基于STC89C51RC和DS18B20的簡單數(shù)字溫度計

基于STC89C51RC和DS18B20的簡單數(shù)字溫度計 專業(yè)：電氣工程及其自動化摘要溫度的檢測與控制是工業(yè)生產(chǎn)過程中比較典型的應用之一，隨著傳感器在生活中的更加廣泛應用，利用新型數(shù)字溫度傳感器實現(xiàn)對溫度的測試與控制得到更快的開發(fā)，本文設(shè)計了一種基于AT89C52的溫度檢測及報警系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以方便的實現(xiàn)溫度采集和顯示，并可根據(jù)需要任意設(shè)定上下限報警溫度，它使用起來相當方便，具有精度高，量程寬，靈敏度高，體積小，功耗低等優(yōu)點，適合于我們?nèi)粘Ｉ詈凸ぷ?，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的溫度測量，也可以當作溫度處理模塊嵌入其它系統(tǒng)中，作為其他主系統(tǒng)的輔助擴展。該系統(tǒng)設(shè)計和布線簡單結(jié)構(gòu)緊 ABSTRACTTemperaturemeasurementandcontrolofindustrialprocessisoneofthetypicalapplicationsassensorshavemoreextensiveapplicationintoday,tousethenewigitaltemperaturesensorsfortemperaturetestingandcontrollinggetfastdevelopmentthispaperdesignasystembasedonAT89C52fortemperaturetestingandalarmingThesystemiseasytorealizethetemperaturegatheringanddisplaying,andcanaccordingtoneedsettemperatureforarming,itisveryconvenienttouseit.Ithastheadvantagesofhighprecision,rangingwidehighsensitivity,smallvolume,lowpoweritsuitsourdailylifeworkandagriculturetemperature,alsoauxiliarypartinothermainsystemThesystemdesignandwiringsimple,compactstructure,strongantijammingcapability,ithasbroadapplicationprotestinlargewarehouse,factories,intelligentbuildingandotherareasoftemperaturetesting.Keywords:MicrocontrollerTemperaturesensorDS18B20Intelligent1.DS18B20摘要單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20為當前應用最為廣泛的溫度傳感器之一，可以提供9位溫度讀數(shù)。其與控制器件的通信信息經(jīng)過單線接口從DS18B20輸出或送入，使中央處理器件只需一條信號線就可實現(xiàn)對溫度的測量，且從DS18B20輸出的溫度數(shù)據(jù)為數(shù)字信 號，不需要再加AD芯片進行轉(zhuǎn)換，使測溫的實現(xiàn)更加方便。具體PDF詳細資料在維庫網(wǎng)、周立功單片機網(wǎng)均可查到。2.DS18B20優(yōu)缺點①廠家生產(chǎn)的DS18B20有唯一的序列號，這使得多個DS18B20能接在同一條單線總線上，而這條總線能環(huán)繞整個需要測溫的環(huán)境，能使環(huán)境的溫度數(shù)據(jù)全方位的在人工檢測和控制之下。②另外，DS18B20的測溫原理獨特：利用兩個溫度系數(shù)不同的晶振對計數(shù)器進行控制，從而使不同的溫度下計數(shù)值不同，再將其轉(zhuǎn)換為溫度數(shù)據(jù)存儲，即可省略AD轉(zhuǎn)換的一步，在數(shù)字化日益成熟的今天，這種測溫原理是很符合發(fā)展趨勢的，能為其它類型的傳感器測量數(shù)據(jù)提供了新方法。③當然，DS18B20并不是十全十美的，通過對其資料的熟悉及進行一些簡單的使用后，發(fā)現(xiàn)其主要有兩方面不足：1)溫度測量的精度相對而言并不十分高，對于需要通過溫度進行精密控制的儀器不是很適合；2)測溫范圍為-55℃~125℃，且在溫度小于-15℃3.DS18B20的有關(guān)發(fā)展趨勢①由于虛擬儀器的發(fā)展，通過單片機等控制器件將DS18B20測溫器件與PC機連接，編制軟件能實現(xiàn)更加人性化的溫度檢測與控制系統(tǒng)。或者通過PC機的控制使得DS18B20測溫系統(tǒng)成為某一工業(yè)生產(chǎn)、過程控制等過程的一個子系統(tǒng)進行服務。在自動化、智能面發(fā)展是比較符合現(xiàn)實需要的。 ②由于DS18B20可以用遙控的方式設(shè)定其報警溫度，近來我國發(fā)生了多起因高溫而而引③以上僅是通過對于現(xiàn)實問題的學習與思考得出的關(guān)于DS18B20的兩個方面的應用實例，然而關(guān)于DS18B20的發(fā)展前景我認為是比較大的，可以從探索新測溫元件以擴大測溫范圍、增加測量精確度、發(fā)現(xiàn)更完善測溫原理與方法、測溫元件適用工程與生活實例探究、測溫元件測量效果評估方法、大型多功能智能化測溫精密儀器的研發(fā)等諸多方面進行研究建立而研制的理論系統(tǒng)與產(chǎn)品要能夠促進社會的發(fā)展。二、工作內(nèi)容:1.總體電路設(shè)計 (1)STC89C52單片機：主要用于與DS18B20進行單線通信控制其測溫過程及將溫度數(shù)據(jù)顯示到三個數(shù)碼管。 (2)數(shù)碼管顯示：用三個數(shù)碼管顯示溫度，第一個顯示十位，第二個顯示個位和小數(shù) (3)DS18B20測溫：用DS18B20信號線與單片機一引腳相接，以進行指令與數(shù)據(jù)傳輸。 (4)單片機按鍵復位電路：按鍵按下時，數(shù)碼管不顯示；松開按鍵時，單片機內(nèi)程序從頭開始執(zhí)行。 (5)電源顯示：當電路通電時，電源指示燈亮 (6)74HC573鎖存器：驅(qū)動數(shù)碼管顯示溫度。 電源顯示按鍵復位數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)單片機2.電路接線設(shè)計5、3)，控制需要顯示的數(shù)字。12)，控制顯示數(shù)字的位。③在電源線與單片機RESET引腳之間連接一個按鈕，作為按鍵復位用。④在電路板電源與地之間連接一個紅色發(fā)光二極管，作為電路板通電指示用。⑤將一根數(shù)據(jù)線的與電源適配器連接的接口保留，另一端剪開將紅色線接電路板電源及，黑色線接電路板地極。綠色與白色線為數(shù)據(jù)線，此處只用其電源線，故此二線懸3.程序設(shè)計①此程序設(shè)計用到軟件工具：KeilUvision3、STC-ISPV391。②此程序設(shè)計的難點在于對DS18B20進行操作的時序控制。1)復位與應答時序：將信號線電平拉低480-960us，等待15-60us后度信號線電平，為低電平則復位成功，復位成功后再做約240us的延時；2)寫時序：主機把信號線從邏輯高電平拉至邏輯低電平時，低電平持續(xù)時間至少1uS，產(chǎn)生寫時間片。在變?yōu)榈碗娖?5uS之后，DS18B20在15-45uS之間對信號線采樣，如果信號線為高電平，就寫1，如果線為低電平，就寫0。時間片必須有最短為60uS的持續(xù)期，各寫周期之間須有最短為1uS的恢復時間；3)讀時序：主機將信號線從邏輯高電平拉低時，產(chǎn)生讀時間片。低電平持續(xù)時間至少1uS，來 自DS18B20的輸出數(shù)據(jù)在讀時間片下降沿之后15uS有效，因此，在產(chǎn)生讀時間片15uS后主機必須停止把I/0線驅(qū)動至低電平，由上拉電阻拉回至高電平，主機在15uS末期對信號線采樣，如果線為高電平，為讀1，如果線為低電平，為讀0。讀時間片的最短持續(xù)期限為60uS，各讀時間片之間必須有最短為1uS的恢復時間。碼管顯示圖三：程序流程圖程序設(shè)計clude<reg52.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitDS=P2^2;uinttemp;ucharflag1;sbitdula=P2^6;//defineinterface//variableoftemperature//signoftheresultpositiveornegative unsignedcharcodetablexf,0x#in06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,xxfxfxxc0x39,0x5e,0x79,0x71};unsignedcharcodetable0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd,voiddelayuintcount/delay{uinti;whilecount{while(i>0)i--;count--;}}00，方式1///////InitComvoid{TMODx20;PCON0x00;NxTHxFd;TLxFd;TR1=1;}sresetvoid{uinti;while(i>0)i--;while(i>0)i--;} {uinti;itdatDSi++;//i++fordelayDSii+;i=8;while(i>0)i--;return(dat);}e{ucharijdat{}ndat}數(shù){uinti;ucharj;ittestbj{if(testb)//write1{ i=8;while(i>0)i--;}{DS=0;//write0i=8;while(i>0)i--;}}}voidtmpchangevoidDS18B20beginchange開始獲取數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)換{tmpwritebytexinitiatesasingletemperatureconversion寫溫度轉(zhuǎn)換}uinttmp//getthetemperature讀取寄存器中存儲的溫度數(shù)據(jù){ucharabcempreadtwobytecomposeaintvariable ttntemp}om{ucharsnsntheserial}layms{ucharabfora=10;a>0;a--)forbbb-);}voiddisplayuinttemp){ucharAA,A2t,A3,ser;A=temp/100;At=temp%100;A=A2t/10;A=A2t%10;PtableA;wela=0;xe wela;wela;tableAwela;wela;wela;ableAwela;wela;}{uchara;{delay;fora=10;a>0;a--)}while}4.電路板焊接 通過面包板上搭建的電路進行測試通過后，就按照電路圖進行焊接。三、一些問題及其解決方案:1.數(shù)碼管驅(qū)動問題在搭建電路過程中，發(fā)現(xiàn)直接用單片機的I/O口控制數(shù)碼管的顯示時會出現(xiàn)驅(qū)動不起的問題，即數(shù)碼管顯示太暗，甚至不亮。于是在數(shù)碼管與單片機之間我們加了三片74LS04反相器，對數(shù)碼管的每一個引腳都進行反相驅(qū)動，之后發(fā)現(xiàn)這種方法簡便但取得了很好的效果。另外，根據(jù)所查的資料，數(shù)碼管的驅(qū)動方法有很多，比如其中的用三極管進行驅(qū)動，用74LS164進行驅(qū)動等方法。2.DS18B20的讀出的溫度數(shù)據(jù)格式問題這一問題是在編程中遇到的。據(jù)開始查找的資料中介紹，其讀出溫度數(shù)據(jù)格式為低字節(jié)為測量的溫度數(shù)據(jù)除二，高字節(jié)為符號位，但是經(jīng)過程序調(diào)試后發(fā)現(xiàn)與結(jié)果并不相符。通過進一步查找資料，發(fā)現(xiàn)其從溫度暫存器讀出的溫度為低字節(jié)低四位為存儲溫度小數(shù)值，低字節(jié)高四位與高字節(jié)第三位為存儲溫度整數(shù)值，高字節(jié)高五位為存儲溫度符號位。暫存器(上電狀態(tài)