理工学院数字温度计的设计

1、序号：22审定成绩：单片机原理与应用课程设计学生姓名彭前班 级电子一班院 别物电学院专 业电子科学与技术学 号指导老师梅孝安设计时间2014.12.202014.12.28目 录一、设计任务3二、设计方案3三、设计原理3四、设计总结7五、参考文献7一、设计任务 本设计主要是介绍了单片机控制下的温度检测系统，详细介绍了其硬件和软 件设计，并对其各功能模块做了详细介绍，其主要功能和指标如下： 利用温度传感器（DS18B20）测量某一点环境温度 测量范围为-55125，精度为0.5 用液晶进行实际温度值显示二、设计方案 按照系统设计功能的要求，确定系统由3个模块组成:主控制器，测温电路和显示电路。三

2、、设计原理 测温电路模块 1、DS18B20的主要特性1.1、适应电压范围更宽，电压范围：3.05.5V，在寄生电源方式下可由数 据线供电1.2、独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯1.3、 DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温1.4、DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部 传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内1.5、温范围55+125，在-10+85时精度为0.51.6、可编程 的分辨率为912位，对应的可分辨温度分别为0.5、0.25、0.12

3、5和0.0625，可实现高精度测温1.7、在9位分辨率时最多在 93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字，速度更快1.8、测量结果直接输出数字温度信号，以一 线总线串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力1.9、负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁， 但不能正常工作。2、DS18B20的外形和内部结构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的外形及管脚排列如下图DS18B20引脚定义：(1)DQ为数字信号输入/输出端；(2)

4、GND为电源地；(3)VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。 表1: DS18B20温度值格式表表2: DS18B20温度数据表3、DS18B20的测温原理 DS18B20的读写时序和测温原理与DS1820相同，只是得到的温度值的位数因分辨率不同而不同，且温度转换时的延时时间由2s 减为750ms。 DS18B20测温原理如下图所示。图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振 随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在55所对应的一个基数值。计数器1对 低温度系数晶振产生

5、的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，计数器1的预置将重新被装入，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，其输出用于修正计数器1的预置值。4、DS18B20的各条ROM命令和接口程序设计 4.1DS18B20控制方法DS18B20有六条控制命令， 指 令 约定代码 操 作 说 明 温度转换 44H 启动DS18B20进行温度转换 读暂存器 BEH 读暂存器9字节二进制数字 写暂存器 4EH 将数据

6、写入暂存器的TH、TL字节 复制暂存器 48H 把暂存器的TH、TL字节写到E2PROM中 重调E2PROM B8H 把E2PROM中的TH、TL字节写到暂存器TH、TL字节 读电源供电方式 B4H 启动DS18B20发送电源供电方式的信号给主CPU 4.2DS18B20的初始化（1） 先将数据线置高电平“1”。（2） 延时（该时间要求的不是很严格，但是尽可能的短一点）（3） 数据线拉到低电平“0”。（4） 延时750微秒（该时间的时间范围可以从480到960微秒）。（5） 数据线拉到高电平“1”。（6） 延时等待（如果初始化成功则在15到60微秒时间之内产生一个由DS18B20所返回的低电平

7、“0”。据该状态可以来确定它的存在，但是应注意不能无限的进行等待，不然会使程序进入死循环，所以要进行超时控制）。（7） 若CPU读到了数据线上的低电平“0”后，还要做延时，其延时的时间从发出的高电平算起（第（5）步的时间算起）最少要480微秒。（8） 将数据线再次拉高到高电平“1”后结束。 4.3DS18B20的写操作（1） 数据线先置低电平“0”。（2） 延时确定的时间为15微秒。（3） 按从低位到高位的顺序发送字节（一次只发送一位）。（4） 延时时间为45微秒。（5） 将数据线拉到高电平。（6） 重复上（1）到（6）的操作直到所有的字节全部发送完为止。（7） 最后将数据线拉高。 4.4DS

8、18B20的读操作（1）将数据线拉高“1”。（2）延时2微秒。（3）将数据线拉低“0”。（4）延时3微秒。（5）将数据线拉高“1”。（6）延时5微秒。（7）读数据线的状态得到1个状态位，并进行数据处理。（8）延时60微秒。5、系统硬件电路的设计 控制单片机采用AT89C51，温度传感器使用DS18B20，用4位共阳LED数码管以动态扫描法实现温度显示。主控制器模块 主控制器选用Atmel公司89系列的AT89C51。AT89C51单片机内有4KB的Flash存储器，可以在线下载程序，方便在系统的开发过程中进行程序的调试。显示电路模块四、设计总结 整个设计通过了软件和硬件上的调试。加深了对单排机

9、功能引脚的了解，我想这对于自己以后的学习和工作都会有很大的帮助。在这次设计中遇到了很多实际性的问题，在实际设计中才发现，书本上理论性的东西与在实际运用中的还是有一定的出入的，所以有些问题不但要深入地理解，而且要不断地更正以前的错误思维。一切问题必须要靠自己一点一滴的解决，而在解决的过程当中你会发现自己在飞速的提升。五、参考文献 1夏继强.单片机应用设计培训教程实践篇M.北京：北京航空航天大出版社,2008.2何立明.MCS-51单片机应用系统设计（系统配置与接口技术）M.北京：北京航空航天大学出版社,2003.3李广弟,朱月秀,王秀山.单片机基础M.北京：北京航空航天大学出版社,2001.74

10、 彭楚武 曾屹. 单片机原理与应用（第2版）M. 中南大学出版社，2009附件c语言程序清单#include#include#define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit RS=P20;sbit RW=P21;sbit EN=P22;void Delayms(uint ms) uchar x; while(ms-) for(x=0;x120;x+);uchar Busy_Check() uchar LCD_Status; RS=0;RW=1;EN=1;Delayms(1); LCD_Status=P0;EN=0;return L

11、CD_Status;void Write_LCD_Command(uchar cmd) while(Busy_Check()&0x80)=0x80); RS=0;RW=0;EN=0; P0=cmd;EN=1;Delayms(1);EN=0;void Write_LCD_Data(uchar dat) while(Busy_Check()&0x80)=0x80); RS=1;RW=0;EN=0; P0=dat;EN=1;Delayms(1);EN=0;void Initialize_LCD() Write_LCD_Command(0x38);Delayms(1); Write_LCD_Comma

12、nd(0x01);Delayms(1); Write_LCD_Command(0x06);Delayms(1); Write_LCD_Command(0x0c);Delayms(1);void ShowString(uchar x,uchar y,uchar *str) uchar i=0; if(y=0) Write_LCD_Command(0x80|x); if(y=1) Write_LCD_Command(0x80|x); for(i=0;i16;i+) Write_LCD_Data(stri); sbit DQ=P33;void Delay(uint x)while(-x);uchar

13、 ReadOneByte() uchar i,dat=0;DQ=1;_nop_(); for(i=0;i=1; DQ=1;_nop_();_nop_(); if(DQ)dat|=0x80;Delay(30);DQ=1; return dat;void WriteOneByte(uchar dat) uchar i; for(i=0;i=1; uchar lnit_DS18B20() uchar status;DQ=1;Delay(8); DQ=0;Delay(90);DQ=1;Delay(8); status=DQ;Delay(100);DQ=1; return status;int Get_

14、Temperature() int t;float tt; uchar a,b,fh; if(lnit_DS18B20()=1) t=2000; else WriteOneByte(0xcc); WriteOneByte(0x44); lnit_DS18B20(); WriteOneByte(0xcc); WriteOneByte(0xbe); a=ReadOneByte(); b=ReadOneByte(); Delay(100);fh=b&0x80; if(fh!=0) b=b;a=a; tt=(b*256)+a+1)*0.0625;t=(int)(tt*10)*(-1); else tt

15、=(b*256)+a)*0.0625;t=(int)(tt*10); return t;void to_str(int x,uchar *p) uchar ws4;int t; if(x0)p0=-;t=x*(-1);elsep0= ;t=x; ws3=t/1000;ws2=t%1000/100;ws1=t%100/10;ws0=t%10; p1=ws3+0;p2=ws2+0;p3=ws1+0; p4=.;p5=ws0+0;p6=C; if(ws3=0)p1= ; if(ws3=0&ws2=0)p2= ;uchar code xuehao= ;uchar code xingming=pengqian;uchar code xuhao=22;void main() int t; uchar code str116= Current Temp: ; uc