DS18B20课程设计汇编语言编程.docx

课程设计实验报告课程:_单片机原理与应用 系 别： _ _专 业：_ _ _班 级：_ _第_组 学生：姓名_ 学号_ 姓名_ 学号_ 姓名_ 学号_ 成绩： _ _ _填表时间： 年 月温度监控系统设计一、功能要求1、温度监控范围0C100C。2、实时显示当前温度。四位有效数，保留小数点一位。3、当温度超限时，系统告警。4、当温度超限时，能够控制启动设备升温或降温。上述1-3为基本部分，4为发挥部分，选做。二、系统分析及构成根据上述功能要求，系统构成做如下几个方面的分析：n 根据温度监控范围，选择一款合适的温度传感器对温度进行测量。n 系统可采用LED七段数码管作为显示器，显示温度及参数等。n 告警可采用指示灯或者蜂鸣器。n 系统可以控制电风扇、电炉等设备来调节温度。n 系统采用单片机控制与管理。因此，系统可以由下述如图1示的电路模块构成。MCUShowTemperaturesensorpowerinterfaceAlarm图2.1、系统构成单片机根据传感器提供的被测环境温度值，实时显示当前温度。并判断是否超过温度的警戒线，如果超出警戒线，单片机控制告警设备告警。同时启动相关设备调节温度。按键是用户界面，用于查阅与修改警戒线的上下极限值。下面根据系统结构，将对系统进行更深入分析。1、温度传感器、DS18B20产品的特点：、一个I/O端口实现与主机通信。、在DS18B20中的每个器件上都有独一无二的序列号。、实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温。、测量温度范围在55C到125C之间。、数字温度计的分辨率用户可以从9位到12位选择。、内部有温度上、下限告警设置。、DS18B20的引脚及封装DS18B20采用TO92封装，像一只三极管。其引脚排列见图，其引脚功能描述见表2.1。 图2.2、封装及引脚排列表2.1 DS18B20详细引脚功能描述序号名称引脚功能描述1GND地信号2DQ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。3VDD可选择的VDD引脚。当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。、DS18B20内部结构DS18B20中的高速暂存器是一个9字节的存储器，用于存放温度的采样值、告警与监督参数设置。如表2.2所示。表2.2 高速暂存器暂存器字节地址温度值低位0温度值高位1温度上限TH2温度下限TL3配置寄存器4保留5保留6保留7CRC校验8、温度值如表2.3所示。表2.3：温度值精度设置为12位时的数据格式温度低8位D7D6D5D4D3D2D1D0温度高8位SSSSSD10D9D8其中，S为符号位，S=1，表示温度 为负值；S=0，表示温度为正值。例如+125的数字输出为07D0H，-55的数字输出为FC90H。一些温度值对应的数字输出如表所示。、DS18B20中的低温触发器TL、高温触发器TH，用于设置低温、高温的报警数值。DS18B20完成一个周期的温度测量后，将测得的温度值和TL、TH相比较，如果小于TL，或大于TH，则表示温度越限，将该器件内的告警标志位置位，并对主机发出的告警搜索命令作出响应。需要修改上、下限温度值时，只需使用一个功能命令即可对TL、TH写入，十分方便。、配置寄存器开始两个字节为被测温度的数字量，其含义如表2.2所示。第3、4、5字节分别为TH、TL、配置寄存器的复制，每一次上电复位时被重写。配置寄存器有R0、R1组成，其值决定温度转换的精度位数、转换时间等，含义如表2.4所示。第7字节为测温计数的剩余值。第8字节为测温时每度的计数值。第9 字节读出的是前8个字节的CRC校验码，通过此码，可判断通讯是否正确。表2.4、配置寄存器R1R0转换精度温度分辨率转换时间（Ms）0090.593.7501100.25187.510110.12537511120.0625750、DS18B20的读写操作1）、ROM操作命令、读命令(33H)：通过该命令主机可以读出DS18B20的ROM中的8位系列产品代码、48位产品序列号和8位CRC校验码。该命令仅限于单个DS18B20在线的情况。、选择定位命令(55H)：当多片DS18B20在线时，主机发出该命令和一个64位数，DS18B20内部ROM与主机一致者，才响应命令。该命令也可用于单个DS18B20的情况。、查询命令(0F0H)：该命令可查询总线上DS18B20的数目及其64位序列号。、跳过ROM序列号检测命令(OCCH)：该命令允许主机跳过ROM序列号检测而直接对寄存器操作，该命令仅限于单个DS18B20在线的情况。、报警查询命令(0ECH)：只有报警标志置位后，DS18B20才响应该命令。2）、存储器操作命令、写入命令(4EH)：该命令可写入寄存器的第2、3、4字节，即高低温寄存器和配置寄存器。复位信号发出之前，三个字节必须写完。、读出命令(0BEH)：该命令可读出寄存器中的内容，复位命令可终止读出。、开始转换命令(44H)：该命令使DS18B20立即开始温度转换，当温度转换正在进行时，主机这时读总线将收到O；当温度转换结束时，主机这时读总线将收到1。若用信号线给DS18B20供电，则主机发出转换命令后，必须提供至少相应于分辨率的温度转换时间的上拉电平。、回调命令(088H)：该命令把EEROM中的内容写到寄存器TH、TL 及配置寄存器中。DS18B20上电时能 自动写入。、复制命令(48H)：该命令把寄存器TH、TL及配置寄存器中的内容写到EEROM中。、读电源标志命令(084H)：主机 发出该命令后，DS18B20将进行响应， 发送电源标志，信号线供电发O，外接 电源发1。、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，如果单片机在硬件上不支持单总线协议，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：初始化时时穴、读时序、写时穴。所有时穴都是将单片机作为主设备，DS18B20作为从设备。而单片机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DS18B20回送数据，在进行写命令后，单片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高位在后。下述参考程序是在单片机的时钟为：fOSC=11.0592MHz，调试出来的。1）、DS18B20的复位时序对DS18B20操作之前，首先要将它复位。复位时序为：、主机将信号线置为低电平，时间为480960S。、主机将信号线置为高电平，时间为1560 S。、DS18B20发出60240S 的低电平作为应答信号。主机收到此信号后，才能对DS18B20作其它操作。图2.4、复位时序2）、DS18B20的读时序主机将信号线从高电平拉低至低电平1S以上，再使数据线升为高电平，产生读起始信号。从主机将信号线从高电平拉低至低电平起1560 S的时间内，DS18B20将数据放到信号线上，供主机读取。从而完成了一个读周期。在开始另一个读周期前，必须有1S以上的高电平恢复期。图2.5、读时序单片机在时序图的虚线期间读数据，是“1”就是数据1，是“0”就是数据0。3）、DS18B20的写时序主机将信号线从高电平拉至低电平，产生写起始信号。从信号线的下降沿开始，在1560 S的时间内DS18B20对信号线检测，如信号线为高电平，则写1，如信号线为0，则写0，从而完成了一个写周期。在开始另一个写周期前，必须有1S以上的高电平恢复期。图2.6、写“0”时序图2.7、写“1”时序2、显示器显示可采用静态的5位数码管显示器。这样尽管硬件电路稍微复杂，但程序控制简单。系统有几种情况下的显示。、当前温度显示三位整数，一位小数，最高位显示温度符号。正数，此位不显示。、告警显示显示当前（超限）温度。ALARM灯亮，或者开启蜂鸣器。硬件接口需要一个8位的数据端口与5位选择控制口，如图2.8示。3、温度监视极限设置只有上限。由存储器，35H单元固定存放上限值。由点亮LED告警。5、系统工作流程根据上面的结构描述，下面梳理一下系统工作流程，以利于系统软件的设计。单片机读入DS18B20的温度值，进行处理，以十进制方式显示，并判断温度是否超过极限，是，告警且重复前述过程。否则，重复前述过程。三、系统设计1、I/O端口分配由前述分析可知，温度传感器DS18B20需要端口为1个，告警LED端口为1个，显示器需要端口8（数据）+5（位控），如表2.5示。表3.1、I/O端口分配表端口名I/O设备说明端口名I/O设备说明P2P3.3P1.04P1.7阅读程序填写I/O端口分配表！2、存储器分配、温度传感器DS18B20由前述可知DS18B20是一个单总线接口。硬件连接简单。其控制时序由软件模拟。系统仅仅利用其获得当前温度，由软件设置与判断温度极限。系统选择测温精度为12位，所以，系统需要2个字节的数据缓存，存放当前温度原始数据。程序要把新读出的温度值与极限值进行比较。如果超极限，将对应告警指示灯点亮，让蜂鸣器发声告警。、显示驱动系统设置5个存储单元作为显示缓冲。程序直接从中取出显示。、上限温度值存储器1个存储单元。存储器分配入下：表3.2、地址分配地址单元名称用途定义2FH2EH30H31H32H33H35H阅读程序填写存储器分配表！3、硬件设计由表3.1可知，MCS-51的端口数完全满足本设计使用。所以单片机的各外部模块可以直接与其相连。画出电路图：4、软件设计、主程序主程序是一个单线程的工作流程。阅读程序画出程序流程图：、程序设计ORG 0000HSTAR: SETB P3.3 MOV P1,#00H MOV R0,#2EH MOV R1,#0CH MOV A,#00HSTAR1:MOV R0,A INC R0 DJNZ R1,STAR1STAR2:ACALL rst18b20 ；芯片18b20的初始化 JB F0,NOL SETB P1.6 ；温度芯片DS18B20工作不正常进行告警 SETB P1.7 ACALL STAR2NOL: MOV 36H,#00 ；设置低温告警 MOV 38H,#40H ；设置低温告警值正负 MOV 37H,#25 ；设置高温告警 MOV 39H,#0AFH ；设置高温告警值正负MAIN: ACALL READ_TEM ；读取芯片温度 ACALL CLARM ；读出温度进行BCD码转换，并进行告警判断 ACALL CHANGE ； ACALL SHOW ；温度显示 AJMP MAINREAD_TEM: SETB P3.3 LCALL RST18B20 JNB F0,STAR2 MOV A,#0CCH ACALL WRITE MOV A,#044H ACALL WRITE NOPREAD_1: NOP JNB P3.3,READ_1 LCALL RST18B20 MOV A,#0CCH LCALL WRITE MOV A,#0BEH ACALL WRITE ACALL READ RET WRITE:MOV R2,#08h ；对DS18B20字节写操作 CLR CWRITE1:CLR P3.3 MOV R3,#07hSTOP1:DJNZ R3,STOP1 RRC A MOV P3.3,C MOV R3,#22 STOP2:DJNZ R3,STOP2 SETB P3.3 NOP DJNZ R2,WRITE1 SETB P3.3 RET READ:MOV R4,#02 ；对DS18B20双字节读操作 MOV R1,#2EHREAD0:MOV R2,#08READ1:CLR C SETB p3.3 NOP NOP CLR P3.3 NOP NOP SETB P3.3 MOV R3,#06 STOP3:DJNZ R3,STOP3 MOV C,p3.3 RRC A MOV R3,#22STOP4:DJNZ R3,STOP4 DJNZ R2,READ1 MOV R1,A INC R1 DJNZ R4,READ0 SETB P3.3 NOP NOP CLR P3.3 mov R3,#80STOP5:DJNZ R3,STOP5 SETB P3.3 RET rst18b20:SETB P3.3NOPCLR P3.3MOV R0,#200dsr1:NOPDJNZ R0,dsr1 SETB P3.3MOV R0,#0MOV R1,#0dsr2:JNB P3.3,dsr21DJNZ R0,dsr2LJMP dsr4dsr21:JB P3.3,dsr3DJNZ R1,dsr21dsr3:SETB F0LJMP dsr5dsr4:CLR F0dsr5:SETB P3.3RETSHOW:MOV A,31H MOV P2,A SETB P1.0 CLR P1.0 MOV A,32H ORL A,#10H MOV P2,A SETB P1.1 CLR P1.1MOV A, 33HMOV P2,ASETB P1.2CLR P1.2 MOV A,34H MOV P2,A SETB P1.3 CLR P1.3 MOV A,35H MOV P2,A SETB P1.4 CLR P1.4 RETCLARM: MOV 35H,#00HMOV A,2FHJNB Acc.7,p_loop ；对读取温度进行正负判断MOV 35H,#40H CPL AADD A,#1 ；对负温度进行绝对值转换 MOV 2FH,A MOV A,2EH CPL A ADD A,#1 MOV 2EH,A CLR A ADDC A,2EH MOV 2EH,Ap_loop:MOV A,2FHSWAP AANL A,#0F0HMOV R0,AMOV A,2EHSWAP AANL A,#0FHORL A,R0MOV R5,35HCJNE R5,#40H,L0 ；判断温度是否为负数LJMP L5 ；温度为负数则跳转至负温度大小判断L0:MOV R5,39H ；正温度大小判断 CJNE R5,#40H,C0 ；判断设置高温是否为负数SETB P1.7 ；若高温为负数则直接高温告警LJMP L4C0:MOV R1,A CLR CSUBB A,37HJNC L1CLR P1.7LJMP L2L1: SETB P1.7L2: MOV R5,39H CJNE R5,#40H,C1 ；判断设置低温是否为负数CLR P1.6 ；若为负数则没有低于最低温度，低温告警显示正常LJMP L4C1:MOV A,R1MOV R1,ACLR CSUBB A,37HJC L3CLR P1.6LJMP L4L3: SETB P1.6L4: MOV A,R1 LCALL NOBMOV A,2EHANL A,#0FHLCALL LTB2RETl5: MOV R5,39H ；负温度大小判断 CJNE R5,#40H,C2 ；判断设置高温是否为负数，否则跳至C2LJMP L6 ；若高温设置为负数，则直接跳至负温度大小比较C2: CLR P1.7 ；高温度设置为正，则没超过高温，高温告警正常MOV R5,38HCJNE R5,#40H,C3 ；判断低温设置是否为负