数字式温度计的设计与调试论文、设计.doc

数字式温度计的制作与调试文档数字式温度计的制作与调试文档第19组 组员：王建龙、王科目录一、总体设计方案31、总设计方框图32、系统整体硬件电路3二、系统软件设计51、主程序52、读温度子程序63、温度转换命令子程序74、计算温度子程序85、显示数据刷新子程序96、LED显示程序9三、各模块设计思路111、测温模块112、定时1S113、LED显示模块11四、电路调试记录12五、总结13六、附录141、DS18B20的内部结构几管脚分布142、元件清单153、参考程序16一、总体设计方案 1、总设计方框图显示模块报警模块测温模块主 控 制 器时钟模块复位模块显示驱动图1 总设计方框图我们选用以51单片机为主控制器，以数字式温度传感器DS18B20为传感元件，以四位LED数码管作为显示器件实时动态显示测量温度(十进制)。通过独立式按键模块来实现温度上下限值的设定及温度的报警功能。测温范围在-55125，误差在0.5以内，温度测量间隔时间选择1S2、系统整体硬件电路 系统整体硬件电路包括：传感器数据采集电路、温度显示电路、上下限报警调整电路、单片机主板电路等，如图2所示。图2 整体硬件电路原理图PCB图二、系统软件设计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。主程序报警按键显示测温定时A/D转换定时1秒接收数据发送数据数据转换LED显示独立式按键蜂鸣器报警图3 软件流程图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，其程序流程图如图4所示。初始化调用显示子程序1S到？初次上电读出温度值温度计算处理显示数据刷新发温度转换开始命令NYNY图4 主程序流程图2、读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5所示。Y发DS18B20复位命令发跳过ROM命令发读取温度命令读取操作，CRC校验9字节完？CRC校验正确？移入温度暂存器结束NNY图5 读温度流程图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，在本程序设计中采用1s显示程序延时法等待转换的完成。其程序流程图如图6所示。发DS18B20复位命令发跳过ROM命令发温度转换开始命令结束图6 温度转换流程图 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7所示。 开始温度零下?温度值取补码置“”标志计算小数位温度BCD值 计算整数位温度BCD值 结束置“+”标志NY图7计算温度流程图 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。其程序流程图如图8所示。温度数据移入显示寄存器十位数0？百位数0？十位数显示符号百位数不显示百位数显示数据（不显示符号） 结束NNYY图8显示数据刷新流程图 6、LED显示程序 显示电路采用四位共阳LED数码管，我们选用的是共阳极显示器，选择的工作方式为动态显示，动态显示是一位一位的轮流点亮各位显示数码管，我们选择的是4位LED显示。段控码送P0口，位倥码送P2口，我们选择的显示缓冲区为70H73H。其程序流程图如图9所示。开始显示查表求取显示字符的段控码送段控码送位控码存位控码位控码左移一位是否移到左边？扫描显示返回图9 LED显示流程图三、各模块设计思路1、测温模块单片机外界温度传感器说明：该模块主要是用来完成检测外界的实时温度，将检测的温度传给单片机，进行温度检测 。2、定时1S（ 50ms循环20次）我们采用的是方式1，定时中断01）初值计算： (216X ) 1=50ms 得出X=3CB0H TH0=3CH ，TL0=0B0H2）TMOD计算: G C/T/ M1 M0 G C/T/ M1 M0 0 0 0 0 0 0 0 1 即计算出TMOD=01H 3、LED显示模块单片机传感器LED显示说明：该模块做主要用来完成外界温度传给单片机的信号通过LED显示器将结果显示出来。四、电路调试记录在硬件软件的联调过程中，刚开始调试的时候，LED数码管显示127.9度，超过了温度传感器的最高温度125度。后来发现是因为没加+5V的电压，把+5V的电压加入电路之后，LED数码管显示室温30.4度，存在误差，和正常室温相差不多。为了测试传感器的灵敏度，我们先用手心的温度给传感器加热，发现温度最高变化到34.4度左右，如果把手撤离传感器，温度能下降。为了更好的测试传感器的灵敏度，使变化范围变大，我们就用加热的电烙铁去给传感器加热，发现温度一上升到99.9度，就重新跳回了10度左右，上升不到100度。我们先检查硬件的问题，发现LED数码管能正常显示，说明硬件没有问题，于是我们就去检查软件编程的问题，发现在判断百位时跳转出错，在把跳转的内容改了之后，我们再用加热的电烙铁去给传感器加温，测试温度能不能达到100度以上，结果发现加热的电烙铁能使温度达到117度左右，基本趋于正常。五、总结硬件方面出现的问题：1、接地跟接电源搞错2、三极管接反3、封装图调用错误4、顶层跟底层的布线错误5、LED的原理图库的引脚画错软件方面出现的错误：1、显示小数点的时候没有加延时程序2、在判断位控时，不能返回到主程序3、显示时出现乱码4、把跳转指令和调用指令搞错六、附录1、DS18B20的内部结构几管脚分布 图10 DS18B20的管脚分布及内部组成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。DS18B20的管脚排列如图14所示DQ为数字信号输入/输出端；GND为电源地；VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。2、元件清单3、参考程序TEMPHEAD EQU 36HBITST DATA 20HTIME1SOK BIT BITST.1TEMPONEOK BIT BITST.2TEMPL DATA 26HTEMPH DATA 27HTEMPHC DATA 28HTEMPLC DATA 29HTEMPDIN BIT P3.4ORG 0000HLJMP MAINORG 000BH ;定时1秒中断源入口地址LJMP AAAORG 0040HMAIN:MOV SP,#40H ;初始化 MOV TMOD,#01H MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H MOV R4,#20 SETB EA SETB ET0 SETB TR0 CLR 20H CLR 30HLOOP1:LCALL DIS JNB 30H, LOOP1 ;判断1秒是否到 CLR 30H JNB 20H,LOOP2 ;判断是否是初次上电 LCALL READTEMP1 ;调用读DS18B20子程序 LCALL CONVTEMP ;调用处理温度BCD码子程序 LCALL DIS ;调用显示LOOP2:LCALL READTEMP ;调用温度转换子程序 SETB 20H LJMP LOOP1AAA:DJNZ R4,LOOP ;定时1秒 SETB 30H MOV R4,#20LOOP:MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H RETIINITDS1820: SETB TEMPDIN NOP NOP CLR TEMPDIN MOV R6 ,#0A0H ;延时480us DJNZ R6 ,$ MOV R6 ,#0A0H DJNZ R6 ,$ SETB TEMPDIN MOV R6 ,#32H ;延时70us DJNZ R6 ,$ MOV R6 ,#3CHLOOP1820: MOV C,TEMPDIN JC INITDS1820OUT DJNZ R6,LOOP1820 MOV R6 ,#064H ;延时200us DJNZ R6 ,$ SJMP INITDS1820 RETINITDS1820OUT: SETB TEMPDIN RETREADDS1820: MOV R7,#08H SETB TEMPDIN NOP NOPREADDS1820LOOP: CLR TEMPDIN NOP NOP NOP SETB TEMPDIN MOV R6 ,#07H ;延时15us DJNZ R6 ,$ MOV C,TEMPDINMOV R6,#3CH DJNZ R6,$ RRC A SETB TEMPDIN DJNZ R7,READDS1820LOOP MOV R6,#3CH DJNZ R6,$ RETWRITEDS1820: MOV R7,#08H SETB TEMPDIN NOP NOPWRITEDS1820LOP:CLR TEMPDIN MOV R6,#07H DJNZ R6,$ RRC A MOV TEMPDIN,C MOV R6,#34H DJNZ R6,$ SETB TEMPDIN DJNZ R7,WRITEDS1820LOP RETREADTEMP: LCALL INITDS1820 MOV A,#0CCH LCALL WRITEDS1820 MOV R6,#34 DJNZ R6,$ MOV A,#44H LCALL WRITEDS1820 MOV R6,#34H DJNZ R6,$ RETREADTEMP1: LCALL INITDS1820 MOV A,#0CCH LCALL WRITEDS1820 MOV R6,#34H DJNZ R6,$ MOV A,#0BEH LCALL WRITEDS1820 MOV R6,#34H DJNZ R6,$ MOV R5,#09H MOV R0,#TEMPHEAD MOV B,#00HREADTEMP2: LCALL READDS1820 MOV R0,A INC R0READTEMP21: LCALL CRC8CAL DJNZ R5,READTEMP2 MOV A,B JNZ READTEMPOUT MOV A,TEMPHEAD+0 MOV TEMPL,A MOV A,TEMPHEAD+1 MOV TEMPH,AREADTEMPOUT: RETCONVTEMP: MOV A,TEMPH ANL A,#80H JZ TEMPC1 CLR C MOV A,TEMPL CPL A ADD A,#01H MOV TEMPL,A MOV A,TEMPH CPL A ADDC A,#00H MOV TEMPH,A MOV TEMPHC,#0BH SJMP TEMPC11TEMPC1: MOV TEMPHC,#0AHTEMPC11: MOV A,TEMPHC SWAP A MOV TEMPHC,A MOV A,TEMPL ANL A,#0FH MOV DPTR,#TEMPDOTTAB MOVC A,A+DPTR MOV TEMPLC,A MOV A,TEMPL ANL A,#0F0H SWAP A MOV TEMPL,A MOV A,TEMPH ANL A,#0FH SWAP A ORL A,TEMPL LCALL HEX2BCD1 MOV TEMPL,A ANL A,#0F0H SWAP A ORL A,TEMPHC MOV TEMPHC,A MOV A,TEMPL ANL A,#0FH SWAP A ORL A,TEMPLC MOV TEMPLC,A MOV A,R7 JZ TEMPC12 ANL A,#0FH SWAP A MOV R7,A MOV A,TEMPHC ANL A,#0FH ORL A,R7 MOV TEMPHC,ATEMPC12: RETTEMPDOTTAB: DB 00H,01H,01H,02H,03H,03H,04H,04H,05H,06H DB 06H,07H,08H,08H,09H,09HHEX2BCD1: MOV B,#064H ;十六进制-BCD DIV AB;B=A&100 MOV R7,A;R7=百位数 MOV A,#0AH; XCH A,B; DIV AB ;B=A&B SWAP A ORL A,B RETCRC8CAL: PUSH ACC MOV R7,#08HCRC8LOOP1: XRL A,B RRC A MOV A,B JNC CRC8LOOP2 XRL A,#18HCRC8LOOP2: RRC A MOV B,A POP ACC RR A PUSH ACC DJNZ R7,CRC8LOOP1 POP ACC RETDIS:MOV A,TEMPLC ;刷新子程序 ANL A,#0F0H SWAP A MOV 71H,A MOV A,TEMPLC ANL A,#0FH MOV 70H,A MOV A,TEMPHC ANL A,#0FH MOV 72H,A MOV A,TEMPHC ANL A,#0F0H SWAP A MOV 73H,A MOV A,TEMPHC ;符号位判断 ANL A,#0F0H CJNE A,#010H,LSSS SJMP LD0LSSS:MOV A,TEMPHC ANL A,#0FH JNZ LD0 MOV A,28H SWAP A ANL A,#0FH MOV 73H,#0AH MOV 72H,ALD0: MOV R1,#70H ;显示子程序 MOV R2,#11111110BLD2:MOV P0,#00H MOV A,R1 MOV DPTR