单片机课程设计DS18B20测温及按键控制毕业设计.doc

DS18B20测温及按键控制课 程 设 计 课程名称 单片机基础课程设计 题目名称 18B20测温及按键控制 学生学院 * 专业班级 *班号 * 学生组员 * 指导教师 * 2010-12-28目录l 第一章系统的概述及设计任务书3l 第二章 单元模块的设计与分析4 、温度传感器的选择及构造4、单片机的选择及原理6 3、 系统软件算法分析6第三章 实验程序6、实验程序7 2、接线要求8 3、程序调试8附总电图 8l 总结与体会 9l 补充：DS18B20和数码管的使用10第一章系统的概述及设计任务书摘要和关键词【摘要】：本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用，该设计控制器使用单片机STC89C52，测温传感器使用DS18B20，用4位共阳极LED数码管以串口传送数据,实现温度显示,能准确达到以上要求。 【关键词】：单片机，数字控制，温度计， DS18B20，STC89C52设计任务与技术指标要求：1. 基本范围-50-1252. 精度误差小于0.53. LED数码直读显示总体设计方案数字温度计设计方案论证方案一 由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路，感温电路比较麻烦。方案二 进而考虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常容易想到的，所以可以采用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。从以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计也比较简单，故采用了方案二。方案二的总体设计框图 温度计电路设计总体设计方框图如图1所示，控制器采用单片机AT89S51，温度传感器采用DS18B20，用3位LED数码管以串口传送数据实现温度显示。第二章 单元模块的设计与分析主控制器：单片机STC89C52,具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用。显示电路： 显示电路采用4位共阳LED数码管，从P0口RXD,TXD串口输出段码。温度传感器： DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现912位的数字值读数方式。DS18B20的性能特点如下： 独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信； 多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能； 无须外部器件； 可通过数据线供电，电压范围为3.05.5； 零待机功耗； 温度以9或12位数字； 用户可定义报警设置； 报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件； 负电压特性，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； DS18B20内部结构框图如图2所示。64位ROM的结构开始8位是产品类型的编号，接着是每个器件的惟一的序号，共有48位，最后8位是前面56位的CRC检验码，这也是多个DS18B20可以采用一线进行通信的原因。温度报警触发器和，可通过软件写入户报警上下限。DS18B20温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存和一个非易失性的可电擦除的EERAM。高速暂存RAM的结构为8字节的存储器，结构如图3所示。头2个字节包含测得的温度信息，第3和第4字节和的拷贝，是易失的，每次上电复位时被刷新。第5个字节，为配置寄存器，它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率。DS18B20工作时寄存器中的分辨率转换为相应精度的温度数值。该字节各位的定义如图3所示。低5位一直为1，是工作模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式，DS18B20出厂时该位被设置为0，用户要去改动，R1和R0决定温度转换的精度位数，来设置分辨率。系统软件算法分析系统程序主要包括主程序，读出温度子程序，温度转换命令子程序，计算温度子程序，显示数据刷新子程序等。主程序 主程序的主要功能是负责温度的实时显示、读出并处理DS18B20的测量的当前温度值，温度测量每1s进行一次。这样可以在一秒之内测量一次被测温度，其程序流程见图7所示。3.2读出温度子程序读出温度子程序的主要功能是读出RAM中的9字节，在读出时需进行CRC校验，校验有错时不进行温度数据的改写。其程序流程图如图8示3.3温度转换命令子程序温度转换命令子程序主要是发温度转换开始命令，当采用12位分辨率时转换时间约为750ms，在本程序设计中采用1s显示程序延时法等待转换的完成。温度转换命令子程序流程图如上图，图9所示3.4 计算温度子程序 计算温度子程序将RAM中读取值进行BCD码的转换运算，并进行温度值正负的判定，其程序流程图如图10所示。3.5 显示数据刷新子程序显示数据刷新子程序主要是对显示缓冲器中的显示数据进行刷新操作，当最高显示位为0时将符号显示位移入下一位。程序流程图如图11。- 13 -第三章 实验程序/*zhwy.c*/#include#includeDS18B20.hunsigned char table=0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,; /不带小数点的编码extern unsigned int temp;extern float f_temp;unsigned int i;void LED_init(void) P2=0x0f;P0=0x00; void led(signed int m,signed int n,signed int p,signed int q) P2=0xef;P0=tableq;delay(5);P2=0xdf;P0=tablep;delay(5);P2=0xbf;P0=tablen+0x80;delay(5);P2=0x7f;P0=tablem;delay(5);unsigned int xianshi(unsigned int y,signed int f,signed int g) signed int a,b,c,d;a=y/1000 ; b=(y%1000)/100+f ; c=(y%100)/10+g; d=(y%10)/1;if(b=0)for(i=16;i0;i-)led(a,b,c,d);else if(b9)a+=b/10;b=b%10;for(i=16;i0;i-)led(a,b,c,d);else b=0-b;if(b%10=1)f-=1;b=10-(b%10);if(b=10)b=0;for(i=16;i0;i-)led(a,b,c,d);return f; void main(void) unsigned int Sum,k;signed int h,j;LED_init();h=0;j=0;while(1)tempchange();Sum=get_temp(); P2=0xff; for(k=0;k0;x-)for(y=110;y0;y-);void dsreset(void) /18B20复位，初始化函数unsigned int i; ds=0; i=103; while(i0)i-; ds=1; i=4; while(i0)i-;bit tempreadbit(void) /读1位函数unsigned int i; bit dat; ds=0;i+; /i+ 起延时作用 ds=1;i+;i+; dat=ds; i=8;while(i0)i-; return (dat);unsigned char tempread(void) /读1个字节unsigned char i,j,dat; dat=0; for(i=1;i=8;i+) j=tempreadbit(); dat=(j1); /读出的数据最低位在最前面，这样刚好一个字节在DAT里 return(dat);void tempwritebyte(unsigned char dat) /向18B20写一个字节数据 unsigned int i; unsigned char j; bit testb; for(j=1;j1; if(testb) /写 1 ds=0; i+;i+; ds=1; i=8;while(i0)i-; else ds=0; /写 0 i=8;while(i0)i-; ds=1; i+;i+; void tempchange(void) /DS18B20 开始获取温度并转换 dsreset(); delay(1); tempwritebyte(0xcc); / 写跳过读ROM指令 tempwritebyte(0x44); / 写温度转换指令unsigned char get_temp() /读取寄存器中存储的温度数据 unsigned char a,b; dsreset(); delay(1); tempwritebyte(0xcc); tempwritebyte(0xbe);a=tempread(); /读低8位 b=tempread(); /读高8位temp=b3;/两个字节组合为1个字f_temp=temp*0.0625;f_temp=f_temp+0.005;return temp; /temp是整型temp=f_temp*100+0.5;总电路图结构图4总结与体会 经过将近四周的单片机课程设计，我终于在参考了众多程序之后完成了我的数字温度计的设计，虽然没有完全达到设计要求，但我还是高兴的，毕竟这次设计的电路板是我一手焊出来的。 在本次设计的过程中，我发现很多的问题，也学到了许多东西。虽然我以前也做过类似的课程设计，但这次设计真的让我长进了很多。本次单片机课程设计的重点就在于测温及按键编程软件算法的设计，其中有许多很巧妙的算法。我以前总是能看懂别人写的程序，但自己单独写时就会出现很多问题，经过这次锻炼我基本掌握了C语言编程的方法并在以前的基础上有所提高。 从这次的课程设计中，我真真正正的意识到，在以后的学习中，要理论联系实际，把我们所学的理论知识用到实际当中，学习单机片机更是如此，程序只有在经常的写与读的过程中才能提高，这就是我在这次课程设计中的最大收获。补充：DS18B20和数码管的使用1温度传感器DS18B20的使用：DS1820 是这样测温的：用一个高温度系数的振荡器确定一个门周期，内部计数器在这个门周期内对一个低温度系数的振荡器的脉冲进行计数来得到温度值。计数器被预置到对应于-55的一个值。如果计数器在门周期结束前到达0，则温度寄存器（同样被预置到-55）的值增加，表明所测温度大于-55。 同时，计数器被复位到一个值，这个值由斜坡式累加器电路确定，斜坡式累加器电路用来补偿感温振荡器的抛物线特性。然后计数器又开始计数直到 0，如果门周期仍未结束，将重复这一过程。斜坡式累加器用来补偿感温振荡器的非线性，以期在测温时获得比较高的分辨力。这是通过改变计数器对温度每增加一度所需计数的的值来实现的。因此，要想获得所需的分辨力，必须同时知道在给定温度下计数器的值和每一度的计数值。 DS1820 内部对此计算的结果可提供 0.5的分辨力。温度以 16bit 带符号位扩展的二进制补码形式读出，表 1 给出了温度值和输出数据的关系。数据通过单线接口以串行方式传输。DS1820 测温范围-55+125，以 0.5递增。如用于华氏温度，必须要用一个转换因子查找表。 注意 DS1820 内温度表示值为1/2LSB，如下所示 9bit 格式： 最高有效（符号）位被复制充满存储器中两字节温度寄存器的高 MSB 位，由这种“符号位扩展”产生出了示于表 1 的 16bit 温度读数。 可用下述方法获得更高的分辨力。首先，读取温度值，将 0.5位（LSB）从读取的值中截去，这个值叫做 TEMP_READ。然后读取计数器中剩余的值，这个值是门周期结束后保留下来的值（COUNT_REMAIN）。最后，我们用到在这个温度下每度的计数值（COUNT_PER_C）。用户可以用下面的公式计算实际温度值： 1 Ds1820 用 9 位存贮温值度 最高位为符号位 下图为 18b20 的温度存储方式 负温度S=1 正温度 S=0 如 00AAH为+85 ,0032H为 25 FF92H为 55 2 Ds18b20用 12 位存贮温值度 最高位为符号位 下图为 18b20 的温度存储方式 负温度S=1 正温度 S=0 如0550H为+85 0191H为 25.0625 ,FC90H为-55 在我们编写的程序中，由于数码管只有四位能够显示，因此我们决定保留一位小数位，而以12位贮藏温度值的最小分度值为0.0625，即2-4。又由于51单片机的数据位数为八位，我们需要将这16位中的八位数截取出来，经过我们多次的测试，我们终于确定了去掉高八位中的前5位以及低八位中的后三位，这样我们就可以保证输出数据至少有一位小数位，在程序中的数据处理为：temp=b3;通过单线总线端口访问 DS1820 的协议如下：