單片機(jī)課程設(shè)計(jì)數(shù)字溫度計(jì)

1、前 言 單片機(jī)技術(shù)作為計(jì)算機(jī)技術(shù)的一個(gè)分支，廣泛地應(yīng)用于工業(yè)控制，智能儀器儀表，機(jī)電一體化產(chǎn)品，家用電器等各個(gè)領(lǐng)域?！皢纹瑱C(jī)原理與應(yīng)用”在工科院校各專業(yè)中已作為一門(mén)重要的技術(shù)基礎(chǔ)課而普遍開(kāi)設(shè)。學(xué)生在課程設(shè)計(jì)，畢業(yè)設(shè)計(jì),科研項(xiàng)目中會(huì)廣泛應(yīng)用到單片機(jī)知識(shí)，而且，進(jìn)入社會(huì)后也會(huì)廣泛接觸到單片機(jī)的工程項(xiàng)目。鑒于此，提高“單片機(jī)原理及應(yīng)用”課的教學(xué)效果，讓學(xué)生參與課程設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)甚為重要。單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)涉及的內(nèi)容十分廣泛，如何使學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)掌握單片機(jī)應(yīng)用的基本原理及方法，是一個(gè)很有價(jià)值的教學(xué)項(xiàng)目。為此，我們進(jìn)行了“單片機(jī)的學(xué)習(xí)與應(yīng)用”方面的課程設(shè)計(jì)，鍛煉學(xué)生的動(dòng)腦動(dòng)手以及協(xié)作能力。 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)是針

2、對(duì)模擬電子技術(shù)，數(shù)字邏輯電路，電路，單片機(jī)的原理及應(yīng)用課程的要求，對(duì)我們進(jìn)行綜合性實(shí)踐訓(xùn)練的實(shí)踐學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，它包括選擇課設(shè)任務(wù)、軟件設(shè)計(jì)，硬件設(shè)計(jì)，調(diào)試和編寫(xiě)課設(shè)報(bào)告等實(shí)踐內(nèi)容。通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)以下三個(gè)目標(biāo):第一，讓學(xué)生初步掌握單片機(jī)課程的試驗(yàn)、設(shè)計(jì)方法，即學(xué)生根據(jù)設(shè)計(jì)要求和性能約束，查閱文獻(xiàn)資料，收集、分析類(lèi)似的相關(guān)題目，并通過(guò)元器件的組裝調(diào)試等實(shí)踐環(huán)節(jié)，使最終硬件電路達(dá)到題目要求的性能指標(biāo)；第二，課程設(shè)計(jì)為后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計(jì)打好基礎(chǔ)，畢業(yè)設(shè)計(jì)是系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)實(shí)踐，而課程設(shè)計(jì)的著眼點(diǎn)是讓學(xué)生開(kāi)始從理論學(xué)習(xí)的軌道上逐漸引向?qū)嶋H運(yùn)用，從已學(xué)過(guò)的定性分析、定量計(jì)算的方法，逐步掌握工程設(shè)計(jì)的步驟和方法

3、，了解科學(xué)實(shí)驗(yàn)的程序和實(shí)施方法。第三，培養(yǎng)學(xué)生勤于思考樂(lè)于動(dòng)手的習(xí)慣，同時(shí)通過(guò)設(shè)計(jì)并制作單片機(jī)類(lèi)產(chǎn)品，使學(xué)生能夠自己不斷地學(xué)習(xí)接受新知識(shí)（如在本課設(shè)題目中存在智能測(cè)溫器件DS18B20，就是課堂環(huán)節(jié)中不曾提及的“新器件”），通過(guò)多人的合作解決現(xiàn)實(shí)中存在的問(wèn)題，從而不斷地增強(qiáng)學(xué)生在該方面的自信心及興趣，也提高了學(xué)生的動(dòng)手能力，對(duì)學(xué)生以后步入社會(huì)參加工作打下一定良好的實(shí)踐基礎(chǔ)。 摘要：隨著時(shí)代的進(jìn)步和發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)已經(jīng)普及到我們生活，工作，科研，各個(gè)領(lǐng)域，已經(jīng)成為一種比較成熟的技術(shù),單片機(jī)具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，結(jié)合不同種類(lèi)的傳感器

4、，可實(shí)現(xiàn)諸如電壓、濕度、溫度、速度、硬度、壓力等的物理量的測(cè)量。本文將介紹一種基于單片機(jī)控制理論及其應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的數(shù)字溫度計(jì)。 本文主要介紹了一個(gè)基于AT89C51單片機(jī)的測(cè)溫系統(tǒng)，詳細(xì)描述了利用數(shù)字溫度傳感器DS18B20開(kāi)發(fā)測(cè)溫系統(tǒng)的過(guò)程，重點(diǎn)對(duì)傳感器在單片機(jī)喜愛(ài)的硬件連接，軟件編程以及各模塊系統(tǒng)流程進(jìn)行了詳盡分析，對(duì)各部分的電路也進(jìn)行一一介紹，該系統(tǒng)可以方便的是實(shí)現(xiàn)溫度采集和顯示，并可以根據(jù)需要任意設(shè)定上下限報(bào)警溫度，它使用起來(lái)方便，具有精度高、量程寬、靈敏度高、體積小、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，適合我們?nèi)粘Ｉ詈凸まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的溫度測(cè)量，也可以當(dāng)做溫度處理模塊嵌入其他系統(tǒng)中，作為其他主系統(tǒng)的輔助擴(kuò)展

5、。DS18B20和AT89C51結(jié)合實(shí)現(xiàn)最簡(jiǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)，適合與惡劣環(huán)境下進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，有廣泛的應(yīng)用前景。 本設(shè)計(jì)首先是確定目標(biāo)，氣候是各個(gè)功能模塊的設(shè)計(jì)，再在Proteus軟件上進(jìn)行仿真，修改，仿真。本溫度計(jì)屬于多功能溫度計(jì)，可以設(shè)置上下報(bào)警溫度，當(dāng)溫度不在設(shè)置范圍內(nèi)時(shí)，可以報(bào)警。 關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)，數(shù)字控制，溫度計(jì)， DS18B20，AT89C51目 錄 前言1 摘要3 關(guān)鍵字3一單片機(jī)簡(jiǎn)介511單片機(jī)的應(yīng)用512單片機(jī)的開(kāi)發(fā)過(guò)程6二、設(shè)計(jì)方案621設(shè)計(jì)任務(wù)和要求622方案辯證71溫度計(jì)軟件設(shè)計(jì)流程圖72元器件的選取73系統(tǒng)最終設(shè)計(jì)方案8三、設(shè)計(jì)方案的總體設(shè)

6、計(jì)框圖831硬件電路框圖832硬件電路概述933主控電路934顯示電路1035報(bào)警溫度調(diào)節(jié)電路1036溫度傳感器及 DS18B20測(cè)溫原理11四、系統(tǒng)軟件算法設(shè)計(jì)1541主程序1542讀出溫度子程序1643溫度轉(zhuǎn)換命令子程序1744 計(jì)算溫度子程序1745 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序1746 1602的液晶顯示18五、軟件仿真1851系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)1852系統(tǒng)原理圖19結(jié)與體會(huì)20附錄21參考文獻(xiàn)29二、設(shè)計(jì)方案21設(shè)計(jì)務(wù)任和要求1、基本范圍-201252、精度誤差小于0.53、LED 數(shù)碼直讀顯示4、可以任意設(shè)定溫度的上下限報(bào)警功能.22方案辯證1溫度計(jì)軟件設(shè)計(jì)流程圖： 設(shè)置堆棧指針將溫度轉(zhuǎn)換為BCD

7、碼發(fā)讀存儲(chǔ)器命令讀溫度數(shù)據(jù)復(fù)位DS18B20發(fā)跳過(guò)ROM命令顯示緩沖區(qū)初始化更新數(shù)據(jù)緩沖區(qū)延時(shí)發(fā)溫度轉(zhuǎn)換命令復(fù)位DS18B20發(fā)跳過(guò)ROM命令開(kāi)始 2元器件的選?。?jiǎn)纹瑱C(jī)芯片的選?。悍桨敢?采用89C51芯片作為硬件核心，利用Flash ROM，內(nèi)部具有4KB ROM 存儲(chǔ)空間,能于3V的超低壓工作,而且與MCS-51系列單片機(jī)完全兼容,但是運(yùn)用于電路設(shè)計(jì)中時(shí)由于不具備ISP在線編程技術(shù), 當(dāng)在對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試時(shí)，由于程序的錯(cuò)誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r(shí)，對(duì)芯片的多次拔插會(huì)對(duì)芯片造成一定的損壞。方案二:采用AT89C51單片機(jī)與MCS-51系列單片機(jī)相比有兩大優(yōu)勢(shì)：第一，片內(nèi)程序存儲(chǔ)器

8、采用閃存，使程序的寫(xiě)入更加方便；第二，提供了更小尺寸的芯片，使整個(gè)硬件電路的體積更小，且管腳數(shù)目為20個(gè)，與MCS-51相比減少一倍，使理解更容易。綜上所述：本課設(shè)中單片機(jī)芯片采用AT89C51。 溫度傳感器的選?。?方案一：采用熱敏電阻傳感器。利用熱敏電阻隨溫度變化而顯著變化，能直接將溫度的變化轉(zhuǎn)換為能量的變化，進(jìn)而制成溫度計(jì)。但是其測(cè)溫傳感器比較復(fù)雜，而且不易通過(guò)編制程序來(lái)控制測(cè)溫精度，增大系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難度。 方案二： 采用DS18B20溫度傳感器。DS18B20的內(nèi)部3腳（或8腳）封裝；使用特有的溫度測(cè)量技術(shù)，將被測(cè)溫度轉(zhuǎn)換成數(shù)值信號(hào)；3.05.5V的電源供電方式和寄生電源供電方式；ROM

9、由64位二進(jìn)制數(shù)字組成，共分為8個(gè)字節(jié)；RAM由9個(gè)字節(jié)的高速暫存器和非易失性電擦寫(xiě)ROM組成。綜上所述：溫度傳感器選取智能測(cè)溫器件DS18B20。本設(shè)計(jì)顯示電路采用1602液晶顯示模塊芯片。3系統(tǒng)最終設(shè)計(jì)方案：綜上各方案所述,對(duì)此次課設(shè)的方案選定: 采用AT89C51作為主控制系統(tǒng); 1602液晶顯示模塊芯片作為溫度數(shù)據(jù)顯示裝置;而智能溫度傳感器DS18B20器件作為測(cè)溫電路主要組成部分。至此，系統(tǒng)最終方案確定。三、設(shè)計(jì)方案的總體設(shè)計(jì)框圖溫度計(jì)電路設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)方框圖如圖所示，控制器采用單片機(jī)AT89C51，溫度傳感器采用DS18B20，用1602液晶顯示屏以串口傳送數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)溫度顯示。3.1硬

10、件電路框圖： 單片機(jī)芯片AT89C51復(fù)位電路晶振控制1602 顯示器溫度檢測(cè)電路DS18B20報(bào)警溫度調(diào)整鍵蜂鳴器，指示燈 圖總體設(shè)計(jì)方框圖3.2硬件電路概述：系統(tǒng)由單片機(jī)最小系統(tǒng)、顯示電路、按鍵、溫度傳感器等組成。本電路是由AT89C2051單片機(jī)為控制核心，具有與MCS-51系列單片機(jī)完全兼容，程序加密等功能，帶2KB字節(jié)可編程閃存，工作電壓范圍為2.76V，全靜態(tài)工作頻率為024MHZ；顯示電路由1602液晶顯示模塊芯片，可以進(jìn)行多行顯示；溫度報(bào)警按鍵設(shè)為五個(gè)，可以顯示華氏溫度，調(diào)節(jié)高低報(bào)警溫度；溫度傳感器電路主要由DS18B20測(cè)溫器件構(gòu)成，該器件主要功能有：采用單總線技術(shù)；每只DS

11、18B20具有一個(gè)獨(dú)立的不可修改的64位序列號(hào)；低壓供電，電源范圍為35V；測(cè)溫范圍為-20+125，誤差為0.5；復(fù)位電路是10K電阻構(gòu)成的上電自動(dòng)復(fù)位。3.3主控電路單片機(jī)AT89C51 具有低電壓供電和體積小等特點(diǎn)，四個(gè)端口只需要兩個(gè)口就能滿足電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計(jì)使用系統(tǒng)可用二節(jié)電池供電。晶振采用12MHZ。復(fù)位電路采用上電加自動(dòng)復(fù)位。主控芯片AT89C51 晶振電路 復(fù)位電路3.4顯示電路 本設(shè)計(jì)顯示電路采用1602液晶顯示模塊芯片，該芯片可現(xiàn)實(shí)16x2個(gè)字符，比以前的七段數(shù)碼管LED顯示器在顯示字符的數(shù)量上要多得多。另外，由于1602芯片編程比較簡(jiǎn)單，界面直

12、觀，因此更加易于使用者的操作和觀測(cè)。1602A芯片的接口信號(hào)說(shuō)明如下表：1602A芯片的接口信號(hào)說(shuō)明圖 液晶顯示電路35報(bào)警溫度調(diào)節(jié)電路本系統(tǒng)一共設(shè)置了五個(gè)按鍵，k1鍵只是顯示華氏溫度，k4鍵按下不松開(kāi)顯示高低報(bào)警溫度，松開(kāi)后恢復(fù)顯示正常溫度，k2鍵和k3鍵是分別用來(lái)調(diào)節(jié)高低報(bào)警溫度，k鍵控制調(diào)節(jié)時(shí)的上調(diào)或下調(diào)。具體調(diào)節(jié)如將高溫報(bào)警溫度調(diào)高，第一步將k4鍵按下不松，k鍵升起位置，調(diào)節(jié)k2鍵，則高溫報(bào)警溫度向上增加，反之亦然。低溫報(bào)警同理。圖 報(bào)警點(diǎn)調(diào)節(jié)電路3.6溫度傳感器及DS18B20測(cè)溫原理DS18B20溫度傳感器是美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏

13、電阻等測(cè)溫元件相比，它能直接讀出被測(cè)溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過(guò)簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)9-12位的數(shù)字值讀數(shù)方式。DS18B20的性能特點(diǎn)如下：（1）獨(dú)特的單線接口僅需要一個(gè)端口引腳進(jìn)行通信，DS18B20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DS18B20的雙向通訊。（2）DS18B20支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在惟一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)組網(wǎng)測(cè)溫；（3）無(wú)須外部器件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)；（4）可通過(guò)數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為3.0-5.5；（5）零待機(jī)功耗；（6）溫度以9或12位數(shù)字，對(duì)應(yīng)的可分辨溫度分別為0.5、0.25、0.125和0.

14、0625，可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫；（7）用戶可定義報(bào)警設(shè)置；（8）報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過(guò)程序限定溫度（溫度報(bào)警條件）的器件；（9）負(fù)電壓特性，電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作；（10）測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，以一線總線串行傳送給CPU，同時(shí)可傳送CRC校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力DS18B20采用3腳PR35封裝或8腳SOIC封裝，其引腳排列及內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖及測(cè)溫原理圖如下所示：圖 引腳排列圖 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖預(yù)置斜率累加器比較低溫度系數(shù)振蕩器計(jì)數(shù)器1溫度寄存器Tx預(yù)置=0高溫度系數(shù)振蕩器-0計(jì)數(shù)器2T1加1停止T2圖 DS18B20測(cè)溫原理圖64位ROM的結(jié)構(gòu)開(kāi)始

15、8位是產(chǎn)品類(lèi)型的編號(hào)，接著是每個(gè)器件的惟一的序號(hào)，共有48位，最后8位是前面56位的CRC檢驗(yàn)碼，這也是多個(gè)DS18B20可以采用一線進(jìn)行通信的原因。溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL，可通過(guò)軟件寫(xiě)入戶報(bào)警上下限。DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器還包括一個(gè)高速暫存RAM和一個(gè)非易失性的可電擦除的EERAM。高速暫存RAM的結(jié)構(gòu)為8字節(jié)的存儲(chǔ)器，結(jié)構(gòu)如圖4所示。頭2個(gè)字節(jié)包含測(cè)得的溫度信息，第3和第4字節(jié)TH和TL的拷貝，是易失的，每次上電復(fù)位時(shí)被刷新。第5個(gè)字節(jié)，為配置寄存器，它的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率。DS18B20工作時(shí)寄存器中的分辨率轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的溫度數(shù)值。該字節(jié)各位的定義如圖5

16、所示。低5位一直為1，TM是工作模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測(cè)試模式，DS18B20出廠時(shí)該位被設(shè)置為0，用戶不要去改動(dòng)，R1和R0決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)，來(lái)設(shè)置分辨率。溫度 LSB溫度 MSBTH用戶字節(jié)1TL用戶字節(jié)2配置寄存器保留保留保留CRCTMR1R011111圖5 DS18B20的字節(jié)定義 DS18B20的分辨率定義如表1所示表1 分辨率設(shè)置表R0R1分辨率最大溫度轉(zhuǎn)移時(shí)間009位96.75ms0110位187.5ms1011位375ms1112位750ms由表1可見(jiàn)，DS18B20溫度轉(zhuǎn)換的時(shí)間比較長(zhǎng)，而且分辨率越高，所需要的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)間越長(zhǎng)。因此，在實(shí)際應(yīng)

17、用中要將分辨率和轉(zhuǎn)換時(shí)間權(quán)衡考慮。主機(jī)控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換過(guò)程是：每一次讀寫(xiě)之前都要對(duì)DS18B20進(jìn)行復(fù)位，即將數(shù)據(jù)總線下拉500us，然后釋放，DS18B20收到信號(hào)后等待16-60us左右，之后發(fā)出60-240us的存在低脈沖，主CPU收到此此信號(hào)表示復(fù)位成功；復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM指令，然后發(fā)送RAM指令，這樣才能對(duì)DS18B20進(jìn)行預(yù)訂的讀寫(xiě)操作。表2 ROM指令集指令約定代碼功能讀ROM33H讀DS18B20中的編碼符合ROM55H發(fā)出此命令后，接著發(fā)出64位ROM編碼，訪問(wèn)單線總線上與該編輯相對(duì)應(yīng)的DS18B20使之做出響應(yīng)，為下一步對(duì)該DS18B20的讀寫(xiě)作準(zhǔn)備搜索

18、ROM0F0H用于確定掛接在同一總線上的DS18B20個(gè)數(shù)和識(shí)別64位ROM地址，為操作各器件作準(zhǔn)備跳過(guò)ROM0CCH忽略64位ROM地址，直接向DS18B20發(fā)送溫度變換指令告警搜索命令0ECH執(zhí)行后，只有溫度跳過(guò)設(shè)定值上限或下限的片子才能做出反應(yīng)表3 RAM指令集指令約定代碼功能溫度轉(zhuǎn)換44H啟動(dòng)DS18B20進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換讀暫存器0BEH讀暫存器9個(gè)字節(jié)內(nèi)容寫(xiě)暫存器4EH將數(shù)據(jù)寫(xiě)入暫存器的TH、TL字節(jié)復(fù)制暫存器48H把暫存器的TH、TL字節(jié)寫(xiě)到E2RAM中重調(diào)E2RAM0B8H把E2RAM中的TH、TL字節(jié)寫(xiě)到暫存器TH、TL字節(jié)讀供電方式0B4H啟動(dòng)DS18B20發(fā)送電源供電方式的信號(hào)

19、給主CPUDS18B20的測(cè)溫原理是這這樣的,器件中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給減法計(jì)數(shù)器1；高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為減法計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入。器件中還有一個(gè)計(jì)數(shù)門(mén)，當(dāng)計(jì)數(shù)門(mén)打開(kāi)時(shí)，DS18B20就對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)進(jìn)而完成溫度測(cè)量。計(jì)數(shù)門(mén)的開(kāi)啟時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器來(lái)決定，每次測(cè)量前，首先將最低溫所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)分別置入減法計(jì)數(shù)器1、溫度寄存器中，計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在最低溫所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。減法計(jì)數(shù)器1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)減法計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0時(shí)，溫度寄

20、存器的值將加1，減法計(jì)數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，減法計(jì)數(shù)器1重新開(kāi)始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到減法計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到0時(shí)，停止溫度寄存器的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值就是所測(cè)溫度值。其輸出用于修正減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置值，只要計(jì)數(shù)器門(mén)仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過(guò)程，直到溫度寄存器值大致被測(cè)溫度值。測(cè)溫電路四、系統(tǒng)軟件算法設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)是由硬件配合軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在硬件確定后，編寫(xiě)的軟件的功能也就基本定型了。所以軟件的功能大致可分為兩個(gè)部分：一是監(jiān)控，這也是系統(tǒng)的核心部分，二是執(zhí)行部分，完成各個(gè)具體的功能。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，顯示數(shù)據(jù)刷新

21、子程序等。4.1主程序主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時(shí)顯示、讀出并處理DS18B20的測(cè)量的當(dāng)前溫度值，溫度測(cè)量每1s進(jìn)行一次。這樣可以在一秒之內(nèi)測(cè)量一次被測(cè)溫度，其程序流程見(jiàn)圖所示。Y發(fā)DS18B20復(fù)位命令發(fā)跳過(guò)ROM命令發(fā)讀取溫度命令讀取操作，CRC校驗(yàn)9字節(jié)完？CRC校驗(yàn)正？確？移入溫度暫存器結(jié)束NNY初始化調(diào)用顯示子程序1S到？初次上電讀出溫度值溫度計(jì)算處理顯示數(shù)據(jù)刷新發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開(kāi)始命令NYNY圖 主程序流程圖圖讀溫度流程圖4.2讀出溫度子程序讀出溫度子程序的主要功能是讀出RAM中的9字節(jié)，在讀出時(shí)需進(jìn)行CRC校驗(yàn)，校驗(yàn)有錯(cuò)時(shí)不進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的改寫(xiě)。其程序流程圖如圖示發(fā)DS18B20復(fù)

22、位命令發(fā)跳過(guò)ROM命令發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開(kāi)始命令 結(jié)束圖 溫度轉(zhuǎn)換流程圖4.3溫度轉(zhuǎn)換命令子程序溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開(kāi)始命令，當(dāng)采用12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)換的完成。溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程圖如上圖，圖9所示4.4 計(jì)算溫度子程序計(jì)算溫度子程序?qū)AM中讀取值進(jìn)行BCD碼的轉(zhuǎn)換運(yùn)算，并進(jìn)行溫度值正負(fù)的判定，其程序流程圖如圖所示。 開(kāi)始溫度零下?溫度值取補(bǔ)碼置“”標(biāo)志計(jì)算小數(shù)位溫度BCD值 計(jì)算整數(shù)位溫度BCD值 結(jié)束置“+”標(biāo)志NY溫度數(shù)據(jù)移入顯示寄存器十位數(shù)0？百位數(shù)0？十位數(shù)顯示符號(hào)百位數(shù)不顯示百位數(shù)顯示數(shù)據(jù)（不顯示符號(hào)） 結(jié)束N

23、NYY圖計(jì)算溫度流程圖 圖顯示數(shù)據(jù)刷新流程圖4.5 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序顯示數(shù)據(jù)刷新子程序主要是對(duì)顯示緩沖器中的顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新操作，當(dāng)最高顯示位為0時(shí)將符號(hào)顯示位移入下一位。程序流程圖如圖。4.6 1602的液晶顯示1602液晶顯示流程圖：五、軟件仿真5.1系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)是在Proteus環(huán)境下進(jìn)行仿真的，仿真所用到的器件有：?jiǎn)纹瑱C(jī)AT89C51，DS1820溫度傳感器，蜂鳴器，液晶顯示器，一些電阻，電容等。仿真結(jié)果如下： 顯示器顯示 傳感器溫度 高低報(bào)警溫度 高溫報(bào)警 低溫報(bào)警報(bào)警時(shí)的led燈提示5.2系統(tǒng)原理圖六、總結(jié)與體會(huì) 經(jīng)過(guò)將近三周的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，終于完成了我的數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)

24、，雖然沒(méi)有完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求，但從心底里說(shuō)，還是高興的，畢竟這次設(shè)計(jì)把實(shí)物都做了出來(lái)，高興之余不得不深思呀！在本次設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我發(fā)現(xiàn)很多的問(wèn)題，雖然以前還做過(guò)這樣的設(shè)計(jì)但這次設(shè)計(jì)真的讓我長(zhǎng)進(jìn)了很多，單片機(jī)課程設(shè)計(jì)重點(diǎn)就在于軟件算法的設(shè)計(jì)，需要有很巧妙的程序算法，雖然以前寫(xiě)過(guò)幾次程序，但我覺(jué)的寫(xiě)好一個(gè)程序并不是一件簡(jiǎn)單的事，舉個(gè)例子，以前寫(xiě)的那幾次，數(shù)據(jù)加減時(shí)，我用的都是BCD碼，這一次，我全部用的都是16進(jìn)制的數(shù)直接加減，顯示處理時(shí)在用除法去刪分,感覺(jué)效果比較好，有好多的東西，只有我們?nèi)ピ囍隽耍拍苷嬲恼莆?，只學(xué)習(xí)理論有些東西是很難理解的，更談不上掌握。從這次的課程設(shè)計(jì)中，我真真正正的意識(shí)

25、到，在以后的學(xué)習(xí)中，要理論聯(lián)系實(shí)際，把我們所學(xué)的理論知識(shí)用到實(shí)際當(dāng)中，學(xué)習(xí)單機(jī)片機(jī)更是如此，程序只有在經(jīng)常的寫(xiě)與讀的過(guò)程中才能提高，這就是我在這次課程設(shè)計(jì)中的最大收獲。通過(guò)這次對(duì)數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)與制作，讓我了解了設(shè)計(jì)電路的程序，也讓我了解了關(guān)于數(shù)字溫度計(jì)的原理與設(shè)計(jì)理念，要設(shè)計(jì)一個(gè)電路總要先用仿真仿真成功之后才實(shí)際接線的。但是最后的成品卻不一定與仿真時(shí)完全一樣，因?yàn)?，再?shí)際接線中有著各種各樣的條件制約著。而且，在仿真中無(wú)法成功的電路接法，在實(shí)際中因?yàn)樾酒旧淼奶匦远軌虺晒ΑＫ?，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮兩者的差異，從中找出最適合的設(shè)計(jì)方法。 通過(guò)這次學(xué)習(xí)，讓我對(duì)各種電路都有了大概的了解，所以說(shuō)，坐而言

26、不如立而行，對(duì)于這些電路還是應(yīng)該自己動(dòng)手實(shí)際操作才會(huì)有深刻理解。 從這次的課程設(shè)計(jì)中，我真真正正的意識(shí)到，在以后的學(xué)習(xí)中，要理論聯(lián)系實(shí)際，把我們所學(xué)的理論知識(shí)用到實(shí)際當(dāng)中，學(xué)習(xí)單機(jī)片機(jī)更是如此，程序只有在經(jīng)常的寫(xiě)與讀的過(guò)程中才能提高，這就是我在這次課程設(shè)計(jì)中的最大收獲。 附錄：/*#include#include /shiyongyanshi#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit DQ=P33; sbit RS =P20;sbit RW =P21;sbit EN =P22;sbit k=P10;sbit

27、 k1=P14;sbit k2=P15;sbit k3=P16;sbit k4=P17;sbit led_red=P25;sbit led_blue=P26;sbit BEEP=P37;uchar bz=1;/BEEP=0;uchar ng=0; /fuhaobiaoshiwei uchar TempBuffer =TEMP: ;int temp_value; /溫度值 uchar code dis_title=-current temp-; void xianshi_huashi();uchar gw=40;char dw= 10;uchar xianshi_title= TEMP ALAR

28、M ;uchar xianshi_baojing=HI: LO: ; /345 10 12/-延時(shí)- void delayxus(uint x) uchar i; while(x-) for(i=0;i200;i+); /*LCD 控制*/讀lcd 狀態(tài)uchar read_lcd_state() uchar state ; RS=0;RW=1;EN=1;delayxus(1);state=P0;EN=0;delayxus(1); return state; / 忙等待void lcd_busy_wait() while(read_lcd_state()&0x80)=0x80);delayxu

29、s(5);/向LCD寫(xiě)數(shù)據(jù) void write_lcd_data(uchar dat) lcd_busy_wait(); RS=1;RW=0;EN=0;P0=dat;EN=1;delayxus(1);EN=0; /向LCD寫(xiě)指令 void write_lcd_cmd(uchar cmd) lcd_busy_wait(); RS=0;RW=0;EN=0;P0=cmd;EN=1;delayxus(1);EN=0; /-/LCD初始化void init_lcd() write_lcd_cmd(0x38); delayxus(1); write_lcd_cmd(0x01) ; delayxus(1)

30、; write_lcd_cmd(0x06); delayxus(1); write_lcd_cmd(0x0C) ; delayxus(1); /- /設(shè)置液晶顯示位置 void set_lcd_pos(uchar p) write_lcd_cmd(p| 0x80); /- /在LCD上顯示字符串 void dis_lcd_string(uchar p,uchar *s) /位置,字符指針 uchar i; set_lcd_pos(p);for(i=0;i16;i+) /16*2 write_lcd_data(si) ; delayxus(1); /- void delay_18B20(unsi

31、gned int i)while(i-);/-蜂鳴器- void beep() uchar i; for(i=0;i0;i-) DQ = 0; / 給脈沖信號(hào) dat=1; DQ = 1; / 給脈沖信號(hào) if(DQ) dat|=0x80; delay_18B20(4); return(dat);/*ds18b20寫(xiě)一個(gè)字節(jié)*/ void WriteOneChar(uchar dat) unsigned char i=0; for (i=8; i0; i-) DQ = 0; DQ = dat&0x01; delay_18B20(5); DQ = 1; dat=1; /*讀取ds18b20當(dāng)前溫

32、度*/void ReadTemp(void)unsigned char a=0;unsigned char b=0;unsigned char t=0;Init_DS18B20();WriteOneChar(0xCC); / 跳過(guò)讀序號(hào)列號(hào)的操作WriteOneChar(0x44); / 啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換delay_18B20(100); / this message is wery importantInit_DS18B20();WriteOneChar(0xCC); /跳過(guò)讀序號(hào)列號(hào)的操作WriteOneChar(0xBE); /讀取溫度寄存器等（共可讀9個(gè)寄存器） 前兩個(gè)就是溫度delay_

33、18B20(100);a=ReadOneChar(); /讀取溫度值低位 aaaaaaaaaaaaaaaaaaaab=ReadOneChar(); /讀取溫度值高位 bbbbbbbbbb b.a temp_value= b4; void temp_to_str() /溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成液晶字符顯示 if(temp_value & 0xE0)=0xE0) temp_value =temp_value +1 ; ng=1;elseng=0; if(k1=0) /while(k1=0); bz=(bz+1) %2; if(bz=0) temp_value =(int)(temp_value )*(9.0

34、/5.0)+32; if(ng=1) TempBuffer9=temp_value/100+0; if(TempBuffer9= ) TempBuffer9=-; TempBuffer10=temp_value%100/10+0; /十位 TempBuffer11=temp_value%10+0; /個(gè)位 TempBuffer12=0xdf; /溫度符號(hào) TempBuffer13=C; TempBuffer14=0; /TempBuffer1=ng %10+ 0; if(ng=0) TempBuffer9=temp_value/100+0; if(temp_value/100=0) TempB

35、uffer9 = ; TempBuffer10=temp_value % 100/10+0; /十位 if(temp_value % 100/10=0) TempBuffer10 = ; TempBuffer11=temp_value%10+0; /個(gè)位 / if(temp_value%10=0) TempBuffer11 = ; TempBuffer13=C; /溫度符號(hào) if(bz=0) TempBuffer13=F; TempBuffer14=0; /TempBuffer1=ng%10+0; void Delay1ms(unsigned int count)unsigned int i,j;for(i=0;icount;i+)for(j=0;j0;delay-) for(i=0;i=0) xianshi_baojing3=gw/100+0; xianshi_baojing4=gw%100/10+0