基于DS128B20的數(shù)字溫度計設(shè)計說明

1、 PAGE17 / NUMPAGES17 目錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc25654 第1章單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的現(xiàn)實意義 PAGEREF _Toc25654 1 HYPERLINK l _Toc24542 第2章 總體方案設(shè)計 PAGEREF _Toc24542 2 HYPERLINK l _Toc10865 2 .1DS18B20的工作原理 PAGEREF _Toc10865 2 HYPERLINK l _Toc14916 2.2AT89C51的優(yōu)點 PAGEREF _Toc14916 3 HYPERLINK l _Toc23135 第3章 硬件部分設(shè)計 PA

2、GEREF _Toc23135 5 HYPERLINK l _Toc20996 3.1硬件設(shè)計思路 PAGEREF _Toc20996 5 HYPERLINK l _Toc22732 3.2溫度傳感器電路 PAGEREF _Toc22732 5 HYPERLINK l _Toc22714 3.3溫度顯示電路 PAGEREF _Toc22714 6 HYPERLINK l _Toc17358 3.4復(fù)位電路設(shè)計 PAGEREF _Toc17358 6 HYPERLINK l _Toc450 第4章 軟件電路設(shè)計 PAGEREF _Toc450 9 HYPERLINK l _Toc18732 4.

3、1 主程序 PAGEREF _Toc18732 9 HYPERLINK l _Toc32194 4.2讀出溫度子程序 PAGEREF _Toc32194 94.3 HYPERLINK l _Toc21361 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序 PAGEREF _Toc21361 94.4計算溫度子程序4.5顯示數(shù)據(jù)刷新子程序 HYPERLINK l _Toc21361 PAGEREF _Toc21361 9 HYPERLINK l _Toc22690 第5章 系統(tǒng)所運用的功能介紹 PAGEREF _Toc22690 135.1 HYPERLINK l _Toc29495 系統(tǒng)的調(diào)試與性能分析 PAGEREF

4、_Toc29495 135.2 HYPERLINK l _Toc29495 測試結(jié)果 PAGEREF _Toc29495 13 HYPERLINK l _Toc24072 心得體會 PAGEREF _Toc24072 14 HYPERLINK l _Toc24295 致 PAGEREF _Toc24295 15 HYPERLINK l _Toc31914 附件 PAGEREF _Toc31914 16第1章基于DS18B20數(shù)字溫度計的設(shè)計課題介紹本設(shè)計是一款簡單實用的小型數(shù)字溫度計，所采用的主要元件有傳感器DS18B20，單片機(jī)AT89C51，四位共陰極數(shù)碼管一個，電容電阻若干。DS18B2

5、0支持“一線總線”接口，測量溫度圍-55C+125C。在-10+85C圍,精度為0.5C。DS18B20的精度較差為 2C ?，F(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測溫類消費電子產(chǎn)品等。本次數(shù)字溫度計的設(shè)計共分為五部分，主控制器，LED顯示部分，傳感器部分，復(fù)位部分，時鐘電路。主控制器即單片機(jī)部分，用于存儲程序和控制電路；LED顯示部分是指四位共陽極數(shù)碼管，用來顯示溫度；傳感器部分，即溫度傳感器，用來采集溫度，進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換；復(fù)位部分，即復(fù)位電路。測量的總過程是，傳感器采集到外部環(huán)境的溫度，并進(jìn)行轉(zhuǎn)換后傳到

6、單片機(jī)，經(jīng)過單片機(jī)處理判斷后將溫度傳遞到數(shù)碼管顯示。本設(shè)計能完成的溫度測量圍是-55C+128C，由于能力有限，不能實現(xiàn)報警功能。第2章總體方案2.1 DS18B20的工作原理DS18B20溫度傳感器是美國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)的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn)912位的數(shù)字值讀數(shù)方式2.2 AT89C51的優(yōu)點AT89C51單片機(jī)。很明顯可以看出方案二只用到一個芯片，元器件數(shù)量少，接線簡單，易對端口進(jìn)行操作，尤其是編程涉與到的變量少，不易出錯。第3章 硬件部分設(shè)計3.1硬件設(shè)計思路按照系統(tǒng)設(shè)計功能的要

7、求，確定系統(tǒng)由3個模塊組成：主控制器、測溫電路和顯示電路。數(shù)字溫度計總體電路結(jié)構(gòu)框圖所示：AT89C51 主控制器 DS18B20 顯示電路 掃描驅(qū)動3.2溫度傳感器電路DS18B20溫度傳感器是美國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)的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn)912位的數(shù)字值讀數(shù)方式, 現(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。：3.3溫度顯示電路四位共陽極數(shù)碼管，能夠顯示小數(shù)和負(fù)溫度。零下時，第一個數(shù)碼管顯示負(fù)號。當(dāng)溫度超過99.9時，四個數(shù)碼管全部亮。列掃描用P3.0P3.3口

8、來實現(xiàn)，驅(qū)動方式采用串聯(lián)電阻直接驅(qū)動。3.4復(fù)位電路設(shè)計單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位電路在這里采用的是開機(jī)復(fù)位電路形式，其中電阻R采用6.8K的阻值，電容采用電容值為10F的電解電容，系統(tǒng)開機(jī)自動復(fù)位，不能中途用按鍵進(jìn)行復(fù)位。3.5系統(tǒng)總電路圖如下：第四章：軟件的設(shè)計主要包括主程序、讀出溫度子程序、溫度轉(zhuǎn)換命令子程序、計算溫度子程序和現(xiàn)實數(shù)據(jù)刷新子程序等。主程序 主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實時顯示、讀出并處理DS18B20的測量溫度值。溫度測量每1S進(jìn)行一次。主流程圖如下：調(diào)用顯示程序初始化初次上電Y讀出溫度值溫度計算處理顯示數(shù)據(jù)刷新發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令1s到？N4.2讀出溫度子程序 讀出溫度子程序的主要

9、功能是讀出RAM中的9字節(jié)。在讀出時須進(jìn)行CRC校驗，校驗有錯時不進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的改寫。流程圖如下：發(fā)DS18B20復(fù)位命令發(fā)跳過ROM命令發(fā)讀取溫度命令讀取操作，CRC校驗9字節(jié)完？CRC校驗正？確？移入溫度暫存器結(jié)束NNYY4.3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)換開始命令。當(dāng)采用12位分辨率時，轉(zhuǎn)換時間約為750ms。在本程序設(shè)計中，采用1s顯示程序延時法等待轉(zhuǎn)換的完成。流程圖如下：發(fā)DS18B20復(fù)位命令發(fā)跳過ROM命令發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令結(jié)束4.4計算溫度子程序 計算溫度子程序?qū)AM中讀取值進(jìn)行BCD碼的轉(zhuǎn)換運算，并進(jìn)行溫度值正負(fù)的判定。開始溫度零下?NY置“+”標(biāo)志

10、溫度值取補(bǔ)碼置“-”標(biāo)志計算小數(shù)位溫度BCD值 計算整數(shù)位溫度BCD值 結(jié)束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顯示緩沖器中的顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新操作，當(dāng)最高數(shù)據(jù)顯示位為0時，將符號顯示位移入下一位。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)顯示符號百位數(shù)不顯示百位數(shù)顯示數(shù)據(jù)（不顯示符號）結(jié)束第五章：系統(tǒng)所運用的功能介紹：DS18B20與單片機(jī)之間采用串行通信的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫5.1系統(tǒng)的調(diào)試與性能分析：硬件調(diào)試比較簡單，首先焊接是否正確，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)行硬件的正確性檢驗，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

11、算溫度子程序和現(xiàn)實數(shù)據(jù)刷新子程序等的編程與調(diào)試由于DS18B20與單片機(jī)采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，對DS18B20進(jìn)行讀/寫編程時必須嚴(yán)格地保證讀/寫時序；否則將無法讀取測量結(jié)果。本程序采用單片機(jī)C語言編寫用Keil C3編譯器編程調(diào)試。并且應(yīng)用PROTUES7進(jìn)行電路的仿真與PCB班的設(shè)計布線。軟件調(diào)試到能顯示溫度值，并且在有溫度變化時顯示溫度能改變，就基本完成。性能測試可用制作的溫度機(jī)和已有的成品溫度計同時進(jìn)行測量比較。由于DS18B20的精度很高，所以誤差指標(biāo)可以限制在0.5以。另外，-55+125的測溫圍使得該溫度計完全適合一般的應(yīng)用場合，其低電壓供電特性可做成用電池供電的手持溫度計。5

12、.2測試結(jié)果在Protues過調(diào)節(jié)DS18B20的溫度示數(shù)加減，LED會自動顯示當(dāng)前DS18B20溫度示數(shù)，但有延時（系統(tǒng)程序中設(shè)定）心得體會通過本次數(shù)字電子的課程設(shè)計加強(qiáng)了我們動手，思考，解決問題的能力。此外培養(yǎng)了我們當(dāng)代大學(xué)生所缺失的一種認(rèn)真細(xì)致，思維嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神。耐心，沉穩(wěn)，細(xì)致，可謂是實驗者必備的一種素質(zhì)，缺一不可。在連接線路的過程中只要一不留神就會接錯管腳，導(dǎo)致整個實驗的失敗，花費過多的時間來尋找錯誤不如當(dāng)初就多細(xì)心找一個比較完美的方案。這是所謂的欲速則不達(dá)，事半功倍。本次的課程設(shè)計使我們進(jìn)一步鞏固了書本上的知識，做到了學(xué)以致用。這是我們第二次自己動手設(shè)計的電路，通過系統(tǒng)仿真軟件p

13、rotues和編譯軟件keil，使我們進(jìn)一步了解了單片機(jī)的設(shè)計制作過程，其中最為困難的是軟件部分，即編程部分，我們上網(wǎng)找了好多資料，雖然經(jīng)過自己的修改，但還是有很多功能不能實現(xiàn)，如溫度上下限設(shè)置。由于protues并不是很熟練，在使用的過程中有很多原件的名稱不知道，從而花費了大量的時間在網(wǎng)上查找，今后應(yīng)該在這方面多多努力。最后一步的焊接硬件也遇到了不少麻煩，P0端口沒有加上拉電阻，P1端口加三極管驅(qū)動導(dǎo)致數(shù)碼管不亮?？偨Y(jié)經(jīng)驗的時候我們得出這樣的結(jié)論，學(xué)習(xí)應(yīng)該學(xué)以致用，有目的的去學(xué)習(xí)，如果學(xué)了不用等于沒學(xué)。其次，要學(xué)以致用，理論聯(lián)系實際，這樣才會取得事半功倍的效果。致經(jīng)過兩個多星期的努力，我們順

14、利把實驗要求做出來了。雖然整個過程很艱苦，從剛開始的半知不懂，一步不懂解決一步，總結(jié)不足得出改善；但最終我得到的是滿滿的收獲。有時候理論明明已經(jīng)完全應(yīng)用實際就是會出問題，但是我沒有放棄。因為老師說過理論與實踐相差非常大，實際要考慮的問題遠(yuǎn)遠(yuǎn)比理論的多的多。所以我不斷地查資料、不斷地調(diào)試；最后終于成功了。這讓我深刻體會到有付出才有回報過程是有些許曲折。感這次電子課程設(shè)計，讓我所學(xué)的理論知識不再只是紙上談兵。我相信只要不放棄，不拋棄，勇于思考，迎難而上，擁有發(fā)現(xiàn)問題獨立解決問題的能力，在以后任何一件事上都能單擋獨挑。著重感老師的細(xì)心指導(dǎo)，耐心指教，與時排憂解難；也同樣感本組其他每個成員的大力支持和

15、幫助，團(tuán)結(jié)的力量使得難題變得容易攻破，因為眾多的智慧組成的合力是不可估量的超能量，每個組員都是解決問題的強(qiáng)者；讓我深刻認(rèn)識到團(tuán)結(jié)合作的重要性，以后也會一直把它當(dāng)做寶貴財富。附件：程序如下：/使用AT89C2051單片機(jī)，12MHZ晶振，用共陽LED數(shù)碼管/P1口輸出段碼，P3口掃描/#pragma src(d:aa.asm)#include reg51.h#include intrins.h /_nop_();延時函數(shù)用#define Disdata P1 /段碼輸出口#define discan P3 /掃描口#define uchar unsigned char#define uint u

16、nsigned intsbit DQ=P37; /溫度輸入口sbit DIN=P17; /LED小數(shù)點控制uint h;/*溫度小數(shù)部分用查表法*/uchar code ditab16=0 x00,0 x01,0 x01,0 x02,0 x03,0 x03,0 x04,0 x04,0 x05,0 x06,0 x06,0 x07,0 x08,0 x08,0 x09,0 x09;uchar code dis_712=0 x3F,0 x06,0 x5B,0 x4F,0 x66,0 x6D,0 x7D,0 x07,0 x7F,0 x6F,0 x00,0 x40;/* 共陽LED段碼表 0 1 2 3

17、4 5 6 7 8 9 不亮 - */ uchar code scan_con4=0 xfe,0 xfd,0 xfb,0 xf7; / 列掃描控制字uchar data temp_data2=0 x00,0 x00; / 讀出溫度暫放uchar data display5=0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00;/顯示單元數(shù)據(jù),共4個數(shù)據(jù),一個運算暫存用/*11微秒延時函數(shù)*/void delay(uint t)for(;t0;t-);/*顯示掃描函數(shù)*/scan()char k; for(k=0;k0; i-) /DQ=1;_nop_();_nop_(); DQ = 0;

18、_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();/5usDQ = val&0 x01; /最低位移出delay(6); /66usval=val/2; /右移一位DQ = 1;delay(1); /*18B20讀1個字節(jié)函數(shù)*/從總線上讀取一個字節(jié)uchar read_byte(void)uchar i;uchar value = 0;for (i=8;i0;i-)DQ=1;_nop_();_nop_();value=1;DQ = 0; /_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); /4usDQ = 1;_nop_();_nop_();_n

19、op_();_nop_(); /4us if(DQ)value|=0 x80;delay(6); /66usDQ=1;return(value);/*讀出溫度函數(shù)*/read_temp()ow_reset(); /總線復(fù)位write_byte(0 xCC); / 發(fā)Skip ROM命令write_byte(0 xBE); / 發(fā)讀命令temp_data0=read_byte(); /溫度低8位temp_data1=read_byte(); /溫度高8位ow_reset();write_byte(0 xCC); / Skip ROMwrite_byte(0 x44); / 發(fā)轉(zhuǎn)換命令/*溫度數(shù)據(jù)處理函數(shù)*/work_temp()uchar n=0; /if(temp_data1127)if(temp_data0!=0 x00) temp_data1=(255-temp_data1);temp_d