單片機(jī)實(shí)驗(yàn)報(bào)告-溫度計(jì)

1、單片機(jī)實(shí)驗(yàn)報(bào)告-溫度計(jì) 成績: 濱江學(xué)院 單片機(jī)原理及應(yīng)用 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 溫度計(jì) ds182 院 系 濱江學(xué)院電子工程系 專 業(yè) 信息工程 學(xué)生姓名 馬駿 學(xué) 號 201209029 二零一七年十一月十八日 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、1 實(shí)驗(yàn)意義 在日常生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，經(jīng)常要用到溫度得檢測及控制，傳統(tǒng)得測溫元件有熱電偶與熱電阻。而熱電偶與熱電阻測出得一般都就是電壓,再轉(zhuǎn)換成對應(yīng)得溫度,需要比較多得外部硬件支持其缺點(diǎn)如下: 硬件電路復(fù)雜; 軟件調(diào)試復(fù)雜； 制作成本高。 本數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)采用美國 dall半導(dǎo)體公司繼 d820 之后推出得一種改進(jìn)型智能溫度傳感器 ds180 作為檢測元件,測溫范圍為-51

2、2,最 高分辨率可達(dá) 0、0625。 1b2可以直接讀出被測溫度值,而且采用三線制與單片機(jī)相連,減少了外部得硬件電路，具有低成本與易使用得熱點(diǎn)。 、2 功能要求 設(shè)計(jì)出得s1b20 數(shù)字溫度計(jì)測溫范圍在5512,誤差在0、5以內(nèi),采用e數(shù)碼管直接讀顯示。 二、實(shí)驗(yàn)硬件 2、1 方案設(shè)計(jì) 按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能得要求，確定系統(tǒng)由 3 個模塊組成：主控制器、測溫電路與顯示電路。 數(shù)字溫度計(jì)總體電路結(jié)構(gòu)框圖如圖所示: 2、2 硬件設(shè)計(jì) 溫度計(jì)電路設(shè)計(jì)原理圖如下圖所示,控制器使用單片機(jī)t8c2,溫度傳感器使用s182,使用四位共陽 le數(shù)碼管以動態(tài)掃描法實(shí)現(xiàn)溫度顯示 at89c2051 主 控 制 器 ds

3、18b20 顯 示 電掃 描 驅(qū) 2、3 主控制器 單片機(jī) atc251 具有低電壓供電與小體積等特點(diǎn)，兩個端口剛好滿足電路系統(tǒng)得設(shè)計(jì)需要,很適合便攜手持式產(chǎn)品得設(shè)計(jì)使用。系統(tǒng)可用兩節(jié)電池供電。at9c051 得引腳圖如下圖所示: 1、vc:電源電壓。 2、n：地。 3、p1 口：1 口就是一個 8 位雙向 i口。口引腳 p1、2p、7 提供內(nèi)部上拉電阻，、0 與1、要求外部上拉電阻。1、與 p1、1 還分別作為片內(nèi)精密模擬比較器得同相輸入（ani0)與反相輸入（i1)。p1 口輸出緩沖器可吸收 a 電流并能直接驅(qū)動 ld 顯示.當(dāng)1 口引腳寫入"1'時(shí),其可用作輸入端，當(dāng)引

4、腳 p1、p1、7 用作輸入并被外部拉低時(shí),它們將因內(nèi)部得寫入"1'時(shí)，其可用作輸入端。當(dāng)引腳 p、2p1、用作輸入并被外部拉低時(shí)，它們將因內(nèi)部得上拉電阻而流出電流. 4、p口：3 口得 p、p3、5、p、7 就是帶有內(nèi)部上拉電阻 得七個雙向 i/o 口引腳。p3、用于固定輸入片內(nèi)比較器得輸出信號并且它作為一通用 i o 引腳而不可訪問。p3 口緩沖器可吸收0ma 電流。當(dāng)3 口寫入"1'時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可用作輸入端。用作輸入時(shí)，被外部拉低得 p口腳將用上拉電阻而流出電流。 5、rst：復(fù)位輸入。rs一旦變成高電平所有得 io 引腳就復(fù)位到&qu

5、ot;'。當(dāng)振蕩器正在運(yùn)行時(shí)，持續(xù)給出 rst 引腳兩個機(jī)器周期得高電平便可完成復(fù)位。每一個機(jī)器周期需個振蕩器或時(shí)鐘周期。 6、xtal：作為振蕩器反相器得輸入與內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器得輸入. 7、xtal2:作為振蕩器反相放大器得輸出. 、4 總線驅(qū)動器 74ls24 7s4為 3 態(tài) 8 位緩沖器,一般用作總線驅(qū)動器。引腳圖如下圖。 2、5 顯示電路 顯示電路采用 4 位共陽極 ld 數(shù)碼管，從 p口輸出段碼，列掃描用 p3、0p3、口來實(shí)現(xiàn)，列驅(qū)動用5 三極管。 2、溫度傳感器 ds1b20 d12得性能特點(diǎn): 、適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍：3、5、5v,在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電。

6、 2、獨(dú)特得單線接口方式，d82在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與8b2得雙向通訊。 、 ds18b0 支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能,多個 ds18b2可以并聯(lián)在唯一得三線上,實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測溫。 4、d1b2在使用中不需要任何外圍元件，全部 傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管得集成電路內(nèi)。 、溫范圍-5+125,在10+8時(shí)精度為、。 6、可編程 得分辨率為 912 位，對應(yīng)得可分辨溫度分別為 0、0、25、0、125與 0、06，可實(shí)現(xiàn)高精度測溫. 、在 9 位分辨率時(shí)最多在 93、75m內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字,12 位分辨率時(shí)最多在 70ms 內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字,速度更快。 8、測量

7、結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號,以'一線總線'串行傳送給 c，同時(shí)可傳送 crc 校驗(yàn)碼,具有極強(qiáng)得抗干擾糾錯能力。 9、負(fù)壓特性:電源極性接反時(shí),芯片不會因發(fā)熱而燒毀, 但不能正常工作。1b20 與單片機(jī)得接口電路(引腳圖見右圖) ds8b0可以采用電源供電方式,此時(shí)ds18b20得第1 腳接地,第2腳作為信號線,第 3 腳接電源。 三、軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)程序主要包括主程序、讀出溫度子程序、溫度轉(zhuǎn)換命令子程序、計(jì)算溫度子程序與顯示數(shù)據(jù)刷新子程序等. 3、1 主程序 主程序得主要功能就是負(fù)責(zé)溫度得實(shí)時(shí)顯示、讀出并處理s1b2得測量溫度值。溫度測量每 1進(jìn)行一次。主程序流程圖如圖所示。 3

8、、2 讀出溫度子程序 讀出溫度子程序得主要功能就是讀出 ra中得 9 字節(jié)。在讀出時(shí)必須進(jìn)行rc 校驗(yàn)，校驗(yàn)有錯時(shí)不能進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)得改寫。讀出溫度子程序流程圖如下圖所示: 讀出溫度子程序 讀出溫度子程序得主要功能就是讀出 rm 中得 9 字節(jié)。在讀出時(shí)須進(jìn)行r校驗(yàn),校驗(yàn)有錯時(shí)不進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)得改寫。得出溫度子程序流程圖如下圖所示。 3、3 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要就是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令.當(dāng)采用2 位分辨率時(shí),轉(zhuǎn)換時(shí)間約為 750ms。在本程序設(shè)計(jì)中,采用 1s 顯示程序延時(shí)法等待轉(zhuǎn)換得完成。溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程圖如下圖所示。 計(jì)算溫度子程序 計(jì)算溫度子程序?qū)a中讀取值進(jìn)行c

9、d碼得轉(zhuǎn)換運(yùn)算,并進(jìn)行溫度值正負(fù)得判定。計(jì)算溫度子程序流程圖如下左圖所示、 現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)刷新子程序 現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)刷新子程序主要就是對顯示緩沖器中得顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新操作,當(dāng)最高數(shù)據(jù)顯示位為 0 時(shí)，將符號顯示位移入下一位.現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)刷新子程序流程圖如下右圖所示、 四、實(shí)驗(yàn)操作過程 系統(tǒng)得調(diào)試以程序調(diào)試為主。 硬件調(diào)試比較簡單,首先檢查電感得焊接就是否正確,然后可用萬用表測試或通電檢測。 軟件調(diào)試可以先編寫顯示程序并進(jìn)行硬件得正確性檢驗(yàn)，然后分別進(jìn)行主程序、讀出溫度子程序、溫度轉(zhuǎn)換命令子程序、計(jì)算溫度子程序與現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)刷新子程序等得編程及調(diào)試 由于 ds18b20 與單片機(jī)采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，對 ds18

10、b2進(jìn)行讀/寫編程時(shí)必須嚴(yán)格地保證讀/寫時(shí)序；否則將無法讀取測量結(jié)果。本程序采用單片機(jī)匯編或 c 語言編寫用ave3、2 或 keil c51 編譯器編程調(diào)試。 軟件調(diào)試到能顯示溫度值，并且在有溫度變化時(shí)顯示溫度能改變,救基本完成。56、性能測試可用制作得溫度機(jī)與已有得成品溫度計(jì)同時(shí)進(jìn)行測量比較。由于 d1b0 得精度很高,所以誤差指標(biāo)可以限制在、以內(nèi) 另外，-55+125得測溫范圍使得該溫度計(jì)完全適合一般得應(yīng)用場合，其低電壓供電特性可做成用電池供電得手持溫度計(jì)。 s18b0 溫度計(jì)還可以在高低溫報(bào)警、遠(yuǎn)距離多點(diǎn)測溫控制等方面進(jìn)行應(yīng)用開發(fā),但在實(shí)際設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下問題; 1、1820 工作時(shí)電

11、流高大 1、5a,總線上掛接點(diǎn)數(shù)較多且同時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)要考慮增加總線驅(qū)動,可用單片機(jī)端口在溫度轉(zhuǎn)換時(shí)導(dǎo)通一個 mosft 供電。 2、連接 ds1b20 得總線電纜就是有長度限制得,因此在用s1b2進(jìn)行 長距離測溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮總線分布電容與阻抗匹配等問題。 3、在s1b測溫程序設(shè)計(jì)中,向 ds8b20 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待 ds12得返回信號。一旦某個 ds18b20 接觸不好或斷線,當(dāng)程序讀s18b20 時(shí),將沒有返回信號，程序進(jìn)入死循環(huán).這一點(diǎn)在進(jìn)行 d18b20 硬件連接與軟件設(shè)計(jì)時(shí)要給予一定得重視。 五、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 六、實(shí)驗(yàn)總結(jié) 本次課程設(shè)計(jì)即將進(jìn)入尾聲,回想這兩周來得

12、電子設(shè)計(jì)制作經(jīng)歷,我感觸甚就是深刻.通過本次課程設(shè)計(jì),使我對電子設(shè)計(jì)及制作產(chǎn)生了較為濃厚得興趣，這不僅加強(qiáng)了自己對理論知識得理解與鞏固，還能提高自己得動手能力,可以說受益匪淺。當(dāng)然更重要得就是,激起了我學(xué)好單片機(jī)得斗志. 本次課程設(shè)計(jì)主要分為四部分：設(shè)計(jì)、仿真、調(diào)試.這三個步驟在整個課程設(shè)計(jì)過程中起著重要得作用。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)就是針對 ms-2 系列得單片機(jī)芯片tc89c52 來設(shè)計(jì)一個數(shù)字溫度計(jì),該設(shè)計(jì)充分利用了溫度傳感器s1b20 功能強(qiáng)大得優(yōu)點(diǎn)，如ds18b20 可以直接讀出被測溫度值，進(jìn)行轉(zhuǎn)換;而且采用三線制與單片機(jī)相連,減少了外部得硬件電路,具有低成本與易使用得特點(diǎn),大大簡化了硬件電

13、路,也使得該數(shù)字溫度計(jì)不僅具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、精確度較高、反應(yīng)速度較快、數(shù)字化顯示與不易損壞等特點(diǎn),而且性能穩(wěn)定,適用范圍廣,因此特別適用于對測溫要求比較準(zhǔn)確得場所。 附錄：程序代碼 #icle reg5、h dfie uchar ugned car defn uint unsigned it it ds22; in temp; uhar flag1; sbit dula=p6； sbi welp27; usined char cod ble0x3,0x06,0x5,0x4f，0x66，0x6d,0x7d, 0x，0x7,0x6f,0x77,0x7c，0x9,05e，0x,0x7； uns

14、gn hr o table1=xb,6,0b,0xc,0x6，xe，0xfd, 087，0xf,xe; voi dla(int cun) uint i； wile(count) i=20; wl（i0） i； count-; vid dsrese（vod) unt i； ds=0; =10; e(）i-; ds1; i=4; hie（0)i-； bit tmpadbit(void) ut i; bit d; s=0;i+; ds；i+;i+; a=; i=8；hile(i0)i; etun (dat); uhar tmpread(vo) car i,j,dat; at0; fo(i1;i=8;

15、+) =pradbit()； dat=(7)|（dat1); return(da）; voi tmptebte(uhar dat) uint ; ucar ； bit testb; o(j;j=;j+） estb=datx1; da=a1； i(test) d=0； i+；+; ds=1; i8;wile(i0)i-; el ds=0； i=；whil(i0）i-； d=； i+;i+; od mpchage(i) reset()； dlay（1）; tmrtebye(0cc)； tmpwritebyte（x4)； cesio unt tmp（） foa tt; uchr a,b; dsree（); eay(1)； tmwrtbyte（0c）; tmpwtebyte（0e)； atmpread（); b=te(); temp=; temp=； temp=temp|; t=tem0、065; temp=t*10+0、5； eturn tm； vid dipay（uint tm) ucar 1,a2,a2t，3; 1=emp/10； a=tep00; a=t/; a3a2t%