DS18B20溫度測量設計實驗報告2--精選文檔

1、 成績 信息工程學院課程設計說明書(論文)題 目: 溫度測量 課 程 名 稱: 單片機課程設計 專 業(yè): 電子信息工程 班 級: 電信0901 學 生 姓 名: 學 號: 31 16 10 設 計 地 點: 3#北603 指 導 教 師: 設計起止時間：2012年5月2日至2012年5月22日目 錄一、設計功能要求：3二、 系統(tǒng)總體設計方案：51、基本設計思想：52、實施方案論述：6三、 系統(tǒng)分析與設計：61、程序流程圖及說明62、溫度計的的電路設計9四、 源碼清單：12五、 改進意見與收獲體會:18六、 主要參考資料：19一、設計功能要求： 本次的設計主要是利用了數(shù)字溫度傳感器DS18B20

2、測量溫度信號，計算后可以在LCD數(shù)碼管上顯示相應的溫度值。其溫度測量范圍為-55125，精確到0.5。 本溫度計屬于多功能溫度計，可以設置上下報警溫度，當溫度不在設置范圍內(nèi)時，可以報警。數(shù)字溫度計所測量的溫度采用數(shù)字顯示，控制器使用單片機89C51，測溫傳感器使用DS18B20，用LCD1602實現(xiàn)溫度顯示。從溫度傳感器DS18B20可以很容易直接讀取被測溫度值，進行轉(zhuǎn)換即滿足設計要求。本次使用的單片機89C51和MCS-51是完全兼容的，是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的

3、低電壓、高性能CMOS8位微處理器。其主要特點如下： 8位CPU。 工作頻率最高為24M。 128B數(shù)據(jù)存儲器。 4KB程序存儲器。 程序存儲器的尋址空間為64KB。 片外數(shù)據(jù)存儲器的尋址空間為64KB。 128個用戶位尋址空間。 21個字節(jié)特殊功能寄存器。 4個8位的并行I/O接口：P0、P1、P2、P3。 兩個16位定時/計數(shù)器。 兩個優(yōu)先級別的5個中斷源。 1個全雙工的串行I/O接口，可多機通信。 111條指令，喊乘法指令和除法指令。 較強的位處理能力 。 采用單一+5V電源。 對于89C52而言，不同之處在于：有256B的數(shù)據(jù)存儲器、8K的程序存儲器、全雙工串行I/O接口、6個中斷源、

4、3個16位定時/計數(shù)器，工作頻率可升直33Mhz。比51擁有更高的性能。 單片機要對DS18B20進行讀寫，主要通過如下子程序進行驅(qū)動。（1）復位：在使用DS18B20時，首先需要對單片機進行復位。復位時，單片機給DS18B20的單總線至少480us的低電平信號。當DS18B20檢測到此復位信號后會在15-60us內(nèi)給出一個一個存在脈沖。該存在脈沖是是一個60-240us的低電平信號。為了能夠接收到此低電平，需要單片機在復位電平結(jié)束之后將總線拉高。（2）ROM指令：包括讀ROM指令，指定匹配芯片、跳躍ROM、芯片搜索、報警芯片搜索。ROM指令為8位長度，功能是對片內(nèi)的64位光刻ROM進行操作。

5、其主要目的是為了分辨總線上的多個器件。不過，在本系統(tǒng)中由于只有一個DS18B20，所以不需要進行ID辨識，所以可以采用一條特殊的跳過指令。具體指令可以參看其datasheet。（3）發(fā)送存儲器操作指令：在ROM指令發(fā)送給DS18B20后，緊接著需要向它發(fā)送存儲器操作指令，操作指令同樣為8位，共六條，分別是寫RAM數(shù)據(jù)、讀RAM數(shù)據(jù)、將RAM數(shù)據(jù)復制到EEPROM、溫度轉(zhuǎn)換、將EEPROM中的報警值復制到RAM、工作方式切換。（4）執(zhí)行和讀寫操作：一個存儲器操作指令結(jié)束后則將進行指令執(zhí)行或數(shù)據(jù)讀寫。如果是進行溫度轉(zhuǎn)換，需要等待DS18B20執(zhí)行其指令，轉(zhuǎn)換時間一般為500us。DS18B20溫度

6、值格式默認的12位轉(zhuǎn)化后得到的12位數(shù)據(jù)，存儲在18B20的兩個8比特的RAM中，二進制中的前面5位是符號位，如果測得的溫度大于0，這5位為0，只要將測到的數(shù)值乘于0.0625即可得到實際溫度；如果溫度小于0，這5位為1，測到的數(shù)值需要取反加1再乘于0.0625即可得到實際溫度。 如圖：DS18B20常用ROM指令：二、系統(tǒng)總體設計方案1、基本設計思想 基本設計方案：根據(jù)DS18B20的通訊協(xié)議，單片機控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個步驟：每一次讀寫之前都要對DS18B20進行復位操作，復位成功后發(fā)送一條ROM指令，最后發(fā)送RAM指令，這樣才能對DS18B20進行預定的操作。復位要求

7、主CPU將數(shù)據(jù)線下拉500微秒，然后釋放，當DS18B20收到信號后等待1660微秒左右，后發(fā)出60240微秒的存在低脈沖，主CPU收到此信號表示復位成功。 于是，給DS18B20不同的時序，可以讀取溫度傳感器的值，根據(jù)溫度算法算出當時的溫度值，在給顯示部分，通過LCD顯示出來。2、實施方案論述這個課題主要實現(xiàn)溫度的檢測以及通過數(shù)碼管顯示這兩個大功能，以及讀取這個相對較為容易的功能。因此在溫度檢測這一模塊上，利用DS18B20這一目前比較先進的溫度傳感器，可以很精確地感測實時溫度，對于DS18B20的通訊協(xié)議的控制，讀取測量的溫度值，經(jīng)過一定的算法，可以把溫度轉(zhuǎn)化為十進制，分別為高位和低位，先

8、暫存起來。經(jīng)顯示模塊調(diào)用，最終在LCD上顯示。時鐘電路C51主控電路DS18B20復位電路 顯示電路 電路方框圖2、 系統(tǒng)分析與設計1、程序流程圖及說明主函數(shù)完成對DS18B20的初始化，讀取溫度的轉(zhuǎn)換值，調(diào)用數(shù)據(jù)處理的子程序然后再生成顯示代碼，再將溫度顯示出來，然后根據(jù)溫度顯示的代碼判斷溫度值可以判斷它的值是否超出了預設的范圍。然后返回到主函數(shù)開始的位置，無論溫度值是否超出預設值，程序都會返回開始的位置，重復循環(huán)。開始始初始化、設置常量調(diào)用DS18B20初始化子程序讀溫度轉(zhuǎn)換值調(diào)用數(shù)據(jù)處理子程序生成顯示碼顯示溫度值主函數(shù)流程圖DQ置1DS18B20復位FLAG=?1發(fā)送OCCH 命令，跳過R

9、OM匹配發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換命令44H延時750us以上DS18B20初始化跳過ROM匹配發(fā)送溫度命令OBEH調(diào)用讀數(shù)據(jù)子程序返回DS18B20復位子程序DQ置1DQ置0延時至少573msDQ置1短延時等待DS18B20回應DQ=？0FLAG置1FLAG置0延時DQ置1 溫度值子程序2、溫度計的的電路設計溫度計采用AT89C51單片機作為微處理器，溫度計系統(tǒng)的外圍接口電路由晶振、LCD顯示電路、復位電路、溫度檢測電路、LCD驅(qū)動電路。溫度計系統(tǒng)的的硬件電路圖如下圖所示。溫度計的工作過程是：初始化其接收需要檢測的溫度，并一直處于檢測狀態(tài)，并將檢測到的溫度值讀取，并轉(zhuǎn)化為十進制數(shù)值，通過LCD顯示出來，再

10、顯示溫度,方便用戶來讀數(shù)使用記錄數(shù)據(jù)。具體實現(xiàn)方法是：單片機將從P2.2管腳讀進來的數(shù)據(jù)進行處理，P0.1到P0.7為數(shù)碼管的段選端口，通過RP1的驅(qū)動對LCD進行驅(qū)動。硬件電路原理圖時鐘電路復位電路顯示電路溫度檢測電路3、 源碼清單#include #include #define uint unsigned int#define uchar unsigned char#define delayNOP() _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();sbit DQ = P33;sbit LCD_RS = P20;sbit LCD_RW = P21;sbit LCD_EN

11、= P22;uchar code Temp_Disp_Title=Current Temp : ;uchar Current_Temp_Display_Buffer= TEMP: ;uchar code Temperature_Char8 = 0x0c,0x12,0x12,0x0c,0x00,0x00,0x00,0x00;uchar code df_Table= 0,1,1,2,3,3,4,4,5,6,6,7,8,8,9,9;uchar CurrentT = 0;uchar Temp_Value=0x00,0x00;uchar Display_Digit=0,0,0,0;bit DS18B20

12、_IS_OK = 1;void DelayXus(uint x) uchar i;while(x-) for(i=0;i200;i+);bit LCD_Busy_Check() bit result;LCD_RS = 0;LCD_RW = 1;LCD_EN = 1;delayNOP();result = (bit)(P0&0x80);LCD_EN=0;return result;void Write_LCD_Command(uchar cmd)while(LCD_Busy_Check();LCD_RS = 0;LCD_RW = 0;LCD_EN = 0;_nop_();_nop_();P0 =

13、 cmd;delayNOP();LCD_EN = 1;delayNOP();LCD_EN = 0;void Write_LCD_Data(uchar dat)while(LCD_Busy_Check();LCD_RS = 1;LCD_RW = 0;LCD_EN = 0;P0 = dat;delayNOP();LCD_EN = 1;delayNOP();LCD_EN = 0;void LCD_Initialise() Write_LCD_Command(0x01);DelayXus(5);Write_LCD_Command(0x38);DelayXus(5);Write_LCD_Command(

14、0x0c);DelayXus(5);Write_LCD_Command(0x06);DelayXus(5);void Set_LCD_POS(uchar pos) Write_LCD_Command(pos|0x80);void Delay(uint x) while(-x);uchar Init_DS18B20() uchar status;DQ = 1;Delay(8);DQ = 0;Delay(90);DQ = 1;Delay(8);DQ = 1;return status;uchar ReadOneByte() uchar i,dat=0;DQ = 1;_nop_();for(i=0;

15、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;void Read_Temperature() if(Init_DS18B20()=1)DS18B20_IS_OK=0;elseWriteOneByte(0xcc);WriteOneByte(0x44);Init_DS18B20();WriteOneByte(0xcc);WriteOneByte(0xbe);Temp_Value0 = ReadOne

16、Byte(); Temp_Value1 = ReadOneByte();DS18B20_IS_OK=1;void Display_Temperature() uchar i;uchar t = 150, ng = 0;if(Temp_Value1&0xf8)=0xf8) Temp_Value1 = Temp_Value1;Temp_Value0 = Temp_Value0+1;if(Temp_Value0=0x00)Temp_Value1+;ng = 1;Display_Digit0 = df_TableTemp_Value0&0x0f;CurrentT = (Temp_Value0&0xf0

17、)4) | (Temp_Value1&0x07)4);Display_Digit3 = CurrentT/100;Display_Digit2 = CurrentT%100/10;Display_Digit1 = CurrentT%10;Current_Temp_Display_Buffer11 = Display_Digit0 + 0;Current_Temp_Display_Buffer10 = .;Current_Temp_Display_Buffer9 = Display_Digit1 + 0;Current_Temp_Display_Buffer8 = Display_Digit2

18、+ 0;Current_Temp_Display_Buffer7 = Display_Digit3 + 0;if(Display_Digit3 = 0)Current_Temp_Display_Buffer7 = ;if(Display_Digit2 = 0&Display_Digit3=0)Current_Temp_Display_Buffer8 = ;if(ng) if(Current_Temp_Display_Buffer8 = )Current_Temp_Display_Buffer8 = -;else if(Current_Temp_Display_Buffer7 = )Current_Temp_Display_Buffer7 = -;else C