单片机课程设计（论文）-数字温度计的设计.doc

数字温度计digital temperature 数字温度计的设计题 目 基于at89s51实现 数字温度计 院 系 电子电气工程系 专 业 电子信息工程 年 级 04级电子三班 学生姓名 指导教师 2007 年 9 月 16 日摘 要：ds18b20是dallas公司生产的单线数字温度传感器，他具有独特的单线总线接口方式。文章详细的介绍了单线数字温度传感器ds18b20的测量原理、特性以及在温度测量中的硬件和软件设计，具有接口简单、精度高、抗干扰能力强、工作稳定可靠等特点。 关键词：ds18b20；温度传感器；单片机 1、ds18b20简介ds18b20是美国dallas半导体公司推出的一种改进型智能温度传感器。与传统的热敏电阻相比: （1）独特的单线接口方式：ds18b20与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与ds18b20的双向通讯。 （2）在使用中不需要任何外围元件。 （3）温度变换功率来源于数据总线，电压范围：+3.0+5.5 v。总线本身也可以向所挂接的ds18b20供电，而无需额外电源。 （4）测温范围：-55 +125 。固有测温分辨率为0.5 。 （5）能够直接读出被测温度并且可根据实际要求通过编程可实现912位的数字读数方式。 （6）用户可自设定非易失性的报警上下限值。 （7）支持多点组网功能，多个ds18b20可以并联在惟一的三线上，实现多点测温。 （8）负压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。2、ds18b20的内部结构ds18b20内部结构主要由四部分组成：64位光刻rom、温度传感器、非挥发的温度报警触发器th和tl、配置寄存器。soic封装的ds18b20的引脚排列见图1，其引脚功能描述见表1。ds18b20引脚分布图表1ds18b20详细引脚功能描述序号名称引脚功能描述1,2,6,7,8gnd地信号3vdd可选择的vdd引脚。当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。4dq数据输入/输出引脚。开漏单总线接口引脚。当被用着在寄生电源下，也可以向器件提供电源。光刻rom中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该ds18b20的地址序列码。64位光刻rom的排列是：开始8位（28h）是产品类型标号，接着的48位是该ds18b20自身的序列号，最后8位是前面56位的循环冗余校验码（crc=x8+x5+x4+1）。ds18b20存储器结构图温度值分配率配置表3、ds18b20的使用方法由于ds18b20采用的是1wire总线协议方式，即在一根数据线实现数据的双向传输，而对at89s51单片机来说，硬件上并不支持单总线协议，因此，我们必须采用软件的方法来模拟单总线的协议时序来完成对ds18b20芯片的访问。由于ds18b20是在一根i/o线上读写数据，因此，对读写的数据位有着严格的时序要求。ds18b20有严格的通信协议来保证各位数据传输的正确性和完整性。该协议定义了几种信号的时序：初始化时序、读时序、写时序。所有时序都是将主机作为主设备，单总线器件作为从设备。而每一次命令和数据的传输都是从主机主动启动写时序开始，如果要求单总线器件回送数据，在进行写命令后，主机需启动读时序完成数据接收。数据和命令的传输都是低位在先。ds18b20的复位时序ds18b20的读时序对于ds18b20的读时序分为读0时序和读1时序两个过程。对于ds18b20的读时隙是从主机把单总线拉低之后，在15秒之内就得释放单总线，以让ds18b20把数据传输到单总线上。ds18b20在完成一个读时序过程，至少需要60us才能完成。ds18b20的写时序对于ds18b20的写时序仍然分为写0时序和写1时序两个过程。对于ds18b20写0时序和写1时序的要求不同，当要写0时序时，单总线要被拉低至少60us，保证ds18b20能够在15us到45us之间能够正确地采样io总线上的“0”电平，当要写1时序时，单总线被拉低之后，在15us之内就得释放单总线。4、设计任务 设计控制器使用单片机at89s51，测温传感器使用ds18b20，用3位共阳极led数码直读显示led数码管以串口传送数据,实现温度显示.基本范围-50-110精度误差小于0.55、电路原理图基于ds18b20的数字温度计设计电路原理图7段数码管动态显示电路原理图之数码管驱动电路7段数码管动态显示电路原理图之cpu和锁存电路6、软件设计单片机实现温度转换读取温度数值程序流程图 /*/* copyright (c) 2007-9-16, 电气系电子三班 */* all rights reserved. */* 作 者： 刘玉刚 */*/#ifndef_digthermo_h / 防止digthermo.h被重复引用#define_digthermo_h#include / 引用标准库的头文件#include #include #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int uchar tplsb,tpmsb; / 温度值低位、高位字节 sbit dq = p35; / 数据通信线dq#endif#include digthermo.h/* 延时t毫秒 */void delay(uint t)uint i;while(t-)/* 对于11.0592m时钟，约延时1ms */for (i=0;i0)i-;dq = 1;/ 产生上升沿i = 4;while (i0)i-;/* 等待应答脉冲 */void rxwait(void)uint i;while(dq);while(dq);/ 检测到应答脉冲 i = 4;while (i0)i-;/* 读取数据的一位，满足读时隙要求 */ bit rdbit(void)uint i;bit b;dq = 0;i+;dq = 1;i+;i+;/ 延时15us以上，读时隙下降沿后15us，ds18b20输出数据才有效b = dq;i = 8;while(i0) i-;return (b);/* 读取数据的一个字节 */uchar rdbyte(void)uchar i,j,b;b = 0;for (i=1;i=8;i+)j = rdbit();b = (j1);return(b);/* 写数据的一个字节，满足写1和写0的时隙要求 */void wrbyte(uchar b)uint i;uchar j;bit btmp;for(j=1;j1; / 取下一位（由低位向高位）if (btmp)/* 写1 */dq = 0;i+;i+; / 延时，使得15us以内拉高dq = 1;i = 8;while(i0) i-;/ 整个写1时隙不低于60us else/* 写0 */dq = 0;i = 8;while(i0) i-;/ 保持低在60us到120us之间dq = 1;i+;i+;/* 启动温度转换 */void convert(void)txreset();/ 产生复位脉冲，初始化ds18b20rxwait(); / 等待ds18b20给出应答脉冲delay(1); / 延时wrbyte(0xcc); / skip rom 命令wrbyte(0x44);/ convert t 命令/* 读取温度值 */void rdtemp(void)txreset();/ 产生复位脉冲，初始化ds18b20 rxwait(); / 等待ds18b20给出应答脉冲delay(1); / 延时wrbyte(0xcc); / skip rom 命令wrbyte(0xbe); / read scratchpad 命令tplsb = rdbyte(); / 温度值低位字节（其中低4位为二进制的“小数”部分）tpmsb = rdbyte(); / 高位值高位字节（其中高5位为符号位）/* 主程序，读取的温度值最终存放在tplsb和tpmsb变量中。tplsb其中低4位为二进制的“小数”部分；tpmsb其中高5位为符号位。通过数码管输出时，需要进行到十进制有符号实数（包括小数部分）的转换。*/code(templ,tempm)char temp temp0 ;if(tempm=tempm|0x00 ) temp=0xff;elsetemp=0x7f;tempm=4;temp0=0xff;temp0=temp0&templ;temp=temp&temp0;uchar a1,a2,a2t,a3, ser=temp/10; /分离出三位要显示的数字 sbuf=ser; a1=temp/100; a2t=temp%100; a2=a2t/10; a3=a2t%10;#define timer0h 0xc4;#define timer0l 0x00;/* 7段数码管锁存器地址 */#define ledaddr 0x8000/ 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,a,b,c,d,e,f/* 0-9 a-f 的7段数码管显示编码 */unsignedchar ledcode16=0x3f,0x0c,0x76,0x5e,0x4d,0x5b,0x7b,0x0e,0x7f,0x5f,0x6f,0x79,0x33,0x7c,0x73,0x63;/* 存放要显示的数字值 */unsigned char val3;/unsigned currled;/* 写锁存器的子程序 */void wraddr(unsigned int addr,unsigned char d)unsigned char xdata *pa;pa=(unsigned char xdata *)addr;*pa=d;/* 显示子程序 */void displaylast(void)unsigned char en3=0,2,4 ;if(valcurrled=0)&(valcurrled=0)&(currled3)currled+;elsecurrled=0;void time0(void) interrupt 1 display();tl0 = timer0l;th0 = timer0h;/* 初始化子程序 */void init(a1,a2,a3)/timer0 inittl0 = timer0l;th0 = timer0h;tr0=1;et0=1;/test/ irq initex0=0;it0=0;ex1=0;it1=0;ea=1;/输入要显示的数值val0=a1;val1=a2;val2=a3;currled=0;void main(void)dodelay(1); / 延时1msconvert(); / 启动温度转换，需要750msdelay(1000); / 延时1srdtemp(); / 读取温度 display(tplsb,tpmsb) code(templ,tempm); init(); whi