數(shù)字溫度計的

1、數(shù)字溫度計的設(shè)計與制作一、課程設(shè)計任務(wù)要求1、課題來源：老師和學(xué)生共同擬定。2、類型：實做。3、目的和意義：掌握單片機的編程。4、基本要求：設(shè)計和制作一個溫度顯示器，可用鍵盤設(shè)置溫度的上限和下限，測量的溫度高于或低于設(shè)置的溫度時，溫度顯示器報警。5、完成時間：2011年3月9日。二、方案論證選擇由于用匯編語言編程比較麻煩，不容易修改。我們?nèi)匀贿x擇使用單片機C語言進(jìn)行編程，設(shè)計思路如下：1、計時方案 同樣利用AT89C52單片機內(nèi)部的定時器計數(shù)器進(jìn)行中斷定時。（1）、計數(shù)初值計算把定時器設(shè)為工作方式2，定時時間為0.25ms，則計數(shù)溢出4000次即得到時鐘計時最小單位-秒，而4000次計數(shù)可用軟

2、件方法實現(xiàn)。假設(shè)使用TC0,方式2，0.25ms定時，f（osc）=12MHZ. 則初值X滿足（28-X）*112MHZ*12us=250usX=6-(0110)-(0006h)（2）、 采用中斷方式進(jìn)行溢出次數(shù)累計，計數(shù)滿4000次為秒計時（1s）。2、鍵盤顯示方案 AT89C52的P0口和P2口外接由8個LED數(shù)碼管(LED7LED0)構(gòu)成的顯示器，用P0口作LED的段碼輸出口，P2口作8個LED數(shù)碼管的位控輸出線，在內(nèi)部RAM中設(shè)置顯示緩沖區(qū)共8個單元。P1口外接4個按鍵set1，set2，set3，set4構(gòu)成鍵盤電路，可以調(diào)節(jié)測溫的上下限。復(fù)位電路由按鈕，電容，電源接于AT89C52

3、的9腳。3、利用DS18B20數(shù)字溫度計來組成一個測溫系統(tǒng)。只要求一個端口即可實現(xiàn)通信，不需要任何外部器件即可實現(xiàn)測溫，通過程序編譯可實現(xiàn)溫度上、下限報警設(shè)置。4、報警電路由蜂鳴器、三極管、電阻組成，超低溫報警功能。三、原理設(shè)計1、基本工作原理 基于AT89C52單片機的數(shù)字溫度計由AT89C52單片機控制器、電源、顯示電路、溫度傳感器、復(fù)位電路、按鍵電路、報警電路和時鐘電路組成，框圖如系統(tǒng)框圖所示。電源給整個電路供電，報警系統(tǒng)提示18B20接通工作，將溫度值傳給單片機，CPU判斷是否在溫度限值內(nèi)，在則顯示溫度，不在則蜂鳴器報警。2、DS18B20的引腳說明及工作原理:DALLAS最新單線數(shù)字

4、溫度傳感器DS18B20簡介新的“一線器件”體積更小、適用電壓更寬、更經(jīng)濟(jì) Dallas 半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器DS1820是世界上第一片支持 “一線總線”接口的溫度傳感器。一線總線獨特而且經(jīng)濟(jì)的特點，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。DS18B20、 DS1822 “一線總線”數(shù)字化溫度傳感器 同DS1820一樣，DS18B20也 支持“一線總線”接口，測量溫度范圍為 -55°C+125°C，在-10+85°C范圍內(nèi),精度為±0.5°C。DS1822的精度較差為± 2°C ?，F(xiàn)場溫度直接以“

5、一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測溫類消費電子產(chǎn)品等。與前一代產(chǎn)品不同，新的產(chǎn)品支持3V5.5V的電壓范圍，使系統(tǒng)設(shè)計更靈活、方便。而且新一代產(chǎn)品更便宜，體積更小。 DS18B20、 DS1822 的特性 DS18B20可以程序設(shè)定912位的分辨率，精度為±0.5°C?？蛇x更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍。分辨率設(shè)定，及用戶設(shè)定的報警溫度存儲在EEPROM中，掉電后依然保存。DS18B20的性能是新一代產(chǎn)品中最好的！性能價格比也非常出色！ DS1822與 DS18B20軟件兼容，是DS18B2

6、0的簡化版本。省略了存儲用戶定義報警溫度、分辨率參數(shù)的EEPROM，精度降低為±2°C，適用于對性能要求不高，成本控制嚴(yán)格的應(yīng)用，是經(jīng)濟(jì)型產(chǎn)品。 繼“一線總線”的早期產(chǎn)品后，DS1820開辟了溫度傳感器技術(shù)的新概念。DS18B20和DS1822使電壓、特性及封裝有更多的選擇，讓我們可以構(gòu)建適合自己的經(jīng)濟(jì)的測溫系統(tǒng)。 (1)DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)     DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管腳排列如下:   

7、  (2)DS18B20詳細(xì)引腳功能描述序號名稱引腳功能描述1GND地信號2DQ數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳。開漏單總線接口引腳。當(dāng)被用在寄生電源下，也可以向器件提供電源。3VDD可選擇VDD的引腳。當(dāng)工作于寄生電源時，此引腳必須接地。 (3)、DS18B20的使用方法由于DS18B20采用的是1Wire總線協(xié)議方式，即在一根數(shù)據(jù)線實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，而對AT89S51單片機來說，硬件上并不支持單總線協(xié)議，因此，我們必須采用軟件的方法來模擬單總線的協(xié)議時序來完成對DS18B20芯片的訪問。由于DS18B20是在一根I/O線上讀寫數(shù)據(jù)，因此，對讀寫的數(shù)據(jù)位有著嚴(yán)格的時序要求。DS18B20有嚴(yán)格

8、的通信協(xié)議來保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。該協(xié)議定義了幾種信號的時序：初始化時序、讀時序、寫時序。所有時序都是將主機作為主設(shè)備，單總線器件作為從設(shè)備。而每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機主動啟動寫時序開始，如果要求單總線器件回送數(shù)據(jù)，在進(jìn)行寫命令后，主機需啟動讀時序完成數(shù)據(jù)接收。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。a、DS18B20的復(fù)位時序b、DS18B20的讀時序?qū)τ贒S18B20的讀時序分為讀0時序和讀1時序兩個過程。對于DS18B20的讀時隙是從主機把單總線拉低之后，在15秒之內(nèi)就得釋放單總線，以讓DS18B20把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。DS18B20在完成一個讀時序過程，至少需要60us才能

9、完成。c、DS18B20的寫時序?qū)τ贒S18B20的寫時序仍然分為寫0時序和寫1時序兩個過程。對于DS18B20寫0時序和寫1時序的要求不同，當(dāng)要寫0時序時，單總線要被拉低至少60us，保證DS18B20能夠在15us到45us之間能夠正確地采樣IO總線上的“0”電平，當(dāng)要寫1時序時，單總線被拉低之后，在15us之內(nèi)就得釋放單總線。3、元件清單芯片：AT89C52 1片、74LS245 1片、DS18B20 1片；74LS04 一片；電阻：500R 8個、10K 5個、4.7K 1個、1K 1個；電容：30pF 2個、10uF 1個；發(fā)光二極管：1個；開關(guān) 2個；晶振：12MHZ 1個；按鈕:

10、 5個；下載口：1個；四位一體共陽數(shù)碼管：2個；蜂鳴器：1個；三極管：S8550 1個；排針、排線：若干4、系統(tǒng)組成框圖如下：電源顯示電路AT89C52控制器復(fù)位電路報警電路按鍵電路時鐘電路DS18B205、單元電路框圖如下：（1）、復(fù)位電路手動復(fù)位 （2）、晶振電路 6、電路仿真連接圖如下：7、程序流程圖如下所示：調(diào)用顯示子程序1s到？初次上電電發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令發(fā)DS18B20復(fù)位命令發(fā)跳過ROM命令發(fā)讀取溫度命令讀取操作，CRC校驗9字節(jié)完？CRC校驗正？移入溫度暫存器結(jié)束初始化讀出溫度值溫度計算處理顯示數(shù)據(jù)刷新 主程序流程圖 讀溫度流程圖四、方案實現(xiàn)及測試（或調(diào)試）1、 C語言源程序如

11、下所示：#ifndef _DELAY_H_#define _DELAY_H_/*- uS延時函數(shù)，含有輸入?yún)?shù) unsigned char t，無返回值 unsigned char 是定義無符號字符變量，其值的范圍是 0255 這里使用晶振12M，精確延時請使用匯編,大致延時 長度如下 T=tx2+5 uS -*/void DelayUs2x(unsigned char t);/*- mS延時函數(shù)，含有輸入?yún)?shù) unsigned char t，無返回值 unsigned char 是定義無符號字符變量，其值的范圍是 0255 這里使用晶振12M，精確延時請使用匯編-*/void DelayMs

12、(unsigned char t);#endif#include<reg52.h> /包含頭文件，一般情況不需要改動，頭文件包含特殊功能寄存器的定義#include<intrins.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int;/*- 端口定義-*/sbit DQ=P27;/ds18b20 端口/*- 函數(shù)聲明-*/unsigned int ReadTemperature(void);bit Init_DS18B20(void);unsigned char ReadOneChar(void);void Wr

13、iteOneChar(unsigned char dat);#endif/*-DS18b20數(shù)碼管顯示 超溫報警*/#include <reg52.h> /包含頭文件，一般情況不需要改動，頭文件包含特殊功能寄存器的定義#include "18b20.h"#include "delay.h"#define DataPort P0 /定義數(shù)據(jù)端口 程序中遇到DataPort 則用P0 替換#define CtrlPort P2 /定義位選端口#define KeyPort P1 /按鍵/#define OVERTEMP 29 /定義超溫報警數(shù)值/

14、#define LOWTEMP 26 /定義超溫報警數(shù)值sbit bz=P37;bit ReadTempFlag;/定義讀時間標(biāo)志char OVERTEMP;char LOWTEMP;unsigned char code DuanMa10=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;/ 顯示段碼值09/ 顯示段碼值09unsigned char code WeiMa=0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe;/分別對應(yīng)相應(yīng)的數(shù)碼管點亮,即位碼unsigned char TempData8; /存儲顯示

15、值的全局變量void Display(unsigned char FirstBit,unsigned char Num);/數(shù)碼管顯示函數(shù)void Init_Timer0(void);/定時器初始化unsigned char KeyScan(void);/*- 主函數(shù)-*/void main (void) unsigned int TempH,TempL,temp;unsigned char num;Init_Timer0();bz=1;while (1) /主循環(huán) num=KeyScan(); switch(num) case 1:if(OVERTEMP<127)OVERTEMP+;b

16、reak;case 2:if(OVERTEMP>-55)OVERTEMP-;break;case 3:if(LOWTEMP<127)LOWTEMP+;break;case 4:if(LOWTEMP>-55)LOWTEMP-;break;default:break; if(ReadTempFlag=1) ReadTempFlag=0; temp=ReadTemperature(); if(temp&0x8000) TempData0=0x40;/負(fù)號標(biāo)志 temp=temp; / 取反加1 temp +=1; else TempData0=0; TempH=temp&g

17、t;>4; TempL=temp&0x0F; TempL=TempL*6/10;/小數(shù)近似處理 if(TempH>OVERTEMP)/如果超溫則提示 bz=1; /TempData0=0x76;/顯示"H"else if(TempL<LOWTEMP) bz=1; /TempData0=0x38; else bz=0; TempData7=DuanMaOVERTEMP/10; /高 TempData6=DuanMaOVERTEMP%10; /高 TempData5=DuanMaLOWTEMP/10; /低 TempData4=DuanMaLOWTEM

18、P%10; / 低 TempData3=DuanMa(TempH%100)/10; /十位溫度 TempData2=DuanMa(TempH%100)%10|0x80; /個位溫度,帶小數(shù)點 TempData1=DuanMaTempL;/ TempData0=0x39; / /顯示C符號 /*- 顯示函數(shù)-*/void Display(unsigned char FirstBit,unsigned char Num) static unsigned char i=0; DataPort=0; /清空數(shù)據(jù)，防止有交替重影 CtrlPort=WeiMai+FirstBit; /取位碼 DataPo

19、rt=TempDatai; /取顯示數(shù)據(jù)，段碼 i+; if(i=Num) i=0;/*- 定時器初始化子程序-*/void Init_Timer0(void) TMOD |= 0x01; EA=1; /總中斷打開 ET0=1; /定時器中斷打開 TR0=1; /定時器開關(guān)打開/*- 定時器中斷子程序-*/void Timer0_isr(void) interrupt 1 static unsigned int num; TH0=(65536-2000)/256; /重新賦值 2ms TL0=(65536-2000)%256; Display(0,8); / 調(diào)用數(shù)碼管掃描 num+; if(

20、num=300) / num=0; ReadTempFlag=1; /讀標(biāo)志位置1/*-按鍵掃描函數(shù)，返回掃描鍵值-*/unsigned char KeyScan(void) unsigned char keyvalue; if(KeyPort!=0xff) DelayMs(10); if(KeyPort!=0xff) keyvalue=KeyPort; while(KeyPort!=0xff);switch(keyvalue) case 0xfe:return 1;break; case 0xfd:return 2;break; case 0xfb:return 3;break; case

21、0xf7:return 4;break; default:return 0;break; return 0;#include "delay.h"/*- uS延時函數(shù)，含有輸入?yún)?shù) unsigned char t，無返回值 unsigned char 是定義無符號字符變量，其值的范圍是 0255 這里使用晶振12M，精確延時請使用匯編,大致延時 長度如下 T=tx2+5 uS -*/void DelayUs2x(unsigned char t) while(-t);/*- mS延時函數(shù)，含有輸入?yún)?shù) unsigned char t，無返回值 unsigned char 是定義

22、無符號字符變量，其值的范圍是 0255 這里使用晶振12M，精確延時請使用匯編-*/void DelayMs(unsigned char t) while(t-) /大致延時1mS DelayUs2x(245); DelayUs2x(245); #include"delay.h"#include"18b20.h"/*- 18b20初始化-*/bit Init_DS18B20(void) bit dat=0; DQ = 1; /DQ復(fù)位 DelayUs2x(5); /稍做延時 DQ = 0; /單片機將DQ拉低 DelayUs2x(200); /精確延時

23、大于 480us 小于960us DelayUs2x(200); DQ = 1; /拉高總線 DelayUs2x(50); /1560us 后 接收60-240us的存在脈沖 dat=DQ; /如果x=0則初始化成功, x=1則初始化失敗 DelayUs2x(25); /稍作延時返回 return dat;/*- 讀取一個字節(jié)-*/unsigned char ReadOneChar(void)unsigned char i=0;unsigned char dat = 0;for (i=8;i>0;i-) DQ = 0; / 給脈沖信號 dat>>=1; DQ = 1; / 給

24、脈沖信號 if(DQ) dat|=0x80; DelayUs2x(25); return(dat);/*- 寫入一個字節(jié)-*/void WriteOneChar(unsigned char dat) unsigned char i=0; for (i=8; i>0; i-) DQ = 0; DQ = dat&0x01; DelayUs2x(25); DQ = 1; dat>>=1; DelayUs2x(25);/*- 讀取溫度-*/unsigned int ReadTemperature(void)unsigned char a=0;unsigned int b=0;unsigned int t=0;Init_DS18B20();WriteOneChar(0xCC); / 跳過讀序號列號的操作WriteOneChar(0x44); / 啟動溫度