基于DS18B20的温度检测系统

1、智能仪表设计说明书i 摘要2009 年 6 月 14 日随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活、工作、科研、各个领域，已经成为一种比较成熟的技术。本文主要介绍了一个基于at89c52 单片机的测温系统， 详细描述了利用液晶显示器件传感器 ds18b20 开发测温系统的过程， 重点对传感器在单片机下的硬件连接，软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析，特别是数字温度传感ds18b20 的数据采集过程。对各部分的电路也一一进行了介绍, 该系统可以方便的实现实现温度采集和显示，并可根据需要任意设定上下限报警温度，它使用起来相当方便，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点，适合

2、于我们日常生活和工、农业生产中的温度测量，也可以当作温度处理模块嵌入其它系统中，作为其他主系统的辅助扩展。ds18b20 与 at89c52结合实现最简温度检测系统，该系统结构简单，抗干扰能力强，适合于恶劣环境下进行现场温度测量，有广泛的应用前景。关键词：单片机 at89c51 ；ds18b20 温度传感器；液晶显示lcd1602 。智能仪表设计说明书ii 目录摘要 . i第一章 前言 . 1第二章 设计任务及要求 . 22.1 设计任务 . 22.2 设计要求 . 2第三章 课程设计方案及器材选用 . 33.1 设计总体方案 . 33.1.1 方案论证 . 33.1.2 系统的具体设计与实现

3、 . 43.2 器材选用分析 . 53.2.1 ds18b20 温度传感器. 53.2.2 at89s52单片机介绍 . 123.3 软件流程图 . 153.3.1 主程序. 153.3.2 读出温度子程序 . 153.3.3 温度转换命令子程序 . 153.3.4 计算温度子程序 . 16第四章 硬件电路的设计 . 174.1 proteus简介 . 174.2 proteus仿真图 . 17第五章调试性能及分析 . 19总结 . 20参考文献 . 21附录 1 源程序 . 22附录 2 原理图 . 26智能仪表设计说明书1 第一章前言目前，单片机已经在测控领域中获得了广泛的应用，它除了可以

4、测量电信以外，还可以用于温度、 湿度等非电信号的测量， 能独立工作的单片机温度检测、温度控制系统已经广泛应用很多领域。单片机是一种特殊的计算机, 它是在一块半导体的芯片上集成了cpu, 存储器，ram ，rom ，及输入与输出接口电路，这种芯片称为: 单片机。由于单片机的集成度高，功能强，通用性好，特别是它具有体积小，重量轻，能耗低，价格便宜，可靠性高，抗干扰能力强和使用方便的优点，使它迅速的得到了推广应用， 目前已成为测量控制系统中的优选机种和新电子产品中的关键部件。单片机已不仅仅局限于小系统的概念，现已广泛应用于家用电器，机电产品，办公自动化用品，机器人，儿童玩具，航天器等领域。本次课程设

5、计， 就是用单片机实现温度控制， 传统的温度检测大多以热敏电阻为温度传感器， 但热敏电阻的可靠性差， 测量温度准确率低， 而且必须经过专门的接口电路转换成数字信号才能由单片机进行处理。本次采用 ds18b20 数字温度传感器来实现基于 51 单片机的数字温度计的设计。传统的温度计有反应速度慢、读数麻烦、 测量精度不高、 误差大等缺点而下面利用集成温度传感器ad590 设计并制作了一款基于at89c51的 4 位数码管显示的数字温度计，其电路简单，软硬件结构模块化，易于实现。该数字温度计利用ad590 集成温度传感器及其接口电路完成温度的测量并转换成模拟电压信号，经由模数转换器adc0804 转

6、换成单片机能够处理的数字信号，然后送到单片机 at89c51中进行处理变换，最后将温度值显示在d4、d3、d2、d1 共4 位七段码 led 显示器上。系统以 at89c51 单片机为控制核心， 加上 ad590 测温电路、adc 模数转换电路、 4 位温度数据显示电路以及外围电源、时钟电路等组成。智能仪表设计说明书2 第二章设计任务及要求2.1 设计任务以 mcs-51系列单片机为核心器件，组成一个数字温度计，采用数字温度传感器ds18b20为检测器件，进行单点温度检测，检测精度为0.1 摄氏度。温度显示采用lcd1602显示，两位整数，一位小数如图2.1 。图 2.1 系统总体方针图2.2

7、 设计要求设计一个基于单片机的ds18b20 数字温度计。课程设计要求：?5v供电；?温度采集采用 ds18b20 ；?1602lcd 液晶显示器；?设计温度控制器原理图，学习用protel 画出该原理图，并用proteus 进行仿真；设计和绘制软件流程图，用c 语言进行程序编写，然后进行调试。智能仪表设计说明书3 第三章课程设计方案及器材选用3.1 设计总体方案提及到温度的检测， 我们首先会考虑传统的测温元件有热电偶和热电阻，而热电偶和热电阻测出的一般都是电压， 再转换成对应的温度， 需要比较多的外部硬件支持，硬件电路复杂，软件调试也复杂，制作成本高。因此，本数字温度计设计采用智能温度传感器

8、ds18b20 作为检测元件， 测温范围为-55c 至+125c ，最大分辨率可达0.0625c 。ds18b20可以直接读出被测量的温度值，而采用三线制与单片机相连， 减少了外部的硬件电路， 具有低成本和易使用的特点。按照系统设计功能的要求，确定系统由三个模块组成：主控制器stc89c51，温度传感器 ds18b20，驱动显示电路。总体电路框图3.1：图 3.1 系统总体框图3.1.1 方案论证（1）温度传感模块方案一：采用热敏电阻，热敏电阻精度、重复性、可靠性较差，对于检测1 摄氏度的信号是不适用的， 也不能满足测量范围。 在温度测量系统中， 也常采用单片温度传感器，比如 ad590 ，l

9、m35等。但这些芯片输出的都是模拟信号，必须经过a/d转换后才能送给计算机， 这样就使测温系统的硬件结构较复杂。另外，这种测温系统难以实现多点测温，也要用到复杂的算法，一定程度上也增加了软件实现的难度。方案二：采用单总线数字温度传感器ds18b20 测量温度， 直接输出数字信号。 便于单片机处理及控制， 节省硬件电路。 且该芯片的物理化学性很稳定，此元件线形性能好，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 at89c51 构成的温度装置，它直接输出温度的数字信号到微控制器。每只ds18b

10、20具有一个独有的不可修改的64 位序列号，根据序列号可访问不同的器件。这样一条总线上可挂接多个ds18b20主控制器stc89c52ds18b20 lcd1602 报警模块智能仪表设计说明书4 传感器，实现多点温度测量，轻松的组建传感网络。综上分析，我们选用第二种方案图3.2 。图 3.2 温度传感模块仿真图(2) 显示模块方案一：采用 8 位段数码管，将单片机得到的数据通过数码管显示出来。该方案简单易行，但所需的元件较多，且不容易进行操作，可读性差，一旦设定后很难再加入其他的功能，显示格式受限制，且大耗电量大，不宜用电池给系统供电。方案二：采用液晶显示器件，液晶显示平稳、省电、美观，更容易

11、实现题目要求，对后续的园艺通兼容性高，只需将软件作修改即可，可操作性强，也易于读数，采用rt1602两行十六个字符的显示，能同时显示其它的信息如日期、时间、星期、温度。综上分析，我们采用了第二个方案图3.3 图 3.3 显示模块仿真图3.1.2 系统的具体设计与实现采用 at89s52单片机作为控制核心对温度传感器ds18b20控制，读取温度信号并进行计算处理， 并送到液晶显示器lcd1602 显示。 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。 数字温度计总体电路结构智能仪表设计说明书5 框图如图 3.4 所示。图 3.4 总体设计方框图3.2 器材

12、选用分析3.2.1 ds18b20 温度传感器1. ds18b20 的特点本设计的测温系统采用芯片ds18b20 ，ds18b20 是 dallas 公司的最新单线数字温度传感器，它的体积更小，适用电压更宽，更经济。实现方法简介ds18b20采用外接电源方式工作，一线测温一线与stc89c51 连接，测出的数据放在寄存器中，将数据经过bcd 码转换后送到 led显示。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度， 并且可根据实际要求通过简单的编程实现912位的数字值读数方式。 ds18b20 的性能

13、特点如下：独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信；多个 ds18b20 可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能；无须外部器件；可通过数据线供电，电压范围为3.05.5 ；零待机功耗；温度以 9 或 12位数字；用户可定义报警设置；主控制器lcd1062显示温度传感器单片机复位时钟振荡智能仪表设计说明书6 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；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；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,高速暂存器。 ds18b20 的管脚排

14、列如图3.5 所示。 64 位光刻 rom 是出厂前被光刻好的， 它可以看作是该 ds18b20 的地址序列号。 不同的器件地址序列号不同。图 3.5 ds18b20 的内部结构图 3.6 ds18b20 的引脚分布图64 位 rom 的结构开始 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 位是前面 56 位的 crc 检验码，这也是多个 ds18b20 可以采用一线进行通信的原因。温度报警触发器th和 tl，可通过软件写入户报警上下限。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 eeram。高速暂存 ram 的结

15、构为 8 字节的存储器，结构如图3.6 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。该字节各位的c 64 位rom 和单线接口高速缓存存储器与控制逻辑温度传感器高温触发器th 低温触发器tl 配置寄存器8 位 crc 发生器vdd 智能仪表设计说明书7 定义如图 3.7 所示。低 5 位一直为 1，tm是工作模式位， 用于设置 ds18b20 在工作模式还是在测试模式， ds18b20出

16、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。tm r11r01111.图 3.7 ds18b20的字节定义ds18b20 高速暂存器共 9 个存存单元，如表3-1 所示：表 3-1 ds18b20的引脚分布图序号寄存器名称作用序号寄存器名称0 温度低字节以 16 位补码形式存放4、5保留字节1、21 温度高字节6 计数器余值2 th/用户字节1存放温度上限7 计数器 / 3 hl/用户字节2存放温度下限8 crc以 12 位转化为例说明温度高低字节存放形式及计算：12 位转化后得到的 12 位数据，存储在 18b20的两个高低两个 8 位的 ram 中

17、，二进制中的前面5 位是符号位表3-2 所示。如果测得的温度大于0，这 5 位为 0，只要将测到的数值乘于0.0625 即可得到实际温度；如果温度小于 0， 这 5 位为 1， 测到的数值需要取反加1 再乘于 0.0625才能得到实际温度表3-2。表 3-2 ds18b20的字节存放表高 8 位s s s s s s s s 低 8 位232221202-12-22-32-4由图3.7 可以看到， dsl8b20 的内部存储器是由 8个单元组成，其中第 0、1个存放测量温度值，第 2、3分别存放报警温度的上下限值，第4单元为配置单元， 5、6、7单元在 dsl8b20 这里没有被用到。 对于第

18、 4个寄存器， 用户可以设置温度转换精度， 系统默认 12bit 转换精度，相当于十进制的00625，其转换时间大约为 750us。智能仪表设计说明书8 图 3.7 内部存储器结构图表 3-3 温度精度配置r1 r0 转换精度（ 16 进制）转换精度（十进制）转换时间0 0 9bit 0.5 93.75ms 0 1 10bit 0.25 187.5ms 1 0 11bit 0.125 375ms 1 1 12bit 0.0625 750ms 由表 3-3 可见，ds18b20 温度转换的时间比较长，而且分辨率越高，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

19、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0.0625lsb形式表示。当符号位 s0 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 s1 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 3-4 是一部分温度值对应的二进制

20、温度数据。智能仪表设计说明书9 表 3-4 温度精度配置温度 / 二进制表示十六进制表示+125 0000 0111 1101 0000 07d0h +85 0000 0101 0101 0000 0550h +25.0625 0000 0001 1001 0000 0191h +10.125 0000 0000 1010 0001 00a2h +0.5 0000 0000 0000 0010 0008h 0 0000 0000 0000 1000 0000h -0.5 1111 1111 1111 0000 fff8h -10.125 1111 1111 0101 1110 ff5eh -2

21、5.0625 1111 1110 0110 1111 fe6fh -55 1111 1100 1001 0000 fc90h ds18b20完成温度转换后，就把测得的温度值与ram 中的 th 、tl 字节内容作比较。若 tth或 ttl，则将该器件内的报警标志位置位，并对主机发出的报警搜索命令作出响应。因此，可用多只ds18b20 同时测量温度并进行报警搜索。在 64 位 rom 的最高有效字节中存储有循环冗余检验码（crc ） 。主机 rom 的前 56位来计算 crc 值，并和存入 ds18b20 的 crc 值作比较，以判断主机收到的rom 数据是否正确。ds18b20的测温原理是这这

22、样的 , 器件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振荡频率明显改变， 所产生的信号作为减法计数器2 的脉冲输入。 器件中还有一个计数门，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所对应的一个基数分别置入减法计数器1、温度寄存器中，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，

23、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计数到 0 时，停止温度寄存器的累加， 此时温度寄存器中的数值就是所测温度值。其输出用于修正减法计数器的预置值，只要计数器门仍未关闭就重复上述过程，直到温度寄存器值大致被测温度值。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，因此智能仪表设计说明书10 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据。由于 ds18b20 采用的“一线总线”结构，

24、所以数据的传输与命令的通讯只要通过微处理器的一根双向i o 口就可以实现。 dsl8b20约定在每次通信前必须对其复位，具体的复位时序如图3.8 图 3.8 复位时序图图 3.8 ，trstl为主机发出的低电平信号，本文中有at89s52提供， trstl的最小时延为 480us, 然后释放总线，检查dsl8b20的返回信号，看其是否已准备接受其他操作，其中 tpdhigh时间最小为 15us，过 60us 为 ds18b20 没有准备好，主机应继续复位，直到检测到返回信号变为低电平为止。表 3-5 ds18b20 的 rom 操作指令操作指令33h55hcchf0hech含义读 rom匹配

25、rom跳过 rom搜索 rom报警搜索rom表 3-6 ds18b20 的存储器操作指令操作指令4eh beh 48h 44h d8h b4h 含义写读内部复制温度转换重新调出读电源主机一旦检测到 ds18b20 的存在，根据 ds18b2 的工作协议，就应对 rom 进行操作，接着对存储器操作，最后进行数据处理。在ds18b20 中规定了 5条对 rom 的操作命令。见表3-5。主机在发送完 rom 操作指令之后， 就可以对 ds18b20 内部的存储器进行操作， 同样ds18b20 规定了 6条操作指令。见表 3-6。 ds18b20 的读、写时序图见图 3.9 。智能仪表设计说明书11

26、图3.9 ds18b20 的读写时序图2.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，而对 at89s52单片机来说，硬件上并不支持单总线协议，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：初始化时序、读时序、写时序。所有时序都是将主机作为主设备，单图 3.10 ds18b20 的复位时序图 3.11 ds

27、18b20 的读时序智能仪表设计说明书12 图 3.12 ds18b20的写时序总线器件作为从设备。而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，如果要求单总线器件回送数据，在进行写命令后，主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。对于 ds18b20 的读时序分为读0 时序和读 1 时序两个过程图3.11 和图 3.12。对于 ds18b20 的读时隙是从主机把单总线拉低之后，在15 秒之内就得释放单总线，以让 ds18b20 把数据传输到单总线上。 ds18b20 在完成一个读时序过程，至少需要 60us 才能完成。ds18b20 的写时序， 对于 ds18b20

28、 的写时序仍然分为写0 时序和写 1 时序两个过程，对于 ds18b20 写 0 时序和写 1 时序的要求不同， 当要写 0 时序时，单总线要被拉低至少 60us，保证 ds18b20 能够在 15us 到 45us 之间能够正确地采样io 总线上的“ 0”电平，当要写 1 时序时，单总线被拉低之后，在15us 之内就得释放单线。3.2.2 at89s52 单片机介绍1. at89s52 的主要性能与 mcs-51单片机产品兼容， 8k字节在系统可编程flash 存储器、 1000 次擦写周期、 全静态操作： 0hz33hz 、三级加密程序存储器、 32 个可编程 i/o 口线 、三个 16位

29、定时器 / 计数器 八个中断源、全双工 uart 串行通道、 低功耗空闲和掉电模式 、掉电后中断可唤醒、看门狗定时器、双数据指针、掉电标识符。2. at89s52 的功能特性at89s52 是一种低功耗、高性能 cmos8 位微控制器，具有 8k 在系统可编程 flash 存储器。使用atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80c51 产品指令和引脚完全兼容。片上 flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位 cpu 和在系统可编程 flash ，使得 at89s52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 at89s52具

30、有以下标准功能：智能仪表设计说明书13 8k 字节 flash ，256 字节 ram ， 32 位 i/o 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个 16 位 定时器 / 计数器，一个 6 向量 2 级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外， at89s52 可降至 0hz 静态逻辑操作，支持2 种软件可选择节电模式。空闲模式下， cpu 停止工作，允许 ram 、定时器/ 计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下， ram内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。8 位微控制器 8k 字节在系统可编程 flash at89s52 p0 口：p0

31、口是一个 8 位漏极开路的双向i/o 口。作为输出口，每位能驱动8 个ttl逻辑电平。对 p0端口写“ 1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，p0口也被作为低 8 位地址 / 数据复用。在这种模式下， p0具有内部上拉电阻。在 flash编程时， p0 口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。p1 口：p1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向 i/o 口，p1 输出缓冲器能驱动 4 个 ttl 逻辑电平。对 p1 端口写“ 1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。 作为输入使用时， 被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因

32、，将输出电流（iil ） 。此外，p1.0 和 p1.2 分别作定时器 / 计数器 2 的外部计数输入 （p1.0/t2 ）和时器 / 计数器 2 的触发输入（ p1.1/t2ex） ，具体如下所示。在 flash编程和校验时， p1口接收低 8 位地址字节。引脚号第二功能p1.0 t2 （定时器 / 计数器 t2的外部计数输入），时钟输出p1.1 t2ex（定时器 / 计数器 t2的捕捉 / 重载触发信号和方向控制）p1.5 mosi（在系统编程用）p1.6 miso（在系统编程用）p1.7 sck（在系统编程用）p2 口：p2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向 i/o 口，p2 输出缓

33、冲器能驱动 4 个ttl 逻辑电平。对p2 端口写“ 1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入 口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（ iil ） 。在访问外部程序存储器或用16 位地址读取外部数据存储器（例如执行movx dptr） 时，p2 口送出高八位地址。在这种应用中，p2 口使用很强的内部上拉发送 1。在使用 8 位地址（如movx ri）访问外部数据存储器时，p2 口输出 p2智能仪表设计说明书14 锁存器的内容。在 flash编程和校验时， p2口也接收高 8 位地址字节和一些控制信号。p3 口：p3 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向

34、 i/o 口，p2 输出缓冲器能驱动 4 个 ttl 逻辑电平。对 p3 端口写“ 1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。 作为输入使用时， 被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（iil ） 。 p3 口亦作为 at89s52特殊功能（第二功能）使用，如下所示。 在 flash编程和校验时， p3口也接收一些控制信号。p3.0 rxd(串行输入口 ) p3.1 txd(串行输出口 ) p3.2 int0( 外中断 0) p3.3 int1( 外中断 1) p3.4 t0( 定时/ 计数器 0) p3.5 t1( 定时/ 计数器 1) p3.6 wr(外部数据存储器写

35、选通 ) p3.7 rd(外部数据存储器读选通 ) 此外， p3口还接收一些用于flash 闪存编程和程序校验的控制信号。rst 复位输入。当振荡器工作时，rst引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。ale/prog 当访问外部程序存储器或数据存储器时，ale （地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下， ale仍以时钟振荡频率的1/6 输出固定的脉冲信号， 因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是： 每当访问外部数据存储器时将跳过一个ale脉冲。对 flash 存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（prog ） 。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（sfr

36、）区中的 8eh单元的 d0位置位，可禁止 ale操作。该位置位后，只有一条movx 和 movc 指令才能将 ale激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ale禁止位无效。psen 程序储存允许（psen ） 输出是外部程序存储器的读选通信号，当 at89c52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次psen 有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次psen 信号。ea/vpp 外 部 访 问 允 许 ， 欲 使cpu仅 访 问 外 部 程 序 存 储 器 （ 地 址 为0000h-ffffh ） ，ea端必须保持低电平 （接地） 。

37、需注意的是： 如果加密位 lb1被编程，智能仪表设计说明书15 复位时内部会锁存ea端状态。如 ea端为高电平（接 vcc端） ，cpu 则执行内部程序存储器的指令。flash 存储器编程时，该引脚加上+12v的编程允许电源 vpp，当然这必须是该器件是使用 12v编程电压 vpp。3.3 软件流程图系统程序主要包括主程序、 读出温度子程序、 温度转换子程序、 计算温度子程序、显示等等。3.3.1 主程序主要功能是完成ds18b20的初始化工作，并进行读温度，将温度转化成为压缩bcd 码 并在显示器上显示传感器所测得的实际温度。3.3.2 读出温度子程序读出温度子程序的主要功能是读出ram 中

38、的 9 字节， 在读出时需要进行 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3.12 所示。图 3.12 读出温度子程序3.3.3 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，当采用12 位分辩率时转换时间约为 750ms ，在本程序设计中采用1s 显示程序延时法等待转换的完成。流程图如返回ds18b20复位跳过 rom 命令读取温度命令读取操作 crc检验9 字节完？crc检验正确？移入温度寄存器n y n y 智能仪表设计说明书16 发 ds18b20复位命令发跳过 rom 命令发温度转换开始命令返回图 3.13 图 3.13 温度转换流程图3.3.4

39、 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3.14 所示图 3.14 计算温度子程序y n 开始温 度 零下？温度取值补码置“”标志计算小数位温度计算整数位温度置“ +”标志返回智能仪表设计说明书17 第四章硬件电路的设计程序编写完以后， 我们先对其进行仿真， 初步验证电路图和程序的可行性和正确性。4.1 proteus简介proteus 是英国labcenter 公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于windows 操作系统上，可以仿真、分析(spice)各种模拟器件和集成电路，该软件的特点是：1 实现了单片机仿真

40、和spice 电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、rs232 动态仿真、 i2c 调试器、 spi调试器、键盘和lcd 系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。2 支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有：arm7(lpc21xx) 、8051/52系列、 avr 系列、 pic10/12/16/18系列、 hc11 系列以及多种外围芯片。3 提供软件调试功能。 在硬件仿真系统中具有全速、 单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、 寄存器等的当前状态， 因此在该软件仿真系统中， 也必须具有这些功能； 同

41、时支持第三方的软件编译和调试环境，如 keil c51 uvision2、mplab等软件。 具有强大的原理图绘制功能。总之，该软件是一款集单片机和spice分析于一身的仿真软件， 功能极其强大。proteus6.5是目前最好的模拟单片机外围器件的工具,真的很不错。可以仿真51 系列、 avr,pic 等常用的 mcu 及其外围电路（如lcd,ram,rom, 键盘,马达,led,ad/da, 部分 spi 器件,部分 iic 器件,.）其实 proteus 与 multisim 比较类似 ,只不过它可以仿真mcu。4.2 proteus仿真图开始显示时显示的是学号如图4.1 所示。图 4.1

42、 显示学号智能仪表设计说明书18 显示正常温度如图4.2 所示图 4.2 显示正常温度超过设计的温度上下限 （这里设上限和下限分别为100和 90. ） 蜂鸣器响报警如图 4.3 所示图 4.3 超过温度线报警智能仪表设计说明书19 第五章调试性能及分析系统的性能调试以主程序为主。硬件调试比较简单，直接插上电，软件调试可以先编写显示程序并进行硬件的正确性检验，然后分别进行主程序、 从程序的编写和调试，由于 ds18b20 与单片机采用串行数据传送， 因此对 ds18b20 进行编程时必须严格地保证读写时序，否则将无法读取测量结果。性能测试可用制作的温度计和已有的成品温度计来同时测量比较，由于

43、ds18b20精度较高，所以误差指标可以限制在0.1c 以内，另外， -55c 至+125c 的测温范围使得该温度计完全适用于一般的应用场合，其低电压供电的特性可做成电池供电的手持电子温度计如图5.1。图 5.1 调式结果智能仪表设计说明书20 总结本次的课程设计共五周时间， 分别进行了 bs18d20 电路原理图的设计， 电路仿真图的设计以及实物电路板的演示三个过程。经过这次的课程设计， 我们不仅加深了对proteus 仿真软件的了解和使用，还学到了许多课本上没有涉及知识，练习了电路原理图的设计和仿真运行， 同时对上学期学习的单片机课程进行了一次全面的复习和巩固，收益很大。我们知道，课程设计

44、一般强调能力培养为主，在独立完成设计任务的同时，还要注意其他几方面能力的培养与提高，如独立工作能力与创造力；综合运用专业及基础知识的能力，解决实际工程技术问题的能力；查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力；工程绘图的能力；书写技术报告和编制技术资料的能力。在专业知识与研究方法方面为日后的毕业设计乃至毕业后的工作奠定良好的基础这次课设让我对单片机有了进一步的了解，而且对 proteus 仿真软件的有了一定了解。体会到了 proteus 仿真软件的强大。通过本次课设， 能够使我们熟练掌握单片机控制电路的设计、程序编写和系统调试，从而全面地提高我们对单片机的软件、硬件等方面的理解， 进而增强我们在

45、实践环节的动手操作能力。 譬如，我们可以根据实验指导书的要求，完成 ds18b20 电路的硬件设计、电路器件的选择、单片机软件的运行、以及整体系统调试，并写出完善的设计报告。在进行课设之前，要求我们具备数字电路、模拟电路、电路基础、微机原理、电力电子、电机学和单片机等相关课程的知识，并具备一些基本的实践操作水平，为以后的就业打好一定的基础。总的来说， 这次的课程设计自己还是很满意的，感觉收获了不少东西， 相信此次学到的知识在以后的生活和学习中对我会有很大的帮助！智能仪表设计说明书21 参考文献1 张五一，张道光 . 微机原理与接口技术 . 郑州：河南科学技术出版社，2006 2 李广弟 . 单

46、片机基础 . 北京：北京航空航天大学出版社，1994 3 廖常初 . 现场总线概述 . 电工技术， 1999. 4 倪晓军 . 单片机原理与接口技术教程. 北京：清华大学出版社， 2009 5 姚年春向华 protel99se 基础教程 . 北京 . 人民名邮电出版社，2009 6韩颖; proteus在单片机技术实训教学中的应用j ; 中国科教创新导刊 ;2008年 31 期7 周灵彬 ; 张靖武 .proteus 的单片机教学与应用仿真 j . 单片机与嵌入式系统应用;2008 年 01 期8 张友德，涂时亮 . 单片微型机原理、应用与实验m. 复旦大学出版社 . 9 谭浩强 . c 程序

47、设计教程 m. 清华大学出版社 ,2007. 10 余孟尝 . 数字电子技术基础 m. 高等教育出版社 . 11 贾振国，许琳 . 智能化仪器仪表原理及应用m. 中国水利水电出版社 . 智能仪表设计说明书22 附录 1 源程序#include #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit dq=p16;/ds18b20与单片机连接口sbit rs=p10; sbit rw=p11; sbit en=p12; sbit beep = p17; uchar code str1= temperature is ; uchar code str2=studentn0: ; uchar code str3=0967112127; uchar data disdata5; uchar p=0; uint tvalue;/温度值uchar tflag;/温度正负标志/