基于STC89C51RC和DS18B20的簡(jiǎn)單數(shù)字溫度計(jì)

基于STC89C51RC和DS18B20的簡(jiǎn)單數(shù)字溫度計(jì) 專(zhuān)業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化摘要溫度的檢測(cè)與控制是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中比較典型的應(yīng)用之一，隨著傳感器在生活中的更加廣泛應(yīng)用，利用新型數(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)，本文設(shè)計(jì)了一種基于AT89C52的溫度檢測(cè)及報(bào)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以方便的實(shí)現(xiàn)溫度采集和顯示，并可根據(jù)需要任意設(shè)定上下限報(bào)警溫度，它使用起來(lái)相當(dāng)方便，具有精度高，量程寬，靈敏度高，體積小，功耗低等優(yōu)點(diǎn)，適合于我們?nèi)粘Ｉ詈凸ぷ?，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的溫度測(cè)量，也可以當(dāng)作溫度處理模塊嵌入其它系統(tǒng)中，作為其他主系統(tǒng)的輔助擴(kuò)展。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)和布線(xiàn)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)緊 ABSTRACTTemperaturemeasurementandcontrolofindustrialprocessisoneofthetypicalapplicationsassensorshavemoreextensiveapplicationintoday,tousethenewigitaltemperaturesensorsfortemperaturetestingandcontrollinggetfastdevelopmentthispaperdesignasystembasedonAT89C52fortemperaturetestingandalarmingThesystemiseasytorealizethetemperaturegatheringanddisplaying,andcanaccordingtoneedsettemperatureforarming,itisveryconvenienttouseit.Ithastheadvantagesofhighprecision,rangingwidehighsensitivity,smallvolume,lowpoweritsuitsourdailylifeworkandagriculturetemperature,alsoauxiliarypartinothermainsystemThesystemdesignandwiringsimple,compactstructure,strongantijammingcapability,ithasbroadapplicationprotestinlargewarehouse,factories,intelligentbuildingandotherareasoftemperaturetesting.Keywords:MicrocontrollerTemperaturesensorDS18B20Intelligent1.DS18B20摘要單線(xiàn)數(shù)字溫度傳感器DS18B20為當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的溫度傳感器之一，可以提供9位溫度讀數(shù)。其與控制器件的通信信息經(jīng)過(guò)單線(xiàn)接口從DS18B20輸出或送入，使中央處理器件只需一條信號(hào)線(xiàn)就可實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的測(cè)量，且從DS18B20輸出的溫度數(shù)據(jù)為數(shù)字信 號(hào)，不需要再加AD芯片進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使測(cè)溫的實(shí)現(xiàn)更加方便。具體PDF詳細(xì)資料在維庫(kù)網(wǎng)、周立功單片機(jī)網(wǎng)均可查到。2.DS18B20優(yōu)缺點(diǎn)①?gòu)S家生產(chǎn)的DS18B20有唯一的序列號(hào)，這使得多個(gè)DS18B20能接在同一條單線(xiàn)總線(xiàn)上，而這條總線(xiàn)能環(huán)繞整個(gè)需要測(cè)溫的環(huán)境，能使環(huán)境的溫度數(shù)據(jù)全方位的在人工檢測(cè)和控制之下。②另外，DS18B20的測(cè)溫原理獨(dú)特：利用兩個(gè)溫度系數(shù)不同的晶振對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行控制，從而使不同的溫度下計(jì)數(shù)值不同，再將其轉(zhuǎn)換為溫度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，即可省略AD轉(zhuǎn)換的一步，在數(shù)字化日益成熟的今天，這種測(cè)溫原理是很符合發(fā)展趨勢(shì)的，能為其它類(lèi)型的傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)提供了新方法。③當(dāng)然，DS18B20并不是十全十美的，通過(guò)對(duì)其資料的熟悉及進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的使用后，發(fā)現(xiàn)其主要有兩方面不足：1)溫度測(cè)量的精度相對(duì)而言并不十分高，對(duì)于需要通過(guò)溫度進(jìn)行精密控制的儀器不是很適合；2)測(cè)溫范圍為-55℃~125℃，且在溫度小于-15℃3.DS18B20的有關(guān)發(fā)展趨勢(shì)①由于虛擬儀器的發(fā)展，通過(guò)單片機(jī)等控制器件將DS18B20測(cè)溫器件與PC機(jī)連接，編制軟件能實(shí)現(xiàn)更加人性化的溫度檢測(cè)與控制系統(tǒng)?；蛘咄ㄟ^(guò)PC機(jī)的控制使得DS18B20測(cè)溫系統(tǒng)成為某一工業(yè)生產(chǎn)、過(guò)程控制等過(guò)程的一個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行服務(wù)。在自動(dòng)化、智能面發(fā)展是比較符合現(xiàn)實(shí)需要的。 ②由于DS18B20可以用遙控的方式設(shè)定其報(bào)警溫度，近來(lái)我國(guó)發(fā)生了多起因高溫而而引③以上僅是通過(guò)對(duì)于現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的學(xué)習(xí)與思考得出的關(guān)于DS18B20的兩個(gè)方面的應(yīng)用實(shí)例，然而關(guān)于DS18B20的發(fā)展前景我認(rèn)為是比較大的，可以從探索新測(cè)溫元件以擴(kuò)大測(cè)溫范圍、增加測(cè)量精確度、發(fā)現(xiàn)更完善測(cè)溫原理與方法、測(cè)溫元件適用工程與生活實(shí)例探究、測(cè)溫元件測(cè)量效果評(píng)估方法、大型多功能智能化測(cè)溫精密儀器的研發(fā)等諸多方面進(jìn)行研究建立而研制的理論系統(tǒng)與產(chǎn)品要能夠促進(jìn)社會(huì)的發(fā)展。二、工作內(nèi)容:1.總體電路設(shè)計(jì) (1)STC89C52單片機(jī)：主要用于與DS18B20進(jìn)行單線(xiàn)通信控制其測(cè)溫過(guò)程及將溫度數(shù)據(jù)顯示到三個(gè)數(shù)碼管。 (2)數(shù)碼管顯示：用三個(gè)數(shù)碼管顯示溫度，第一個(gè)顯示十位，第二個(gè)顯示個(gè)位和小數(shù) (3)DS18B20測(cè)溫：用DS18B20信號(hào)線(xiàn)與單片機(jī)一引腳相接，以進(jìn)行指令與數(shù)據(jù)傳輸。 (4)單片機(jī)按鍵復(fù)位電路：按鍵按下時(shí)，數(shù)碼管不顯示；松開(kāi)按鍵時(shí)，單片機(jī)內(nèi)程序從頭開(kāi)始執(zhí)行。 (5)電源顯示：當(dāng)電路通電時(shí)，電源指示燈亮 (6)74HC573鎖存器：驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示溫度。 電源顯示按鍵復(fù)位數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)單片機(jī)2.電路接線(xiàn)設(shè)計(jì)5、3)，控制需要顯示的數(shù)字。12)，控制顯示數(shù)字的位。③在電源線(xiàn)與單片機(jī)RESET引腳之間連接一個(gè)按鈕，作為按鍵復(fù)位用。④在電路板電源與地之間連接一個(gè)紅色發(fā)光二極管，作為電路板通電指示用。⑤將一根數(shù)據(jù)線(xiàn)的與電源適配器連接的接口保留，另一端剪開(kāi)將紅色線(xiàn)接電路板電源及，黑色線(xiàn)接電路板地極。綠色與白色線(xiàn)為數(shù)據(jù)線(xiàn)，此處只用其電源線(xiàn)，故此二線(xiàn)懸3.程序設(shè)計(jì)①此程序設(shè)計(jì)用到軟件工具：KeilUvision3、STC-ISPV391。②此程序設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在于對(duì)DS18B20進(jìn)行操作的時(shí)序控制。1)復(fù)位與應(yīng)答時(shí)序：將信號(hào)線(xiàn)電平拉低480-960us，等待15-60us后度信號(hào)線(xiàn)電平，為低電平則復(fù)位成功，復(fù)位成功后再做約240us的延時(shí)；2)寫(xiě)時(shí)序：主機(jī)把信號(hào)線(xiàn)從邏輯高電平拉至邏輯低電平時(shí)，低電平持續(xù)時(shí)間至少1uS，產(chǎn)生寫(xiě)時(shí)間片。在變?yōu)榈碗娖?5uS之后，DS18B20在15-45uS之間對(duì)信號(hào)線(xiàn)采樣，如果信號(hào)線(xiàn)為高電平，就寫(xiě)1，如果線(xiàn)為低電平，就寫(xiě)0。時(shí)間片必須有最短為60uS的持續(xù)期，各寫(xiě)周期之間須有最短為1uS的恢復(fù)時(shí)間；3)讀時(shí)序：主機(jī)將信號(hào)線(xiàn)從邏輯高電平拉低時(shí)，產(chǎn)生讀時(shí)間片。低電平持續(xù)時(shí)間至少1uS，來(lái) 自DS18B20的輸出數(shù)據(jù)在讀時(shí)間片下降沿之后15uS有效，因此，在產(chǎn)生讀時(shí)間片15uS后主機(jī)必須停止把I/0線(xiàn)驅(qū)動(dòng)至低電平，由上拉電阻拉回至高電平，主機(jī)在15uS末期對(duì)信號(hào)線(xiàn)采樣，如果線(xiàn)為高電平，為讀1，如果線(xiàn)為低電平，為讀0。讀時(shí)間片的最短持續(xù)期限為60uS，各讀時(shí)間片之間必須有最短為1uS的恢復(fù)時(shí)間。碼管顯示圖三：程序流程圖程序設(shè)計(jì)clude<reg52.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitDS=P2^2;uinttemp;ucharflag1;sbitdula=P2^6;//defineinterface//variableoftemperature//signoftheresultpositiveornegative unsignedcharcodetablexf,0x#in06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,xxfxfxxc0x39,0x5e,0x79,0x71};unsignedcharcodetable0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd,voiddelayuintcount/delay{uinti;whilecount{while(i>0)i--;count--;}}00，方式1///////InitComvoid{TMODx20;PCON0x00;NxTHxFd;TLxFd;TR1=1;}sresetvoid{uinti;while(i>0)i--;while(i>0)i--;} {uinti;itdatDSi++;//i++fordelayDSii+;i=8;while(i>0)i--;return(dat);}e{ucharijdat{}ndat}數(shù){uinti;ucharj;ittestbj{if(testb)//write1{ i=8;while(i>0)i--;}{DS=0;//write0i=8;while(i>0)i--;}}}voidtmpchangevoidDS18B20beginchange開(kāi)始獲取數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)換{tmpwritebytexinitiatesasingletemperatureconversion寫(xiě)溫度轉(zhuǎn)換}uinttmp//getthetemperature讀取寄存器中存儲(chǔ)的溫度數(shù)據(jù){ucharabcempreadtwobytecomposeaintvariable ttntemp}om{ucharsnsntheserial}layms{ucharabfora=10;a>0;a--)forbbb-);}voiddisplayuinttemp){ucharAA,A2t,A3,ser;A=temp/100;At=temp%100;A=A2t/10;A=A2t%10;PtableA;wela=0;xe wela;wela;tableAwela;wela;wela;ableAwela;wela;}{uchara;{delay;fora=10;a>0;a--)}while}4.電路板焊接 通過(guò)面包板上搭建的電路進(jìn)行測(cè)試通過(guò)后，就按照電路圖進(jìn)行焊接。三、一些問(wèn)題及其解決方案:1.數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)問(wèn)題在搭建電路過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)直接用單片機(jī)的I/O口控制數(shù)碼管的顯示時(shí)會(huì)出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)不起的問(wèn)題，即數(shù)碼管顯示太暗，甚至不亮。于是在數(shù)碼管與單片機(jī)之間我們加了三片74LS04反相器，對(duì)數(shù)碼管的每一個(gè)引腳都進(jìn)行反相驅(qū)動(dòng)，之后發(fā)現(xiàn)這種方法簡(jiǎn)便但取得了很好的效果。另外，根據(jù)所查的資料，數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方法有很多，比如其中的用三極管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，用74LS164進(jìn)行驅(qū)動(dòng)等方法。2.DS18B20的讀出的溫度數(shù)據(jù)格式問(wèn)題這一問(wèn)題是在編程中遇到的。據(jù)開(kāi)始查找的資料中介紹，其讀出溫度數(shù)據(jù)格式為低字節(jié)為測(cè)量的溫度數(shù)據(jù)除二，高字節(jié)為符號(hào)位，但是經(jīng)過(guò)程序調(diào)試后發(fā)現(xiàn)與結(jié)果并不相符。通過(guò)進(jìn)一步查找資料，發(fā)現(xiàn)其從溫度暫存器讀出的溫度為低字節(jié)低四位為存儲(chǔ)溫度小數(shù)值，低字節(jié)高四位與高字節(jié)第三位為存儲(chǔ)溫度整數(shù)值，高字節(jié)高五位為存儲(chǔ)溫度符號(hào)位。暫存器(上電狀態(tài)