基于DS18B20和DS1302的实时温度采集监控系统技术报告.doc

应用电子技术专业09级基于单片机产品的开发与制作职业核心技能课程基于工作过程导向的理论与实践融合互动学习 基于DS18B20，DS1302和SMC1602A的实时温度采集监控系统技术报告作者： 学号： 成绩评定： 指导教师：（一）概述本系统是由单片机AT89C52，液晶显示器SMC1602A，温度传感器DS18B20，时钟芯片DS1302以及4*4矩阵键盘组成。单片机AT89C52RC做为数字传输中心，是通信显示部分温度部分时钟键盘的核心处理中心；SMC1602A液晶屏完成对DS18B20和DS1302传输数字的显示；温度采集检测器件，AT89C52的P2.0与单总线温度传感器DS18B20的DQ脚连接，通过单总线实现温度转换和读取，并在液晶SMC1602A上显示；DS1302作为实时时钟最小系统，通过简单的串行接口与单片机进行通信，提供秒分时星期日月年的信息。系统中AT89C52的P2.0引脚与单总线温度传感器DS18B20的DQ脚连接；AT89C52的P0.0P0.7与液晶显示器SMC1602A的714引脚对应连接，AT89C52R的P2.5与液晶显示器SMC1602A的第4引脚相连，AT89C52R的P2.6与液晶显示器SMC1602A的第5引脚相连，AT89C52R的P2.7与液晶显示器SMC1602A的第6引脚相连；AT89C52的P2.1与时钟芯片DS1302的第5引脚相连，AT89C52R的P2.2与时钟芯片DS1302的第6引脚相连，AT89C52R的P2.3与时钟芯片DS1302的第7引脚相连。（二）硬件设计温度硬件部分： 图（1）DS18B20接口图 图（2）DS18B20实物封装DS18B20使用原理说明：DS18B20温度传感器的DQ脚与P2.0连接，通过单总线实现温度转换和读取。系统将DS18B20作为前端温度采集器，由于DS18B20可以将采集信号通过串行的方式直接传送给CPU能够接受的数字信号，所以在实物设计中不需要外围元件，仅需一根线将DQ端与CPU一端口相连就可以实现信号的传输。DS18B20的特征：a 独特的单线接口仅需一个端口引脚进行通讯b 每个器件有唯一的 64 位的序列号存储在内部存储器中c 简单的多点分布式测温应用d 无需外部器件e 可通过数据线供电。供电范围为3.0V到5.5Vf 测温范围为-55125（67257）g 在1085范围内精确度为5h 温度计分辨率可以被使用者选择为912位I 最多在 750ms 内将温度转换为12 位数字时钟硬件部分：图（3）DS1302管脚图管脚使用说明：X1和X2脚连接32.768KHZ晶振GND为地RST复位脚I/O数据输入/输出引脚SCLK串行时钟Vcc1,Vcc2电源供电管脚DS1320是对年、月、日、星期、时、分、秒进行计时，采用三线接口与CPU进行同步通信，其中P2.1与RES复位，P2.2与I/O数据线，P2.3与SCLK串行时钟。 图（4）DS1302接口图显示硬件部分：系统将日期以及DS18B20温度采集器测试的实时温度通过液晶显示器SMC1602A显示出来。图（5）SMC1602A封装图图（6）SMC1602A实物图SMC1602A其116脚线路相连为下表：图（7）液晶显示屏接口电路键盘硬件部分：本系统采用AT89C52的并行口P1接4*4矩阵键盘。图（8）键盘原理图由上图可以看的出：行线接P1.4P1.7，列线接P1.0P1.3。按键排列：图（9）键盘实物排列图44矩阵键盘是用4条I/O线作为行线，4条I/O线作为列线组成的键盘。在行线和列线的每一个交叉点上，设置一个按键。这样键盘中按键的个数是44个。这种行列式键盘结构能够有效地提高单片机系统中I/O口的利用率。硬件整体连接：图（10）硬件实物连接（三）软件设计整个系统的功能是由硬件电路配合软件来实现的，当硬件基本定型后，软件的功能也就基本定下来了。从软件的功能不同可分为三大类：一是时钟计时与温度检测（主程序），它是整个监控系统的核心。二是键盘控制程序专门用来协调各执行模块和操作者的关系。三是显示程序（子程序），它是用来显示各种实质性的功能如测量、计时等。每一个执行软件也就是一个小的功能执行模块。这里将各执行模块一一列出，并为每一个执行模块进行功能定义和接口定义。各执行模块规划好后，就可以规划监控程序了。首先要根据系统的总体功能和键盘设置选择一种最合适的监控程序结构，然后根据实时性的要求，合理地安排监控软件和各执行模块之间地调度关系。 温度程序：温度/数据关系表图（12）*上电复位时温度寄存器默认值为+85DS18B20初始化时序图：图（13）DS18B20读/写时序图：图（14）温度子程序写操作：TSS2: MOV A,#0CCH LCALL WRITE_1820 MOV A,#44H LCALL WRITE_1820 LCALL D2MS LCALL INIT_1820 MOV A,#0CCH LCALL WRITE_1820 MOV A,#0BEH LCALL WRITE_1820 LCALL READ_18200 RETDS18B20初始化程序：INIT_1820: SETB P2.0 NOP CLR P2.0 MOV R1,#3TSR1: MOV R0,#107 DJNZ R0,$ DJNZ R1,TSR1 SETB P2.0 NOP NOP NOP MOV R0,#25HTSR2: JNB P2.0,TSR3 DJNZ R0,TSR2 LJMP TSR4TSR3: SETB FLAG1 LJMP TSR5TSR4: CLR FLAG1 LJMP TSR7TSR5: MOV R0,#117TSR6: DJNZ R0,TSR6TSR7: SETB P2.0 RETDS18B20写指令程序：WRITE_1820: MOV R2,#8 CLR CWR1: CLR P2.0 MOV R3,#5 DJNZ R3,$ RRC A MOV P2.0,C MOV R3,#21 DJNZ R3,$ SETB P2.0 NOP DJNZ R2,WR1 RETDS18B20读指令程序：READ_18200: MOV R4,#2 MOV R1,#29HRE00: MOV R2,#8RE01: CLR C SETB P2.0 NOP NOP CLR P2.0 NOP NOP NOP SETB P2.0 MOV R3,#8RE10: DJNZ R3,RE10 MOV C,P2.0 MOV R3,#21RE20: DJNZ R3,RE20 RRC A DJNZ R2,RE01 MOV R1,A DEC R1 DJNZ R4,RE00 RET温度检测1ms延时子程序：D1MS: MOV R7,#250LOOP0: NOP NOP DJNZ R7,LOOP0 RET温度检测2ms延时子程序：D2MS: MOV R7,#187 DJNZ R7,$ MOV R7,#189 DJNZ R7,$ RET温度检测10ms延时子程序：D10MS: MOV R4,#25 MOV R3,#200 DJNZ R3,$ DJNZ R2,D10MS RET时钟程序：控制指令：每个字节的传输是有控制字节决定的，控制字节的最高位Bit7必须是1，如果是0，写入将被禁止。Bit6为0则指定4对时钟/日历寄存器控制读写操作，为1则为RAM区数据的控制读写操作。Bit1Bit5指定相关寄存器待进行输入输出操作，最低位Bit0指定是输入还是输出，为0输入，为1输出。输入输出根据脉冲的上升沿和下降沿串行进行。时钟芯片初始化程序：MOV SP,#60HMOV A_BIT,#30HMOV B_BIT,#30HMOV TMOD,#11HMOV TH0,#3CHMOV TL0,#0B0HMOV 47H,#10SETB EASETB ET0SETB TR0SETB ET1MOV TH1,#0ECHMOV TL1,#78HMOV R1,37HMOV YEAR,#11H ;上电预置日期、时间MOV WEEK,#00H ;周1 MONMOV MONTH,#05H ;2011 04 25 12:00:00 MOV DAY,#23HMOV HOUR,#00HMOV MIN,#00HMOV SEC,#00H MAIN1:LCALL KEYJB F0,MAIN10 ;F0=1,开始走时。走时前写，不读。走时后读，不写。LCALL WR1302 AJMP MAIN2显示程序：初始化设置：（1） 显示模式设置：（2）显示开/关及光标设置：液晶显示屏初始化程序：DISP: MOV A,#30H ;16进制转ASCII ORL YH_BIT, A ORL YL_BIT, A ORL MOH_BIT, A ORL MOL_BIT, A ORL DH_BIT, A ORL DL_BIT, A LCALL WEEKCOV ORL HH_BIT, A ORL HL_BIT, A ORL MH_BIT, A ORL ML_BIT, A ORL SH_BIT, A ORL SL_BIT, A LCALL INIT_1602 MOV A, #10000000B ; LINE1 LCALL WR_CMD MOV A,#2 LCALL WR_DATA MOV A,#0 LCALL WR_DATA MOV A, YH_BIT LCALL WR_DATA MOV A, YL_BIT LCALL WR_DATA MOV A,# LCALL WR_DATA MOV A,MOH_BIT LCALL WR_DATA MOV A,MOL_BIT LCALL WR_DATA MOV A,# LCALL WR_DATA MOV A,DH_BIT LCALL WR_DATA MOV A,DL_BIT LCALL WR_DATA MOV A,# LCALL WR_DATA MOV A,# LCALL WR_DATA LCALL WEEKDISP ;星期显示英文缩写3个字母 MOV A, #11000000B ; LINE2 LCALL WR_CMD MOV A,HH_BIT LCALL WR_DATA MOV A,HL_BIT LCALL WR_DATA MOV A,#: LCALL WR_DATA MOV A,MH_BIT LCALL WR_DATA MOV A,ML_BIT LCALL WR_DATA MOV A,#: LCALL WR_DATA MOV A,SH_BIT LCALL WR_DATA MOV A,SL_BIT LCALL WR_DATA MOV A,# LCALL WR_DATA MOV A,#T LCALL WR_DATA MOV A,#: LCALL WR_DATA MOV A,B_BIT LCALL WR_DATA MOV A,A_BIT LCALL WR_DATA RETWEEKCOV: MOV A,WEEK CJNE A,#0,W2 MOV 37H,#M MOV 38H,#O MOV 39H,#NW2: MOV A,WEEK CJNE A,#1,W3 MOV 37H,#T MOV 38H,#U MOV 39H,#E ;星期一 MON 星期二 TUE 星期三 WED 星期四 THU ;星期五 FRI 星期六 SAT 星期天 SUN W3: MOV A,WEEK CJNE A,#2,W4 MOV 37H,#W MOV 38H,#E MOV 39H,#DW4: MOV A,WEEK CJNE A,#3,W5 MOV 37H,#T MOV 38H,#H MOV 39H,#UW5: MOV A,WEEK CJNE A,#4,W6 MOV 37H,#F MOV 38H,#R MOV 39H,#IW6: MOV A,WEEK CJNE A,#5,W7 MOV 37H,#S MOV 38H,#A MOV 39H,#T W7: MOV A,WEEK CJNE A,#6,W8 MOV 37H,#S MOV 38H,#U MOV 39H,#N W8: RET WEEKDISP: MOV A,37H LCALL WR_DATA MOV A,38H LCALL WR_DATA MOV A,39H LCALL WR_DATA RET INIT_1602: MOV A, #01H LCALL WR_CMD ;清屏 MOV A, #38H LCALL WR_CMD ;8位数据，16X2，5X7点阵 MOV A, #0CH LCALL WR_CMD ;开显示，关光标，不闪烁 MOV A, #06H LCALL WR_CMD ;读写字符时地址+1，整屏不移动 RET键盘程序：键盘检测子程序：KEY: MOV P1,#0FFH CLR P1.0 MOV A,P1 ANL A,#0F0H CJNE A,#0F0H,KEY1 SETB P1.0 CLR P1.1 MOV A,P1 ANL A,#0F0H CJNE A,#0F0H,KEY1 SETB P1.1 CLR P1.2 MOV A,P1 ANL A,#0F0H CJNE A,#0F0H,KEY1 SETB P1.2 CLR P1.3 MOV A,P1 ANL A,#0F0H CJNE A,#0F0H,KEY1 SETB P1.3 RET其整个系统流程图：开始系统初始化键盘子程序DS1302子程序DS18B20子程序液晶显示屏子程序图（15）（四）调试 一、子功能调试液晶显示屏调试：1、测试方法：目测。载入液晶屏调试程序，观察屏幕显示是否正确。发现显示正常。DS1302时钟调试：载入时钟调试程序，用4*4键盘连接调试，看走时是否正常，发现走时正常，时间调节正常。温度调试：开始