課程設(shè)計(jì) ---基于ds18b20的溫度測(cè)試led顯示

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1.課程設(shè)計(jì)的目的和要求…………………………………………………………1</p><p>　　1.1設(shè)計(jì)目的………………………………………………………………………1</p><p>　　1.2課程設(shè)計(jì)題目描述和要求……………………………………………………1</p>

2、<p>　　2.總體方案設(shè)計(jì)……………………………………………………………………1</p><p>　　2.1總體設(shè)計(jì)框圖…………………………………………………………………1</p><p>　　2.2單片機(jī)AT89C51 ………………………………………………………………2</p><p>　　2.3軟件的設(shè)計(jì)……………………………………………………………

3、………3</p><p>　　2.3.1 DS18B20簡(jiǎn)介………………………………………………………………3</p><p>　　2.3.2 DS18B20的測(cè)溫原理………………………………………………………4</p><p>　　2.3.3溫度轉(zhuǎn)換計(jì)算方法舉例……………………………………………………5</p><p>　　2.3.4 DS

4、18B20溫度傳感器與單片機(jī)的接口電路………………………………5</p><p>　　3.系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)………………………………………………………………6</p><p>　　3.1主板電路………………………………………………………………………6</p><p>　　3.2顯示電路………………………………………………………………………7</p>&l

5、t;p>　　4.系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………8</p><p>　　4.1主程序…………………………………………………………………………8</p><p>　　4.2讀程序…………………………………………………………………………8</p><p>　　4.3溫度轉(zhuǎn)換命令子程序…………………………………………………………9&l

6、t;/p><p>　　4.4計(jì)算溫度子程序………………………………………………………………9</p><p>　　4.5顯示數(shù)據(jù)刷新子程序…………………………………………………………9</p><p>　　5.總結(jié)………………………………………………………………………………11</p><p>　　參考文獻(xiàn)……………………………………………………

7、………………………12</p><p>　　1.課程設(shè)計(jì)的目的和要求</p><p><b>　　1.1設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　熟練掌握51小系統(tǒng)開(kāi)發(fā)應(yīng)用；加強(qiáng)單片機(jī)的綜合運(yùn)用能力、提高單片機(jī)的件編程和調(diào)試能力，為以后的學(xué)習(xí)和開(kāi)發(fā)工作打下強(qiáng)勁基礎(chǔ)；掌握DS18B20溫度傳感器模塊的工作原理及應(yīng)用設(shè)計(jì)；掌握小系統(tǒng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的流程及設(shè)計(jì)

8、思路；提高分析問(wèn)題，解決問(wèn)題能力，提高實(shí)踐動(dòng)手能力。</p><p>　　1.2課程設(shè)計(jì)題目描述和要求</p><p>　　題目：基于DS18B20的溫度測(cè)試LED顯示。</p><p><b>　　實(shí)現(xiàn)的基本功能：</b></p><p>　　(1) 測(cè)量基本范圍-55～125℃。</p><p&g

9、t;　　(2) 精度誤差小于0.5℃。</p><p>　　(3) LED數(shù)碼直接顯示。</p><p><b>　　2.總體方案的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　2.1總體設(shè)計(jì)框圖</b></p><p>　　溫度計(jì)電路設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)方框圖如圖2-1所示，控制器采用單片機(jī)AT89C51，溫

10、度傳感器采用DS18B20，用LED數(shù)碼管以串口傳送數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)溫度顯示。</p><p>　　圖2-1 總體設(shè)計(jì)方框圖</p><p>　　2.2單片機(jī)AT89C51</p><p>　　AT89S51是一個(gè)低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫(xiě)1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)

11、器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及89C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性?xún)r(jià)比的解決方案。 </p><p>　　AT89C51具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳如圖2-2，4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RA

12、M），32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，看門(mén)狗（WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。 </p><p>　　此外，AT89S51設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過(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

13、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。</p><p>　　圖2-2 AT89C51管腳圖</p><p>　　2.3溫度傳感器DS18B20</p><p>　　DS18B20是美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司繼DS1820之后最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，如圖2-3。與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，他能夠直接讀出被測(cè)溫度并

14、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?？梢苑謩e在93.75 ms和750 ms內(nèi)完成9位和12位的數(shù)字量，并且從DS18B20讀出的信息或?qū)懭隓S18B20的信息僅需要一根口線（單線接口）讀寫(xiě),溫度變換功率來(lái)源于數(shù)據(jù)總線，總線本身也可以向所掛接的DS18B20供電，而無(wú)需額外電源。因而使用DS18B20可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡(jiǎn)單，可靠性更高。他在測(cè)溫精度、轉(zhuǎn)換時(shí)間、傳輸距離、分辨率等方面較DS1820有了很大的改進(jìn)，給

15、用戶(hù)帶來(lái)了更方便的使用和更令人滿意的效果，其引腳功能如圖2-4。</p><p>　　2.3.1 DS18B20簡(jiǎn)介</p><p>　?。?）獨(dú)特的單線接口方式：DS18B20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。 </p><p>　?。?）在使用中不需要任何外圍元件。 </p><p>　?。?）可用

16、數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍：+3.0~ +5.5 V。 </p><p>　　（4）測(cè)溫范圍：-55 ~+125 ℃。固有測(cè)溫分辨率為0.5 ℃。</p><p>　?。?）通過(guò)編程可實(shí)現(xiàn)9~12位的數(shù)字讀數(shù)方式。 </p><p>　?。?）用戶(hù)可自設(shè)定非易失性的報(bào)警上下限值。 </p><p>　?。?）支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以

17、并聯(lián)在惟一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫。 </p><p>　?。?）負(fù)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。</p><p>　　圖2-3 DS18B20的引腳排列</p><p>　　圖2-4 引腳功能描述</p><p>　　2.3.2 DS18B20的測(cè)溫原理</p><p>　　低溫度

18、系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小〔1〕，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)晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為減法計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入，圖中還隱含著計(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)鐘脈沖后進(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)的基數(shù)分別置入減法計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器中，減法計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在 -5

19、5 ℃ 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2計(jì)數(shù)到0時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。圖2中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過(guò)程中的非線性，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)門(mén)仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過(guò)

20、程，直至溫度寄存器值達(dá)到被測(cè)溫度值，這就是DS18B20的測(cè)溫原理。</p><p>　　2.3.3溫度轉(zhuǎn)換計(jì)算方法舉例</p><p>　　例如當(dāng)DS18B20采集到+125℃的實(shí)際溫度后，輸出為07D0H，則：</p><p>　　實(shí)際溫度=07D0H╳0.0625=2000╳0.0625=125°C。</p><p>　　例如

21、當(dāng)DS18B20采集到-55℃的實(shí)際溫度后，輸出為FC90H，則應(yīng)先將11位數(shù)據(jù)位取反加1得370H（符號(hào)位不變，也不作為計(jì)算），則：</p><p>　　實(shí)際溫度=370H╳0.0625=880╳0.0625=55°C</p><p>　　DS18B20工作過(guò)程一般遵循以下協(xié)議：初始化——ROM操作命令——存儲(chǔ)器操作命令——處理數(shù)據(jù)</p><p>　　

22、2.3.4 DS18B20溫度傳感器與單片機(jī)的接口電路</p><p>　　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的一腳接地，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2-5所示單片機(jī)端口接單線總線，為保證有效的DS18B20始終周期內(nèi)提供足夠的電流，可以用一個(gè)MOSFET管來(lái)完成對(duì)總線的上拉。</p><p>　　當(dāng)DS18B20處

23、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。</p><p>　　圖2-5 DS18B20與單片機(jī)接口</p><p>　　3.系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3.1主板電路</b></p>

24、<p>　　系統(tǒng)整體硬件電路包括，傳感器數(shù)據(jù)采集電路，溫度顯示電路，單片機(jī)主板電路等，如圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1 單片機(jī)主板電路</p><p><b>　　3.2 顯示電路</b></p><p>　　顯示電路是使用的串口顯示，這種顯示最大的優(yōu)點(diǎn)就是使用口資源比較少，只用P1口的RXD和TXD串口的發(fā)送和接受

25、，四只數(shù)碼管采用74LS164右移寄存器驅(qū)動(dòng)，顯示比較清楚。如圖3-2。</p><p>　　圖3-2 溫度顯示電路</p><p><b>　　4.系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　4.1主程序</b></p><p>　　主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時(shí)顯示，讀出并處理DS18B20

26、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)量一次溫度，其程序流程如圖4-1所示。</p><p><b>　　4.2讀程序</b></p><p>　　主要功能是讀出RAM中的9字節(jié)，在讀出時(shí)需要進(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4-2。</p><p>　　圖4-1 主程序流程圖

27、 圖4-2 讀溫度流程圖</p><p>　　4.3溫度轉(zhuǎn)換命令子程序</p><p>　　主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開(kāi)始命令，本程序采用1s顯示程序延時(shí)法等待轉(zhuǎn)換的完成。其程序流程圖如圖4-3。</p><p>　　圖4-3溫度轉(zhuǎn)換命令流程圖</p><p>　　4.4計(jì)算溫度子程序</p><p>　　

28、將RAM中讀取進(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4-4。</p><p>　　4．5顯示數(shù)據(jù)刷新子程序</p><p>　　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。程序流程圖如圖圖4-5。</p><p>　　圖4-4 計(jì)算溫度流程圖 圖4-5 顯示數(shù)據(jù)刷新流

29、程圖</p><p><b>　　5.總結(jié)</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)將近兩周的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，我終于完成了數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)，雖然沒(méi)有完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求，但從中學(xué)到了不少課堂上所學(xué)不到的實(shí)際知識(shí)。     我們認(rèn)為，在這次的課程設(shè)計(jì)中，在收獲知識(shí)的同時(shí)，還收獲了閱歷，收獲了成熟，在此過(guò)程中，我們通過(guò)查找大量資料，請(qǐng)教老師

30、，以及不懈的努力，不僅培養(yǎng)了獨(dú)立思考、動(dòng)手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，在實(shí)驗(yàn)課上，我們學(xué)會(huì)了很多學(xué)習(xí)的方法。而這是日后最實(shí)用的，真的是受益匪淺。要面對(duì)社會(huì)的挑戰(zhàn)，只有不斷的學(xué)習(xí)、實(shí)踐，再學(xué)習(xí)、再實(shí)踐。     之所以使用單片機(jī)作為我們的執(zhí)行核心，不僅是因?yàn)槔蠋熣f(shuō)單片機(jī)現(xiàn)在是社會(huì)上應(yīng)用最廣泛的工具，也因?yàn)橄胪ㄟ^(guò)使用單片機(jī)鍛煉自己的c 語(yǔ)言編程能力，養(yǎng)成良好的c語(yǔ)

31、言編程風(fēng)格。不管怎樣，這些都是一種鍛煉，一種知識(shí)的積累，能力的提高。完全可以把這個(gè)當(dāng)作基礎(chǔ)東西，只有掌握了這些最基礎(chǔ)的，才可以更進(jìn)一步，取得更好的成績(jī)。很少有人會(huì)一步登天吧。永不言棄才是最重要的。     而且，這對(duì)于我們的將來(lái)也有很大的幫助。以后，不管有多苦，我想我們都能變苦為樂(lè)，找尋有趣的事情，發(fā)現(xiàn)其中珍貴的事情。就像中國(guó)提倡的艱苦奮斗一樣，</p><p>　　在

32、為期兩個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)中，李老師對(duì)我們悉心的指導(dǎo)認(rèn)真的解說(shuō)詳細(xì)的分析。衷心地感謝李老師對(duì)我們的教導(dǎo)！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]孫育才. MCS- 51 系列單片微型計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用. 南京：東南大學(xué)出版社，1999.</p><p>　　[2]　李朝青.單片機(jī)原理及接口技術(shù)（簡(jiǎn)明修訂版）.杭州：北京

33、航空航天大學(xué)出版社，1998.</p><p>　　[3]　李廣弟.單片機(jī)基礎(chǔ).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1994.</p><p>　　[4]　閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第三版）. 北京：高等教育出版社，1989.</p><p><b>　　附錄：</b></p><p>　　#include "reg5

34、2.h"</p><p>　　typedef unsigned char uint8;</p><p>　　sbit CLK=P1^0;</p><p>　　sbit DINA=P1^1;</p><p>　　void DELAY();</p><p>　　void sdelay();</p>

35、;<p>　　bdata uint8 kdat;</p><p>　　sbit cc=kdat^0;</p><p>　　uint8 LED0,LED1,LED2,LED3;</p><p>　　uint8 LED_Table[18]={0x3F,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07, 0

36、x7f,0x6f,0x77,0x7c, 0x39,0x5e,0x79,0x71, 0xff,0x00,</p><p><b>　　};</b></p><p>　　sbit DQ = P1^4;</p><p>　　void DELAY()</p><p><b>　　{</b></p&g

37、t;<p>　　unsigned int k,j;</p><p>　　for(k=0;k<500;k++)</p><p>　　for(j=0;j<200;j++);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void sdelay()</p><p>

38、;<b>　　{</b></p><p>　　unsigned char k;</p><p>　　for(k=0;k<10;k++)</p><p><b>　　{;}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void

39、 sendto(unsigned char dat)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char i;</p><p><b>　　CLK=0;</b></p><p>　　kdat=dat;</p><p>　　for(i=0;

40、i<8;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　DINA=cc;</b></p><p><b>　　CLK=1;</b></p><p><b>　　sdelay();</b></p><p

41、><b>　　CLK=0;</b></p><p>　　kdat=kdat>>1;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/*DS18b20溫度傳感器讀寫(xiě)程序*/</p><p

42、>　　void dsb20delay(int us)</p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　int s;</b></p><p>　　for ( s=0; s<us; s++);</p><p><b>　　}</b></p&g

43、t;<p>　　void rst(void) </p><p><b>　　{</b></p><p>　　DQ = 1; </p><p>　　dsb20delay(2); </p><p>　　DQ = 0; </p><p>　　dsb20del

44、ay(30); //精確延時(shí) 480~960us</p><p>　　DQ = 1; </p><p>　　dsb20delay(8); </p><p><b>　　}</b></p><p>　　unsigned int read(void) </p><p>

45、;<b>　　{ </b></p><p><b>　　int i=0;</b></p><p>　　unsigned int u=0;</p><p>　　for (i=0;i<16;i++)</p><p>　　{

46、 </p><p><b>　　DQ = 0;</b></p><p><b>　　u >>= 1;</b></p><p><b>　　DQ = 1;</b></p><p>　　if(DQ) u|=

47、0x8000;</p><p>　　dsb20delay(4);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　return(u);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void write(unsigned char ku)

48、 </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　int i = 0;</p><p>　　for (i=0;i<8;i++)</p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　DQ = 0;</b>&l

49、t;/p><p>　　DQ = ku&0x01;</p><p>　　dsb20delay(3);</p><p><b>　　DQ = 1;</b></p><p><b>　　ku >>= 1;</b></p><p><b>　　}</b

50、></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void read0(void) </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　int t0,t1,t2;</p><p>　　unsigned int

51、 tp;</p><p>　　unsigned int lsb;</p><p><b>　　rst();</b></p><p>　　write(0xCC);</p><p>　　write(0x44);</p><p><b>　　rst();</b></p>

52、<p>　　write(0xCC);</p><p>　　write(0xBE);</p><p>　　tp = read(); </p><p>　　lsb = (unsigned int)(tp*6.25);</p><p>　　t0 = lsb/1000;</p><p>　　LED0 = L

53、ED_Table[t0]; //第1位,最高位</p><p>　　t2 = lsb%1000;</p><p>　　t1 = t2/100;</p><p>　　LED1 = LED_Table[t1]&0x7f; //第2位</p><p>　　t1 = t2%100;</p><p>　　t2 =

54、 t1/10;</p><p>　　LED2 = LED_Table[t2]; //第3位,最低位</p><p>　　LED3 = LED_Table[t1%10];//第4位,最低位</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void main()</p><p>　　

55、{ while(1)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uint8 j;</b></p><p><b>　　read0();</b></p><p>　　sendto(LED3);</p><p>　　sendto

56、(LED2); </p><p>　　sendto(LED1+0X80); //'.'</p><p>　　sendto(LED0);</p><p>　　DELAY(); /* 延時(shí) */</p><p>　　DELAY(); ; /* 延時(shí) */</p><p>　　DELAY()

57、; /* 延時(shí) */</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)成績(jī):</b></p><p>　　注:教師按學(xué)生實(shí)際成績(jī)（平時(shí)成績(jī)和業(yè)務(wù)考核成績(jī)）登記并錄入教務(wù)MIS系統(tǒng)，由系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)化為“優(yōu)秀（9