數(shù)字溫度計(jì)實(shí)習(xí)報(bào)告

1、數(shù)字式溫度表摘要：溫度的檢測(cè)與控制是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中比擬典型的應(yīng)用之一，隨著傳感器在生產(chǎn)和生活中的更加廣泛的應(yīng)用，利用數(shù)字溫度傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的測(cè)試與控制得到更快的開(kāi)發(fā)，隨著時(shí)代的進(jìn)步和開(kāi)展，數(shù)字式溫度表已經(jīng)普及到我們生活、工作、科研各個(gè)領(lǐng)域。數(shù)顯溫度表可以準(zhǔn)確的判斷和測(cè)量溫度以數(shù)字顯示，而非指針或水銀顯示。故稱數(shù)字溫度計(jì)或數(shù)字溫度表。此電路是用數(shù)字溫度傳感器DS18B20作感溫元件，并利用溫度傳感器和4位共陽(yáng)極LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描來(lái)完成溫度顯示。關(guān)鍵詞數(shù)字測(cè)溫溫度傳感器 數(shù)字控制 溫度計(jì)一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、掌握電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)思想及數(shù)顯溫度表的原理和設(shè)計(jì)方法；2、掌握電子產(chǎn)品安裝的一般工藝流程；3

2、、掌握本電路所用元器件的原理、檢測(cè)、安裝、調(diào)試方法及工藝；4、掌握各種常用電子安裝工具及電子測(cè)量?jī)x表、儀器的正確使用；二 系統(tǒng)各模塊簡(jiǎn)介1.主控制器。主控制器使用STC89C52RC。 2. 顯示電路本設(shè)計(jì)的顯示局部由四位數(shù)碼管構(gòu)成,采用的是動(dòng)態(tài)掃描方式。在多個(gè)LED數(shù)碼管顯示時(shí),為了簡(jiǎn)化電路,通常將所有位的段選線相應(yīng)地并聯(lián)在一起,由一個(gè)8位的I/O口控制,形成段選線的多路復(fù)用。而各位的共陽(yáng)極或共陰極分別由相應(yīng)的I/O口線控制，實(shí)現(xiàn)各位的分時(shí)選通。3.測(cè)溫電路溫度傳感器溫度傳感器使用DS18B20。DS18b20溫度傳感器能直接讀出被測(cè)溫度 ，并根據(jù)實(shí)際要求通過(guò)簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)912位的數(shù)字直讀

3、方式。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)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)組網(wǎng)功能不需要外部器件可通過(guò)數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍溫度以912位數(shù)字量讀出用戶可定義的非易失性溫度報(bào)警裝置報(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，只是不能正常工作。三 系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)1.硬件設(shè)計(jì)按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能的要求，確定系統(tǒng)由3個(gè)模塊組成：主控制器、測(cè)溫電路及顯示電路。數(shù)字溫度計(jì)電路設(shè)計(jì)控制器為STC89C52RC，溫度傳感器為DS18B20，用四位共陽(yáng)LED數(shù)碼管以動(dòng)態(tài)掃描法實(shí)現(xiàn)溫度顯示。STC89C

4、DS18B20的DQ端實(shí)現(xiàn)與DS18B20通信。2. 軟件設(shè)計(jì)軟件采用模塊化的設(shè)計(jì)思想來(lái)實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)程序主要包括：主程序，讀溫度子程序，溫度轉(zhuǎn)換命令子程序，計(jì)算溫度子程序和顯示數(shù)據(jù)刷新子程序。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)量溫度值。溫度測(cè)量每1s進(jìn)行一次。2讀溫度子程序讀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)必須進(jìn)行CRC校驗(yàn)，校驗(yàn)有錯(cuò)是不能進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的改寫。3溫度轉(zhuǎn)換子程序溫度轉(zhuǎn)換子程序主要是發(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。4計(jì)算溫度子程序計(jì)算溫度

5、子程序?qū)AM中讀取的BCD碼轉(zhuǎn)換運(yùn)算，并進(jìn)行溫度正負(fù)值的判定。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)顯示緩沖器中的顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新操作，當(dāng)最高數(shù)據(jù)顯示位為0時(shí)，將符號(hào)顯示位移入下一位。系統(tǒng)調(diào)試以程序調(diào)試為主。硬件調(diào)試比擬簡(jiǎn)單，首先檢查短路的焊接是否正確，然后可用萬(wàn)用表測(cè)試或通電檢測(cè)。軟件調(diào)試可以先編寫程序并進(jìn)行硬件的正確性檢查，然后分別進(jìn)行主程序，讀溫度子程序，溫度轉(zhuǎn)換命令子程序，計(jì)算溫度子程序和顯示刷新子程序等的編程和測(cè)試。由于DS18B20與STC89C52RC采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此對(duì)DS18B20進(jìn)行讀或?qū)懗绦虮仨殗?yán)格保證讀/寫時(shí)序；否那么將無(wú)法讀取測(cè)量結(jié)果。本程序采用C語(yǔ)言編

6、寫，用TKS或Keil C51 編譯器編程調(diào)試。軟件調(diào)試到能顯示溫度值，而且在有溫度變化時(shí)例如用手接觸顯示溫度改變，就根本完成。本設(shè)計(jì)重點(diǎn)研究了溫度傳感器的工作原理和應(yīng)用。主要根據(jù)數(shù)字溫度傳感器DS18B20的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理和通信協(xié)議設(shè)計(jì)DS18B20數(shù)字溫度計(jì)，同時(shí)結(jié)合軟件編程實(shí)現(xiàn)采集并顯示溫度的功能。硬件設(shè)計(jì)根據(jù)STC89C52RC引腳的功能和結(jié)構(gòu)同時(shí)結(jié)合數(shù)字溫度傳感器DS18B20的引腳結(jié)構(gòu)功能，原理圖使用protel99se來(lái)繪制。程序根據(jù)數(shù)字溫度傳感器DS18B20的通信協(xié)議和時(shí)序使用C語(yǔ)言編寫。軟件編譯用TKS和Keil C51生成程序二進(jìn)制代碼。電路整體仿真使用proteus

7、軟件加載編譯生成的二進(jìn)制代碼。本設(shè)計(jì)要求測(cè)溫范圍-55+125，測(cè)量誤差，直讀顯示。所以顯示電路采用4位共陽(yáng)LED數(shù)碼管以動(dòng)態(tài)掃描法實(shí)現(xiàn)溫度顯示，從P1口輸出段碼，需要上拉，選用8個(gè)510電阻。列掃描用P3.0P3.3來(lái)實(shí)現(xiàn)，列驅(qū)動(dòng)用9012三極管。DS18B20數(shù)字溫度計(jì)的顯示電路4. 時(shí)鐘電路局部主控制器STC89C52RC工作時(shí)需要時(shí)鐘控制信號(hào)。STC89C52RC內(nèi)部電路在時(shí)鐘信號(hào)控制下，嚴(yán)格按照時(shí)序執(zhí)行指令工作。因此，時(shí)鐘頻率直接影響STC89C52RC的速度，時(shí)鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機(jī)的穩(wěn)定性。常用時(shí)鐘電路有兩種方式，一種是內(nèi)部時(shí)鐘方式，另一種時(shí)外部時(shí)鐘方式。本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘

8、方式。STC89C52RC內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益放大器，該高增益反相放大器的輸入端為芯片引腳XTAL1，輸出端為引腳XTAL2。這兩個(gè)引腳跨接石英晶體和電容，構(gòu)成自激振蕩器。晶振的頻率選擇12MHz,因?yàn)榫д竦念l率越高那么系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率也就越高，STC89C52RC的運(yùn)行速度就越快。電容選擇30pF左右。外接內(nèi)容們有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會(huì)影響振蕩器的頻率、穩(wěn)定性和起振的快慢。復(fù)位引腳RST通過(guò)一個(gè)施密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，施密特觸發(fā)器用來(lái)抑制噪聲，在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2,施密特觸發(fā)器的輸出電平由復(fù)位電路采樣一次，然后才能得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號(hào)。DS18B20數(shù)字溫度計(jì)的

9、時(shí)鐘電路5 復(fù)位電路STC8952RC的9引腳是RST復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。當(dāng)STC8952RC運(yùn)行時(shí)，在此引腳上加持續(xù)時(shí)間大于2個(gè)機(jī)器周期(24個(gè)時(shí)鐘振蕩周期)的高電平，就可以完成復(fù)位操作。在STC8952RC正常工作時(shí)，此引腳應(yīng)為0.5V低電平。復(fù)位電路施密特觸發(fā)器RST片內(nèi)復(fù)位電阻STC8952RC內(nèi)復(fù)位結(jié)構(gòu)如圖復(fù)位引腳RST通過(guò)一個(gè)施密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，施密特觸發(fā)器用來(lái)抑制噪聲，在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2，施密特觸發(fā)器的輸出電平由復(fù)位電路采樣一次，然后才能得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號(hào)。復(fù)位電路通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。本設(shè)計(jì)采用按鈕手動(dòng)復(fù)位方式，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操

10、作方便。通過(guò)RST端經(jīng)電阻與電源Vcc接通而實(shí)現(xiàn)的。STC89C52RCD的復(fù)位電路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)量溫度值,其流程圖如下：開(kāi)始啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換讀取溫度LED顯示主程序如下：# include reg51.h# include intrins.h# define disdata P0# define discan P2# define uchar unsigned char# define uint unsigned intsbit BEEP = P36;sbit DQ = P37; /溫度輸入口sbit DIN = P07;/led小數(shù)點(diǎn)控制ui

11、nt h;uint tt;uchar code ditab16=0 x00,0 x01,0 x01,0 x02,0 x03,0 x03,0 x04,0 x04,0 x05,0 x06,0 x06,0 x07,0 x08,0 x08,0 x09,0 x09;ucharcodedis_712=0 xc0,0 xf9,0 xa4,0 xb0,0 x99,0 x92,0 x82,0 xf8,0 x80,0 x90,0 xff,0 xbf; /duanmauchar code scan_con4=0 xf7,0 xfB,0 xFD,0 xFE;/列掃描控制字uchar data temp_data2=0

12、 x00, 0 x00,; /讀出溫度暫存uchar data display5=0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00; /顯示單元數(shù)據(jù)，共4個(gè)數(shù)據(jù)，1個(gè)運(yùn)算暫存用/*延時(shí)*/ void delay(uint t)for(;t0;t-);/*DS復(fù)位函數(shù)*/ow_reset(void) char presence=1; while(presence) while(presence) DQ=1;_nop_();_nop_(); DQ=0; delay(50); /延時(shí)550毫秒 DQ=1; delay(6); presence=DQ; delay(45); presence

13、=DQ; DQ=1; /*DS寫命令函數(shù)*/ void write_byte(uchar val) /向1-WIRE總線上寫一字節(jié) uchar i; for(i=8;i0;i-) DQ=1;_nop_();_nop_(); DQ=0;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); DQ=val&0 x01; /最低位移出 delay(6); val=val/2; /右移1位 DQ=1; delay(1); /*DS讀一字節(jié)函數(shù)*/ uchar read_byte(void) uchar i; uchar value=0; for(i=8;i0;i-) DQ=1

14、;_nop_();_nop_(); value=1; DQ=0; _nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); DQ=1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); if(DQ) value|=0 x80; delay(6); DQ=1; return(value); /*顯示掃描函數(shù)*/scan() char k; for(k=0;k4;k+) /4位LED掃描控制 disdata=dis_7displayk; if(k=1)DIN=0; /當(dāng)K=1時(shí)，P07為低電平顯示小數(shù)點(diǎn) discan=scan_conk; /列掃描 delay(30); di

15、scan=0 xFF; /*讀出溫度函數(shù)*/ read_temp() uint temp; ow_reset(); write_byte(0 xcc); write_byte(0 xbe); temp_data0=read_byte(); temp_data1=read_byte(); temp=temp_data1; temp127) temp_data1=(255-temp_data1); temp_data0=(255-temp_data0);n=1; /負(fù)溫度求補(bǔ)碼 display4=temp_data0&0 x0f;display0=ditabdisplay4; display4=(

16、temp_data0&0 xf0)4)|(temp_data1&0 x0f)0;i-) BEEP=BEEP; delay(100); /*溫度報(bào)警子函數(shù)*/void Alarm() BEEP=0;if(tt=75|tt15) Bee_con();else BEEP=1; /*主函數(shù)*/ main () disdata=0 xff;/ 初始化端口 discan=0 xff; for(h=0;h4;h+) /開(kāi)機(jī)顯示“8888”scan(); displayh=8; ow_reset(); /開(kāi)機(jī)先轉(zhuǎn)換一次 write_byte(0 xcc);/skip ROM write_byte(0 x44)

17、;/發(fā)轉(zhuǎn)換命令 for(h=0;h500;h+)/開(kāi)機(jī)顯示“8888”兩秒 scan(); while(1) read_temp(); /讀出溫度數(shù)據(jù) work_temp(); /處理溫度數(shù)據(jù) Alarm(); /報(bào)警檢測(cè) for(h=0;h500;h+) /顯示溫度兩秒scan(); 系統(tǒng)調(diào)試的目的：檢驗(yàn)設(shè)計(jì)成果是否成功，是否穩(wěn)定，是否可靠，能不能到達(dá)設(shè)計(jì)要求。有關(guān)單片機(jī)技術(shù)的設(shè)計(jì)不僅要檢查硬件電路，而且要實(shí)現(xiàn)軟件系統(tǒng)仿真，最重要的是軟件硬件相結(jié)合實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)功能并穩(wěn)定可靠。6硬件調(diào)試首先檢查電路的焊接是否正確。檢查單片機(jī)各個(gè)引腳與顯示電路、測(cè)溫電路、時(shí)鐘電路和復(fù)位電路之間的連接是否正確，連接正

18、確用萬(wàn)用表檢測(cè)連線是否通路，有沒(méi)有兩條裸線交叉的，檢查是否有虛焊的地方。其次檢查各部件是否能正常工作。1判斷芯片的好壞：STC89C52RCD通電后用示波器查看ALE端是否有正脈沖信出。如果有脈沖信號(hào)輸出，那么STC89C52RCD是好的。2判斷數(shù)碼管是否能正常顯示：用萬(wàn)用表接在數(shù)碼管的位選端和段碼端，一次檢查段碼a、b、c、d、e、f、g、dp，位選1、2、3、4。軟件調(diào)試由于DS18B20采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此對(duì)DS18B20進(jìn)行讀或?qū)懗绦虮仨殗?yán)格保證讀/寫時(shí)序；否那么將無(wú)法讀取測(cè)量結(jié)果。1使用Keil C51建立一個(gè)工程文件 2為工程選擇一個(gè)目標(biāo)芯片由于Keil C51不包含STC89C52RC而AT89C52和STC89C52RC的指令、管腳及功能通用，所以選擇AT89C52，這樣并不影響軟件仿真。3將軟件編輯程序參加目標(biāo)5編譯程序生成二進(jìn)制代碼文件DS18B20.HEX仿真1根據(jù)硬件設(shè)計(jì)電路，在Proteus元件庫(kù)中將所需要的元器件找出。2根據(jù)硬件設(shè)計(jì)電路中各個(gè)元件之間的關(guān)系，將各個(gè)元件連接起來(lái)。3檢查各個(gè)元件的排列、連接和元件的型號(hào)、大小4參加“