2017毕业论文-基于DS18B20 AT89S51的数字温控器设计.doc

分类号分类号 密级密级 UDC 毕毕 业业 设设 计计 基于 DS18B20AT89S51 的 数字温控器设计 学生姓名学生姓名 学号学号 指导教师指导教师 系（中心）系（中心） 信息工程系 专专 业业 电子信息工程 年级年级 论文答辩日期论文答辩日期 年 月 日 中中 国国 海海 洋洋 大大 学学 青青 岛岛 学学 院院 基于 DS18B20AT89S51 的数字温控器设计 完成日期： 指导教师签字： 答辩小组成员签字： I 摘 要 在工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要 被控参数。其中，温度控制也越来越重要。在工业生产的很多领域中，人们都需要对 各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。采用单片机对温度 进行控制不仅具有控制方便、简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度 的技术指标，从而能够大大的提高产品的质量和数量。因此，单片机对温度的控制问 题是一个工业生产中经常会遇到的控制问题。 单片机是一种集 CPU、RAM、ROM、I/O 接口和中断系统等部分于一体的器件，只需 要外加电源和晶振就可实现对数字信息的处理和控制。因此，单片机广泛用于现代工 业控制中。 本论文侧重介绍“单片机温度控制系统”的软件设计及相关内容。论文的主要内 容包括：采样、滤波、键盘、LED 显示和报警系统，加热控制系统等。作为控制系统中 的一个典型实验设计，单片机温度控制系统综合运用了微机原理、自动控制原理、模 拟电子技术、数字控制技术、键盘显示技术等诸多方面的知识，是对所学知识的一次 综合测试。 关键词：单片机；数字控制；温度计；DS18B20；AT89S51 II Design of digital temperature controller based on DS18B20 Digital control; Thermometers; DS18B20; AT89S51 III 目 录 1 绪论 .1 1.1 课题的背景及意义 1 1.2 相关技术的发展概况 1 2 总体设计方案 .3 2.2 设计思路 3 2.2 数字温控器设计方案论证 3 2.3 方案选择 4 2.4 总体设计框图 4 3 主要芯片概述 .5 3.1 单片机 AT89S51.5 3.2 数字温度传感器 DS18B20.6 3.3 二四译码器 8 4 硬件电路设计 .9 4.1 主模块.9 4.2 温度采集模块10 4.3 温度传感与单片机的连接10 4.4 显示模块 .11 4.5 报警电路11 4.6 复位电路及电源电路12 5 软件程序分析.13 5.1 系统软件算法分析 .13 5.2 主程序 .13 5.3 读出温度子程序 .13 5.4 温度转换命令子程序 .15 5.5 计算温度子程序 .15 5.6 显示数据刷新子程序 .16 结束语.17 参考文献.18 致 谢19 附 录20 基于 DS18B20 GND为电源地; VDD为外接供电电源输入端。 图 3-2 DS18B20 内部结构图 3、DS18B20 工作原理 DS18B20 的读写时序和测温原理与 DS1820 相同，只是得到的温度值的位数因分辨 率不同而不同，且温度转换时的延时时间由 2s 减为 750ms。 DS18B20 测温原理如图 3 所示。图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信 号送给计数器 1。高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计 数器 2 的脉冲输入。计数器 1 和温度寄存器被预置在55所对应的一个基数值。计 数器 1 对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器 1 的预置值减到 0 时，温度寄存器的值将加 1，计数器 1 的预置将重新被装入，计数器 1 重新开始对低温 度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器 2 计数到 0 时，停止温度 基于 DS18B20i-) / 8次一个字节 DQ = 0; /脉冲信号 Date=1; /右移一位 DQ = 1; /脉冲信号 if(DQ) date|=0x80; delay(4); / 延时 return(date); / 返回读取温度数据其程序流程图 Y 启动 DS18B20 初始化 发读温度命令 读取操作，CRC 校验 9 字节完？ CRC 校验正？ 确？ 移入温度暂存器 结束 N N Y 基于 DS18B20 用于保存读出温度的低8位 TEMPER_H EQU 28H; 用于保存读出温度的高8位 FLAG1 EQU 38H; 是否检测到DS18B20标志位 a_bit equ 20h; 数码管个位数存放内存位置 b_bit equ 21h ; 数码管十位数存放内存位置 MAIN: LCALL GET_TEMPER; 调用读温度子程序 MOV A, 29H MOV C,40H; 将28H中的最低位移入C RRC A MOV C, 41H RRC A MOV C, 42H RRC A MOV C, 43H RRC A MOV 29H, A LCALL DISPLAY; 调用数码管显示子程序 AJMP MAIN ; 循环显示 INIT_18B20: ; 这是DS18B20复位初始化子程序 SETB P3.2 NOP CLR P3.2 MOV R1,#3; 主机发出延时537微秒的复位脉 冲 TSR1: MOV R0,#107 DJNZ R0, $ DJNZ R1, TSR1 SETB P3.2; 然后拉高数据线 NOP NOP NOP MOV R0, #25H TSR2: JNB P3.2,TSR3; 等待DS18B20回应 DJNZ R0, TSR2 LJMP TSR4 ; 延时 TSR3: 基于 DS18B20 置标志位,表示DS18B20存在 LJMP TSR5 TSR4: CLR FLAG1 ; 清标志位,表示DS18B20不存在 LJMP TSR7 TSR5: MOV R0, #117 TSR6: DJNZ R0,TSR6 ; 时序要求延时一段时间 TSR7: SETB P3.2 RET GET_TEMPER: ; 读出转换后的温度值 SETB P3.2 LCALL INIT_18B20; 先复位DS18B20 JB FLAG1 ,TSS2 RET ; 判断DS18B20是否存在? 若DS18B20不存在则返回 TSS2: ； DS18B20已经被检测到! MOV A,#0CCH ; 跳过ROM匹配 LCALLWRITE_18B20; MOV A,#44H ; 发出温度转换命令 LCALLWRITE_18B20; 等待AD转换结束,12位的话750 微秒 LCALL DISPLAY LCALL INIT_18B20; 准备读温度前先复位 MOV A,#0CCH ; 跳过ROM匹配 LCALLWRITE_18B20 MOV A,#0BEH ; 发出读温度命令 LCALLWRITE_18B20 LCALL READ_18B20; 将读出的温度数据保存到 35H/36H RET WRITE_18B20: ; 写DS18B20的子程序 MOV R2,#8; 一共8位数据 CLR C WR1: CLR P3.2 MOV R3, #6 DJNZ R3, $ RRC A MOV P3.2, C MOV R3, #23 DJNZ R3, $ SETB P3.2 基于 DS18B20 从DS18B20中读出两字节温度数 据 MOV R4,#2 ; 将温度从DS18B20中读出 MOV R1,#29H ; 低位存入29H RE00: MOV R2,#8; 数据一共有8位 RE01: CLR C SETB P3.2 NOP NOP CLR P3.2 NOP NOP NOP SETB P3.2 MOV R3, #9 RE10: DJNZ R3, RE10 MOV C, P3.2 MOV R3, #23 RE20: DJNZ R3, RE20 RRC A DJNZ R2, RE01 MOVR1,A DEC R1 DJNZ R4, RE00 RET 显示子程序 display: MOV a,29H; 将29H中的数转换成10进制 MOV b,#10 ; 10进制/10=10进制 Div a b MOV b _bit, a; MOV a_ bit, b ; 个位在b MOVDPTR, #num tab ; 指定查表启始地址 MOV r0, #4 dpl1: MOV r1,#250 ; 显示1000次 DPLOP:MOV A v, a _bit ; 取个位数 MOVC A,A+DPTR ; 查个位数的7段代码 基于 DS18B20 送出个位的7段代码 CLR p3.4 ; 开个位显示 ACALL d1ms ; 显示1ms SETB p3.4 MOV a, V b _bit ; 取出十位数 MOVC A,A+DPTR ; 查出十位数的7段代码 MOV p1,a ; 送出十位的7段代码 CLR p3.3 ; 开十位显示 ACALL d1ms ; 显示1ms SETB p3.3 DJNZ r1,dplo