數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)學(xué)生：XXX指導(dǎo)教師：XXX內(nèi)容摘要：在這個(gè)信息化高速發(fā)展的時(shí)代，單片機(jī)已經(jīng)成為最經(jīng)典的微控制器，單片機(jī)技術(shù)普及到我們的生活，工作，科研，各個(gè)領(lǐng)域，已經(jīng)成為一種較為成熟的技術(shù)，作為一名工科類(lèi)學(xué)生，我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了單片機(jī)，就應(yīng)該把它熟練的應(yīng)用到我們的實(shí)際生活當(dāng)中。本文將要介紹一種單片機(jī)控制的數(shù)字溫度計(jì)，這種溫度計(jì)屬于多功能溫度計(jì)，它具有讀數(shù)方便，測(cè)溫范圍廣，測(cè)溫準(zhǔn)確，數(shù)字顯示，適用范圍寬等特點(diǎn)。主要用于對(duì)測(cè)溫要求比較準(zhǔn)確的場(chǎng)所，或科研室使用，該設(shè)計(jì)控制器使用單片機(jī)AT89S51，測(cè)溫傳感器使用DS18B20，本溫度計(jì)可以調(diào)整顯示日期、時(shí)間，可設(shè)定最低、最高溫度報(bào)警值。測(cè)量溫度超過(guò)設(shè)定的溫度上、下限，啟動(dòng)蜂鳴器和指示燈報(bào)警。溫度顯示穩(wěn)定。在實(shí)現(xiàn)溫度顯示的同時(shí)，能準(zhǔn)確達(dá)到以上要求。關(guān)鍵詞：數(shù)碼管顯示數(shù)字溫度計(jì)DS18B20AT89S51DesignfordigitalthermometerAbstract:Intheinformationageofhigh-speeddevelopment,SCMhasbecomeoneofthemostclassicmicrocontroller,SCMtechnologyspreadtoourlives,work,research,invariousfields,hasbecomeamorematuretechnology,asanengineeringstudent,wehavestudiedtheSCM,itshouldbeagoodapplicationtoouractuallife.Thispaperwillintroduceakindofmicrocontrollercontrolofthedigitalthermometer,thethermometerbelongstothemultifunctionthermometer,ithasreadingconvenience,awiderangeoftemperaturemeasurement,accuratetemperaturemeasurement,digitaldisplay,wideapplicationrangeandotherfeatures.Mainlyusedformoreaccuratetemperaturemeasurementrequirementsofplaces,orscientificresearchroom,theuseofSCMAT89S51controllerdesign,theuseofDS18B20temperaturesensor,thethermometercanadjustthedisplaydate,time,cansettheminimum,maximumtemperaturealarmvalue.Measuringthetemperatureexceedsthesettemperature,lowerlimit,startalarmbuzzerandindicatorlight.Temperaturestability.Intherealizationoftemperaturedisplayatthesametime,canaccuratelyachievetheaboverequirements.Keywords:SCMdigitalcontroldigitalpipedisplaythermometerDS18B20AT89S52devices目錄前言 11數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)方案的論證 11.1方案一 11.2方案二 12數(shù)字溫度計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì) 22.1主控制器AT89S51 22.1.1AT89S51的特點(diǎn)及特性： 22.1.2管腳功能說(shuō)明 32.1.3振蕩器特性 52.1.4芯片擦除 52.2溫度采集部分的設(shè)計(jì) 52.2.1溫度傳感器DS18B20 52.2.2DS18B20溫度傳感器與單片機(jī)的接口電路 102.3顯示部分電路設(shè)計(jì) 122.3.174LS164引腳功能及特性 122.3.2顯示電路 132.4報(bào)警電路的實(shí)現(xiàn) 142.5報(bào)警上、下限調(diào)整電路實(shí)現(xiàn) 142.6復(fù)位電路的實(shí)現(xiàn) 143系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 153.1主程序 153.2讀出溫度子程序 163.3溫度轉(zhuǎn)換命令子程序 173.4計(jì)算溫度子程序 183.5顯示數(shù)據(jù)刷新子程序 193.6系統(tǒng)的調(diào)試過(guò)程 194結(jié)束語(yǔ) 20附錄１：程序清單 21附錄2：整體設(shè)計(jì)原理圖 29參考文獻(xiàn)： 30數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)前言隨著人們生活水平的不斷提高，單片機(jī)在我們的日常生活中越來(lái)越廣泛，它帶給人們的方便是不可否定的，不如說(shuō)，數(shù)字溫度計(jì)，現(xiàn)在人們對(duì)它的要求是越來(lái)越高，要為現(xiàn)代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的設(shè)施就需要從單片機(jī)技術(shù)著手，一切向著數(shù)字化控制，智能化控制方向發(fā)展。本設(shè)計(jì)將介紹的數(shù)字溫度計(jì)與傳統(tǒng)的溫度計(jì)相比，具有讀數(shù)方便，測(cè)溫范圍廣，測(cè)溫準(zhǔn)確的特點(diǎn)，其輸出溫度采用數(shù)字顯示，該設(shè)計(jì)的控制器使用單片機(jī)AT89S51，測(cè)溫傳感器使用DS18B20，用3位共陽(yáng)極LED數(shù)碼管以串口傳送數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)溫度顯示，能準(zhǔn)確達(dá)到以上列出的要求。隨著時(shí)代的進(jìn)步與發(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)成為一種較為成熟的技術(shù)。本文將介紹一種基于單片機(jī)控制的數(shù)字溫度計(jì)，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，但溫度不在設(shè)置范圍內(nèi)時(shí)，可以報(bào)警。1數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)方案的論證1.1方案一由于本次設(shè)計(jì)是測(cè)溫電路，可以使用熱敏電阻之類(lèi)的器件利用其感溫效應(yīng)，在將隨被測(cè)溫度變化的電壓或電流采集過(guò)來(lái)，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后，就可以用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測(cè)溫度顯示出來(lái)，這種設(shè)計(jì)需要用到A/D轉(zhuǎn)換電路，感溫電路相對(duì)比較麻煩。1.2方案二★因?yàn)橐紤]到溫度傳感器，在單片機(jī)電路設(shè)計(jì)中，大多都是使用傳感器，所以這是非常容易想到的，所以可以采用一只溫度傳感器DS18B20，這類(lèi)傳感器，可以很容易直接讀取被測(cè)溫度值，進(jìn)行轉(zhuǎn)換，可以滿足設(shè)計(jì)要求?！锓桨付目傮w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1.2.1所示，控制器采用單片機(jī)AT89S51，溫度傳感器采用DS18B20，用5單片機(jī)復(fù)位單片機(jī)復(fù)位報(bào)警點(diǎn)按鍵調(diào)整時(shí)鐘振蕩主控制器LED顯示溫度傳感器圖總體設(shè)計(jì)框圖從以上兩種方案，很容易得出一個(gè)觀點(diǎn)：采用方案二，電路比較簡(jiǎn)單，軟件設(shè)計(jì)也比較簡(jiǎn)單。2數(shù)字溫度計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì)2.1主控制器AT89S512.1.1AT89S51的特點(diǎn)及特性：AT89S51引腳圖如圖2.1.1-1所示，共有40個(gè)引腳，4k圖2.1.1此外，AT89S51設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為0hz，并且可以通過(guò)軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下，CPU暫停工作，而ram定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存ram的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還具有pdip、tqfp和plcc等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。主要功能特性：兼容mcs-51指令系統(tǒng)4k可反復(fù)擦寫(xiě)（>100次）ipflashrom32個(gè)雙向i/o口4.5-5.5工作電壓2個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器時(shí)鐘頻率0-33mhz全雙工uart串行中斷口線128x8bit內(nèi)部ram2個(gè)外部中斷源低功耗空閑和省電模式中斷喚醒省電模式3級(jí)加密位看門(mén)狗（wdt）電路軟件設(shè)置空閑和省電功能靈活的isp字節(jié)和分頁(yè)編程雙數(shù)據(jù)寄存器指針管腳功能說(shuō)明VCC：供電電壓。GND:接地。P0口：P0口為一個(gè)8位漏極開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門(mén)電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫(xiě)1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FLASH編程時(shí)，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FLASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門(mén)電流。P1口管腳寫(xiě)入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門(mén)電流，當(dāng)P2口被寫(xiě)“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門(mén)電流。當(dāng)P3口寫(xiě)入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部上拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如以下所訴：P3口管腳備選功能P3.0RXD(串行輸入口)P3.1TXD(串行輸出口)P3.2/INTO(外部中斷0)P3.3/INTO(外部中斷1)P3.4T0(計(jì)時(shí)器0外部輸入)P3.5T1(計(jì)時(shí)器1外部輸入)P3.6/WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通)P3.7/RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通)P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PROG:當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。通常情況下，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而需要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如果想禁止ALE的輸出，可以在SFR8EH地址上置0。此時(shí)，ALE只有在執(zhí)行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳將被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。/PSEN:外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。/EA/VPP:當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間為外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH）,不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間為內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：來(lái)自反向振蕩器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。振蕩器特性XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。芯片擦除整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms來(lái)完成。在芯片擦除操作中，代碼陣列全被寫(xiě)“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，AT89S51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM,定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。單片機(jī)AT89S51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。2.2溫度采集部分的設(shè)計(jì)溫度傳感器DS18B20DS18B20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。TO-92封轉(zhuǎn)的DS18B20的引腳排列見(jiàn)下圖（底視圖），其管腳功能描述見(jiàn)表2.2.1圖-1引腳排列圖表2.2.1序號(hào)名稱(chēng)引腳功能說(shuō)明1GND地信號(hào)2DQ數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳。開(kāi)漏單總線接口引腳。當(dāng)被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源。3VDD可選擇的VDD引腳。當(dāng)工作于寄生電源時(shí)，此引腳必須接地。DS18B20的性能特點(diǎn)如下：獨(dú)特的單線接口僅需要一個(gè)端口引腳進(jìn)行通信；多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)組網(wǎng)功能；無(wú)須外部器件；可通過(guò)數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為3.0～5.5V；零待機(jī)功耗；溫度以9或12位數(shù)字；用戶可定義報(bào)警設(shè)置；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；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；DS18B20采用3腳PR—35封裝或8腳SOIC封裝，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖2.2.1-26464位ROM和單線接口存儲(chǔ)器與控制邏輯高速緩存低溫觸發(fā)器TL8位CRC發(fā)生器I/O溫度傳感器高溫觸發(fā)器配置寄存器CVDD圖2.2.1-264位ROM的結(jié)構(gòu)開(kāi)始8位是產(chǎn)品類(lèi)型的編號(hào)，接著是每個(gè)器件的唯一序號(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-3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，是易失性的，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，它的作用是來(lái)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在工作模式還是測(cè)試模式，DS18B20出廠時(shí)該位被設(shè)置為0，用戶要去改動(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2.2.1-3由表2.2.1高速暫存RAM的第6、7、8字節(jié)保留未用，表現(xiàn)為全邏輯1，第9字節(jié)讀出前面所有8字節(jié)的CRC碼，可用來(lái)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而保證通信數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。當(dāng)DS18B20接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開(kāi)始啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以16位帶符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式存儲(chǔ)在高速暫存存儲(chǔ)器的第1、2字節(jié)。單片機(jī)可以通過(guò)單線接口讀出該數(shù)據(jù)，讀數(shù)據(jù)時(shí)低位在先，高位在后，數(shù)據(jù)格式以0.0625℃當(dāng)符號(hào)位S=0時(shí)，表示測(cè)得的溫度值為正值，可以直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng)符號(hào)位S=1時(shí)，表示測(cè)得的溫度值為負(fù)值，要先將補(bǔ)碼變?yōu)樵a，再計(jì)算十進(jìn)制。表2.2.1-3表2.2.1-2DS18B20溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間表R1R0分辨率/位溫度最大轉(zhuǎn)向時(shí)間/ms00993.750110187.510113751112750DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換后，就把測(cè)得的溫度值與RAM中的TH、TL字節(jié)內(nèi)容作比較。若T>TH或T<TL,則將該器件內(nèi)的報(bào)警標(biāo)志位置位，并對(duì)主機(jī)發(fā)出的報(bào)警搜索命令作出響應(yīng)。因此，可用多只DS18B20同時(shí)測(cè)量溫度并進(jìn)行報(bào)警搜索。在64位ROM的最高有效字節(jié)中存儲(chǔ)有循環(huán)冗余檢驗(yàn)碼（CRC）。主機(jī)ROM的前56位來(lái)計(jì)算CRC值，并和存入DS18B20的CRC值作比較，以判斷主機(jī)收到的ROM數(shù)據(jù)是否正確。DS18B20的測(cè)溫原理是這樣的，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)晶振隨溫度變化其晶振頻率明顯改變，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—55%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溫度寄存器被預(yù)置在—55%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預(yù)置值減到0，溫度寄存器的值將加1減法計(jì)數(shù)器1預(yù)置將重新被裝入，減法計(jì)數(shù)器1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，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。表2.2.1溫度/℃二進(jìn)制表示十六進(jìn)制表示+125000001111101000007D0H+8500000101010100000550H+25.062500000001100100000191H+10.125000000001010000100A2H+0.500000000000000100008H000000000000010000000H-0.51111111111110000FFF8H-10.1251111111101011110FF5EH-25.06251111111001101111FE6FH-551111110010010000FC90H另外，由于DS18B20單線通信功能是分時(shí)完成的，它有嚴(yán)格的時(shí)隙概念，因此讀寫(xiě)時(shí)序很重要。系統(tǒng)對(duì)DS18B20的各種操作按協(xié)議進(jìn)行。操作協(xié)議為：初始化DS18B20(發(fā)復(fù)位脈沖)→發(fā)ROM功能命令→發(fā)存儲(chǔ)器操作命令→處理數(shù)據(jù)。DS18B20溫度傳感器與單片機(jī)的接口電路DS18B20可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時(shí)DS18B20的1腳接地，2腳作為信號(hào)線，3腳接電源。另一種是寄生電源供電方式，如圖2.2.2-1所示單片機(jī)端口接單線總線，為保證在有效的DS18B20時(shí)鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個(gè)MOSFET單片機(jī)單片機(jī)VCCGNDDS18B20029DS18B29DS18B29VCCGNDGND4.7K圖2.2.2-1當(dāng)DS18B20處于寫(xiě)存儲(chǔ)器操作和溫度A/D轉(zhuǎn)換操作時(shí)，總線上必須有強(qiáng)的上拉，上拉開(kāi)啟時(shí)間最大為10us。采用寄生電源供電方式時(shí)VDD端接地。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接口必須是三態(tài)的。由于DS18B20是在一根I/O線上讀寫(xiě)數(shù)據(jù)，因此，對(duì)讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)位有著嚴(yán)格的時(shí)序要求。DS18B20有嚴(yán)格的通信協(xié)議來(lái)保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。該協(xié)議定義了幾種信號(hào)的時(shí)序：初始化時(shí)序、讀時(shí)序、寫(xiě)時(shí)序。所有時(shí)序都是將主機(jī)作為主設(shè)備，單總線器件作為從設(shè)備。而每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機(jī)主動(dòng)啟動(dòng)寫(xiě)時(shí)序開(kāi)始，如果要求單總線器件回送數(shù)據(jù)，在進(jìn)行寫(xiě)命令后，主機(jī)需啟動(dòng)讀時(shí)序完成數(shù)據(jù)接收。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先，其復(fù)位時(shí)序如圖2.2.2-2圖2.2.2-2對(duì)于DS18B20的讀時(shí)序分為讀0時(shí)序和讀1時(shí)序兩個(gè)過(guò)程。對(duì)于DS18B20的讀時(shí)隙是從主機(jī)把單總線拉低之后，在15秒之內(nèi)就得釋放單總線，以讓DS18B20把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。DS18B20在完成一個(gè)讀時(shí)序過(guò)程，至少需要60us才能完成。其時(shí)序圖如圖2.2.2-3圖2.2.2-3對(duì)于DS18B20的寫(xiě)時(shí)序仍然分為寫(xiě)0時(shí)序和寫(xiě)1時(shí)序兩個(gè)過(guò)程。對(duì)于DS18B20寫(xiě)0時(shí)序和寫(xiě)1時(shí)序的要求不同，當(dāng)要寫(xiě)0時(shí)序時(shí)，單總線要被拉低至少60us，保證DS18B20能夠在15us到45us之間能夠正確地采樣I/O總線上的“0”電平，當(dāng)要寫(xiě)1時(shí)序時(shí)，單總線被拉低之后，在15us之內(nèi)就得釋放單總線。其時(shí)序圖如圖2.2.2-4圖2.2.2-42.3顯示部分電路設(shè)計(jì)2.3.174LS164引腳功能及特性74LS164是一個(gè)串入并出的8位移位寄存器，其引腳圖如圖2.3.1-1圖2.3.1-1圖2.3.1-2圖-3邏輯符合圖串行輸入帶鎖存時(shí)鐘輸入，串行輸入帶緩沖異步清除最高時(shí)鐘頻率可高達(dá)36Mhz功耗：10Mw/bit74系列工作溫度：0℃toVCC最高電壓：7V輸入最高電壓：7V最大輸出驅(qū)動(dòng)能力高電平：—0.4mA低電平：8mA顯示電路顯示電路如圖2.3.2-1所示，采用5位共陽(yáng)LED數(shù)碼管，從P3口RXD,TXD串口輸出段碼。顯示電路是使用的串口顯示，這種顯示最大的優(yōu)點(diǎn)就是使用的資源比較少，該顯示電路只使用單片機(jī)的3個(gè)端口P1.7，P3.0，P3.1.并配以4片串入并出移位寄存器74LS164(LED驅(qū)動(dòng))四只數(shù)碼管采用74LS164右移寄存器驅(qū)動(dòng)，顯示比較清晰。其工作過(guò)程如下：串行數(shù)據(jù)由P3.0發(fā)送，移位時(shí)鐘由P3.1送出。在移位時(shí)鐘的作用下，串行口發(fā)送緩沖器的數(shù)據(jù)一位一位地移入74LS164中。四片74LS164串級(jí)擴(kuò)展為4個(gè)8位并行輸出口，分別連接到4個(gè)LED顯示器的段選端作靜態(tài)顯示。圖2.3.2-12.4報(bào)警電路的實(shí)現(xiàn)蜂鳴器可以在被測(cè)溫度不在上下限范圍內(nèi)時(shí)，發(fā)出報(bào)警鳴叫聲音，同時(shí)LED數(shù)碼管將沒(méi)有被測(cè)溫度值顯示。2.5報(bào)警上、下限調(diào)整電路實(shí)現(xiàn)有三個(gè)獨(dú)立式按鍵可以分別調(diào)整溫度計(jì)的上下限報(bào)警設(shè)置，圖中的蜂鳴器可以在被測(cè)溫度不在上下限范圍內(nèi)時(shí)，發(fā)出報(bào)警鳴叫聲音，同時(shí)LED數(shù)碼管將沒(méi)有被測(cè)溫度值顯示，這時(shí)可以調(diào)整報(bào)警上下限，從而測(cè)出被測(cè)的溫度值。2.6復(fù)位電路的實(shí)現(xiàn)圖2.6-1中的按鍵復(fù)位電路是上電復(fù)位加手動(dòng)復(fù)位，使用起來(lái)比較方便，在程序跑飛時(shí)，可以手動(dòng)復(fù)位，這樣就不必重啟單片機(jī)電源，就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)位。圖2.6-1單片機(jī)主板電路3系統(tǒng)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，顯示數(shù)據(jù)刷新子程序等。3.1主程序調(diào)用顯示子程序1S到?到？調(diào)用顯示子程序1S到?到？初次上電發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開(kāi)始命令讀出溫度值溫度計(jì)算處理顯示數(shù)據(jù)判斷NYYN初始化圖3.1-1主程序流程圖3.2讀出溫度子程序讀出溫度子程序的主要功能是讀出RAM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3.2-1所示。發(fā)DS18B20復(fù)位命令發(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)移入溫度暫存器結(jié)束YNYN圖3.2-1讀溫度流程圖3.3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圖3.3-1所示。發(fā)跳過(guò)ROM命令發(fā)跳過(guò)ROM命令發(fā)DS18B20復(fù)位命令發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開(kāi)始命令結(jié)束圖3.3-1溫度轉(zhuǎn)換流程圖3.4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3.4-1所示。開(kāi)始開(kāi)始溫度零下溫度值取補(bǔ)碼置“Y_”標(biāo)志計(jì)算整數(shù)位溫度BCD值計(jì)算小數(shù)位溫度BCD值置“+”標(biāo)志結(jié)束N圖3.4-1計(jì)算溫度流程圖3.5顯示數(shù)據(jù)刷新子程序顯示數(shù)據(jù)刷新新子程序主要是對(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3.5-1所示。溫度數(shù)據(jù)移入顯示寄存器溫度數(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NYYN圖3.5-1顯示數(shù)據(jù)刷新流程圖3.6系統(tǒng)的調(diào)試過(guò)程當(dāng)操作者按下或松開(kāi)按鍵時(shí)，按鍵會(huì)產(chǎn)生機(jī)械抖動(dòng)。這種抖動(dòng)發(fā)生在按下或松開(kāi)的瞬間，一般持續(xù)幾到幾十毫秒，抖動(dòng)時(shí)間隨按鍵的結(jié)構(gòu)不同而不同。在掃描鍵盤(pán)過(guò)程中，必須想辦法消除按鍵抖動(dòng)，否則會(huì)引起錯(cuò)誤。在鍵盤(pán)掃描中，應(yīng)當(dāng)防止一次鍵而有多個(gè)對(duì)應(yīng)鍵輸入的情況。這種情況的發(fā)生是由于鍵掃描速度與鍵處理速度較快，當(dāng)按下的鍵還未松開(kāi)時(shí)，鍵掃描程序和鍵處理程序已執(zhí)行了多遍。這樣，由于程序執(zhí)行和按鍵動(dòng)作不同步而造成按一次鍵有多個(gè)值輸入的錯(cuò)誤狀態(tài)。為避免發(fā)生這種情況，必須保證按一次鍵。CPU只對(duì)改鍵作一次處理。為此，在掃描程序中不僅要檢測(cè)是否有按鍵按下，在有鍵按下的情況下，作一次鍵處理，而且在鍵處理完畢之后，還應(yīng)檢測(cè)按下的鍵是否松開(kāi)，只有當(dāng)按下的鍵松開(kāi)以后，程序才往下執(zhí)行。這樣每按一個(gè)鍵，只作一個(gè)鍵處理，把兩者達(dá)到同步，消除按一次按鍵有多次鍵值輸入的錯(cuò)誤情況。4結(jié)束語(yǔ)此次課程設(shè)計(jì)是我大學(xué)生活中的重要一部分。從最初的選題，開(kāi)題到寫(xiě)課程設(shè)計(jì)直到完成本次設(shè)計(jì)。期間，查找資料，老師指導(dǎo)，與同學(xué)交流，反復(fù)修改設(shè)計(jì)，每一個(gè)過(guò)程都是對(duì)自己能力的一次檢驗(yàn)和提升。通過(guò)本次實(shí)踐，鍛煉了設(shè)計(jì)實(shí)踐能力，此次課程設(shè)計(jì)是對(duì)我專(zhuān)業(yè)知識(shí)和專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)一次實(shí)踐檢驗(yàn)和鞏固，同時(shí)也是走向工作崗位前的一次熱身。這次課程設(shè)計(jì)收獲很多，比如學(xué)會(huì)了查找相關(guān)資料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，分析數(shù)據(jù)，提高了自己的制作能力。終于完成了我的課程設(shè)計(jì)，雖然在做的過(guò)程中遇到很多的難題，比如缺乏綜合應(yīng)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)的能力，對(duì)材料的不了解等等。由于時(shí)間有限，未能完成全部安裝與調(diào)試工作，對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果沒(méi)有作出最后的檢驗(yàn)，也感到遺憾。這次實(shí)踐是對(duì)自己大學(xué)兩年所學(xué)的一次大檢閱，使我明白自己知識(shí)還很不全面。面臨著即將畢業(yè)，要做的事情有很多，但自己的求學(xué)之路還很漫長(zhǎng)，以后更應(yīng)該在工作實(shí)踐中不斷學(xué)習(xí)，努力使自己成為一個(gè)對(duì)社會(huì)有所貢獻(xiàn)的人。本次課程設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于軟件算法的設(shè)計(jì)，需要很有技巧的程序算法，雖然以前也要求寫(xiě)程序，但是我覺(jué)得寫(xiě)一個(gè)好的程序并不是一件簡(jiǎn)單的事，只有當(dāng)我們嘗試著去做，才能真正掌握，只學(xué)習(xí)理論有些東西是很難理解的，更加談不上掌握了。從這次的課程設(shè)計(jì)中，我真正意識(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，程序只有在經(jīng)常的寫(xiě)和讀的過(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。這次課程設(shè)計(jì)得到了老師和同學(xué)的幫助，我非常感謝他們。每次遇到不懂的問(wèn)題，我最先是自己想辦法解決，其次是向同學(xué)、老師請(qǐng)教，而且他們都會(huì)耐心的幫助我解決問(wèn)題。感謝曾經(jīng)在各方面給予我?guī)椭耐瑢W(xué)們，在大學(xué)生活即將結(jié)束的日子里，我們?cè)僖淮窝堇[了團(tuán)結(jié)互助的童話，把一個(gè)復(fù)雜的，從來(lái)沒(méi)有上手的畢業(yè)設(shè)計(jì)圓滿完成了，正是因?yàn)橛辛四銈兊膸椭?，才讓我不僅學(xué)到了本次課程設(shè)計(jì)所涉及的新知識(shí)以外的東西，那就是團(tuán)結(jié)的力量。最后，感謝所有在這次課程設(shè)計(jì)中給予過(guò)我?guī)椭娜?。附錄１：程序清?.數(shù)字溫度計(jì)部分程序清單1.1初始化程序SIOKEQU5FHTEMPUTEREQU39HTEMPHEQU5EHTEMPLEQU5DHMS50EQU5CHSIGNEQU5BHS1BITP1.0S2BITP1.1S3BITP1.2S4BITP1.3ORG0000HLJMPMAINORG000BHLJMPTOITORG0030HMAIN:MOVSP,#60HMOVTMOD,#01HMOVTH0,#3CHMOVTL0,#0B0HSETBETOSETBTR0SETBEAMOVTEMPH,#30MOVTEMPL,#9MOVTEMPUTER,#15；溫度最始值MOVS1OK,#00HMOVSIGN,#00HMOV38H,#0BHMOV37H,#0CHMOV36H,#0BHACALLDISPACALLTIS1.2主程序START:JBS1,NET1ACALLT12MSJBS1,NET1JNBS1,$INCSIGNMOVA,SIGNCJNEA,#1，TIAOACALLTIAOTLTIAO:CJNEA,#2，NET1MOVSIGN,#0ACALLTIAOTHNET1：MOVA,SIOKCJNEA,#1,STARTMOVA,TEMPUTERSUBBA,TEMPHJNBACC.7,ALEMMOVA,TEMPUTERSUBBA,TEMPLJBACC.7,ALEMSETBP2.1ACALLWENDUACALLDISPMOVSIOK,#00HAJMPSTARTALEM:MOV36H,#0CHMOV37H,#0CHMOV38H,#0CHCLRP2.1ACALLDISPACALLTISLCALLWENDULCALLDISPMOVSIOK,#00HSJMPSTART1.3溫度總子程序wendu:ACALLINIT_1820ACALLRE_CONFIGACALLGET_TEMPERACALLTEMPER_COVRET1.4DS18B20初始化程序INIT_1820;SETBP2.0NOPCLRP2.0MOVR0，#06BHMOVR1，#03HTSR1：DJNZRO,TSR1;延時(shí)MOVR0，#6BHDJNZR1，TSR1SETBP2.0NOPNOPNOPMOVR0，#25HTSR2：JNBP2.0，TSR3DJNZR0，TSR2LJMPTSR4;延時(shí)TSR3：SETB20H.1;置標(biāo)志位，表示DS18B20不存在LJMPTSR5TSR4：CLR20H.1;消標(biāo)志位，表示DS18B20不存在LJMPTSR7TSR5：MOVR0，#06BHMOVR1，303HTSR6:DJNZR0,TSR6;延時(shí)MOVR0,#6BHDJNZR1，TSR6TSR7：SETBP2.0RET1.5重新寫(xiě)DS18B20暫存存儲(chǔ)器設(shè)定值RE_CONFIG:JB20H.1，RE_CONFIG1;若DS18B20存在，轉(zhuǎn)RE_CONFIG1RETRE_CONFIG1;MOVA,#0CCH;發(fā)SKIPROM命令LCALLWRITE_1820MOVA,#4EH;發(fā)寫(xiě)暫存存儲(chǔ)器命令LCALLWRITE_1820MOVA,#00H;TH(報(bào)警上限)中寫(xiě)入00HLCALLWRITE_1820MOVA,#00H;TL(報(bào)警下限)中寫(xiě)入00HLCALLWRITE_1820MOVA,#1FH;選擇9位溫度分辨率LCALLWRITE_1820RET1.6讀出轉(zhuǎn)換后的溫度值GET_TEMPERSETBP2.0;定時(shí)入口LCALLINIT_1820JB20H.1，TSS2RET;若DS18B20不存在則返回TSS2：MOVA,#0CCH;跳過(guò)ROM匹配LCALLWRITE_1820MOVA,#44H;發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令LCALLWRITE_1820LCALLINIT_1820MOVA,#0CCH;跳過(guò)ROM匹配LCALLWRITE_1820MOVA,#0BEH;發(fā)出讀溫度命令LCALLWRITE_1820LCALLREAD_1820MOV37H,A;將讀出的溫度數(shù)據(jù)保存RET1.7寫(xiě)DS18B20的程序WRITE_1820MOVR2，#8CLRCWR1：CLRP2.0NOPNOPNOPNOPRRCAMOVP2.0，CMOVR3，#35DJNZR3，$SETBP2.0NOPDJNZR2，WR1SETBP2.0RET1.8讀DS18B20的程序，從DS18B20中讀出兩個(gè)字節(jié)的溫度數(shù)據(jù)READ_1820;MOVR4，#2;將溫度高位和低位DS1820中讀RE00：MOVR2，#8RE01：CLRCS