單片機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告LCD顯示溫度

-.z.《單片機(jī)原理與應(yīng)用》課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目：LCD數(shù)字式溫度濕度測量計(jì)專業(yè)：自動化班級：A1332**：10姓名：曾志勇指導(dǎo)老師：查兵2016-06-08目錄1.設(shè)計(jì)題目、要求及分工11.1.設(shè)計(jì)要求11.2.分工12.系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案論證與選擇13.系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)13.1.單片機(jī)的選擇13.2.溫度傳感器電路的設(shè)計(jì)2顯示設(shè)計(jì)34.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)44.1.主程序44.2.讀出溫度子程序65.系統(tǒng)仿真調(diào)試結(jié)果記錄及分析116.總結(jié)13參考文獻(xiàn)14-.z.設(shè)計(jì)題目、要求及分工設(shè)計(jì)要求（1）熟悉掌握單片機(jī)的中斷，定時器及各并行口的應(yīng)用；（2）熟悉掌握單片機(jī)溫度濕度的測量方法；（3）利用溫度傳感器及單片機(jī)完成對溫度的檢測；（4）掌握將檢測的溫度信號轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管顯示的數(shù)字信號；（5）設(shè)計(jì)一個簡單數(shù)字溫度計(jì)，能夠測量通常環(huán)境下的溫度，能夠?qū)崿F(xiàn)零下溫度的測量，能夠測量小數(shù)，精度為0.01度。分工經(jīng)過我和隊(duì)友的商討，為了能最大發(fā)揮各自的長處。我主要負(fù)責(zé)程序的編寫與單片機(jī)的調(diào)試。他主要負(fù)責(zé)一些相關(guān)資料文獻(xiàn)的查找與課程設(shè)計(jì)報(bào)告。系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案論證與選擇在日常生活和生產(chǎn)中，我們經(jīng)常要測量環(huán)境的溫度濕度，傳統(tǒng)的測量方式采用水銀溫度計(jì)和干濕球濕度計(jì)查算法，存在著誤差大，操作使用不便等問題，采用工業(yè)級測量儀表價格昂貴。采用AT89C51和溫度傳感器等構(gòu)成的LCD數(shù)字式溫度濕度測量計(jì)精度高且價格便宜。由于本設(shè)計(jì)是測溫電路，可以使用一只溫度傳感器DS18B20，此傳感器，可以很容易直接讀取被測溫度值，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，將數(shù)據(jù)傳入80C51單片機(jī)中，單片機(jī)處理后，通過LED顯示出當(dāng)前實(shí)測溫度。系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)單片機(jī)的選擇單片80C51具有低電壓供電和體積小等特點(diǎn)，四個端口只需要兩個口就能滿足電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計(jì)使用系統(tǒng)。本次設(shè)計(jì)需要注意的幾個端口：P0口（39—32）：是一組8位漏極開路行雙向I/O口，也既地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口?？勺鳛檩敵隹谑褂脮r，每位可吸收電流的方式驅(qū)動8個TTL邏輯電路，對端口寫“1”可作為高阻抗輸入輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在Flash編程時，PO口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時，要求接上拉電阻。P3口（10—17）：是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，，P1的輸入緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對P3口寫入“1”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸出端口。作輸出端口時，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流。。溫度傳感器電路的設(shè)計(jì)DS18B20溫度傳感器是美國DALLAS半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡單的編程實(shí)現(xiàn)9～12位的數(shù)字值讀數(shù)方式。64位ROM的結(jié)構(gòu)開始8位是產(chǎn)品類型的編號，接著是每個器件的惟一的序號，共有48位，最后8位是前面56位的CRC檢驗(yàn)碼，這也是多個DS18B20可以采用一線進(jìn)行通信的原因。溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL，可通過軟件寫入戶報(bào)警上下限。DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲器還包括一個高速暫存RAM和一個非易失性的可電擦除的EERAM。高速暫存RAM的結(jié)構(gòu)為8字節(jié)的存儲器，結(jié)構(gòu)如圖2.3所示。頭2個字節(jié)包含測得的溫度信息，第3和第4字節(jié)TH和TL的拷貝，是易失的，每次上電復(fù)位時被刷新。第5個字節(jié)，為配置寄存器，它的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率。DS18B20工作時寄存器中的分辨率轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的溫度數(shù)值。該字節(jié)各位的定義：低5位一直為1，TM是工作模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測試模式，DS18B20出廠時該位被設(shè)置為0，用戶要去改動，R1和R0決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)，來設(shè)置分辨率S18B20溫度轉(zhuǎn)換的時間比較長，而且分辨率越高，所需要的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時間越長。因此，在實(shí)際應(yīng)用中要將分辨率和轉(zhuǎn)換時間權(quán)衡考慮。溫度傳感器18B20匯編程序,采用器件默認(rèn)的12位轉(zhuǎn)化,最大轉(zhuǎn)化時間750微秒，可以將檢測到的溫度直接顯示到80C51的兩個數(shù)碼管上。高速暫存RAM的第6、7、8字節(jié)保留未用，表現(xiàn)為全邏輯1。第9字節(jié)讀出前面所有8字節(jié)的CRC碼，可用來檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而保證通信數(shù)據(jù)的正確性。當(dāng)DS18B20接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開始啟動轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以16位帶符號擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式存儲在高速暫存存儲器的第1、2字節(jié)。單片機(jī)可以通過單線接口讀出該數(shù)據(jù)，讀數(shù)據(jù)時低位在先，高位在后，數(shù)據(jù)格式以0.0625℃／LSB式表示。當(dāng)符號位S＝0時，表示測得的溫度值為正值，可以直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng)符號位S＝1時，表示測得的溫度值為負(fù)值，要先將補(bǔ)碼變成原碼，再計(jì)算十進(jìn)制數(shù)值。表2是一部分溫度值對應(yīng)的二進(jìn)制溫度數(shù)據(jù)。DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換后，就把測得的溫度值與RAM中的TH、TL字節(jié)內(nèi)容作比較。若T＞TH或T＜TL，則將該器件內(nèi)的報(bào)警標(biāo)志位置位，并對主機(jī)發(fā)出的報(bào)警搜索命令做出響應(yīng)。因此，可用多只DS18B20同時測量溫度并進(jìn)行報(bào)警搜索。在64位ROM的最高有效字節(jié)中存儲有循環(huán)冗余檢驗(yàn)碼（CRC）。主機(jī)ROM的前56位來計(jì)算CRC值，并和存入DS18B20的CRC值作比較，以判斷主機(jī)收到的ROM數(shù)據(jù)是否正確。另外，由于DS18B20單線通信功能是分時完成的，它有嚴(yán)格的時隙概念，因此讀寫時序很重要。系統(tǒng)對DS18B20的各種操作按協(xié)議進(jìn)行。操作協(xié)議為：初使化DS18B20（發(fā)復(fù)位脈沖）→發(fā)ROM功能命令→發(fā)存儲器操作命令→處理數(shù)據(jù)。圖STYLEREF1\s3SEQ圖\*ARABIC\s11溫度傳感器電路LCD1602顯示設(shè)計(jì)圖STYLEREF1\s3SEQ圖\*ARABIC\s12LCD顯示電路圖LCD1602顯示流程：圖3-3流程圖系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主程序主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時顯示、讀出并處理DS18B20的測量溫度值。溫度測量每1s進(jìn)行一次。主程序流程圖如圖4.1所示：*include<reg51.h>*include"lcd.h"*include"temp.h"voidLcdDisplay(int);voidmain(){LcdInit(); //初始化LCD1602 LcdWrite(0*88); //寫地址80表示初始地址 LcdWriteData('C'); while(1) {LcdDisplay(Ds18b20ReadTemp());// Delay1ms(1000);//1s鐘刷一次 }}/*函數(shù)名:LcdDisplay()*函數(shù)功能 :LCD顯示讀取到溫度/voidLcdDisplay(inttemp) //lcd顯示{unsignedchardatas[]={0,0,0,0,0};//定義數(shù)組 floattp; if(temp<0) //當(dāng)溫度值為負(fù)數(shù) { LcdWrite(0*80); //寫地址80表示初始地址 LcdWriteData('-'); //顯示負(fù)temp=temp-1; temp=~temp; tp=temp; temp=tp*0.0625*100+0.5; } else { LcdWrite(0*80); LcdWriteData('+'); tp=temp; temp=tp*0.0625*100+0.5; } datas[0]=temp/10000; datas[1]=temp%10000/1000; datas[2]=temp%1000/100; datas[3]=temp%100/10; datas[4]=temp%10;LcdWrite(0*82); //寫地址80表示初始地址 LcdWriteData('0'+datas[0]);//百位LcdWrite(0*83); //寫地址80表示初始地址 LcdWriteData('0'+datas[1]);//十位LcdWrite(0*84); //寫地址80表示初始地址 LcdWriteData('0'+datas[2]);//個位LcdWrite(0*85); //寫地址80表示初始地址 LcdWriteData('.'); //顯示‘.’LcdWrite(0*86); //寫地址80表示初始地址 LcdWriteData('0'+datas[3]);//顯示小數(shù)點(diǎn)LcdWrite(0*87); //寫地址80表示初始地址 LcdWriteData('0'+datas[4]);//顯示小數(shù)點(diǎn)}圖STYLEREF1\s4SEQ圖\*ARABIC\s11主程序流程圖讀出溫度子程序讀出溫度子程序的主要功能是讀出RAM中的9字節(jié)。在讀出時必須進(jìn)行CRC校驗(yàn)，校驗(yàn)有錯時不能進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的改寫。讀出溫度子程序流程圖如下圖所示：*include"temp.h"voidDelay1ms(uinty){uint*; for(;y>0;y--) {for(*=110;*>0;*--); }}ucharDs18b20Init(){ uchari; DSPORT=0; //將總線拉低480us~960us i=70; while(i--);//延時642us DSPORT=1; //然后拉高總線，如果DS18B20做出反應(yīng)會將在15us~60us后總線拉低 i=0; while(DSPORT) //等待DS18B20拉低總線 { i++; if(i>5)//等待>5MS { return0;//初始化失敗 } Delay1ms(1); } return1;//初始化成功}voidDs18b20WriteByte(uchardat){ uinti,j;for(j=0;j<8;j++) { DSPORT=0; //每寫入一位數(shù)據(jù)之前先把總線拉低1us i++; DSPORT=dat&0*01;//然后寫入一個數(shù)據(jù)，從最低位開始 i=6; while(i--);//延時68us，持續(xù)時間最少60us DSPORT=1; //然后釋放總線，至少1us給總線恢復(fù)時間才能接著寫入第二個數(shù)值 dat>>=1; }}ucharDs18b20ReadByte(){ ucharbyte,bi; uinti,j; for(j=8;j>0;j--) { DSPORT=0;//先將總線拉低1us i++; DSPORT=1;//然后釋放總線 i++; i++;//延時6us等待數(shù)據(jù)穩(wěn)定 bi=DSPORT; //讀取數(shù)據(jù)，從最低位開始讀取 /*將byte左移一位，然后與上右移7位后的bi，注意移動之后移掉那位補(bǔ)0。*/ byte=(byte>>1)|(bi<<7); i=4; //讀取完之后等待48us再接著讀取下一個數(shù) while(i--); } returnbyte;}voidDs18b20ChangTemp(){ Ds18b20Init(); Delay1ms(1); Ds18b20WriteByte(0*cc); //跳過ROM操作命令 Ds18b20WriteByte(0*44); //溫度轉(zhuǎn)換命令// Delay1ms(100); //等待轉(zhuǎn)換成功，而如果你是一直刷著的話，就不用這個延時了}voidDs18b20ReadTemp(){ Ds18b20Init(); Delay1ms(1); Ds18b20WriteByte(0*cc); //跳過ROM操作命令 Ds18b20WriteByte(0*be); //發(fā)送讀取溫度命令}intDs18b20ReadTemp(){inttemp=0; uchartmh,tml; Ds18b20ChangTemp(); //先寫入轉(zhuǎn)換命令 Ds18b20ReadTemp(); //然后等待轉(zhuǎn)換完后發(fā)送讀取溫度命令 tml=Ds18b20ReadByte(); //讀取溫度值共16位，先讀低字節(jié) tmh=Ds18b20ReadByte(); //再讀高字節(jié) temp=tmh; temp<<=8; temp|=tml; returntemp;}讀出溫度子程序讀出溫度子程序的主要功能是讀出RAM中的9字節(jié)。在讀出時須進(jìn)行CRC校驗(yàn)，校驗(yàn)有錯時不進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的改寫。得出溫度子程序流程圖如下圖所示。圖STYLEREF1\s42溫度轉(zhuǎn)換命令子程序溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令。當(dāng)采用12位分辨率時，轉(zhuǎn)換時間約為750ms。在本程序設(shè)計(jì)中，采用1s顯示程序延時法等待轉(zhuǎn)換的完成。溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程圖如下圖所示。圖STYLEREF1\s4SEQ圖\*ARABIC\s14系統(tǒng)仿真調(diào)試結(jié)果記錄及分析硬件調(diào)試比較簡單，首先檢查電感的焊接是否正確，然后可用萬用表測試或通電檢測。軟件調(diào)試可以先編寫顯示程序并進(jìn)行硬件的正確性檢驗(yàn)，然后分別進(jìn)行主程序、讀出溫度子程序、溫度轉(zhuǎn)換命令子程序、計(jì)算溫度子程序和現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)刷新子程序等的編程及調(diào)試由于DS18B20與單片機(jī)采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，對DS18B20進(jìn)行讀/寫編程時必須嚴(yán)格地保證讀/寫時序；否則將無法讀取測量結(jié)果。電路Isis仿真測試燒寫程序至單片機(jī)：液晶顯示室溫為+28.06度用手觸摸DS18B20,發(fā)現(xiàn)溫度上升為+32.75度，證明溫度傳感正常工作?？偨Y(jié)這次課程設(shè)計(jì)，主要是以STC89C51單片機(jī)為核心的，對溫度的檢測與顯示進(jìn)行了簡單的設(shè)計(jì)與闡述。因沒有濕度傳感器模塊，所以未進(jìn)行濕度檢測。本次課程設(shè)計(jì)可以說是軟硬結(jié)合，又以硬件為主。當(dāng)今科技發(fā)展迅速，單片機(jī)開發(fā)有著光明的前景。由于單片機(jī)經(jīng)濟(jì)實(shí)用、開發(fā)簡便等特點(diǎn)依然在工業(yè)控制、家電等領(lǐng)域占據(jù)了廣泛的市場。所以我選擇這樣的設(shè)計(jì)課題，并且能通過此次設(shè)計(jì)來提高自己軟件編制和硬件電路設(shè)計(jì)的能力。在我完成這次課程設(shè)計(jì)的過程中，當(dāng)看到自己將專業(yè)知識用于解決實(shí)際的問題時，那份成就感和喜悅感是難以形容的。在這次實(shí)際的編程以及調(diào)試程序過程中，我發(fā)現(xiàn)自己學(xué)很多課本以外的東西。光靠自己在書本上所學(xué)過的這點(diǎn)知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，真正地認(rèn)識到了工作就是學(xué)習(xí)的道理。尤其是對于編程來說，需要硬件的功底，也需要軟件的能力。當(dāng)程序