者系統(tǒng)的其它外圍 部件,如鍵盤、顯示器等，再進一步進行調(diào)試。5.4軟件調(diào)試方法：軟件調(diào)試與所選用的軟件結(jié)構(gòu)有關(guān)，如果采用模塊程序設(shè)計技術(shù)，則逐 個模塊調(diào)好后再進行系統(tǒng)程序總調(diào)。如果采用實時多任務操作系統(tǒng) ，一般是

11、逐個 任務進行調(diào)試。對于模塊結(jié)構(gòu)程序要一個個子程序分別調(diào)試。調(diào)試時，一定要符合入 口條件和出口條件，調(diào)試可用單步運行和斷點運行方式，通過檢查用者系統(tǒng)的CPU現(xiàn)場情況、RAM的內(nèi)容和I /O 口的狀態(tài),檢測程序執(zhí)行結(jié)果是否符合設(shè)計要 求,有無循環(huán)錯誤、有無機器碼錯誤以及轉(zhuǎn)移地址的錯誤 ，同時,還可以發(fā)現(xiàn)用者 系統(tǒng)中存在的 硬件設(shè)計錯誤和軟件算法錯誤。各程序模塊通過后，則可以把相關(guān)功能塊連在一起進行總調(diào)。這個階段 若有故障,可以考慮各子程序運行時是 否破壞了現(xiàn)場，緩沖單元、工作寄存器是 否發(fā)生沖突，標志位的建立和清除是否有誤，堆棧區(qū)是否有溢出，輸入設(shè)備的狀態(tài) 是否正常等等，若用者系統(tǒng)是在開發(fā)機的

12、監(jiān)控程序下運行時，還要考慮用者緩沖 單元是否和監(jiān)控程序的工作單元發(fā)生沖突。單步和斷點調(diào)試后,還應進行連續(xù)調(diào)試,用以確定定時精度、CPU的實時 響應等問題。對于實時多任務操作系統(tǒng)的調(diào)試方法和模塊結(jié)構(gòu)的調(diào)試方法類似 ， 只是需逐個任務進行調(diào)試，在調(diào)試某一個任務時，同時也調(diào)試相關(guān)的子程序、中斷 服務程序。逐個任務調(diào)試好后，再使各個任務同時運行。當全部調(diào)試和修改完成后,將用者程序固化到 EPROMS,插入用者樣機后,用 者系統(tǒng)即能獨立工作，至此,單片機應用系統(tǒng)研制完成。6,設(shè)計小結(jié)本設(shè)計使用的溫度控制器結(jié)構(gòu)簡單、測溫準確，具有一定的實際應用價值。該智能溫度控制器只是DS18B20在溫度控制領(lǐng)域的一個簡

13、單實例，還有許多需要 完善的地方，例如可以將測得的溫度通過單片機與通訊模塊相連接， 以手機短消 息的方式發(fā)送給用戶，使用戶能夠隨時對溫度進行監(jiān)控。此外，還能廣泛地應用 于其他一些工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，如建筑，倉儲等行業(yè)。本溫度控制系統(tǒng)可以應用于多 種場合，像花房的多點溫度、育嬰房的溫度、水溫的檢測與控制。用戶可靈活選 擇本設(shè)計的用途，有很強的實用價值。由衷感謝我們的老師，教予了我諸多傳感器的理論知識。指導了我順利的獨 立地完成了這一次的課程設(shè)計。期間，讓我學到了許多在實踐中需注意的問題。 怎樣思考問題，然后如何去收集整理資料。再次特別感謝莊老師對我們的幫助， 以及平日對我們的諄諄教誨。7:參考文獻及資

14、料1肖洪兵跟我學用單片機M北京：北京航空航天大學出版社，2002.82何立民.單片機高級教程.第1版M北京：北京航空航天大學出版社， 20013趙曉安.MCS-51單片機原理及應用m天津：天津大學出版社，2001.34李廣第.單片機基礎(chǔ).第1版M北京：北京航空航天大學出版社，19995徐惠民、安德寧.單片微型計算機原理接口與應用M第1版.北京： 北京郵電大學出版社，1996 何立民從Cygnal 80C51F看8位單片機發(fā)展之路J單片機與嵌入式 系統(tǒng)應用，2002年，第5期：P587常敏，51單片機應用程序開發(fā)與實踐M電子工業(yè)出版社2009.3四，附錄1）元器件清單序號名稱型號，參數(shù)備注價格數(shù)

15、量1CPUSTC89C52DIP40封裝712管座DIP-400.513晶振12MHz49S型0.514整流橋2W102A圓橋115穩(wěn)壓ICLM7805TO-220116元片電容30pf0.527電解電容1000uf/16V0.518電解電容470uf/16V0.519電解電容10uf/16V0.5110獨石電容0.47uf0.5211自鎖開關(guān)8*8自鎖開關(guān)-6P8mn 8mm1112電阻10K/0.25W金屬膜1/4W0.5113單排排針直針1*402.54mm2414杜邦線53015溫度傳感器DS18B205116LCD顯示屏LCD160220117變壓器溫州升龍變壓12118焊錫絲511

16、9單排座1120短路子跳線帽2.54mm2若干成本總價57元2）原理圖LI1R5TFOTTHP?P&FMFZ.DiABF2.1MF2.2WLWP2.31*LE*FZ.BfAOPi .am蓋如解 FZ.7fA3P3 DARXDEM細Pi .7PS 2/IHTD科幀刑Pi .4P3.-VTOP1.SPi aRdiXTJM.1POWAJMIPD 1/AJD1 PD2JIWD2 KTAiLEPDSWJ&mF0 4W& 環(huán)PO W.W5POWAJMIP1.7P3.7/R&細：21斗 超1日 TiTATBQC52SI Idt- e fi F ? r a L u r e !-LL-tU23）程序清單#in

17、clude#defi ne uchar un sig ned char#defi ne uint un sig ned intsbit DQ=P3A7;/ds18b20 與單片機連接口sbit RS=P3A0;sbit RW=P3A1;sbit EN=P3A2;un sig ned char code str1=temperature: ;un sig ned char code str2=;uchar data disdata5;ui nt tvalue;/溫度值uchar tflag;/溫度正負標志*程序延時 1 毫秒（不夠精確的）void delay1ms(unsigned int ms

18、)/ unsigned int i,j;for(i=0;ims;i+) for(j=0;j0;i-) DQ = 0; / 給脈沖信號 dat=1;DQ = 1; / 給脈沖信號 if(DQ) dat|=0x80; delay_18B20(10);return(dat);void ds1820wr(uchar wdata)/* 寫數(shù)據(jù) */ unsigned char i=0;for (i=8; i0; i-) DQ = 0;DQ = wdata&0x01;delay_18B20(10);DQ = 1;wdata=1;read_temp()/* 讀取溫度值并轉(zhuǎn)換 */uchar a,b;ds18

19、20rst();ds1820wr(0xcc);/*跳過讀序列號 */ds1820wr(0x44);/*啟動溫度轉(zhuǎn)換 */ds1820rst();ds1820wr(0xcc);/*跳過讀序列號 */ds1820wr(0xbe);/*讀取溫度 */a=ds1820rd();b=ds1820rd();tvalue=b;tvalue=8;tvalue=tvalue|a;if(tvalue0x0fff)#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit DQ=P3A7;/ds18b20 與單片機連接口 sbit RS=P3A0

20、;sbit RW=P3A1;sbit EN=P3A2;unsigned char code str1=temperature: ; unsigned char code str2=;uchar data disdata5;uint tvalue;/溫度值uchar tflag;/溫度正負標志lcd1602程序延時 1 毫秒（不夠精確的）void delay1ms(unsigned int 1ms)/ unsigned int i,j;for(i=0;ims;i+) for(j=0;j0;i-) DQ = 0; / 給脈沖信號 dat=1;DQ = 1; / 給脈沖信號 if(DQ) dat|=

21、0x80; delay_18B20(10);return(dat); void ds1820wr(uchar wdata)/* 寫數(shù)據(jù) */ unsigned char i=0;for (i=8; i0; i-) DQ = 0;DQ = wdata&0x01;delay_18B20(10);DQ = 1;wdata=1;read_temp()/* 讀取溫度值并轉(zhuǎn)換 */uchar a,b;ds1820rst();ds1820wr(0xcc);/*跳過讀序列號 */ds1820wr(0x44);/*啟動溫度轉(zhuǎn)換 */ds1820rst();ds1820wr(0xcc);/*跳過讀序列號 */ds

22、1820wr(0xbe);/*讀取溫度 */a=ds1820rd();b=ds1820rd();tvalue=b;tvalue=8;tvalue=tvalue|a;if(tvalue0x0fff)tflag=0;elsetvalue=tvalue+1;tflag=1;tvalue=tvalue*(0.625);/ 溫度值擴大 10倍，精確到 1 位小數(shù) return(tvalue);*/ void ds1820disp()/ 溫度值顯示 uchar flagdat;disdata0=tvalue/1000+0x30;/ 百位數(shù) disdata1=tvalue%1000/100+0x30;/ 十位數(shù) disdata2=tvalue%100/10+0x30;/ 個位數(shù) disdata3=tvalue%10+0x30;/ 小數(shù)位if(tflag=0)flagdat=0x20;/ 正溫度不顯示符號elseflagdat=0x2d;/ 負溫度顯示負號 :-if(disdata0=0x30)disdata0=0x20;/ 如果百位為 0 ，不顯示 if(disdata1=0x30)disdat