基于DSB温度计课程设计报告

1、洛 阳 理 工 学 院课 程 设 计 报 告 课程名称 单片机应用 设计题目 基于DS18B20和1602的温度计 专 业 计算机应用技术 班 级 Z120551 学 号 Z12055123 姓 名 李浩冰 完成日期 2014年6月12日 课 程 设 计 任 务 书设计题目： 基于DS18B20和1602的温度计 设计内容与要求：设计内容：采用STC89C51单片机，DS18B20数字温度采集器件，单总线驱动等电路设计制作一个点在温度计，能利用1602LCD液晶显示温度。设计要求：1）单片机系统扩展设计；、 2）温度采集设计； 3）显示功能设计； 指导教师：_ 年 月 日课 程 设 计 评 语

2、 成绩： 指导教师：_ 年 月 日洛 阳 理 工 学 院 课 程 设 计 报 告一、设计目的 在本设计中选用STC89C51型单片机作为主控制器件，采用DS18B20数字温度传感器作为测温元件，通过1602LCD液晶显示器实现温度显示。本设计的内容主要分为三部分，一是系统硬件设计，包括温度采集电路和显示电路；二是对系统软件部分的设计，应用C语言实现温度的采集与显示；三是通过1602LCD液晶显示与DS1302芯片显示其时间。通过DS18B20直接读取被测温度值，送入单片机进行数据处理，之后进行输出显示，最终完成了数字温度计的总体设计。其系统构成简单，信号采集效果好，数据处理速度快，便于实际检测

3、使用。二、设计指标2.1 设计要求(1）具有实时显示温度的功能，精度为1；(2）具备在液晶上显示年、月、日、星期、时、分、秒的功能； (3)具备年、月、日、星期、时、分、秒校准功能； (4)具有与实时时间同步的功能。 2.2 单片机芯片的选择采用STC89C51芯片作为硬件核心，内部具有4KB ROM 存储空间，能于3V的超低压工作，而且与MCS-51系列单片机完全兼容。2.3 显示模块的选择采用1602液晶显示屏,该液晶显示屏的显示功能强大，内置192种字符，可显示大量符号、数字,清晰可见,而且功率消耗小寿命长抗干扰能力强。所以在此设计中采用1602液晶显示屏。2.4 时钟的选择采用DS13

4、02时钟芯片实现时钟，DS1302芯片是一种高性能的时钟芯片，可自动对秒、分、时、日、周、月、年进行计数，而且精度高,位的RAM做为数据暂存区，工作电压2.5V5.5V范围内，2.5V时耗电小于300nA。2.5温度传感器的选择采用数字温度芯片DS18B20 测量温度，输出信号全数字化。便于单片机处理及控制，省去传统的测温方法的很多外围电路。且该芯片的物理化学性很稳定，它能用做工业测温元件，此元件线形较好。在0100 摄氏度时，最大线形偏差小于1 摄氏度。DS18B20 的最大特点之一采用了单总线的数据传输，由数字温度计DS18B20和微控制器AT89S51构成的温度测量装置，它直接输出温度的

5、数字信号,可直接与计算机连接。这样，测温系统的结构就比较简单，体积也不大。2.6电路设计最终方案决定 综上各方案所述,对此次设计的方案选定： 采用AT89C51作为主控制芯片，DS1302时钟芯片计时，DS18B20采集温度，LCD1602作为显示模块。三、总体框图设计 1602LCD 液晶显示器 单片机 STC89C51 DS1302 时钟芯片 DS18B20数字温度传感器 按键模块四、功能模块及原理说明1.单片机芯片模块：STC89C51RC是采用8051核的ISP（In System Programming）在系统可编程芯片，最高工作时钟频率为80MHz，片内含8K Bytes的可反复擦

6、写1000次的Flash只读程序存储器，器件兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，具有在系统可编程（ISP）特性，配合PC端的控制程序即可将用户的程序代码下载进单片机内部，省去了购买通用编程器，而且速度更快。STC89C52RC系列单片机是单时钟/机器周期(1T)的兼容8051 内核单片机，是高速/ 低功耗的新一代8051 单片机，全新的流水线/精简指令集结构,内部集成MAX810 专用复位电路。STC89C51RC实物图如图一所示，引脚图如图二所示： 图一 图二 2. 显示模块： 1602液晶也叫1602字符型液晶，它是

7、一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。它由若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，1602LCD是指显示的内容为16X2,即可以显示两行，每行16个字符液晶模块（显示字符和数字）。1602LCD显示器实物图如图三： 图三 图四3.时钟芯片模块：DS1302 是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V5.5V。采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次

8、传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升级产品，与DS1202兼容，但增加了主电源/后备电源双电源引脚，同时提供了对后备电源进行涓细电流充电的能力。DS1302时钟芯片实物图如图四：4. 温度传感器模块：DS18B20数字温度传感器接线方便，封装成后可应用于多种场合，如管道式，螺纹式，磁铁吸附式，不锈钢封装式，型号多种多样，有LTM8877，LTM8874等等。主要根据应用场合的不同而改变其外观。封装后的DS18B20可用于电缆沟测温，高炉水循环测温，锅炉测温，机房测温，农业大棚测温，洁净室测

9、温，弹药库测温等各种非极限温度场合。耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。DS1802数字温度传感器DS18B20内部结构图如图五所示，实物管脚分布图如图六所示： 图五 图六 五、设计验证1.在仿真软件上选取以上元件，元件图如图七所示： 图七 图八2.在仿真软件上进行布局连线，如图八所示：3.程序设计：（1）温度传感器代码如下：DS18B20.h：#include<intrins.h>#include<reg51.h>void Display_char(unsigned char addr, unsigned char da

10、t);unsigned char code time="0123456789"sbit DQ=P27;static unsigned char LCD_Dis_sign;void delay_100ms()/延时函数100ms unsigned char a1,a2,a3; for(a3=1;a3>0;a3-) for(a2=232;a2>0;a2-) for(a1=214;a1>0;a1-) void delay_750us()unsigned char a1; for(a1=149;a1>0;a1-) _nop_(); _nop_(); _nop

11、_(); void delay_15us() unsigned char a1; for(a1=5;a1>0;a1-) void delay_45us() unsigned char a1; for(a1=20;a1>0;a1-) void delay_240us() unsigned char a1; for(a1=43;a1>0;a1-) _nop_(); _nop_(); _nop_(); /*DS18B20初始化函数*/void DS18B20_Init()DQ=1; /拉为高电平_nop_();DQ=0; /拉为低电平 delay_750us(); /延时750us

12、 DQ=1; /释放总线delay_15us(); /延时15us，如果DS18B20初始化成功，会把总线DQ拉低while(DQ); /等待总线被拉低delay_240us(); DQ=1; /拉高电平释放总线/*DS18B20写函数*/void Write_DS18B20(unsigned char command)unsigned char i,temp;for(i=0;i<8;i+)temp=command&0x01;/*作用？DQ=1;/拉为高电平_nop_();DQ=0;delay_15us();if(temp=1) /判断写0还是写1DQ=1;elseDQ=0;de

13、lay_45us(); /延时45usDQ=1;command >>= 1; DQ=1; /释放总线/*DS18B20读函数*/unsigned char Read_DS18B20()unsigned char i,temp;for(i=0;i<8;i+)temp >>= 1; /先右移一位，消耗一个for循环，如果不这样做，读出的数据会不正确DQ=0;_nop_();_nop_();DQ=1; /根据手册，需释放总线_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();if(DQ) /判断总线读出的数据temp=temp|0x80; /temp与0x8

14、0或运算的作用？delay_45us(); return temp; /*DS18B20转换温度函数*/void DS18B20_Start_Conversion()DS18B20_Init(); /复位Write_DS18B20(0xcc); /跳过ROMWrite_DS18B20(0x44); /开始转换温度 对芯片写入0x44 /芯片接收转换指令后，把一些温度有关的模拟量转变成数字信号，再把此数值放入相应的RAM上delay_100ms(); /延时100ms，转换时间 这里如果太长，读出的会慢DS18B20_Init(); /复位Write_DS18B20(0xcc); /Write_

15、DS18B20(0xbe);/0xbe读取暂存器指令/*获得转换温度函数*/unsigned char Get_temperature()unsigned char temp1,temp2;DS18B20_Start_Conversion(); /温度开始转换并发出读取命令temp1=Read_DS18B20();temp2=Read_DS18B20(); /读取暂存器前两个字节DS18B20_Init(); /读取完前两个字节后，终止读取if(temp2&0xf8)=0xf8) /判断，如果读取的温度是负数LCD_Dis_sign=1; /液晶显示标志 温度为负数return (te

16、mp2<<8)|temp1)+1)*0.0625); /单片机二进制转十进制 /把Temp2的值左移8位，然后或Temp1，非运算，再加1 /得到的数再乘以0.0625，将值赋给TemperatureLCD_Dis_sign=0; /温度小于100度且为正return (temp2<<8)|temp1)*0.0625);/*液晶显示函数*/void LCD_Dis_temperature()unsigned int temp;temp=Get_temperature();/获得温度if(temp>=100) /如果温度大于等于100度，置液晶显示标志为3LCD_D

17、is_sign=3; /温度大于等于100度switch(LCD_Dis_sign)case 0: Display_char(0xcb,' '); /如果温度小于100度且为正，执行case 0Display_char(0xcc,timetemp/10); /十位Display_char(0xcd,timetemp%10); /个位Display_char(0xce,'C'); /温度符号break;case 1:Display_char(0xcb,'-');/如果温度为负数，液晶显示'-'，执行case 1Display_cha

18、r(0xcc,timetemp/10);Display_char(0xcd,timetemp%10);Display_char(0xce,'C');break;case 3:Display_char(0xcb,timetemp/100);/如果温度大于等于100度，执行case 3Display_char(0xcc,time(temp%100)/10);Display_char(0xcd,time(temp%100)%10);Display_char(0xce,'C');break;（2） 时钟代码如下：DS1302.h：#include<reg51.h&

19、gt;#define uchar unsigned char#define uint unsigned int sbit CE=P37; sbit IO=P36; sbit SCLK=P35; #define W_SEC 0X80 #define R_SEC 0X81 /读写秒寄存器 #define W_MIN 0X82 #define R_MIN 0X83 /读写分寄存器 #define W_HOUR 0X84 #define R_HOUR 0X85 /读写时寄存器 #define W_DAY 0X86 #define R_DAY 0X87 /读写日寄存器 #define W_MON 0X8

20、8 #define R_MON 0X89 /读写月寄存器 #define W_WEEK 0X8A #define R_WEEK 0X8B /读写周寄存器 #define W_YEAR 0X8C #define R_YEAR 0X8D /读写年寄存器 #define W_PROTECT 0X8E /写控制寄存器（主要用来允许禁止写保护） /*DS1302写函数 函数原型：void Write_DS1302(uchar addr,uchar date) 函数参数：addr-地址 date-数据 函数返回值：无 函数意义：向某个地址处写入某个数据*/ void Write_DS1302(uchar

21、addr,char date) uchar i;CE=0;SCLK=0;CE=1;for(i=0;i<8;i+)SCLK=0;IO=(bit)(addr&0x01);SCLK=1;addr >>= 1;for(i=0;i<8;i+)SCLK=0;IO=(bit)(date&0x01);SCLK=1;date >>= 1;CE=0; /*DS1302读函数 函数原型：uchar Read_DS1302(uchar addr) 函数参数：addr-地址 函数返回值：读取到的数据 函数意义：在某个地址处读取数据*/ uchar Read_DS130

22、2(uchar addr) uchar temp,i;CE=0;SCLK=0;CE=1;for(i=0;i<8;i+)SCLK=0;IO=(bit)(addr&0x01);SCLK=1;addr >>= 1; /先写入地址for(i=0;i<8;i+)if(IO)temp=temp|0x80;SCLK=1;SCLK=0;temp >>= 1;CE=0;return (temp&0xf0)>>4)*10+(temp&0x0f);/十六进制转换成十进制 /*初始化DS1302函数函数原型：Init_DS1302()函数参数：无

23、函数返回值：无函数意义：对DS1302芯片各寄存器初始化*/*读秒寄存器函数原型：uchar Read_sec()函数参数：无函数返回值：读出秒的数据函数意义：读出当前秒的数据并返回*/uchar Read_sec()uchar val;val=Read_DS1302(R_SEC);return val;/*读分寄存器函数原型：uchar Read_min()函数参数：无函数返回值：读出FEN的数据函数意义：读出当前分的数据*/uchar Read_min()uchar val;val=Read_DS1302(R_MIN);return val;/*读时寄存器函数原型：uchar Read_h

24、our()函数参数：无函数返回值：读出hour的数据函数意义：读出当前hour的数据并返回*/uchar Read_hour()uchar val;val=Read_DS1302(R_HOUR);return val;/*读日寄存器函数原型：uchar Read_day()函数参数：无函数返回值:函数意义：读出当前日的数据并返回*/uchar Read_day()uchar val;val=Read_DS1302(R_DAY);return val;/*读月寄存器函数原型：uchar Read_mon()函数参数：无函数返回值：读出月寄存器数据函数意义：读出月寄存器的数据并返回*/uchar

25、Read_mon()uchar val;val=Read_DS1302(R_MON);return val;/*读周寄存器函数原型：uchar Read_week() 函数参数：无函数返回值：读出 函数意义：读出当前*/uchar Read_week()uchar val;val=Read_DS1302(R_WEEK);return val;/*读年寄存器函数原型：uchar Read_year()函数参数：无函数返回值:读出函数意义：读出*/uchar Read_year()uchar val;val=Read_DS1302(R_YEAR);return val;（3） 按键代码如下：key

26、.c：#include<reg51.h>sbit SET=P10;sbit ADD=P11;sbit SUB=P12;static unsigned char KEY;static char min,hour,mon,day,year,week;void ADD_Down();void SUB_Down();void Set_Key_down()if(SET=0)/如果设置键按下delay_15us();if(SET=0)while(!SET);KEY+;switch(KEY)case 1: Write_LCD1602_command(0xc4); Write_LCD1602_co

27、mmand(0x0F);/液晶光标在分位置闪烁min=Read_DS1302(R_MIN);break;case 2: Write_LCD1602_command(0xc1); hour=Read_DS1302(R_HOUR);/Write_LCD1602_command(0x0f);/液晶光标在时位置闪烁break; case 3: Write_LCD1602_command(0x89); day=Read_DS1302(R_DAY);/Write_LCD1602_command(0x0f);/液晶光标在日位置闪烁 break;case 4: Write_LCD1602_command(0x

28、86); mon=Read_DS1302(R_MON);/Write_LCD1602_command(0x0f);/液晶光标在月位置闪烁break; case 5: Write_LCD1602_command(0x83); year=Read_DS1302(R_YEAR); /Write_LCD1602_command(0x0f);/液晶光标在年位置闪烁break; case 6: Write_LCD1602_command(0x8c); week=Read_DS1302(R_WEEK);/Write_LCD1602_command(0x0f);/液晶光标在周位置闪烁break; defaul

29、t: KEY=0; Write_LCD1602_command(0x0c);/取消光标闪烁 Write_DS1302(W_PROTECT,0X80);/允许写保护 break;void ADD_Down()if(KEY!=0)if(ADD=0)delay_15us();if(ADD=0)while(!ADD);switch(KEY)case 1: min+;if(min=60)min=0;Write_DS1302(W_MIN,(min/10)<<4|(min%10);LCD_Dis_min(); Write_LCD1602_command(0xc4); break;case 2:h

30、our+;if(hour=24)hour=0; Write_DS1302(W_HOUR,(hour/10)<<4|(hour%10); LCD_Dis_hour(); Write_LCD1602_command(0xc1); break;case 3:day+;if(day=32)day=1; Write_DS1302(W_DAY,(day/10)<<4|(day%10); LCD_Dis_day(); Write_LCD1602_command(0x89); break;case 4:mon+;if(mon=13)mon=1; Write_DS1302(W_MON,(

31、mon/10)<<4|(mon%10); LCD_Dis_mon(); Write_LCD1602_command(0x86); break;case 5:year+;if(year=99)year=0; Write_DS1302(W_YEAR,(year/10)<<4|(year%10); LCD_Dis_year(); Write_LCD1602_command(0x83); break;case 6:week+;if(week=8)week=1; Write_DS1302(W_WEEK,(week/10)<<4|(week%10); LCD_Dis_w

32、eek(); Write_LCD1602_command(0x8c); break;void SUB_Down()if(KEY!=0)if(SUB=0)delay_15us();if(SUB=0)while(!SUB);switch(KEY)case 1: min-;if(min<0)min=59;Write_DS1302(W_MIN,(min/10)<<4|(min%10);LCD_Dis_min(); Write_LCD1602_command(0xc4); break;case 2:hour-;if(hour<0)hour=23; Write_DS1302(W_H

33、OUR,(hour/10)<<4|(hour%10); LCD_Dis_hour(); Write_LCD1602_command(0xc1); break;case 3:day-;if(day=0)day=31; Write_DS1302(W_DAY,(day/10)<<4|(day%10); LCD_Dis_day(); Write_LCD1602_command(0x89); break;case 4:mon-;if(mon=0)mon=12; Write_DS1302(W_MON,(mon/10)<<4|(mon%10); LCD_Dis_mon()

34、; Write_LCD1602_command(0x86); break;case 5:year-;if(year<0)year=99; Write_DS1302(W_YEAR,(year/10)<<4|(year%10); LCD_Dis_year(); Write_LCD1602_command(0x83); break;case 6:week-;if(week=0)week=7; Write_DS1302(W_WEEK,(week/10)<<4|(week%10); LCD_Dis_week(); Write_LCD1602_command(0x8c); b

35、reak; （4） 显示代码如下：LCD1602.h:/* P0-DB0DB7 P20-LCD_RS P21-LCD_RW P22-LCD_E*/#include<reg51.h>#define LCD_DB P0#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit LCD_RS=P24;sbit LCD_RW=P25;sbit LCD_E=P26;/*定义申明函数*/unsigned char code table="Welcome LCD1602"uchar table1="MONTUEW

36、ESTHUFRISATSUN"/每三个字母是一个星期X的简写/*/*延时函数*/void delay_n10us(unsigned int n)unsigned int i,j;for(i=n;i>0;i-)for(j=100;j>0;j-);/*写指令函数*/void Write_LCD1602_command(unsigned char cmd)LCD_RS=0;LCD_RW=0;LCD_DB=cmd;delay_n10us(5);LCD_E=1;delay_n10us(15);LCD_E=0;/*写数据函数*/void Write_LCD1602_data(unsi

37、gned char dat)LCD_RS=1;LCD_RW=0;LCD_DB=dat;delay_n10us(5);LCD_E=1;delay_n10us(15);LCD_E=0;/*检测忙状态*/void CHECK_LCD1602_Busy()uchar state;LCD_RS=0; /RS为低电平0，RW为高电平时1，可以读液晶模块（忙或不忙）的状态 LCD_RW=1;LCD_E=1; /E=1，才允许读写 （满足了E=R/W=1，RS=0）delay_n10us(1);state=LCD_DB; /将忙碌标志电平赋给stateLCD_E=0; /将E恢复低电平while(state&

38、amp;0X80);delay_n10us(5);/*LCD开机显示函数*/void LCD1602_Init_display()uint i;Write_LCD1602_command(0x80);for(i=0;i<16;i+) Write_LCD1602_data(tablei);/*初始化函数*/void Init_LCD1602(void)Write_LCD1602_command(0x38); /设置16×2显示，5×7点阵，8位数据接口Write_LCD1602_command(0x01); /清屏设置Write_LCD1602_command(0x06

39、);/ 光标移动设置 N=1读或写一个字符后地址指针加1 S=0 整屏显示不移动Write_LCD1602_command(0x0c);/显示开及光标设置 C=0 光标不显示 B=0 光标不闪烁LCD1602_Init_display();/调用LCD1602_Init_display()函数在第一行显示 "welcome LCD1602"/*液晶某处显示某个字符函数*/void Display_char(unsigned char addr, unsigned char dat)Write_LCD1602_command(addr);Write_LCD1602_data(

40、dat);/*液晶显示时间日期分隔符与念头20*/void LCD_Dis_symbols()Display_char(0x80,'2');Display_char(0x81,'0');Display_char(0x84,'-');Display_char(0x87,'-');Display_char(0xc2,':');Display_char(0xc5,':');/*显示年函数*/void LCD_Dis_year()unsigned char temp,year1,year2;temp=Rea

41、d_year(); /读取年寄存器的值year1=temp/10;year2=temp%10;Display_char(0x82,timeyear1);Display_char(0x83,timeyear2);/*显示月函数*/void LCD_Dis_mon()unsigned char temp,mon1,mon2;temp=Read_mon(); /读取月寄存器的值mon1=temp/10;mon2=temp%10;Display_char(0x85,timemon1);Display_char(0x86,timemon2);/*显示日函数*/void LCD_Dis_day()unsi

42、gned char temp,day1,day2;temp=Read_day(); /读取日寄存器的值day1=temp/10;day2=temp%10;Display_char(0x88,timeday1);Display_char(0x89,timeday2);/*显示时函数*/void LCD_Dis_hour()unsigned char temp,hour1,hour2;temp=Read_hour(); /读取时寄存器的值hour1=temp/10;hour2=temp%10;Display_char(0xc0,timehour1);Display_char(0xc1,timehour2);/*显示分函数*/void LCD_Dis_min()unsigned char temp,min1,min2;temp=Read_min(); /读取分寄存器的值min1=temp/10;min2=temp%10;Display_char(0xc3,timemin1);Display_char(0xc4,timemin2