基于ds18b20的温度控制系统毕业论文.pdf

廊坊师范学院本科生毕业论文 廊 坊 师 范 学 院 本科生毕业论文 题目 基于单片机的温度控制系统设计 学生姓名 XXX 指导教师 XXXX 二级学院 XXXXXXX 系别 专业 电气工程及其自动化 年级 2007 级 学号 XXXXXXX 完成日期 2011 年 5 月 廊坊师范学院本科生毕业论文 廊坊师范学院本科生毕业论文 论文题目 基于单片机的温度控制系统设计 论文摘要 该文介绍了一种基于 DS1820 的温度检测控制系统 随着人们生活水平的不断提高 单 片机控制无疑是人们追求的目标之一 它所给人带来的方便也是不可否定的 其中数 字温度计就是一个典型的例子 但人们对它的要求越来越高 要为现代人工作 科研 生活 提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手 一切向着数字化控制 智能化控制方向发展 本文旨在介绍一种基于 MCS 51 系列单片机和 DS1820 数字温度 传感器的温度检测控制系统的开发 包括其开发背景 系统分析 电路原理 以及程 序的编写与分析 关键词 单片机 温度控制系统 DS18B20 温度传感器 廊坊师范学院本科生毕业论文 目录目录 1 引言 1 1 1 温度控制系统设计的背景 发展历史及意义 1 1 2 温度控制系统的目的 1 1 3 温度控制系统完成的功能 1 2总体设计方案 1 2 1 方案一 1 2 2 方案二 2 3 DS18B20 温度传感器简介 6 3 1 温度传感器的历史及简介 6 3 2 DS18B20 的工作原理 6 3 2 1 DS18B20 工作时序 6 3 2 2 ROM 操作命令 8 3 3 DS18B20 的测温原理 8 3 3 1 DS18B20 的测温原理 8 3 3 2 DS18B20 的测温流程 10 4 单片机接口设计 10 4 1 设计原则 10 4 2 引脚连接 11 4 2 1 晶振电路 11 4 2 2 串口引脚 11 4 2 3 其它引脚 11 5 系统整体设计系统整体设计 11 5 1 系统硬件电路设计 11 5 1 1 主板电路设计 11 5 1 2 各部分电路 11 5 2 系统软件设计 14 5 2 1 系统软件设计整体思路 14 5 2 2 系统程序流图 14 5 3 调试 18 6 总结 19 附录 20 参考文献 27 廊坊师范学院本科生毕业论文 1 1 引言 1 1 温度控制系统设计的背景 发展历史及意义 温度是生产过程和科学实验中普遍而且重要的物理参数 随着社会的发展 科技的进 步 以及测温仪器在各个领域的应用 智能化已是现代温度控制系统发展的主流方向 特 别是近年来 温度控制系统已应用到人们生活的各个方面 但温度控制一直是一个未开发 的领域 却又是与人们息息相关的一个实际问题 针对这种实际情况 设计一个温度控制 系统 具有广泛的应用前景与实际意义 温度是一个重要的物理量 它反映了物体冷热的程度 与自然界中的各种物理和化学 过程相联系 在工 农业生产和日常生活中 各个环节都与温度紧密相联 温度的准确监 测及控制占据着极其重要地位 比如 发电厂锅炉的温度必须控制在一定的范围之内 许 多化学反应的工艺过程必须在适当的温度下才能正常进行等 没有合适的温度环境 许多 电子设备就不能正常工作 粮仓的储粮就会变质霉烂 酒类的品质就没有保障 可见 温 度的测量和控制是非常重要的 随着电子技术和微型计算机的迅速发展 单片机在电子产品中的应用已经越来越广 泛 利用单片机对温度进行控制的技术也随之而生 并日益发展和完善 且越来越显示出 它的优越性 1 2 温度控制系统的目的 本设计的内容是温度测试控制系统 控制对象是温度 温度控制在日常生活及工业领 域应用相当广泛 比如温室 水池 发酵缸 电源等场所的温度控制 而以往温度控制是 由人工完成的而且不够重视 其实在很多场所温度都需要监控以防止发生意外 针对此问 题 本系统设计的目的是实现一种可连续高精度调温的温度控制系统 它应用广泛 功能 强大 小巧美观 便于携带 是一款既实用又廉价的控制系统 1 3 温度控制系统完成的功能 本设计是对温度进行实时监测与控制 设计的温度控制系统实现了基本的温度控制功 能 当温度低于设定下限温度时 系统自动启动加热继电器加温 使温度上升 同时绿灯 亮 当温度上升到下限温度以上时 停止加温 当温度高于设定上限温度时 系统自动启 动风扇降温 使温度下降 同时红灯亮 当温度下降到上限温度以下时 停止降温 温度 在上下限温度之间时 执行机构不执行 三个数码管即时显示温度 精确到小数点一位 2总体设计方案 2 1 方案一 测温电路的设计 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 廊坊师范学院本科生毕业论文 2 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 2 2 方案二 考虑使用温度传感器 结合单片机电路设计 采用一只 DS18B20 温度传感器 直接读 取被测温度值 之后进行转换 依次完成设计要求 比较以上两种方案 很容易看出 采用方案二 电路比较简单 软件设计容易实现 故实际设计中拟采用方案二 在本系统的电路设计方框图如图 1 1 所示 它由三部分组成 控制部分主芯片采用 单片机 AT89S51 显示部分采用 3 位 LED 数码管以动态扫描方式实现温度显示 温度 采集部分采用 DS18B20 温度传感器 单片机 DS18B20 LED 显示 指示灯 图 2 1 温度计电路总体设计方案 1 控制部分 单片机 AT89S51 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 系统应用三节电池供电 2 显示部分 显示电路采用 3 位共阳 LED 数码管 从 P0 口送数 P2 口扫描 3 温度采集部分 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 这一部分主要完成对温度 信号的采集和转换工作 由 DS18B20 数字温度传感器及其与单片机的接口部分组成 数字 温度传感器 DS18B20 把采集到的温度通过数据引脚传到单片机的 P1 0 口 单片机接受温 度并存储 此部分只用到 DS18B20 和单片机 硬件很简单 1 DS18B20 的性能特点如下 9 1 独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信 2 多个 DS18B20 可以并联在惟一的三线上 实现多点组网功能 3 无须外部器件 加热继电器 电风扇继电 器 廊坊师范学院本科生毕业论文 3 4 可通过数据线供电 电压范围为 3 0 5 5V 5 零待机功耗 6 温度以 3 位数字显示 7 用户可定义报警设置 8 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 9 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 2 DS18B20 的内部结构 DS18B20 采用 3 脚 PR 35 封装 如图1 2所示 DS18B20 的内部结构 如图 3 所 示 引脚说明 地 数据线 可选 图 2 2 DS18B20 封装 3 DS18B20 内部结构主要由四部分组成 5 1 64 位光刻 ROM 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 56 位的 CRC 校验码 这也是多个 DS18B20 可以采用一线进行通信 的原因 10 64 位闪速 ROM 的结构如下 表 2 1 ROM 结构 8b 检验 CRC48b 序列号8b 工厂代码 10H MSBLSBMSBLSB MSBLSB 廊坊师范学院本科生毕业论文 4 内部 电源 探测 位 和 单线端口 位 产生器 暂存器 下限触发 上限触发 温度传感器 存储器和控制逻辑 图 2 3 DS18B20 内部结构 2 非挥发的温度报警触发器 TH 和 TL 可通过软件写入用户报警上下限值 3 高速暂存存储 可以设置 DS18B20 温度转换的精度 DS18B20 温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存 RAM 和一个非易失性的可电擦 除的 E 2PRAM 高速暂存 RAM 的结构为 8 字节的存储器 结构如图 1 3所示 头 2 个字节包 含测得的温度信息 第 3 和第 4 字节 TH 和 TL 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 它的内部存储器结构和字节定义如图1 3 所示 低 5 位一直为 TM 是工作模式位 用于设置 DS18B20 在工作模式还是在测试模式 表 2 2 DS18B20 内部存储器结构 Byte0温度测量值 LSB 50H Byte1温度测量值 MSB 50H E2PROM Byte2TH 高温寄存器 TH 高温寄存器 Byte3TL 低温寄存器 TL 低温寄存器 Byte4配位寄存器 配位寄存器 Byte5预留 FFH Byte6预留 0CH Byte7预留 IOH Byte8循环冗余码校验 CRC 廊坊师范学院本科生毕业论文 5 2 非挥发的温度报警触发器 TH 和 TL 可通过软件写入用户报警上下限值 3 高速暂存存储 可以设置 DS18B20 温度转换的精度 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 如图1 4 图 2 3 DS18B20 字节定义 TMR1R011111 由表 1 1 可见 分辨率越高 所需要的温度数据转换时间越长 因此 在实际应用中 要将分辨率和转换时间权衡考虑 高速暂存 RAM 的第 6 7 8 字节保留未用 表现为全逻辑 1 第 9 字节读出前面所有 8 字节的 CRC 码 可用来检验数据 从而保证通信数据的正确性 当 DS18B20 接收到温度转换命令后 开始启动转换 转换完成后的温度值就以 16 位 带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存存储器的第 1 2 字节 单片机可以通过单 线接口读出该数据 读数据时低位在先 高位在后 数据格式以 0 0625 LSB 形式表示 当符号位 S 0 时 表示测得的温度值为正值 可以直接将二进制位转换为十进制 当符号位 S 1 时 表示测得的温度值为负值 要先将补码变成原码 再计算十进制数值 表 1 2 是一部分温度值对应的二进制温度数据 6 表 2 4 DS18B20 温度转换时间表 R1R0分辨率 位温度最大转向时间 ms 00993 75 0110187 5 1011375 1112750 表 2 5一部分温度对应值表 温度 二进制表示十六进制表示 1250000 01111101 000007D0H 850000 01010101 00000550H 25 06250000 00011001 00000191H 10 1250000 00001010 000100A2H 0 50000 00000000 00100008H 00000 00000000 10000000H 0 51111 11111111 0000FFF8H 廊坊师范学院本科生毕业论文 6 续表 2 5 10 1251111 11110101 1110FF5EH 25 06251111 11100110 1111FE6FH 551111 11001001 0000FC90H 4 CRC 的产生 在 64 b ROM 的最高有效字节中存储有循环冗余校验码 CRC 主机根据 ROM 的前 56 位来计算 CRC 值 并和存入 DS18B20 中的 CRC 值做比较 以判断主机收到的 ROM 数据是否 正确 另外 由于 DS18B20 单线通信功能是分时完成的 它有严格的时隙概念 因此读写 时序很重要 系统对 DS18B20 的各种操作按协议进行 操作协议为 初使化 DS18B20 发 复位脉冲 发 ROM 功能命令 发存储器操作命令 处理数 3 DS18B20温度传感器简介 3 1 温度传感器的历史及简介 温度的测量是从金属 物质 的热胀冷缩开始 水银温度计至今仍是各种温度测量的计 量标准 可是它的缺点是只能近距离观测 而且水银有毒 玻璃管易碎 代替水银的有酒 精温度计和金属簧片温度计 它们虽然没有毒性 但测量精度很低 只能作为一个概略指 示 不过在居民住宅中使用已可满足要求 在工业生产和实验研究中为了配合远传仪表指 示 出现了许多不同的温度检测方法 常用的有电阻式 热电偶式 PN 结型 辐射型 光 纤式及石英谐振型等 它们都是基于温度变化引起其物理参数 如电阻值 热电势等 的变 化的原理 随着大规模集成电路工艺的提高 出现了多种集成的数字化温度传感器 3 2 DS18B20的工作原理 3 2 1 DS18B20工作时序 根据 DS18B20 的通讯协议 主机控制 DS18B20 完成温度转换必须经过三个步骤 1 每一次读写之前都必须要对 DS18B20 进行复位 2 复位成功后发送一条 ROM 指令 3 最后发送 RAM 指令 这样才能对 DS18B20 进行预定的操作 复位要求主 CPU 将数据线下拉 500 微秒 然后释放 DS18B20 收到信号后等待 15 60 微秒左右后发出 60 240 微秒的存在低脉冲 主 CPU 收到此信号表示复位成功 其工作时 序包括初始化时序 写时序和读时序 具体工作方法如图 2 1 2 2 2 3 所示 1 初始化时序 廊坊师范学院本科生毕业论文 7 响应脉 冲60 240 等待15 60 主机最小480 主机复位脉冲 最小480US 图 3 1 初始化时序 总线上的所有传输过程都是以初始化开始的 主机响应应答脉冲 应答脉冲使主机知 道 总线上有从机设备 且准备就绪 主机输出低电平 保持低电平时间至少 480us 以 产生复位脉冲 接着主机释放总线 4 7K 上拉电阻将总线拉高 延时 15 60us 并进入 接受模式 以产生低电平应答脉冲 若为低电平 再延时 480us 12 2 写时序 采 样15 45 采 样15 45 1 1 主机写 1 时序 主机写 0 时序 图 3 2 写时序 写时序包括写 0 时序和写 1 时序 所有写时序至少需要 60us 且在 2 次独立的写时序 之间至少需要 1us 的恢复时间 都是以总线拉低开始 写 1 时序 主机输出低电平 延时 2us 然后释放总线 延时 60us 写 0 时序 主机输出低电平 延时 60us 然后释放总线 延时 2us 8 3 读时序 廊坊师范学院本科生毕业论文 8 主机采样 主机采样 4545 1 1 主机写 1 时序 主机写 0 时序 图 3 3 读时序 总线器件仅在主机发出读时序是 才向主机传输数据 所以 在主机发出读数据命令 后 必须马上产生读时序 以便从机能够传输数据 所有读时序至少需要60us 且在2次 独立的读时序之间至少需要1us的恢复时间 每个读时序都由主机发起 至少拉低总线1us 主机在读时序期间必须释放总线 并且在时序起始后的15us之内采样总线状态 主机输出 低电平延时2us 然后主机转入输入模式延时12us 然后读取总线当前电平 然后延时50us 4 3 2 2 ROM操作命令 当主机收到DSl8B20 的响应信号后 便可以发出ROM 操作命令之一 这些命令如表 2 2 ROM操作命令 3 3 DS18B20的测温原理 3 3 1 DS18B20的测温原理 每一片DSl8B20在其ROM中都存有其唯一的48位序列号 在出厂前已写入片内ROM 中 主机在进入操作程序前必须用读 ROM 33H 命令将该 DSl8B20 的序列号读出 程序可以先跳过 ROM 启动所有 DSl8B20 进行温度变换 之后通过匹配 ROM 再逐一 地读回每个 DSl8B20 的温度数据 DS18B20 的测温原理如图 2 4 所示 图中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很 小 用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器 1 高温度系数晶振随温度变化其震荡 频率明显改变 所产生的信号作为减法计数器 2 的脉冲输入 图中还隐含着计数门 当计 数门打开时 DS18B20 就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲后进行计数 进而完成温度 测量 计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定 每次测量前 首先将 55 所对应 的基数分别置入减法计数器1和温度寄存器中 减法计数器1和温度寄存器被预置在 55 所对应的一个基数值 减法计数器 1 对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数 当 减法计数器 1 的预置值减到 0 时温度寄存器的值将加 1 减法计数器 1 的预置将重新被装 入 减法计数器 1 重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数 如此循环直到减 法计数器 2 计数到 0 时 停止温度寄存器值的累加 此时温度寄存器中的数值即为所测温 度 图 2 3 中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性 其输出用于修正减法计 数器的预置值 只要计数门仍未关闭就重复上述过程 直至温度寄存器值达到被测温度值 廊坊师范学院本科生毕业论文 9 表 3 1ROM 操作命令 指令约定代码功能 读 ROM33H读 DS18B20 ROM 中的编码 符合 ROM55H 发出此命令之后 接着发出 64 位 ROM 编码 访问单线总 线上与该编码相对应的 DS18B20 使之作出响应 为下一 步对该 DS18B20 的读写作准备 搜索 ROM0F0H用于确定挂接在同一总线上 DS18B20 的个数和识别 64 位 ROM 地址 为操作各器件作好准备 跳过 ROM0CCH忽略 64 位 ROM 地址 直接向 DS18B20 发温度变换命令 适用于单片工作 续表 3 1 告警搜索 命令 0ECH执行后 只有温度超过设定值上限或者下限的片子才做 出响应 温度变换44H启动 DS18B20 进行温度转换 转换时间最长为 500MS 结 果存入内部 9 字节 RAM 中 读暂存器0BEH读内部 RAM 中 9 字节的内容 写暂存器4EH发出向内部 RAM 的第 3 4 字节写上 下限温度数据命令 紧跟读命令之后 是传送两字节的数据 复制暂存器48H将 E 2PRAM 中第 3 4 字节内容复制到 E2PRAM 中 重调 E2PRAM0BBH将 E 2PRAM 中内容恢复到 RAM 中的第 3 4 字节 读 供 电 方式 0B4H读 DS18B20 的供电模式 寄生供电时 DS18B20 发送 0 外接电源供电 DS18B20 发送 1 另外 由于 DS18B20 单线通信功能是分时完成的 他有严格的时隙概念 因此读写时 序很重要 系统对 DS18B20 的各种操作必须按协议进行 操作协议为 初始化 DS18B20 发 复位脉冲 发 ROM 功能命令 发存储器操作命令 处理数据 廊坊师范学院本科生毕业论文 10 减法计数器 斜坡累加器 减到 0 减法计数器 预置 低温度系数 振 荡 器 高温度系数 振 荡 器 计数比较器 预置 温度寄存器 减到 0 图 3 4 测温原理内部装置 3 3 2 DS18B20的测温流程 初始化 DS18B20 跳过 ROM 匹配 温度变换延时 1S 跳过 ROM 匹配 读暂存器转换成显示码数码管显示 图 3 5 DS18B20 测温流程 4 单片机接口设计 4 1 设计原则 DS18B20 可以采用两种方式供电 一种是采用电源供电方式 此时 DS18B20 的 1 脚接 地 2 脚作为信号线 3 脚接电源 另一种是寄生电源供电方式 如图 3 1 所示单片机端 口接单线总线 为保证在有效的 DS18B20 时钟周期内提供足够的电流 可用一个 MOSFET 管来完成对总线的上拉 本设计采用电源供电方式 P1 1 口接单线总线为保证在有效的 DS18B20 时钟周期内提供足够的电流 可用一个 MOSFET 管和 89S51 的 P1 0 来完成对总线 的上拉 当 DS18B20 处于写存储器操作和温度 A D 变换操作时 总线上必须有强的上拉 上拉开启时间最大为 10 s 采用寄生电源供电方式是 VDD和 GND 端均接地 由于单线制 只有一根线 因此发送接收口必须是三状态的 主机控制 DS18B20 完成温度转换必须经过 3 个步骤 初始化 ROM 操作指令 廊坊师范学院本科生毕业论文 11 存储器操作指令 4 2 引脚连接 4 2 1 晶振电路 单片机 XIAL1 和 XIAL2 分别接 30PF 的电容 中间再并个 12MHZ 的晶振 形成单片 机的晶振电路 4 2 2 串口引脚 P0 口接 9 个 2 2K 的排阻然后接到显示电路上 P1 0 温度传感器 DS18B20 如图 3 1 所示 图 4 1DS18B20 与单片机的接口电路 P1 1 和 P1 2 引脚接继电器电路的 4 7K 电阻上 P1 口其他引脚悬空 P2 口中 P2 0 P2 1 P2 2 P2 3 分别接到显示电路的 4 7K 电阻上 P2 5 接蜂鸣器电路 其他引脚悬空 P3 口中 P3 5 P3 6 P3 7 接到按键电路 4 2 3 其它引脚 ALE 引脚悬空 复位引脚接到复位电路 VCC 接电源 VSS 接地 EA 接电源 5 系统整体设计系统整体设计 5 1 系统硬件电路设计 5 1 1 主板电路设计 单片机的 P1 0 接 DS18B20 的 2 号引脚 P0 口送数 P2 口扫描 P1 1 P1 2 控制加热 器和电风扇的继电器 如附录 2 5 1 2 各部分电路 1 显示电路 显示电路采用了7段共阴数码管扫描电路 节约了单片机的输出端口 便于程序的编 写 单片机 18B20 VCCGND P1 0 廊坊师范学院本科生毕业论文 12 图5 1 显示电路图 2 单片机电路 图5 2 单片机电路引脚图 3 DS18B20温度传感器电路 图5 3 温度传感器电路引脚图 4 继电器电路 廊坊师范学院本科生毕业论文 13 图中P1 1引脚控制加热器继电器 给 P1 1低电平 三极管导通 电磁铁触头放下来 开始工作 图5 4 继电器电路图 5 晶振控制电路 图5 5 晶振控制电路图 6 复位电路 图5 6复位电路图 廊坊师范学院本科生毕业论文 14 5 2 系统软件设计 5 2 1 系统软件设计整体思路 一个应用系统要完成各项功能 首先必须有较完善的硬件作保证 同时还必须得到相 应设计合理的软件的支持 尤其是微机应用高速发展的今天 许多由硬件完成的工作 都 可通过软件编程而代替 甚至有些必须采用很复杂的硬件电路才能完成的工作 用软件编 程有时会变得很简单 如数字滤波 信号处理等 因此充分利用其内部丰富的硬件资源和 软件资源 采用与 S51 系列单片机相对应的 51 汇编语言和结构化程序设计方法进行软件 编程 程序设计语言有三种 机器语言 汇编语言和高级语言 机器语言是机器唯一能 懂 的语言 用汇编语言或高级语言编写的程序 称为源程序 最终都必须翻译成机器语言的 程序 成为目标程序 计算机才能 看懂 然后逐一执行 高级语言是面向问题和计算过程的语言 它可通过于各种不同的计算机 用户编程时 不必仔细了解所用的计算机的具体性能与指令系统 而且语句的功能强 常常一个语句已 相当于很多条计算机指令 于是用高级语言编制程序的速度比较快 也便于学习和交流 但是本系统却选用了汇编语言 原因在于 本系统是编制程序工作量不大 规模较小的单 片机微控制系统 使用汇编语言可以不用像高级语言那样占用较多的存储空间 适合于存 储容量较小的系统 同时 本系统对位处理要求很高 需要解决大量的逻辑控制问题 MCS 51 指令系统的指令长度较短 它在存储空间和执行时间方面具有较高的效率 编成的程序占用内存单元少 执行也非常的快捷 与本系统的应用要求很适合 而且 MCS 51 指令系统有丰富的位操作 或称位处理 指令 可以形成一个相当完整的位操作指令 子集 这是 MCS 51 指令系统主要的优点之一 对于要求反应灵敏与控制及时的工控 检测等实时控制系统以及要求体积小 系统小的许多 电脑化 产品 可以充分体现出汇 编语言简明 整齐 执行时间短和易于使用的特点 本装置的软件包括主程序 读出温度子程序 复位应答子程序 写入子程序 以及有 关DS18B20的程序 初始化子程序 写程序和读程序 5 2 2 系统程序流图 系统程序主要包括主程序 读出温度子程序 复位应答子程序 写入子程序等 1 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 19 所 示 通过调用读温度子程序把存入内存储中的整数部分与小数部分分开存放在不同的两个 单元中 然后通过调用显示子程序显示出来 廊坊师范学院本科生毕业论文 15 图 5 7 主程序流程图 图 5 8读出温度子程序 跳过 ROM 匹配命令 写入子程序 温度转换命令 显示子程序 延时 写入子程序 写入子程序 DS18B20 复位 应答子程序 DS18B20 复位 应答子程序 跳过 ROM 匹配命令 读温度命令子程序 终止 廊坊师范学院本科生毕业论文 16 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 DS18B20 的各个命令对时序的要求特别严格 所以必须按照所要求的时序才能达到预期的 目的 同时 要注意读进来的是高位在后低位在前 共有 12 位数 小数 4 位 整数 7 位 还有一位符号位 3 复位 应答子程序 图 5 9 复位 应答子程序 开始 P1 0 口清 0 延时 537US P1 0 口置 1 标志位置 1 50US 是否有低电平 有234US低电平 P1 0 口置 1 终止 标志位置 1 是 否 廊坊师范学院本科生毕业论文 17 4 写入子程序 图 5 10 写入子程序 5 系统总的流程图 进位 C 清 0 P1 0 清 0 延时 12US 带进位右移 延时 46US P1 0 置 0 R2 是否为 0 终止 开始 廊坊师范学院本科生毕业论文 18 开始 初始化 DS18B20 显示当前温度 判断当前温度值 超过设定 温度上限 启动风扇 降低温度 红灯亮 设定温度上 下限 启动电热炉 升高温度 是 否 低于设定 温度下限 是 绿灯亮 否 图 5 11 系统总的流程图 5 3 调试 主程序的功能是 启动 DS18B20 测量温度 将测量值与给定值进行比较 若测得温度 小于设定值 则进入加热阶段 置 P1 1 为低电平 这期间继续对温度进行监测 直到温度 在设定范围内 置 P1 1 为高电平断开可控硅 关闭加热器 等待下一次的启动命令 当测 得温度大于设定值 则进入降温阶段 则置 P1 2 为低电平 这期间继续对温度进行监测 直到温度在设定范围内 置 P1 2 为高电平断开 关闭风扇 等待下一次的启动命令 第一次接电调试 设置温度上限为 90 摄氏度 温度下限为 20 摄氏度 加热后 温度 廊坊师范学院本科生毕业论文 19 有时超过 90 摄氏度却不报警 后经检查 发现是进位 C 没有清 0 于是在如下写入程序中 加入进位 C 清零 便排除了这个异常 WR1 CLR P1 0 MOV R3 6 DJNZ R3 RRC A MOV P1 0 C MOV R3 23 DJNZ R3 SETB P1 0 NOP DJNZ R2 WR1 RET 读 DS18B2 再经实际接电调试 一切运行正常 加热到 90 摄氏度时 红灯亮起 自动断电 而 低于 20 摄氏度时 绿灯亮起 开始加热 6 总结 本设计使用的温度控制器结构简单 测温准确 具有一定的实际应用价值 该智能温 度控制器只是 DS18B20 在温度控制领域的一个简单实例 还有许多需要完善的地方 例如 可以将测得的温度通过单片机与通讯模块相连接 以手机短消息的方式发送给用户 使用 户能够随时对温度进行监控 此外 还能广泛地应用于其他一些工业生产领域 如建筑 仓储等行业 本温度控制系统可以应用于多种场合 像的温度 育婴房的温度 水温的控 制 用户可灵活选择本设计的用途 有很强的实用价值 廊坊师范学院本科生毕业论文 20 附录 附录附录 1 1 主板电路图 廊坊师范学院本科生毕业论文 21 附录附录 2 2 程序代码 ORG 0000H TEMPER L EQU 29H TEMPER H EQU 28H 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 XSEQU 30H MOV A 00H MOV P2 A MAIN LCALL GET TEMPER 调用读温度子程序 MOV A 29H MOV B A CLR C RLC A CLR C RLC A CLR C RLC A CLR C RLC A SWAP A MOV 31H A MOV A B MOV C 40H 将 28H 中的最低位移入 C RRC A MOV C 41H RRC A MOV C 42H 廊坊师范学院本科生毕业论文 22 RRC A MOV C 43H RRC A MOV 29H A LCALL DISPLAY 调用数码管显示子程序 AJMP MAIN 这是 DS18B20 复位初始化子程序 INIT 1820 SETB P1 0 NOP CLR P1 0 主机发出延时 537 微秒的复位低脉冲 MOV R1 3 TSR1 MOV R0 107 DJNZ R0 DJNZ R1 TSR1 SETB P1 0 然后拉高数据线 NOP NOP NOP MOV R0 25H TSR2 JNB P1 0 TSR3 等待 DS18B20 回应 DJNZ R0 TSR2 LJMP TSR4 延时 TSR3 SETB FLAG1 置标志位 表示 DS1820 存在 LJMP TSR5 TSR4 CLR FLAG1 清标志位 表示 DS1820 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 P1 0 RET 读出转换后的温度值 GET TEMPER SETB P1 0 LCALL INIT 1820 先复位 DS18B20 JB FLAG1 TSS2 廊坊师范学院本科生毕业论文 23 RET 判断 DS1820 是否存在 若 DS18B20 不存在则返回 TSS2 MOV A 0CCH 跳过 ROM 匹配 LCALL WRITE 1820 MOV A 44H 发出温度转换命令 LCALL WRITE 1820 这里通过调用显示子程序实现延时一段时间 等待 AD 转换结 束 12 位的话 750 微秒 LCALL DISPLAY LCALL INIT 1820 准备读温度前先复位 MOV A 0CCH 跳过 ROM 匹配 LCALL WRITE 1820 MOV A 0BEH 发出读温度命令 LCALL WRITE 1820 LCALL READ 18200 将读出的温度数据保存到 35H 36H RET 写 DS18B20 的子程序 有具体的时序要求 WRITE 1820 MOV R2 8 一共 8 位数据 CLR C WR1 CLR P1 0 MOV R3 6 DJNZ R3 RRC A MOV P1 0 C MOV R3 23 DJNZ R3 SETB P1 0 NOP DJNZ R2 WR1 RET 读 DS18B20 的程序 从 DS18B20 中读出两个字节的温度数据 READ 18200 MO