項目10數(shù)字溫度采集系統(tǒng)的設(shè)計課件

電子工業(yè)出版社單片機控制技術(shù)項目式教程

（C語言版）電子工業(yè)出版社項目10數(shù)字溫度采集系統(tǒng)的設(shè)計能了解A/D轉(zhuǎn)換器的相關(guān)技術(shù)指標；能理解ADC0809的工作原理與應用方法；能掌握ADC0809與51單片機的接口方法；能掌握DS18B20的工作原理和應用方法；能掌握數(shù)字溫度采集系統(tǒng)的硬件電路的分析與設(shè)計方法；能熟練編寫數(shù)字溫度采集系統(tǒng)的單片機控制程序。學習目標任務(wù)10.1數(shù)字電壓表的設(shè)計任務(wù)10.2數(shù)字溫度采集系統(tǒng)的設(shè)計項目拓展串行A/D轉(zhuǎn)換芯片PCF8591在實驗板上的應用項目小結(jié)思考與訓練項目10數(shù)字溫度采集系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)10.1數(shù)字電壓表的設(shè)計能夠?qū)⒛M量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的器件稱為模／數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換器。10.1.1A/D轉(zhuǎn)換器的基本原理

1．A/D轉(zhuǎn)換器的主要指標（1）分辨率：A/D轉(zhuǎn)換器能分辨的最小模擬輸入量。也就是指使輸出數(shù)字量變化一個相鄰數(shù)碼所需輸入模擬電壓的變化量。通常用能轉(zhuǎn)換成的數(shù)字量的位數(shù)來表示，如8位、10位、12位、16位等。位數(shù)越高，分辨率越高。（2）轉(zhuǎn)換時間：A/D轉(zhuǎn)換器完成一次轉(zhuǎn)換所需的時間。轉(zhuǎn)換時間是編程時必須考慮的參數(shù)。（3）量程：A/D轉(zhuǎn)換器所能轉(zhuǎn)換的輸入電壓范圍，如5V、10V等。（4）精度：與數(shù)字輸出量所對應的模擬輸入量的實際值與理論值之間的差值。有絕對精度和相對精度兩種表示方法。常用數(shù)字量的位數(shù)作為度量絕對精度的單位，如精度為±1/2LSB，而用百分比來表示滿量程時的相對誤差，如±0.05%。2．A/D轉(zhuǎn)換器的分類按轉(zhuǎn)換原理可分為逐次逼近（比較）式、雙積分式、計數(shù)式和并行式A/D轉(zhuǎn)換器；按其分辨率可分為8～16位的A/D轉(zhuǎn)換器芯片。目前最常用的是逐次逼近式和雙積分式。逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器是一種速度較快、精度較高的轉(zhuǎn)換器，其轉(zhuǎn)換時間在幾微秒到幾百微秒之間。常用產(chǎn)品有ADC0801～ADC0805型8位MOS型A/D轉(zhuǎn)換器、ADC0808／0809型8位MOS型A/D轉(zhuǎn)換器、ADC0816／0817型8位MOS型A/D轉(zhuǎn)換器、AD574型快速12位A/D轉(zhuǎn)換器。雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點是轉(zhuǎn)換精度高，抗干擾性能好，價格便宜，但轉(zhuǎn)換速度較慢。因此這種轉(zhuǎn)換器主要用于速度要求不高的場合。常用產(chǎn)品有ICL7106／ICL7107／ICL7126、MC14433／5G14433、ICL7135等。ADC開始轉(zhuǎn)換時，必須加一個啟動轉(zhuǎn)換信號，這一啟動信號要由單片機提供。不同型號的ADC，對于啟動轉(zhuǎn)換信號的要求也不同，一般分為脈沖啟動和電平啟動兩種。對于脈沖啟動型ADC，只要給其啟動控制端上加一個符合要求的脈沖信號即可，如ADC0809、AD574等。通常用WR和地址譯碼器的輸出經(jīng)一定的邏輯電路進行控制。對于電平啟動型ADC，當把符合要求的電平加到啟動控制端上時，立即開始轉(zhuǎn)換，在轉(zhuǎn)換過程中，必須保持這一電平，否則會終止轉(zhuǎn)換的進行。因此，在這種啟動方式下，單片機的控制信號必須經(jīng)過鎖存器保持一段時間，一般采用Ｄ觸發(fā)器、鎖存器或并行I/O接口等來實現(xiàn)。AD570、AD571等都屬于電平啟動型ADC。當ADC轉(zhuǎn)換結(jié)束時，ADC輸出一個轉(zhuǎn)換結(jié)束標志信號，通知單片機讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。單片機檢查判斷A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束的方法一般有中斷和查詢兩種。對于中斷方式，可將轉(zhuǎn)換結(jié)束標志信號接到單片機的中斷請求輸入線上或允許中斷的I/O接口的相應引腳，作為中斷請求信號；對于查詢方式，可把轉(zhuǎn)換結(jié)束標志信號經(jīng)三態(tài)門送到單片機的某一位I/O口線上，作為查詢狀態(tài)信號。A/D轉(zhuǎn)換器的另一個重要連接信號是時鐘，其頻率是決定芯片轉(zhuǎn)換速度的基準。整個A/D轉(zhuǎn)換過程都是在時鐘的作用下完成的。A/D轉(zhuǎn)換時鐘的提供方法有兩種：一種是由芯片內(nèi)部提供（如AD574），一般不需外加電路；另一種是由外部提供，有的用單獨的振蕩電路產(chǎn)生，更多的則是把單片機輸出時鐘經(jīng)分頻后，送到A/D轉(zhuǎn)換器的相應時鐘端。1．ADC0809的性能ADC0809采用＋5V電源供電。轉(zhuǎn)換時間：取決于芯片的工作時鐘。ADC0809為外接時鐘，轉(zhuǎn)換一次的時間為64個時鐘周期，當工作時鐘為500KHz時，轉(zhuǎn)換時間為128μs，最大允許值為800KHz。8位CMOS逐次逼近型的A/D轉(zhuǎn)換器。三態(tài)鎖定輸出。分辨率：8位?？傉`差：±1LSB。模擬輸入電壓范圍：單極性0～＋5V。10.1.2ADC0809芯片的介紹ADC0809有8個模擬量輸入通道IN0～IN7，在某一時刻，模擬開關(guān)只能與一路模擬量通道接通，對該通道進行A/D轉(zhuǎn)換。8路模擬開關(guān)與輸入通道的關(guān)系如表所示。ADDC、ADDB、ADDA是三條通道的地址線。當?shù)刂锋i存信號ALE為高電平時，ADDC、ADDB、ADDA三條線上的數(shù)據(jù)送入ADC0809內(nèi)部的地址鎖存器中，經(jīng)過譯碼器譯碼后選中某一通道。當ALE＝0時，地址鎖存器處于鎖存狀態(tài)，模擬開關(guān)始終與剛才選中的輸入通道接通。ADC0809是分時處理8路模擬量輸入信號的。注意：ADC0809通道的選擇比較靈活，根據(jù)應用的需要，可以固定選擇，也可以用CPU的端口動態(tài)選擇，這樣適合多路轉(zhuǎn)換時應用。IN7～IN0：模擬量輸入通道。ADDA、ADDB、ADDC：地址線。ALE：地址鎖存允許信號。

START：轉(zhuǎn)換啟動信號。D7～D0：數(shù)據(jù)輸出線。OE：輸出允許信號。CLK：時鐘信號。EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號。Vcc：＋5V電源。GND：為地。Vref＋、Vref－：參考電壓。3．ADC0809的引腳ADC0809的轉(zhuǎn)換時鐘CLK由單片機的ALE提供。4．ADC0809與51單片機的接口51單片機通過地址線P2.0和讀、寫控制線RD、WR來控制轉(zhuǎn)換器的模擬輸入通道地址鎖存ALE、啟動START和輸出允許OE。模擬輸入通道地址的譯碼輸入ADDA～ADDC由P0.0～P0.2提供。根據(jù)P2.0和P0.0～P0.2的連接方法，8模擬輸入通道的地址依IN0～IN7順序為0xFEF8～0xFEFF。1．任務(wù)要求用AT89C51和ADC0809設(shè)計一只簡單的數(shù)字電壓表，可以測量0~+5V的電壓，并將測得的電壓數(shù)值顯示在4位共陰極的數(shù)碼管上，要求測量精度為0.01V，即保留兩位小數(shù)。10.1.3數(shù)字電壓表的設(shè)計2．任務(wù)分析要實現(xiàn)本任務(wù)的要求，ADC0809是作為讀取模擬電壓值的A/D轉(zhuǎn)換芯片，在其輸入通道IN3上接入被測電壓就可以了。由于ADC0809的供電電壓是+5V，所以其輸入通道只能輸入0~+5V的電壓，正好與任務(wù)要求符合，我們可以用一只簡單的可調(diào)電阻，其一端接+5V，一端接地，中間的可調(diào)腳接入ADC0809的IN3，只要滑動電阻的可調(diào)腳，IN3上就能輸出不同的電壓值，通過ADC0809A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后送入AT89C51的P3口，AT89C51再將接收到的電壓值的數(shù)字量還原為模擬量顯示在數(shù)碼管上。由于0~+5V的模擬電壓值轉(zhuǎn)換為8位數(shù)字量00000000~11111111（0~255），一個數(shù)字量單位的電壓值是5V/255，將數(shù)字量還原為模擬量時只要將P3口讀取的數(shù)值乘以5V/255就可以了。我們可以用T0的定時中斷為ADC0809提供CLK信號。3．任務(wù)設(shè)計（1）器件的選擇根據(jù)任務(wù)的要求和分析，采用AT89C51作為CPU，ADC0809作為A/D轉(zhuǎn)換芯片，一只可調(diào)電阻用來獲取不同的電壓，一只4位的共陰極數(shù)碼管顯示電壓，包括AT89C51工作的外圍電路，設(shè)計所用器件清單如表所列。（3）軟件程序設(shè)計

源程序如下：//***************************************************************************//宏定義#include<reg51.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint//***************************************************************************//數(shù)碼管碼表ucharcodeLEDData[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F};//ADC0809控制腳定義sbitOE=P1^0;sbitEOC=P1^1;sbitST=P1^2;sbitCLK=P1^3;//***************************************************************************//延時1ms子程序voidDelayMS（uintx){uchari;while(x--)for(i=0;i<120;i++);}//***************************************************************************//顯示轉(zhuǎn)換結(jié)果子程序voidDisplay(uchard){floata;uintb;a=d*5/255;//計算出電壓模擬量值

b=a*100+0.5;//保留兩位小數(shù)，四舍五入P2=0xF7;//數(shù)碼管第4位顯示個位數(shù)

P0=LEDData[b%10];DelayMS(5);P0=0x00;P2=0xFB;//數(shù)碼管第3位顯示十位數(shù)

P0=LEDData[b%100/10];DelayMS(5);P0=0x00;P2=0xFD;//數(shù)碼管第2位顯示百位數(shù)和小數(shù)點

P0=LEDData[b/100]|0x80;//把小數(shù)點加入段碼

DelayMS(5);P0=0x00;}//主程序voidmain(){TMOD=0x02;//定時器0工作在方式2TH0=0x14;TL0=0x14;IE=0x82;//開T0中斷TR0=1;P1=0x3F;//選擇ADC0809的通道3(011）

//高4位設(shè)通道地址為011(3),低4位為ST，EOC，OE等

while(1){ST=0;ST=1;ST=0;//啟動轉(zhuǎn)換

while(EOC==0);//等待轉(zhuǎn)換結(jié)束

OE=1;//允許輸出

Display(P3);//顯示A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果

OE=0;//關(guān)閉輸出

}}//T0中斷子程序voidTimer0_INT()interrupt1{CLK=!CLK;//ADC0809時鐘信號}任務(wù)10.2數(shù)字溫度采集系統(tǒng)的設(shè)計DS18B20是美國DALLAS（達拉斯）公司生產(chǎn)的一款單總線（1－Wire）數(shù)字溫度計，具有硬件線路簡單、體積超小、功耗低、抗干擾能力強、精度高、附加功能強、易配微處理器等特點，可直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號供處理器處理。DS18B20將溫度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器等集于一身，從環(huán)境中采集了模擬的溫度，輸出數(shù)字溫度信號。DS18B20具有唯一的序列號，在一根通信線上，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計，十分方便。10.2.1DS18B20的工作原理DS18B20的主要特性全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換及輸出先進的單總線數(shù)據(jù)通信可編程分辨率9~12可選，精度可達土0.5°C12位分辨率時的最大工作周期為750ms電壓適應范圍寬，+3.3V~+5.5V，可選擇數(shù)據(jù)線寄生電源工作方式檢測溫度范圍為–55°C~+125°C內(nèi)置EEPROM，限溫報警功能64位光刻ROM，內(nèi)置產(chǎn)品序列號，方便多機掛接多樣封裝形式，適應不同硬件系統(tǒng)（1）64位光刻ROM出廠前被光刻好。低8位為產(chǎn)品類型號：單線系列編碼（DS18B20為19H）中間48位為產(chǎn)品唯一的序列號高8位是前面56位的CRC循環(huán)冗余校驗碼光刻ROM的作用：使每一個DS18B20各不相同，這樣可以實現(xiàn)一個總線上掛接多個DS18B20。8位檢驗CRC48位序列號8位工廠代碼（10H）MSBLSB（2）DS10B20內(nèi)部存儲器

包含一個9字節(jié)高速緩存RAM和一個3字節(jié)非易失性的電可擦除EEPROM。

DS18B20有9個字節(jié)的RAM，每個字節(jié)是8位。第2、3、4字節(jié)的上電狀態(tài)依賴于EEPROM的值測得的溫度值存儲溫度報警值設(shè)置溫度分辨率鏡像DS18B20的配置寄存器（byte4）通過設(shè)置配置寄存器的R0、R1來確定精度。注：精度和轉(zhuǎn)換時間有直接關(guān)系。（3）DS18B20溫度數(shù)據(jù)值格式DS18B20接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，啟動溫度轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的溫度值以16位帶符號二進制補碼形式存儲在高速緩存存儲器的每1、2字節(jié)，單片機可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時低位在前，高位在后。出廠默認配置為12位，高5位為符號位，單片機讀取數(shù)據(jù)時，一次會讀取2字節(jié)，讀完后將低11位的二進制數(shù)轉(zhuǎn)化為十進制數(shù)后再乘以0.0625才得到實際溫度值。當前5位為1時，讀取的溫度為負值，測得數(shù)據(jù)值需取反加1再乘以0.0625才得到實際溫度值。注：(1)溫度以補碼形式存放；(2)9位分辨率時，得到的十進制數(shù)乘以0.5；10位分辨率乘0.25;11位分辨率乘0.125DS18B20溫度值格式溫度/數(shù)據(jù)關(guān)系表注意：從DS18B20讀取的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成溫度值是我們應用DS18B20的關(guān)鍵。DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換后，就把測得的溫度值與TH、TL做比較，若T＞TH或T＜TL，則將該器件內(nèi)的告警標志置位，并對主機發(fā)出的告警搜索命令做出響應。3.DS18B20的指令1）控制DS18B20的指令(對ROM操作)①33H－讀ROM

讀DS18B20溫度傳感器ROM中的編碼②55H－匹配ROM

發(fā)出此命令后，接著發(fā)出64位ROM編碼，訪問單總線上與該編碼相對應DS18B20并使之做出響應，為下一步對該DS18B20的讀/寫做準備。③CCH－跳過ROM。

忽略64位ROM地址，直接向18B20發(fā)送溫度變換命令。適用于一個DS18B20的情況。DS18B20工作時，控制其工作的CPU（單片機）可以使用各種命令對DS18B20進行操作，操作過程為：初始化、發(fā)功能命令、發(fā)存儲器操作命令。④F0H－搜索ROM

用于確定掛接在同一總線上DS18B20的個數(shù)，識別64位ROM地址，為操作各器件做好準備。⑤ECH－告警搜索命令

執(zhí)行此命令后，只有溫度超過設(shè)定值上限或下限的芯片才做出響應。注：只有一個DS18B20時，不需讀取ROM編碼和匹配ROM編碼，只要用跳過ROM（CCH）的指令就行了。2）溫度轉(zhuǎn)換和讀取指令(對RAM操作)指

令

約定代碼

操

作

說

明

寫暫存器

4EH將數(shù)據(jù)寫入暫存器的TH、TL字節(jié)，可以在任何時刻發(fā)出復位命令來中止寫入。

讀暫存器

BEH讀取暫存器的內(nèi)容。讀取將從第一個字節(jié)開始，一直進行下去，直到第九（CRC）字節(jié)讀完。復制暫存器48H把暫存器的TH、TL字節(jié)寫到EEPROM中。溫度轉(zhuǎn)換44H啟動DS18B20進行溫度轉(zhuǎn)換。重新調(diào)出B8H把報警觸發(fā)器里的值拷貝回暫存器。這種拷貝操作在DS18B20上電時自動執(zhí)行，這樣器件一上電暫存器里馬上就存在有效的數(shù)據(jù)了。

讀電源供電方式

B4H啟動DS18B20發(fā)送電源供電方式的信號給主CPU。

4.DS18B20的工作時序

作為單總線器件，DS18B20與單片機間采用串行數(shù)據(jù)傳輸方式，要求嚴格按照時隙進行操作。主機使用時間隙來讀寫DS18B20的數(shù)據(jù)位和寫命令字的位。(1)初始化DS18B20

單片機發(fā)出復位脈沖，DS18B20以存在脈沖響應。當DS18B20發(fā)出存在脈沖對復位脈沖響應時，表明該器件已在總線上并作好操作準備。初始化時序圖主機總線發(fā)送一復位脈沖（最短為480μs的低電平信號），接著釋放總線并進入接收狀態(tài)。DS18B20在檢測到總線的上升沿之后等待15～60μs，接著DS18B20發(fā)出存在脈沖（低電平持續(xù)60～240μs），主機接收到高電平后初始化成功。（2）寫DS18B20

當主機總線從高拉至低電平時就產(chǎn)生寫時間隙。從開始15μs之內(nèi)應將所需寫的位送到總線上，DS18B20在15～60μs間對總線采樣，若為低電平，則寫入的位是0；若為高電平，則寫入的位是1。連續(xù)寫2位間的間隙應大于1μs。每一位的發(fā)送都應該有一個至少15μs的低電平起始位，隨后的數(shù)據(jù)“0”或“1”應該在45μs內(nèi)完成。整個位的發(fā)送時間應該保持在60~120μs，否則不能保證通信的正常。

DS18B20有兩種類型的寫時序：寫0時序和寫1時序，如圖。（3）讀DS18B20

當單片機發(fā)出讀時序時，DS18B20可發(fā)送數(shù)據(jù)到單片機。讀時間隙時控制的采樣時間應該更加的精確才行，所有讀時序必須持續(xù)60μs以上，每個時序之間必須有至少1μs的恢復時間。

注：必須在讀間隙開始的15μs內(nèi)讀取數(shù)據(jù)位才可以保證通信的正確。主機在將總線從高電平拉至低電平時，至少在1μs后將總線拉高，表示讀時間隙的起始，隨后在總線被釋放后的15μs中DS18B20會發(fā)送內(nèi)部數(shù)據(jù)位，這時控制如果發(fā)現(xiàn)總線為高電平表示讀出“1”，如果總線為低電平則表示讀出數(shù)據(jù)“0”，主機必須在45μs內(nèi)完成讀位，并在60～120μs內(nèi)釋放總線。注意：主機（單片機）對于DS18B20的操作都必須嚴格按照其初始化、讀時間隙和寫時間隙來完成，否則不能正常通信。在通信時是以8位“0”或“1”為一個字節(jié)，字節(jié)的讀或?qū)懯菑牡臀婚_始的，即D0到D7。5.DS18B20與單片機的連接通常用單片機來控制DS18B20，它們的連接非常簡單，如圖，只要用單片機的1根I/O口線連接到DS18B20的DQ腳上就可以了，但是需要1只電阻上拉。圖中的DS18B20采用的是外部供電，將VDD腳接外部電源（+5V）。單總線上可以同時掛接其它的單總線器件。10.2.2數(shù)字溫度采集系統(tǒng)的設(shè)計1．任務(wù)要求設(shè)計一個數(shù)字溫度采集系統(tǒng)，用AT89C51來控制DS18B20采集環(huán)境溫度，用一只共陰極的4位數(shù)碼管顯示采集的溫度，要求顯示的溫度精確到0.1℃，也就是保留一位小數(shù)位。2．任務(wù)分析根據(jù)任務(wù)要求，采用AT89C51單片機來控制DS18B20，任意用一個端口線與DS18B20的DQ連接，這里我們用P3.0口，對DS18B20寫數(shù)據(jù)和讀數(shù)據(jù)都從P3.0口串行讀寫。單片機的外接晶體采用實際中常用的22.1184MHz，這樣1個機器周期是0.54μs左右，在控制DS18B20的初始化、讀數(shù)據(jù)和寫數(shù)據(jù)時注意時間隙的長短。按照前面介紹的DS18B20的操作命令，AT89C51從P2.7口將相應的命令字寫給DS18B20，在按照初始化的過程對DS18B20進行初始化之后，AT89C51將溫度數(shù)據(jù)從P3.0口讀入，每次順序?qū)?位組合成1字節(jié)，溫度數(shù)據(jù)的高8位和低8位都讀出后組合成16位的溫度數(shù)據(jù)，按照12位分辨率，將數(shù)據(jù)乘以0.0625，就得到實際的溫度值。將溫度值四舍五入保留一位小數(shù)后，按位送到數(shù)碼管顯示。3．任務(wù)設(shè)計（1）器件的選擇根據(jù)任務(wù)的要求和分析，采用AT89C51作為CPU，DS18B20作為溫度采集芯片，一只4位的共陰極數(shù)碼管顯示溫度，包括AT89C51工作的外圍電路，設(shè)計所用器件清單如表所列。器件名稱數(shù)量（只）AT89C51122.1184MHz晶體122pF瓷片電容210uF電解電容110kΩ電阻14.7kΩ電阻11kΩX8排阻14位共陰極數(shù)碼管1DS18B201（2）硬件原理圖設(shè)計（2）軟件程序設(shè)計開始初始化DS18B20跳過ROM（0xCC）啟動溫度轉(zhuǎn)換（0x44）讀RAM（0xBE）獲取溫度并轉(zhuǎn)換結(jié)束

溫度采集系統(tǒng)軟件流程圖軟件源程序如下：//***************************************************************************//宏定義#include<reg51.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint//***************************************************************************//測溫口定義sbittemp_ds=P3^0;//定義全局變量uinttemp;//存儲整型溫度值floatf_temp;//存儲浮點型溫度值//定義共陰極段碼表unsignedcharcodetable[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F};//ms延時子程序

voiddelay(uintx){uinty;while(x--) for(y=160;y>0;y--);}//DS18B20初始化子程序，成功返回1，否則返回0intDS18B20_init(void){uinti;temp_ds=0;//發(fā)復位脈沖

i=160;while(i>0)i--;temp_ds=1;i=8;

while(i>0)i--;}//從DS18B20讀1位數(shù)據(jù)bittempreadbit(void){uinti;bitdat;temp_ds=0;//拉低控制線

i++;temp_ds=1;//拉高控制線

i++;i++;dat=temp_ds;//讀1為數(shù)據(jù)

i=10;while(i>0)i--;temp_ds=1;//拉高控制線

return(dat);}//從DS18B20讀一個字節(jié)uchartempreadbyte(void){uchari,j,dat;dat=0;for(i=1;i<=8;i++)//讀到的8位組成1字節(jié)

{j=tempreadbit();dat=(j<<7)|(dat>>1);}return(dat);}//向DS18B20寫一位數(shù)據(jù)voidtempwritebit(bitinstruc_data){inttime;if(instruc_data){temp_ds=0;//拉低控制線

time=3;while(time>0)time--;temp_ds=1;//拉高控制線

time=8;while(time>0)time--;}else{temp_ds=0;//拉低控制線

time=14;while(time>0)time--;time--;}temp_ds=1;//拉高控制線

time++;time++;}//向DS18B20寫一個字節(jié)數(shù)據(jù)

voidtempwritebyte(ucharinstru){inti;for(i=1;i<=8;i++)//將1字節(jié)拆分位8位，1位1位地寫給DS18B20

{tempwritebit(instru&0x01);instru=instru>>1;}}//讀取寄存器中存儲的溫度數(shù)據(jù)uintget_temp(){uchartemp_L,temp_H;

DS18B20_init();delay(1);tempwritebyte(0xcc);//寫跳過ROM指令

tempwritebyte(0xbe);//寫入讀暫存器指令

temp_L=tempreadbyte();//讀溫度低8位

temp_H=tempreadbyte();//讀溫度高8位

temp=temp_H<<8|temp_L;//獲取溫度數(shù)據(jù)

f_temp=temp*0.0625;//12位溫度數(shù)據(jù)，分辨率為0.0625；

temp=f_temp*10+0.5;//乘10是小數(shù)點后保留一位，加0.5是減小誤差

returntemp;}//顯示子程序voiddis_temp(uintt){uinti;i=t/100;//將百位顯示在數(shù)碼管第2位

P0=table[i];P2=0xFD;delay(5);P0=0x00;//消隱

i=t%100/10;//將十位和小數(shù)點顯示在數(shù)碼管第3位

P0=table[i]|0x80;P2=0xFB;delay(5);P0=0x00;//消隱

i=t%10;//將個位顯示在數(shù)碼管第4位

P0=table[i];P2=0xF7;delay(5);P0=0x00;//消隱}//主函數(shù)voidmain(){DS18B20_init();while(1){DS18B20_init();delay(1);tempwritebyte(0xcc);//寫跳過ROM指令

tempwritebyte(0x44);//啟動轉(zhuǎn)換

dis_temp(get_temp());//調(diào)用顯示子函數(shù)

}}（4）軟硬件聯(lián)合調(diào)試

把編寫好的溫度采集系統(tǒng)軟件在KeilC51中編譯成*.hex文件調(diào)入Proteus繪制的電路中，仿真運行電路，看到數(shù)碼管顯示的溫度與DS18B20上調(diào)節(jié)的溫度一致，如圖所示。調(diào)節(jié)DS18B20的兩個“-”、“+”按鈕改變溫度，數(shù)碼管上的溫度值會隨之變化。注意：在溫度采集系統(tǒng)中，單片機與DS18B20的硬件連接非常簡單，但是控制器工作的軟件相對復雜，尤其要嚴格遵循DS18B20的工作時序。項目拓展串行A/D轉(zhuǎn)換芯片PCF8591在實驗板上的應用在項目拓展9中我們用實驗板上的PCF8591設(shè)計了信號發(fā)生器，那時采用的是PCF8591的D/A轉(zhuǎn)換功能。其實PCF8591是一只帶有1路D/A轉(zhuǎn)換和4路A/D轉(zhuǎn)換的綜合數(shù)模/模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。在這個項目拓展中我們運用它的A/D轉(zhuǎn)換功能。附錄B中“數(shù)模/模數(shù)轉(zhuǎn)換”電路為實驗板上的PCF8591的連接圖，如下圖。雖然有AIN0~AIN34路模擬輸入，但只有W3和W4兩只可調(diào)電阻來改變模擬電壓值的輸入，所以每次只能有2路工作，由J31和J32來選擇。我們用實驗板的PCF8591來實現(xiàn)1路A/D轉(zhuǎn)換，將J31的跳線連接2、3，W4調(diào)節(jié)的電壓值（0~+5V）從AIN0輸入，有PCF8591A/D轉(zhuǎn)換后數(shù)字信號從I2C總線輸出傳送給STC89C52的P2.0、P2.1腳，由STC89C52控制的共陰極數(shù)碼管顯示轉(zhuǎn)換的數(shù)值（0~255）。實驗板的連接方法如下：用杜邦線將J23的P2.0與J8的SCL相連，J23的P2.1與J8的SDA相連，J23的P0與J3相連，J23的P2.2與J2的B相連（段鎖存），J23的P2.3與J2的A相連（位鎖存），J31用跳線連接2、3選擇AIN0輸入。用跳帽將J50連接給數(shù)碼管電路供電，如附錄B中“8位共陰極數(shù)碼管”電路所示。這樣硬件電路就連接好了。PCF8591進行A/D轉(zhuǎn)換并將轉(zhuǎn)換的數(shù)值顯示在數(shù)碼管上的程序如下：①主函數(shù)main()://宏定義#include<reg52.h>#include"i2c.h"#include"delay.h"#include"display.h"#defineAddWr0x90//寫數(shù)據(jù)地址#defineAddRd0x91//讀數(shù)據(jù)地址externbitack;unsignedcharReadADC(unsignedcharChl);bitWriteDAC(unsignedchardat);//PCF8591AD轉(zhuǎn)換主函數(shù)main(){unsignedcharnum=0;Init_Timer0();while(1)//主循環(huán)

{num=ReadADC(0);TempData[0]=dofly_DuanMa[num/100];

TempData[1]=dofly_DuanMa[(num%100)/10];TempData[2]=dofly_DuanMa[(num%100)%10];

//主循環(huán)中添加其他需要一直工作的程序DelayMs(100);}}//讀AD轉(zhuǎn)值程序，輸入?yún)?shù)Chl表示需要轉(zhuǎn)換的通道，范圍從0-3，返回值范圍0-255unsignedcharReadADC(unsignedcharChl){unsignedcharVal;Start_I2c();//啟動總線

SendByte(AddWr);//發(fā)送器件地址

if(ack==0)return(0);SendByte(0x40|Chl);//發(fā)送器件子地址

if(ack==0)return(0);Start_I2c();SendByte(AddWr+1);if(ack==0)return(0);Val=RcvByte();NoAck_I2c();//發(fā)送非應位

Stop_I2c();//結(jié)束總線

return(Val);}②延時子函數(shù)：#include"delay.h"http://***************************************************************************//uS延時函數(shù)voidDelayUs2x(unsignedchart){while(--t);}//***************************************************************************//mS延時函數(shù)voidDelayMs(unsignedchart){while(t--){DelayUs2x(245); DelayUs2x(245); //大致延時1mS}}③數(shù)碼管顯示子函數(shù)：#include"display.h"#include"delay.h"#defineDataPortP0 //定義數(shù)據(jù)端口程序中遇到DataPort則用P0替換sbitLATCH1=P2^0; //定義鎖存使能端口段鎖存sbitLATCH2=P2^3; //位鎖存unsignedcharcodedofly_DuanMa[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}; //顯示段碼值0~9unsignedcharcodedofly_WeiMa[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};//分別對應相應的數(shù)碼管點亮,即位碼unsignedcharTempData[8]; //存儲顯示值的全局變量//顯示函數(shù)，用于動態(tài)掃描數(shù)碼管。輸入?yún)?shù)FirstBit

表示需要顯示的第一位，如賦值//2表示從第三個數(shù)碼管開始顯示，如輸入0表示從第一個顯示。//Num表示需要顯示的位數(shù)，如需要顯示99兩位數(shù)值則該值輸入2voidDisplay(unsignedcharFirstBit,unsignedcharNum){staticunsignedchari=0;

DataPort=0;//清空數(shù)據(jù)，防止有交替重影

LATCH1=1;//段鎖存

LATCH1=0;

DataPort=dofly_WeiMa[i+FirstBit];//取位碼

LATCH2=1;//位鎖存

LATCH2=0;

DataPort=TempData[i];//取顯示數(shù)據(jù)，段碼

LATCH1=1;//段鎖存

LATCH1=0;i++;

if(i==Num)i=0;}//定時器初始化子程序voidInit_Timer0(void){TMOD=0x01; //使用模式1，16位定時器，

TH0=0x00; //給定初值

TL0=0x00;EA=1;//總中斷打開

ET0=1;//定時器中斷打開

TR0=1;//定時器開關(guān)打開}//***************************************************************************//

定時器中斷子程序voidTimer0_isr(void)interrupt1{TH0=(65536-2000)/256; //重新賦值2msTL0=(65536-2000)%256;Display(0,8);}④I2C子函數(shù)：#include"i2c.h"#include"delay.h"#define_Nop()_nop_()//定義空指令bitack; //應答標志位sbitSDA=P2^1;sbitSCL=P2^0;//啟動總線voidStart_I2c(){SDA=1;//發(fā)送起始條件的數(shù)據(jù)信號

_Nop();SCL=1;_Nop();//起始條件建立時間大于4.7us,延時

_Nop();_Nop();_Nop();_Nop();SDA=0;//發(fā)送起始信號

_Nop();//起始條件鎖定時間大于4μ_Nop();_Nop();_Nop();_Nop();SCL=0;//鉗住I2C總線，準備發(fā)送或接收數(shù)據(jù)

_Nop();_Nop();}//

結(jié)束總線voidStop_I2c(){SDA=0;//發(fā)送結(jié)束條件的數(shù)據(jù)信號

_Nop();//發(fā)送結(jié)束條件的時鐘信號

SCL=1;//結(jié)束條件建立時間大于4μ_Nop();_Nop();_Nop();_Nop();_Nop();SDA=1;//發(fā)送I2C總線結(jié)束信號

_Nop();_Nop();_Nop();_Nop();}/*字節(jié)數(shù)據(jù)傳送函數(shù)，函數(shù)原型:voidSendByte(unsignedcharc);功能:將數(shù)據(jù)c發(fā)送出去,可以是地址,也可以是數(shù)據(jù),發(fā)完后等待應答,并對此狀態(tài)位進行操作.(不應答或非應答都使ack=0假)發(fā)送數(shù)據(jù)正常，ack=1;ack=0表示被控器無應答或損壞。*/

voidSendByte(unsignedcharc){unsignedcharBitCnt;for(BitCnt=0;BitCnt<8;BitCnt++)//要傳送的數(shù)據(jù)長度為8位

{if((c<<BitCnt)&0x80)SDA=1;//判斷發(fā)送位

elseSDA=0;_Nop();SCL=1;//置時鐘線為高，通知被控器開始接收數(shù)據(jù)位

_Nop();_Nop();//保證時鐘高電平周期大于4μ_Nop();_Nop();_Nop();SCL=0;}_Nop();_Nop();SDA=1;//8位發(fā)送完后釋放數(shù)據(jù)線，準備接收應答位

_Nop();_Nop();SCL=1;_Nop();_Nop();_Nop();if(SDA==1)ack=0;elseack=1;//判斷是否接收到應答信號

SCL=0;_Nop();_Nop();}/*字節(jié)數(shù)據(jù)傳送函數(shù)，函數(shù)原型:unsignedcharRcvByte();功能:用來接收從器件傳來的數(shù)據(jù),并判斷總線錯誤(