基于89c52的ds18b20的溫度測試

1、 . . . 目 錄目錄1.課程設(shè)計的目的和要求01.1設(shè)計目的01.2課程設(shè)計題目描述和要求02.總體方案的設(shè)計12.1總體設(shè)計框圖12.2單片機(jī)AT89C5112.3溫度傳感器DS18B2022.3.1 DS18B20簡介32.3.2 DS18B20的測溫原理32.3.3溫度轉(zhuǎn)換計算方法舉例42.3.4 DS18B20溫度傳感器與單片機(jī)的接口電路53.系統(tǒng)硬件電路設(shè)計53.1主板電路53.1.1 單片機(jī)的最小系統(tǒng)63.1.2復(fù)位電路73.1.3振蕩電路71.課程設(shè)計的目的和要求1.1設(shè)計目的目錄1.課程設(shè)計的目的和要求11.1設(shè)計目的11.2課程設(shè)計題目描述和要求12.總體方案的設(shè)計12.

2、1總體設(shè)計框圖12.2單片機(jī)AT89C5122.3溫度傳感器DS18B2032.3.1 DS18B20簡介32.3.2 DS18B20的測溫原理42.3.3溫度轉(zhuǎn)換計算方法舉例52.3.4 DS18B20溫度傳感器與單片機(jī)的接口電路53.系統(tǒng)硬件電路設(shè)計63.1主板電路63.1.1 單片機(jī)的最小系統(tǒng)73.1.2復(fù)位電路83.1.3振蕩電路8熟練掌握51小系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用；加強(qiáng)單片機(jī)的綜合運用能力、提高單片機(jī)的件編程和調(diào)試能力，為以后的學(xué)習(xí)和開發(fā)工作打下強(qiáng)勁基礎(chǔ)；掌握DS18B20溫度傳感器模塊的工作原理與應(yīng)用設(shè)計；掌握小系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計的流程與設(shè)計思路；提高分析問題，解決問題能力，提高實踐動手能力。1

3、.2課程設(shè)計題目描述和要求題目：基于DS18B20的溫度測試LED顯示。實現(xiàn)的基本功能：(1) 測量基本圍-55125。(2) 精度誤差小于0.5。(3) LED數(shù)碼直接顯示。2.總體方案的設(shè)計2.1總體設(shè)計框圖 溫度計電路設(shè)計總體設(shè)計方框圖如圖2-1所示，控制器采用單片機(jī)AT89C51，溫度傳感器采用DS18B20，用LED數(shù)碼管以串口傳送數(shù)據(jù)實現(xiàn)溫度顯示。圖2-1 總體設(shè)計方框圖2.2單片機(jī)AT89C51STC89C58是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件

4、采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)與89C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，功能強(qiáng)大的微型計算機(jī)的AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。 AT89C51具有如下特點：40個引腳如圖2-2，4k Bytes Flash片程序存儲器，128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），32個外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片時鐘振蕩器。 此外，AT89S51設(shè)計和配置了振蕩頻率可為0Hz并可

5、通過軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下，CPU暫停工作，而RAM定時計數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。圖2-2 AT89C51管腳圖2.3溫度傳感器DS18B20DS18B20是美國DALLAS半導(dǎo)體公司繼DS1820之后最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，如圖2-3。與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，他能夠直接讀出被測溫度并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn)912位的數(shù)字值讀數(shù)方式?？梢苑謩e在93.75 ms和750 ms完成9位和12位的數(shù)字量

6、，并且從DS18B20讀出的信息或?qū)懭隓S18B20的信息僅需要一根口線（單線接口）讀寫,溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線，總線本身也可以向所掛接的DS18B20供電，而無需額外電源。因而使用DS18B20可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡單，可靠性更高。他在測溫精度、轉(zhuǎn)換時間、傳輸距離、分辨率等方面較DS1820有了很大的改進(jìn)，給用戶帶來了更方便的使用和更令人滿意的效果，其引腳功能如圖2-4。2.3.1 DS18B20簡介（1）獨特的單線接口方式：DS18B20與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。 （2）在使用中不需要任何外圍元件。 （3）可用數(shù)據(jù)線供電，電壓圍：+3.0 +

7、5.5 V。 （4）測溫圍：-55 +125 。固有測溫分辨率為0.5 。 （5）通過編程可實現(xiàn)912位的數(shù)字讀數(shù)方式。 （6）用戶可自設(shè)定非易失性的報警上下限值。 （7）支持多點組網(wǎng)功能，多個DS18B20可以并聯(lián)在惟一的三線上，實現(xiàn)多點測溫。 （8）負(fù)壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。圖2-3 DS18B20的引腳排列圖2-4 引腳功能描述2.3.2 DS18B20的測溫原理低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小1，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給減法計數(shù)器1，高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為減法計數(shù)器2的脈沖輸入，圖中還隱含著計數(shù)

8、門，當(dāng)計數(shù)門打開時，DS18B20就對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖后進(jìn)行計數(shù)，進(jìn)而完成溫度測量。計數(shù)門的開啟時間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定，每次測量前，首先將-55 所對應(yīng)的基數(shù)分別置入減法計數(shù)器1和溫度寄存器中，減法計數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在 -55 所對應(yīng)的一個基數(shù)值。減法計數(shù)器1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行減法計數(shù)，當(dāng)減法計數(shù)器1的預(yù)置值減到0時溫度寄存器的值將加1，減法計數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，減法計數(shù)器1重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行計數(shù)，如此循環(huán)直到減法計數(shù)器2計數(shù)到0時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。圖2中的斜率累加器用于補(bǔ)償和

9、修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正減法計數(shù)器的預(yù)置值，只要計數(shù)門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直至溫度寄存器值達(dá)到被測溫度值，這就是DS18B20的測溫原理。2.3.3溫度轉(zhuǎn)換計算方法舉例例如當(dāng)DS18B20采集到+125的實際溫度后，輸出為07D0H，則：實際溫度=07D0H0.0625=20000.0625=125°C。例如當(dāng)DS18B20采集到-55的實際溫度后，輸出為FC90H，則應(yīng)先將11位數(shù)據(jù)位取反加1得370H（符號位不變，也不作為計算），則：實際溫度=370H0.0625=8800.0625=55°CDS18B20工作過程一般遵循以下協(xié)議：初始化ROM操作命令

10、存儲器操作命令處理數(shù)據(jù)c2.3.4 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方式，此時DS18B20的一腳接地，2腳作為信號線，3腳接電源。另一種是寄生電源供電方式，如圖2-5所示單片機(jī)端口接單線總線，為保證有效的DS18B20始終周期提供足夠的電流，可以用一個MOSFET管來完成對總線的上拉。當(dāng)DS18B20處于寫存儲器操作和溫度A/D轉(zhuǎn)換操作時，總線上必須有強(qiáng)的上拉，上拉開啟時間最大為10us。采用寄生電源供電方式時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2-5 DS18B20與單片機(jī)接口3.系統(tǒng)硬件電路設(shè)計3

11、.1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，單片機(jī)主板電路,液晶顯示電路等，如圖3-1所示。圖3-1 單片機(jī)主板電路3.1.1 單片機(jī)的最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)主要由電源、復(fù)位、振蕩電路以與擴(kuò)展部分等部分組成。如圖3-2所示.圖3-2單片機(jī)最小系統(tǒng)3.1.2復(fù)位電路圖3-3 復(fù)位電路單片機(jī)的置位和復(fù)位，都是為了把電路初始化到一個確定的狀態(tài)，一般來說，單片機(jī)復(fù)位電路作用是把一個例如狀態(tài)機(jī)初始化到空狀態(tài)，而在單片機(jī)部，復(fù)位的時候單片機(jī)是把一些寄存器以與存儲設(shè)備裝入廠商預(yù)設(shè)的一個值。單片機(jī)復(fù)位電路原理是在單片機(jī)的復(fù)位引腳RST上外接電阻和電容，實現(xiàn)上電復(fù)位。當(dāng)復(fù)位電平持續(xù)兩個機(jī)

12、器周期以上時復(fù)位有效。復(fù)位電平的持續(xù)時間必須大于單片機(jī)的兩個機(jī)器周期。具體數(shù)值可以由RC電路計算出時間常數(shù)。復(fù)位電路由按鍵復(fù)位和上電復(fù)位兩部分組成。(1)上電復(fù)位：STC89系列單片與為高電平復(fù)位，通常在復(fù)位引腳RST上連接一個電容到VCC，再連接一個電阻到GND，由此形成一個RC充放電回路保證單片機(jī)在上電時RST腳上有足夠時間的高電平進(jìn)行復(fù)位，隨后回歸到低電平進(jìn)入正常工作狀態(tài)，這個電阻和電容的典型值為10K和10uF。(2)按鍵復(fù)位：按鍵復(fù)位就是在復(fù)位電容上并聯(lián)一個開關(guān)，當(dāng)開關(guān)按下時電容被放電、RST也被拉到高電平，而且由于電容的充電，會保持一段時間的高電平來使單片機(jī)復(fù)位。3.1.3振蕩電路

13、圖3-4振蕩電路單片機(jī)系統(tǒng)里都有晶振，在單片機(jī)系統(tǒng)里晶振作用非常大，全程叫晶體振蕩器，他結(jié)合單片機(jī)部電路產(chǎn)生單片機(jī)所需的時鐘頻率，單片機(jī)晶振提供的時鐘頻率越高，那么單片機(jī)運行速度就越快，單片接的一切指令的執(zhí)行都是建立在單片機(jī)晶振提供的時鐘頻率。在通常工作條件下，普通的晶振頻率絕對精度可達(dá)百萬分之五十。高級的精度更高。有些晶振還可以由外加電壓在一定圍調(diào)整頻率，稱為壓控振蕩器(VCO)。晶振用一種能把電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的晶體在共振的狀態(tài)下工作，以提供穩(wěn)定，精確的單頻振蕩。單片機(jī)晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時鐘信號。通常一個系統(tǒng)共用一個晶振，便于各部分保持同步。有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻使用不同的晶

14、振，而通過電子調(diào)整頻率的方法保持同步。STC89C51使用11.0592MHz的晶體振蕩器作為振蕩源，由于單片機(jī)部帶有振蕩電路，所以外部只要連接一個晶振和兩個電容即可，電容容量一般在15pF至50pF之間。圖3-4顯示電路顯示器是一個典型的輸出設(shè)備，而且其應(yīng)用是極為廣泛的，幾乎所有的電子產(chǎn)品都要使用顯示器，其差別僅在于顯示器的結(jié)構(gòu)類型不同而已7。最簡單的顯示器可以使LED 發(fā)光二極管，給出一個簡單的開關(guān)量信息，而復(fù)雜的較完整的顯示器應(yīng)該是 CRT監(jiān)視器或者屏幕較大的 LCD 液晶屏。綜合課題的實際要求以與考慮單片機(jī)的接口資源，采用串行方式顯示的 LCD 驅(qū)動輸出設(shè)備。由于測試所得的距離需要精確

15、到小數(shù)點后1位，所以本設(shè)計采用 LCD 數(shù)碼管來表示距離的cm數(shù)值。液晶顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示容豐富、超薄輕巧等優(yōu)點，在嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用，這講中向大家介紹的LCD1602液晶顯示模塊（其部控制器為HD44780芯片），它可以顯示兩行，每行16個字符，因此可相當(dāng)于32個LED數(shù)碼管，而且比數(shù)碼管顯示的信息還多。采用單+5V電源供電，外圍電路配置簡單，價格便宜，具有很高的性價比。4.系統(tǒng)軟件的設(shè)計4.1主程序主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實時顯示，讀出并處理DS18B20的測量的當(dāng)前溫度值，溫度測量每1s進(jìn)行一次，這樣可以在一秒之測量一次溫度，其程序流程如圖4-1所示。4.2讀

16、程序主要功能是讀出RAM中的9字節(jié)，在讀出時需要進(jìn)行CRC校驗，校驗有錯時不進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的改寫。其程序流程圖如圖4-2。圖4-1 主程序流程圖圖4-2 讀溫度流程圖目錄未找到目錄項。4.3溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令，本程序采用1s顯示程序延時法等待轉(zhuǎn)換的完成。其程序流程圖如圖4-3。圖4-3溫度轉(zhuǎn)換命令流程圖4.4計算溫度子程序?qū)AM中讀取進(jìn)行BCD碼的轉(zhuǎn)換運算，并進(jìn)行溫度值正負(fù)的判定，其程序流程圖如圖4-4。45顯示數(shù)據(jù)刷新子程序主要是對顯示緩沖器中的顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新操作，當(dāng)最高顯示位為0時將符號顯示位移入下一位。程序流程圖如圖圖4-5。圖4-4 計算溫度流程圖圖4-5 顯

17、示數(shù)據(jù)刷新流程圖4.6元器件清單電阻4.7k2個滑動電阻1k1個電阻1k1個電容0.1uf1個電容10uf1個電容30PF2三極管90131揚聲器1晶振11.0592MHZ1芯片STC89C521溫度傳感器DS18B201超聲波模塊1底座dip401底座dip2014.7實物電路4-6實物電路5.總結(jié)經(jīng)過將近兩周的單片機(jī)課程設(shè)計，我終于完成了數(shù)字溫度計的設(shè)計，雖然沒有完全達(dá)到設(shè)計要求，但從中學(xué)到了不少課堂上所學(xué)不到的實際知識。    我們認(rèn)為，在這次的課程設(shè)計中，在收獲知識的同時，還收獲了閱歷，收獲了成熟，在此過程中，我們通過查找大量資料，請教老師，以與

18、不懈的努力，不僅培養(yǎng)了獨立思考、動手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，在實驗課上，我們學(xué)會了很多學(xué)習(xí)的方法。而這是日后最實用的，真的是受益匪淺。要面對社會的挑戰(zhàn)，只有不斷的學(xué)習(xí)、實踐，再學(xué)習(xí)、再實踐。    之所以使用單片機(jī)作為我們的執(zhí)行核心，不僅是因為老師說單片機(jī)現(xiàn)在是社會上應(yīng)用最廣泛的工具，也因為想通過使用單片機(jī)鍛煉自己的c 語言編程能力，養(yǎng)成良好的c語言編程風(fēng)格。不管怎樣，這些都是一種鍛煉，一種知識的積累，能力的提高。完全可以把這個當(dāng)作基礎(chǔ)東西，只有掌握了這些最基礎(chǔ)的，才可以更進(jìn)一步，取得更好的成績。很少有人會一步登天

19、吧。永不言棄才是最重要的。    而且，這對于我們的將來也有很大的幫助。以后，不管有多苦，我想我們都能變苦為樂，找尋有趣的事情，發(fā)現(xiàn)其中珍貴的事情。就像中國提倡的艱苦奮斗一樣，我們都可以在實驗結(jié)束之后變的更加成熟，會面對需要面對的事情。與隊友的合作更是一件快樂的事情，只有彼此都付出，彼此都努力維護(hù)才能將作品做的更加完美。而團(tuán)隊合作也是當(dāng)今社會最提倡的。   在為期三個星期的課程設(shè)計中，老師對我們悉心的指導(dǎo)認(rèn)真的解說詳細(xì)的分析。衷心地感老師對我們的教導(dǎo)！參考文獻(xiàn)1育才. MCS- 51 系列單片微型計算機(jī)與其應(yīng)用. ：東南大學(xué)

20、，1999.2朝青.單片機(jī)原理與接口技術(shù)（簡明修訂版）.：航空航天大學(xué)，1998.3廣弟.單片機(jī)基礎(chǔ).：航空航天大學(xué)，1994.4閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第三版）. ：高等教育，1989. 附錄：#include "reg52.h"typedef unsigned char uint8;sbit CLK=P10;sbit DINA=P11;void DELAY();void sdelay();bdata uint8 kdat;sbit cc=kdat0;uint8 LED0,LED1,LED2,LED3;uint8LED_Table18=0x3F,0x06,0x5b,0x4

21、f,0x66,0x6d,0x7d,0x07, 0x7f,0x6f,0x77,0x7c, 0x39,0x5e,0x79,0x71, 0xff,0x00,;sbit DQ = P14;void DELAY()unsigned int k,j;for(k=0;k<500;k+)for(j=0;j<200;j+);void sdelay()unsigned char k;for(k=0;k<10;k+);void sendto(unsigned char dat)unsigned char i;CLK=0;kdat=dat; for(i=0;i<8;i+)DINA=cc;CLK

22、=1;sdelay();CLK=0;kdat=kdat>>1;/*DS18b20溫度傳感器讀寫程序*/void dsb20delay(int us) int s; for ( s=0; s<us; s+);void rst(void) DQ = 1; dsb20delay(2); DQ = 0; dsb20delay(30); /精確延時 480960us DQ = 1; dsb20delay(8); unsigned int read(void) int i=0; unsigned int u=0; for (i=0;i<16;i+) DQ = 0; u >>= 1; DQ = 1; if(DQ) u|= 0x8000; dsb20delay(4); return(u);void write(unsigned char ku) int i = 0; for (i=0;i<8;i+) DQ = 0; DQ = ku&0x01; dsb20delay(3)