環(huán)境溫度監(jiān)測系統(tǒng)

1、.課題三、環(huán)境溫度監(jiān)測系統(tǒng)一、設計要求環(huán)境溫度監(jiān)測系統(tǒng)廣泛地用于住宅小區(qū)、樓宇建筑和設備內(nèi)部等。其主要功能和指標如下：1、可以監(jiān)測8 點環(huán)境溫度信號，可以擴充；2、測量范圍為0.00 99.9 ，可以擴充到55 125，精度為±0.5 ；3、用 4 位數(shù)碼管進行循環(huán)顯示，其中最高位顯示通道提示符A H，低 3 位顯示實際溫度值，每秒切換一個通道進行輪流顯示；4、 可以隨時查看指定通道的溫度值（擴充功能）。二、設計指導1、方案選擇該系統(tǒng)主要由溫度檢測和數(shù)據(jù)采集兩部分組成。下面列舉兩種實現(xiàn)方案：方案一：溫度檢測可以使用低溫熱偶或鉑電阻，數(shù)據(jù)采集部分則使用帶有A/D 通道的單片機?？紤]到一

2、般的A/D 輸入通道都只能接收大信號，所以還應設計相應的放大電路。此方案的軟件簡單，但硬件復雜，且檢測點數(shù)追加時，成本會有較大增長幅度。方案二：使用單片機和單總線溫度傳感器構(gòu)成。單總線溫度傳感器可以采用DALLAS公司生產(chǎn)的 DS18B20系列，這類溫度傳感器直接輸出數(shù)字信號，且多路溫度傳感器可以掛在1 條總線上，共同占用單片機的1 條 I/O 線即可實現(xiàn)接口。在提升單片機I/O 線驅(qū)動能力的前提下，理論上可以任意擴充檢測的溫度點數(shù)。比較兩個方案后可以發(fā)現(xiàn)，方案二更適合于用作本系統(tǒng)的實施方案。盡管方案二不需要A/D，但考慮到系統(tǒng)擴充等因素，單片機可以選用 ADuc812，以便于在需要的時候擴充

3、參數(shù)存儲、 D/A 輸出、溫度控制等功能。2、 硬件設計采用方案二的硬件設計比較簡單，系統(tǒng)構(gòu)成如圖1 所示，原理圖如圖5 所示。單片機的'.P0 口用作 4 位數(shù)碼管的段碼線，P3.4 P3.7 用作 4 位數(shù)碼管的位選線（ ADuc812的 P3 有允許8mA 的灌電流，可以不加驅(qū)動）。P2.4 用作 DS18B20的數(shù)據(jù)輸入 / 輸出線。圖 1溫度監(jiān)測系統(tǒng)組成框圖DS18B20的引腳定義和封裝形式之一如圖2 所示。 DQ為數(shù)字信號輸入/ 輸出端； GND為電源地； VDD為外接電源。DS18B20的光刻 ROM中存有 64 位序列號，它可以看作是該 DS18B20的地址序列碼。 6

4、4 位光刻 ROM的排列是：開始 8 位（ 28H）是產(chǎn)品類型標號，接著的48位是該 DS18B20自身的序列號，最后8 位是前面 56位的循環(huán)冗余校驗碼（ CRC=X8+X5+X4+1）。光刻 ROM的作用是使每一個 DS18B20擁有惟一的地址序列碼，圖 2 DS18B20 引腳與封裝以確保在一根總線上掛接多個DS18B20。DS18B20內(nèi)部集成了暫存寄存器（或稱為暫存RAM）和 EEPROM兩類存儲器。暫存RAM為 9個字節(jié)，其地址分配及其相關(guān)說明如表1 所示。單片機通過命令實現(xiàn)對DS18B20的控制， 其支持的主要命令如表2 所示。 DS18B20的復位操作、 讀寫操作都必須遵從嚴格

5、的時序，其復位時序、 讀寫時序分別如圖 3 和圖 4 所示。關(guān)于DS18B20的詳細介紹和使用方法可以參考其數(shù)據(jù)手冊。表 1 DS18B20 暫存 RAM地址分配及其說明地寄存器名稱說明址溫度低字節(jié)0溫度測量值的低8 位，即 b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0溫度高字節(jié)1溫度測量值的高3 位及符號位，即S S S S S b10 b9 b8'.溫度高限2溫度報警上限，也可以用作自定義字節(jié)溫度高限3溫度報警下限，也可以用作自定義字節(jié)配置寄存器4格式為 0R1R011111， R1和 R0為 00、 01、 10、 11 對應的分辨率分別為 9、10、 11 和 12 位（包括

6、符號位）保留5未定義保留6未定義保留7未定義校驗碼8按 X8X5 X4 1 對前 8 個字節(jié)進行 CRC校驗表 2 DS18B20 主要命令及其功能說明命令碼功能說明命令碼功能說明33H讀 ROM中的 64 位地址序列碼BEH讀 9 字節(jié)暫存寄存器只有地址碼匹配的DS18B2 才能寫入溫度上 / 下限，緊隨其后是255H4EH接受后續(xù)的命令字節(jié)數(shù)據(jù)，對應上限和下限值鎖定總線上DS18B20的個數(shù)和識將 9 字節(jié)暫存寄存器的第3 和 4F0H48H別其 ROM中的 64 位地址序列碼字節(jié)復制到 EEPROM中只 有 溫 度 超 過 上 限 或 下 限 的將 EEPROM的內(nèi)容恢復到暫存寄ECHB

7、8HDS18B20才做出響應存器的第 3 和 4 字節(jié)'.讀供電模式，寄生供電時啟動 DS18B20進行溫度轉(zhuǎn)換，結(jié)44HB4HDS18B20 發(fā)送0 ，外接電源時果存入 9 字節(jié)的暫存寄存器DS18B20發(fā)送 1C 忽略地址序列碼，適合單片CHDS18B20圖 3 DS18B20 復位時序圖 4 DS18B20 讀/ 寫讀時序'.圖 5 系統(tǒng)原理圖3 、 軟件設計1、 軟件模塊的劃分該系統(tǒng)的控制軟件可以分為單片機初始化程序、定時中斷服務 程序和 DS18B20接口程序 等模塊。單片機初始化程序由主函數(shù)實現(xiàn)，主要完成定時器T0、 T1 的初始化、 中斷系統(tǒng)的初始化等功能。定時器

8、 T0(p3.4) 中斷函數(shù)每隔 5ms執(zhí)行 1 次，動態(tài)顯示 1 位數(shù)碼管；定時器 T1(p 3.5) 中斷函數(shù)每隔 50ms中斷 1 次，每中斷 20 次（ 1 秒）即讀取 1 路 DS18B20的溫度代碼，轉(zhuǎn)換為溫度值，再拆分成單個數(shù)碼后送入顯示緩沖區(qū)。DS18B20接口程序主要由復位函數(shù) 、讀位函數(shù) 、讀字節(jié)函數(shù) 、寫位函數(shù) 、寫字節(jié)函數(shù) 、讀溫度函數(shù) 等組成。2、 參考程序#include <aduc812.h>#include <intrins.h>sbit led0=P34;/P3.4 P3.7 用作 4 位 LED 的位選線'.sbit led1

9、=P35;sbit led2=P36;sbit led3=P37;sbit DQ = P24;/P2.4 用作 DS18B20 的數(shù)據(jù)線 DQfloat data TMP2=0,0;/ 讀取后的 2 個溫度值 ,將其除以 2 即可得出實際溫度;?unsigned char data f2=0,0;/ 結(jié)果是否為負溫,"0" 為正溫 ,"1" 為負溫。unsigned char data disp_buf4=0,0,0,0; /4位數(shù)碼管對應的值放入該緩沖區(qū)unsigned char data dot_position=0;unsigned char da

10、ta chno=0;/ 對應某路DS18B20/存各路 DS18B20 的地址序列號，為便于調(diào)試，只設計了2 路，可以擴充到8 路或更多unsigned char code SN28= 16, 62,148,60,0,0,0, 247,16,229,146,60,0,0,0, 87 ;/數(shù)字 0 9 和通道提示符A H 的段碼unsigned char code seg_table =0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71,0x6f,0x76;unsigned char co

11、de CH =10,11,12,13,14,15,16,17; /通道提示符的段碼偏移量/將 0.00999 之間的浮點數(shù)轉(zhuǎn)為單個數(shù)碼，并送顯示緩沖區(qū)和返回小數(shù)點的位置void ftochar(float valp)if(valp<10.0)dot_position=1;valp *=100.0;else if(valp>=10.0)&&(valp<100.0)dot_position=2;valp *=10.0;'.else if(valp>=100.0)&&(valp<1000.0) dot_position=3;dis

12、p_buf1=(int)valp/100;disp_buf2=(int)valp%100)/10;disp_buf3=(int)valp%100)%10;/延時 15 微妙的函數(shù)void delay(unsigned char n)do_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();/_nop_() 的頭文件為intrins.h_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();n-;while(n);/DS18B20 復位函數(shù)，按復位時序進行設計void ow_reset(void)D

13、Q = 0;/ DQ 置為低電平delay(36);/ 保持 480 sDQ = 1;/ DQ 置為高電平delay(24);/ 延時，等DS18B20 輸出低電平/DS18B20 讀位函數(shù)，按讀位時序進行設計unsigned char read_bit(void)unsigned char i;'.DQ = 0;/ DQ 置為低電平DQ = 1;/ DQ 置為高電平for (i=0; i<5; i+);/ 延時15 sreturn(DQ);/ 返回 DQ線的電平狀態(tài)/ DS18B20 寫位函數(shù)，按寫位時序進行設計void write_bit(char bitval)DQ = 0

14、;/ DQ 置為低電平if(bitval=1) DQ =1;/ 如果寫 1 則 DQ 置為高電平delay(6);/ 延時以維持電平狀態(tài)DQ = 1;/ DQ 置為高電平/ 從 DS18B20 讀取字節(jié)的函數(shù)unsigned char read_byte(void)unsigned char i;unsigned char value = 0;for (i=0;i<8;i+)if(read_bit() value|=0x01<<i;/ 調(diào)用讀位函數(shù)，讀出的8 個位移位成1 個字節(jié)delay(11);/ 延時以讀余下的位return(value);/寫字節(jié)到DS18B20 的函

15、數(shù)void write_byte(char val)'.unsigned char i;unsigned char temp;for (i=0; i<8; i+)/每次寫 1 位， 1 個字節(jié)分8 次完成temp = val>>i;temp &= 0x01;write_bit(temp);/調(diào)用寫位函數(shù)delay(10);/延時/ 從 DS18B20 讀物溫度代碼voidread_temp ()unsigned char i,j;unsigned char a,b;int mr;for(j=0;j<2;j+)/為便于調(diào)試， 僅以 2 路為例，改循環(huán)次數(shù)即

16、可擴充到8 路或更多，ow_reset();/調(diào)用復位函數(shù)delay(20);write_byte (0x55); / 發(fā)送 ROM 匹配命令for(i=0;i<8;i+)write_byte(SNji); /發(fā)送 64 位序列號write_byte (0xbe);/發(fā)送讀取暫存寄存器的命令'.a = read_byte();/連續(xù)讀取兩位溫度，余下數(shù)據(jù)沒有讀，實際使用時應讀出所有數(shù)b = read_byte();/據(jù)，并進行校驗，以提高可靠性mr=b*256+a;if(mr&0xf800)!=0) mr=-mr+1;TMPj=mr*0.5;/定時器 T0 中斷函數(shù)，每中

17、斷 1次，顯示 1 位數(shù)碼管void Time_disp(void) interrupt 1static unsigned char dispno=0;/ 數(shù)碼管位號TH0=0xee;/ 主頻為 11.0592，定時 5ms 的時間常數(shù)為 EE00HTL0=0x00;P3|=0xf0;P0=seg_tabledisp_bufdispno;/查當前數(shù)碼管的顯示數(shù)字對應的段碼if(dispno=dot_position) P0|=0x80;/當前位有小數(shù)點，則段碼最高位置1switch(dispno)/根據(jù)當前顯示的數(shù)碼管，接通位選線case 0 :led0=0;break;case 1 :led

18、1=0;break;case 2 :led2=0;break;case 3 :led3=0; break;dispno+;if(dispno=4) dispno=0;'./定時器 T1 中斷服務函數(shù)，每50ms 中斷 1 次void Timer1(void) interrupt 3static unsigned int count;TH1=0x4c;/50ms 對應的時間常數(shù)為4C00HTL1=0x00;count+;if(count>=20)/中斷 20 次即為 1 秒count=0;ftochar(TMPchno);/當前通道對應的溫度值轉(zhuǎn)換為單個數(shù)碼送顯示緩沖區(qū)disp_buf0=CHchno; /當前通道的提示符的段碼偏移量送顯示緩沖區(qū)首地址 chno+;if(chno= =2