基于51單片機的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)論文

1、<p>　　基于51單片機的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　姓 名：XXX</p><p>　　學(xué) 號：XXX</p><p>　　專 業(yè)：電器自動化</p><p><b>　　指導(dǎo)教師：XXX</b></p><p>　　完成時間：2013.XX.XX<

2、/p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本文提出了基于MCS-51系列單片機的數(shù)字溫度計的制作電路和編程思想。該數(shù)字溫度計以ATMEL公司的AT89S52 單片機為主控，配以達拉斯公司的DS18B20數(shù)字溫度傳感器，采用1602雙行英文字符液晶作顯示。實現(xiàn)了對溫度的測量，顯示，和報警等功能。</p><p>　　關(guān)鍵詞： AT

3、89S52單片機；數(shù)字傳感器DS18B20；顯示器1602LCD；</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　ABSTRACT錯誤!未定義書簽。</p><p><b>　　1 緒論3</b></p

4、><p>　　1.1 選題的背景3</p><p>　　1.2 數(shù)字溫度計簡介3</p><p>　　1.2.1 數(shù)字溫度計的特征3</p><p>　　1.2.2 設(shè)計實現(xiàn)的目標4</p><p>　　2 數(shù)字溫度計的方案設(shè)計5</p><p>　　2.1 設(shè)計方案論證與比較5<

5、/p><p>　　2.1.1 顯示電路方案5</p><p>　　2.1.2 測溫電路方案5</p><p>　　2.2 系統(tǒng)總體方案5</p><p>　　3 數(shù)字溫度計的硬件電路設(shè)計6</p><p>　　3.1 控制電路6</p><p>　　3.1.1 MCU簡介6</p&

6、gt;<p>　　3.2.2 最小系統(tǒng)模塊12</p><p>　　3.3 溫度傳感器設(shè)計13</p><p>　　3.3.1 DS18B20簡介13</p><p>　　3.3.2 溫度傳感器與單片機的連接15</p><p>　　3.3.3 復(fù)位信號及外部復(fù)位電路16</p><p>　　3

7、.4 單片機與報警電路17</p><p>　　3.5 顯示電路17</p><p><b>　　4 軟件設(shè)計19</b></p><p>　　4.1 DS18b20的讀操作19</p><p>　　4.2 DS18b20的溫度數(shù)據(jù)處理20</p><p>　　4.3 1602顯示部分

8、21</p><p><b>　　5 運行測試23</b></p><p>　　5.1溫度測試 27</p><p>　　5.2報警設(shè)置

9、 27</p><p>　　5.3 報警測試 27</p><p><b>　　參考文獻30</b></p><p>　　附錄1 程序源代碼錯誤!未定義書簽。</p><p><b>　

10、　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1 選題的背景</b></p><p>　　隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展和傳統(tǒng)工業(yè)改造的逐步實現(xiàn)．能夠獨立工作的溫度檢測和顯示系統(tǒng)應(yīng)用于諸多領(lǐng)域。傳統(tǒng)的溫度檢測以熱敏電阻為溫度敏感元件。熱敏電阻的成本低，但需后續(xù)信號處理電路，而且可靠性相對較差，測溫準確度低，檢測系統(tǒng)也有一定的誤差。與傳統(tǒng)的溫度計相比，這里

11、設(shè)計的數(shù)字溫度計具有讀數(shù)方便，測溫范圍廣，測溫精確，數(shù)字顯示，適用范圍寬等特點。選用AT89S52單片機作為主控制器件，DSl8B20作為測溫傳感器通過LCD1602并行傳送數(shù)據(jù)，實現(xiàn)溫度顯示。通過DSl8B20直接讀取被測溫度值，進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，該器件的物理化學(xué)性能穩(wěn)定，線性度較好，在-55℃~125℃最大線性偏差小于0.1℃。該器件可直接向單片機傳輸數(shù)字信號，便于單片機處理及控制。另外，該溫度計還能直接采用測溫器件測量溫度，從而簡化數(shù)

12、據(jù)傳輸與處理過程。</p><p>　　1.2 數(shù)字溫度計簡介</p><p>　　1.2.1 數(shù)字溫度計的特征</p><p>　　溫度是我們?nèi)粘Ｉa(chǎn)和生活中實時在接觸到的物理量，但是它是看不到的，僅憑感覺只能感覺到大概的溫度值，傳統(tǒng)的指針式的溫度計雖然能指示溫度，但是精度低，使用不夠方便，顯示不夠直觀，數(shù)字溫度計的出現(xiàn)可以讓人們直觀的了解自己想知道的溫度到底是多

13、少度。</p><p>　　數(shù)字溫度計采用進口芯片組裝精度高、高穩(wěn)定性，誤差≤0.5%， 內(nèi)電源、微功耗、不銹鋼外殼，防護堅固，美觀精致。數(shù)字溫度計采用進口高精度、低溫漂、超低功耗集成電路和寬溫型液晶顯示器，內(nèi)置高能量電池連續(xù)工作≥5年無需敷設(shè)供電電纜，是一種精度高、穩(wěn)定性好、適用性極強的新型現(xiàn)場溫度顯示儀。是傳統(tǒng)現(xiàn)場指針雙金屬溫度計的理想替代產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于各類工礦企業(yè)，大專院校，科研院所。</p>

14、<p>　　數(shù)字溫度計采用溫度敏感元件也就是溫度傳感器（如鉑電阻，熱電偶，半導(dǎo)體，熱敏電阻等），將溫度的變化轉(zhuǎn)換成電信號的變化，如電壓和電流的變化，溫度變化和電信號的變化有一定的關(guān)系，如線性關(guān)系，一定的曲線關(guān)系等，這個電信號可以使用模數(shù)轉(zhuǎn)換的電路即AD轉(zhuǎn)換電路將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，數(shù)字信號再送給處理單元，如單片機或者PC機等，處理單元經(jīng)過內(nèi)部的軟件計算將這個數(shù)字信號和溫度聯(lián)系起來，成為可以顯示出來的溫度數(shù)值，如25.0

15、攝氏度，然后通過顯示單元，如LED,LCD或者電腦屏幕等顯示出來給人觀察。這樣就完成了數(shù)字溫度計的基本測溫功能。數(shù)字溫度計根據(jù)使用的傳感器的不同，AD轉(zhuǎn)換電路，及處理單元的不同，它的精度，穩(wěn)定性，測溫范圍等都有區(qū)別，這就要根據(jù)實際情況選擇符合規(guī)格的數(shù)字溫度計。</p><p>　　1.2.2 設(shè)計實現(xiàn)的目標</p><p>　　采集測溫范圍為-55～+120 ℃.</p>&

16、lt;p>　　溫度精度在0.1 ℃；誤差±0.2℃以內(nèi).</p><p>　　顯示模塊，采用1602液晶顯示.</p><p>　　按鍵3個,設(shè)置、加、減.</p><p>　　報警設(shè)置10-90度.低于下限報警，高于上限報警。</p><p>　　2 數(shù)字溫度計的方案設(shè)計</p><p>　　2.1

17、設(shè)計方案論證與比較</p><p>　　2.1.1 顯示電路方案</p><p>　　方案一：采用數(shù)碼管動態(tài)顯示</p><p>　　使用七段LED數(shù)碼管，采用動態(tài)顯示的方法來顯示各項指標，此方法雖然價格成本低，但是顯示單一，且功耗較大。</p><p>　　方案二：采用LCD液晶顯示</p><p>　　采用1602

18、 LCD液晶顯示，此方案顯示內(nèi)容相對豐富，且價格不高。</p><p>　　綜合上述原因，采用方案二，使用LCD液晶作顯示電路。</p><p>　　2.1.2 測溫電路方案</p><p>　　方案一：采用模擬溫度傳感器測溫</p><p>　　由于本設(shè)計是測溫電路，可以使用熱敏電阻之類的器件利用其感溫效應(yīng)，在將隨被測溫度變化的電壓或電流采

19、集過來，進行A/D轉(zhuǎn)換后，就可以用單片機進行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測溫度顯示出來，這種設(shè)計需要用到A/D轉(zhuǎn)換電路，感溫電路比較麻煩。</p><p>　　方案二：采用數(shù)字溫度傳感器</p><p>　　進而考慮到用溫度傳感器，在單片機電路設(shè)計中，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，此傳感器，可以很容易直接讀取被測溫度值，進行轉(zhuǎn)

20、換，就可以滿足設(shè)計要求。</p><p>　　綜合考慮，很容易看出，采用方案二，電路比較簡單，軟件設(shè)計也比較簡單，故采用了方案二。</p><p>　　2.2 系統(tǒng)總體方案</p><p>　　根據(jù)上述方案比較，結(jié)合題目要可以將系統(tǒng)分為主控模塊，顯示模塊，溫度采集模塊和報警模塊，其框圖如下：</p><p>　　圖2-1 系統(tǒng)總體設(shè)計框圖&

21、lt;/p><p>　　3 數(shù)字溫度計的硬件電路設(shè)計</p><p><b>　　3.1 控制電路</b></p><p>　　3.1.1 MCU簡介</p><p>　　CPU是整個控制部分的核心。在考慮經(jīng)濟性和滿足需求的前提下，本系統(tǒng)選用ATMEL公司生產(chǎn)的8位AT89S52單片機作為整個系統(tǒng)的控制中心。</p&g

22、t;<p>　　AT89S52是ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗，高性能CMOS8位單片機，片內(nèi)含4k bytes的可系統(tǒng)編程的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準8051指令系統(tǒng)及引腳，它集Flash存儲器既可在線編輯（ISP）也可用傳統(tǒng)方法進行編輯及通用8位微處理器于單片芯片中，功能強大AT89S52單片機可為您提供許多高性價比的應(yīng)用場合。器管腳圖如圖3-2：</p&

23、gt;<p>　　圖3-1 AT89S52管腳圖</p><p>　　在本系統(tǒng)中，AT89S52單片機內(nèi)部的功能單元已經(jīng)能夠滿足系統(tǒng)設(shè)計需要，不需要系統(tǒng)擴展。</p><p>　　AT89S52具有以下的特點:</p><p>　　● 8031 CPU與MCS-51 兼容</p><p>　　● 壽命：1000寫/擦循環(huán)<

24、;/p><p>　　● 4K字節(jié)可編程FLASH存儲器</p><p>　　● 全靜態(tài)工作：0--24MHz</p><p>　　● 三級程序存儲器保密鎖定</p><p>　　● 128*8位內(nèi)部RAM</p><p>　　● 32條可編程I/O線</p><p>　　● 兩個16位定時器/計數(shù)器

25、</p><p><b>　　● 6個中斷源</b></p><p><b>　　● 可編程串行通道</b></p><p>　　● 低功耗的閑置和掉電模式</p><p>　　● 片內(nèi)振蕩器和時鐘</p><p>　　AT89S52 是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器

26、，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。使用Atmel 公司高密度非 易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完 全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于 常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng) 可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提 供高靈活、超有效的解決方案。</p><p>　　AT89S52具有以下標準功能： 8k字節(jié)Flash

27、，256字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個16 位 定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口， 片內(nèi)晶振及時鐘電路。</p><p>　　此外， AT89S52 可降至0Hz 靜態(tài)邏 輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工 作。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)， 單片機一切工作停止

28、，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。8 位微控制器 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash。同時該芯片還具有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>　　3、AT89S52引腳功能</p><p>　　AT89S52 單片機為40 引腳芯片見圖3.2.1-2。</p><p>　　圖3.2.1-2 AT89S52引腳圖</p

29、><p>　?。?）口線：P0、P1、P2、P3 共四個八位口。</p><p>　　P0 口：P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動8個TTL邏輯電平。 </p><p>　　對P0端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。 </p><p>　　當訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，

30、P0不具有內(nèi)部上拉電阻。 </p><p>　　在flash編程時，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗時，需要外部上拉電阻。 </p><p>　　P1口：P1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個TTL 邏輯電平。對P1 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于

31、內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。 </p><p>　　此外，P1.0和P1.1分別作定時器/計數(shù)器2的外部計數(shù)輸入（P1.0/T2）和定時器/計數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX），具體如下表所示。 </p><p>　　在flash編程和校驗時，P1口接收低8位地址字節(jié)。 </p><p><b>　　引腳號第二功能： </b>&l

32、t;/p><p>　　P1.0 T2（定時器/計數(shù)器T2的外部計數(shù)輸入），時鐘輸出 </p><p>　　P1.1 T2EX（定時器/計數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制） </p><p>　　P1.5 MOSI（在系統(tǒng)編程用） </p><p>　　P1.6 MISO（在系統(tǒng)編程用） </p><p>　　P1.7

33、 SCK（在系統(tǒng)編程用）</p><p>　　P2口：P2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個TTL 邏輯電平。對P2 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。 </p><p>　　在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOV

34、X @DPTR） 時，P2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2 口使用很強的內(nèi)部上拉發(fā)送1。</p><p>　　在使用8位地址（如MOVX @RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。 </p><p>　　在flash編程和校驗時，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。 </p><p>　　P3 口：P3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙

35、向I/O 口，p3 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個TTL 邏輯電平。對P3 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。 </p><p>　　P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用。 　　</p><p>　　在flash編程和校驗時，P3口也接收一些控制信號。 </p>&l

36、t;p>　　此外，P3口還接收一些用于FLASH閃存編程和程序校驗的控制信號。 </p><p>　　（2）其他引腳說明：</p><p>　　RST：復(fù)位輸入。晶振工作時，RST腳持續(xù)2 個機器周期高電平將使單片機復(fù)位?？撮T狗計時完成后，RST 腳輸出96 個晶振周期的高電平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能無效。DISRTO默認狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效

37、。 </p><p>　　ALE/PROG——當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖。 </p><p>　　對FLASH存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。 <

38、;/p><p>　　如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令才能將ALE激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置ALE禁止位無效。 </p><p>　　PSEN——程序儲存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當AT89S52由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器

39、周期兩次PSEN有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次PSEN信號。 </p><p>　　EA/VPP——外部訪問允許，欲使CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為0000H-FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時內(nèi)部會鎖存EA端狀態(tài)。 </p><p>　　如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器的指

40、令。 </p><p>　　FLASH存儲器編程時，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。</p><p>　　XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 </p><p>　　XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 </p><p>　　XTAL1，XTAL2接石英晶體振蕩器。如圖

41、3.2.1-3所示外接晶體引腳圖。</p><p>　　C2 XTAL2</p><p>　　懸空 XTAL2</p><p>　　C1 XTAL1 外部振蕩信號 XTAL1</p><p>　　GND

42、 GND</p><p>　　接地 接地</p><p>　　a．內(nèi)部方式 b．外部方式</p><p>　　圖3.2.1-3晶振外接結(jié)構(gòu)引腳圖</p&

43、gt;<p>　　XTAL1是片內(nèi)振蕩器的反相放大器輸入端，XTAL2則是輸出端，使用外部振蕩器時，外部振蕩信號應(yīng)直接加到XTAL1，而XTAL2懸空。內(nèi)部方式時，時鐘發(fā)生器對振蕩脈沖二分頻，如晶振為12MHz，時鐘頻率就為6MHz。晶振的頻率可以在1MHz-24MHz內(nèi)選擇，在本設(shè)計電路中選用了12MHz。電容取20PF左右。機器周期＝12×時間周期，如12MHz的機器周期為1微秒。</p>&l

44、t;p>　?。?）控制或復(fù)位引腳</p><p>　　RESET 此腳為高電平時（約2個機器周期）可將單片機復(fù)位。</p><p>　　RST/VPD——當出現(xiàn)兩個機器周期高電平時，單片機復(fù)位。復(fù)位后，P0～P3輸出高電平；SP寄存器為07H；其它寄存器全部清0；不影響RAM狀態(tài)。如圖3.2.1-4所示。 </p><p>　　圖3.2.1-4 按鍵電平復(fù)位&

45、lt;/p><p>　　AT89SXX系列單片機實現(xiàn)了ISP下載功能，故而取代了89CXX系列的下載方式，也是因為這樣，ATMEL公司已經(jīng)停止生產(chǎn)89CXX系列的單片機，現(xiàn)在市面上的AT89CXX多是停產(chǎn)前的庫存產(chǎn)品。 </p><p>　　4、AT89S52的編程方法 </p><p>　　編程前，須按編程模式表設(shè)置好地

46、址、數(shù)據(jù)及控制信號；順序如下：</p><p>　?、?在地址線上加上要編程單元的地址信號。</p><p>　?、?在數(shù)據(jù)線上加上要寫入的數(shù)據(jù)字節(jié)。</p><p>　?、?激活相應(yīng)的控制信號。</p><p>　　④ 將EA/Vpp端加上+12V編程電壓。</p><p>　　⑤ 每對Flash存儲陣列寫入一個字節(jié)

47、或每寫入一個程序機密位，加上一個ALE/PROG編程脈沖。每個字節(jié)寫入周期是自身定時的，大多數(shù)約為50us。改變編程單元的地址和寫入的數(shù)據(jù)，重復(fù)①—⑤步驟，直到全部文件編程結(jié)束。</p><p>　　單片機的現(xiàn)狀及發(fā)展方向：</p><p>　　單片機是為了工業(yè)控制需要滿足而誕生的，是自動控制系統(tǒng)的核心部件，因而也主要用于工業(yè)控制、智能化儀器儀表、家用電器中。它具有體積小，功能多、價格低、

48、使用方便、系統(tǒng)設(shè)計靈活等優(yōu)點，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大，除了工業(yè)控制，智能化儀表，通訊，家用電器外，在智能化高檔電子玩具產(chǎn)品中也大量采用單片機芯片作為核心控制部件。</p><p>　　由于單片機主要面向工業(yè)控制，工作環(huán)境比較惡劣，入高溫，強電磁干擾，甚至含有腐蝕性氣體，在太空中工作的單片機控制系統(tǒng)，還必須具有抗輻射能力，這決定了單片機CPU于通用微機CPU具有不同的技術(shù)特征和發(fā)展方向：</p><p

49、><b>　　(1) 可靠性高；</b></p><p>　　(2) 控制功能往往很強，數(shù)值計算交叉；</p><p>　　(3) 指令系統(tǒng)比通用微處理器慢的多；</p><p>　　(4) X系列芯片取代；</p><p>　　(5) 抗干擾性強，工作溫度范圍寬。</p><p>　　3.

50、2.2 最小系統(tǒng)模塊</p><p>　　本次設(shè)計中，選用ATMEL公司的51系列單片機AT89S52芯片作為電子密碼電源開關(guān)的數(shù)據(jù)處理及操作控制芯片。只有單片機芯片無法完成數(shù)據(jù)處理及控制功能，必須有附加的電路，使單片機芯片組成一個可運行的系統(tǒng)才能實現(xiàn)其功能。本次設(shè)計中，由AT89S52芯片連同附加電路構(gòu)成的單片機最小系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)處理及控制模塊，其中，使用P1口作為1602液晶的數(shù)據(jù)傳輸口，P3口作1602的命令

51、數(shù)據(jù)控制、時鐘、讀寫控制、和使能控制接口，P2口作按鍵掃描接口，P2.3作DS18B20的總線接口。P2.5，P2.7作報警控制接口。其電路連接圖3-3如下：</p><p>　　圖3-2 數(shù)據(jù)處理及控制模塊</p><p>　　3.3 溫度傳感器設(shè)計</p><p>　　3.3.1 DS18B20簡介</p><p>　　DS18B20可以

52、程序設(shè)定9~12位的分辨率，精度為±0.5°C?？蛇x更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍。分辨率設(shè)定，及用戶設(shè)定的報警溫度存儲在EPROM中，掉電后依然保存。</p><p>　　溫度傳感器DS18B20引腳如圖3-4所示。</p><p>　　圖3-3 DS18B20TO－92封裝溫度傳感器</p><p><b>　　引腳功能說明：

53、</b></p><p>　　VDD ：可選電源腳，電源電壓范圍3~5.5V。當工作于寄生電源時，此引腳必須接地。</p><p>　　DQ ：數(shù)據(jù)輸入/輸出腳。漏極開路，常態(tài)下高電平。</p><p><b>　　GND ：為電源地</b></p><p>　　圖3-4 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</

54、p><p>　　DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。</p><p>　　光刻ROM中的64位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。64位光刻ROM的排列是：開始8位（28H）是產(chǎn)品類型標號，接著的48位是該DS18B20自身的序列號，最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗碼（CRC=X8

55、+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一個DS18B20都各不相同，這樣就可以實現(xiàn)一根總線上掛接多個DS18B20的目的。 </p><p>　　DS18B20中的溫度傳感器可完成對溫度的測量，以12位轉(zhuǎn)化為例:用16位符號擴展的二進制補碼讀數(shù)形式提供，以0.0625℃/LSB形式表達，其中S為符號位。 </p><p>　　這是12位轉(zhuǎn)化后得到的12位數(shù)據(jù)，存儲在18B20的兩個8比

56、特的RAM中，二進制中的前面5位是符號位，如果測得的溫度大于0，這5位為0，只要將測到的數(shù)值乘于0.0625即可得到實際溫度；如果溫度小于0，這5位為1，測到的數(shù)值需要取反加1再乘于0.0625即可得到實際溫度。 例如+125℃的數(shù)字輸出為07D0H，+25.0625℃的數(shù)字輸出為0191H，-25.0625℃的數(shù)字輸出為FF6FH，-55℃的數(shù)字輸出為FC90H。 </p><p>　　DS18B20溫度傳感器

57、的內(nèi)部存儲器包括一個高速暫存RAM和一個非易失性的可電擦除的E2RAM,后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器TH、TL和結(jié)構(gòu)寄存器。 </p><p>　　暫存存儲器包含了8個連續(xù)字節(jié)，前兩個字節(jié)是測得的溫度信息，第一個字節(jié)的內(nèi)容是溫度的低八位，第二個字節(jié)是溫度的高八位。第三個和第四個字節(jié)是TH、TL的易失性拷貝，第五個字節(jié)是結(jié)構(gòu)寄存器的易失性拷貝，這三個字節(jié)的內(nèi)容在每一次上電復(fù)位時被刷新。第六、七、八個字節(jié)用于內(nèi)部計算

58、。第九個字節(jié)是冗余檢驗字節(jié)。 </p><p>　　該字節(jié)各位的意義如下：</p><p>　　TM R1 R0 1 1 1 1 1</p><p>　　低五位一直都是1 ，TM是測試模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測試模式。在DS18B20出廠時該位被設(shè)置為0，用戶不要去改動。R1和R0用來設(shè)置分辨率，如表1所示：（DS18B20出廠時被設(shè)置為12位

59、）</p><p>　　表3-3 DS18B20溫度轉(zhuǎn)換時間表</p><p>　　根據(jù)DS18B20的通訊協(xié)議，主機控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個步驟：每一次讀寫之前都要對DS18B20進行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM指令，最后發(fā)送RAM指令，這樣才能對DS18B20進行預(yù)定的操作。復(fù)位要求主CPU將數(shù)據(jù)線下拉500微秒，然后釋放，DS18B20收到信號后等待16～60微

60、秒左右，后發(fā)出60～240微秒的存在低脈沖，主CPU收到此信號表示復(fù)位成功。</p><p>　　3.3.2 溫度傳感器與單片機的連接</p><p>　　溫度傳感器的單總線(1-Wire)與單片機的P2．0連接，P2．0是單片機的高位地址線A8。P2端口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I／O，其輸出緩沖級可驅(qū)動(吸收或輸出電流)4個TTL邏輯門電路。對該端口寫“1”，可通過內(nèi)部上拉電阻將其

61、端口拉至高電平，此時可作為輸入口使用，這是因為內(nèi)部存在上拉電阻，某一引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時。如執(zhí)行MOVX DPTR指令，則表示P2端口送出高8位的地址數(shù)據(jù)。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時，可執(zhí)行MOVX RI指令，P2端口內(nèi)容即為特殊功能寄存器(SFR)區(qū)中R2寄存器內(nèi)容，整個訪問期間不改變。在Flash編程和程序校驗時，P2端口也接收高位地址和其他控制信號。圖3-5為

62、DSl8820內(nèi)部結(jié)構(gòu)。圖3-6為DSl8820與單片機的接口電路。</p><p>　　圖3-5 DS18B20和單片機的接口連接</p><p>　　3.3.3 復(fù)位信號及外部復(fù)位電路</p><p>　　該復(fù)位信號高電平有效，其有效時間應(yīng)持續(xù)24個振蕩脈沖周期即兩個機器周期以上。若使用頻率為12 MHz的晶體振蕩器，則復(fù)位信號持續(xù)時間應(yīng)超過2μs才完成復(fù)位操

63、作。</p><p>　　圖3-6 復(fù)位電路</p><p>　　3.4 單片機與報警電路</p><p>　　系統(tǒng)中的報警電路是由發(fā)光二極管和限流電阻組成，并與單片機的P2.6端口連接。</p><p><b>　　3.5 顯示電路</b></p><p><b>　　1、應(yīng)用簡介&

64、lt;/b></p><p>　　模塊內(nèi)部自帶字符發(fā)生存儲器（CGROM）,字符有：阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是（41H），顯示時模塊把代碼41H發(fā)給液晶模塊，我們就能在液晶上看到字母“A”。</p><p>　　1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，豐富的指令可以完成液晶的時序控制、

65、工作方式式設(shè)置和數(shù)據(jù)顯示等。</p><p>　　采用的LCD1602液晶模塊是標準16針插座，接口電路如圖3.2.3所示：關(guān)于LCD1602的詳細資料見表3.2.3-1和表3.2.3-2。</p><p>　　圖3.2.3 顯示電路的連接圖</p><p><b>　　4 軟件設(shè)計</b></p><p>　　4.1

66、 DS18b20的讀操作</p><p>　　DSl8B20的主要數(shù)據(jù)元件有：64位激光Lasered ROM，溫度靈敏元件和非易失性溫度告警觸發(fā)器TH和TL。DSl8B20可以從單總線獲取電源，當信號線為高電平時，將能量貯存在內(nèi)部電容器中；當單信號線為低電平時，將該電源斷開，直到信號線變?yōu)楦唠娖街匦陆由霞纳?電容)電源為止。此外，還可外接5 V電源，給DSl8B20供電。DSl8B20的供電方式靈活，利用外接電

67、源還可增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。DS18B20讀寫時序如圖4-1~4-3：</p><p>　　圖4-1 DS18B20的復(fù)位時序圖</p><p>　　圖4-2 DS18B20的寫數(shù)據(jù)時序圖</p><p>　　圖4-3 DS18B20的讀數(shù)據(jù)時序圖</p><p>　　由時序圖可知，DS18B20在復(fù)位時需要480us的低電平，等待

68、15us后MCU將總線拉高，等待DS18B20的響應(yīng)信號；DS18B20在寫數(shù)據(jù)時分為寫“0”和寫“1”操作，寫“0”操作時，DS18B20需要至少60us的總線被拉低，然后在60us內(nèi)將“0”寫入DS18B20中，持續(xù)時間至少1us，寫“1”操作是只需將寫入的“0”改為“1”即可；DS18B20讀操作也分為讀“0”和讀“1”操作，讀“0”操作時，總線需要15us被拉低，再拉高45us，然后再15us內(nèi)將數(shù)據(jù)讀走，讀“1”操作同讀“0”

69、操作。程序流程圖如圖4-4：</p><p>　　圖4-4 DS18B20讀取溫度的流程圖</p><p>　　4.2 DS18b20的溫度數(shù)據(jù)處理</p><p>　　讀出溫度數(shù)據(jù)后，LOW的低四位為溫度的小數(shù)部分，可以精確到0.0625℃，LOW的高四位和HIGH的低四位為溫度的整數(shù)部分，HIGH的高四位全部為1表示負數(shù)，全為0表示正數(shù)。所以先將數(shù)據(jù)提取出來，

70、分為三個部分：小數(shù)部分、整數(shù)部分和符號部分。小數(shù)部分進行四舍五入處理：大于0.5℃的話，向個位進1；小于0.5℃的時候，舍去不要。當數(shù)據(jù)是個負數(shù)的時候，顯示之前要進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，將其整數(shù)部分取反加一。還因為DS18B20最低溫度只能為-55℃，所以可以將整數(shù)部分的最高位換成一個“-”，表示為負數(shù)。圖4-2為溫度數(shù)據(jù)處理程序的流程圖。</p><p>　　圖4-5 溫度數(shù)據(jù)處理流程圖</p><

71、p>　　4.3 1602顯示部分</p><p>　　1602的讀寫時序圖如下：</p><p>　　圖4-6 1602液晶的讀時序圖</p><p>　　圖4-7 1602的寫時序圖</p><p>　　根據(jù)以上時序圖可以得出讀寫程序流程圖如下：</p><p><b>　　5 運行測試</

72、b></p><p>　　5.1.開機溫度測試</p><p>　　5.2.設(shè)置溫度測試</p><p><b>　　5.3報警測試</b></p><p><b>　　6 結(jié)語</b></p><p>　　本文重點介紹了單片機和數(shù)字傳感器DS18B20的原理和功能，并

73、用DS18B20與AT89S52單片機、LCD1602組成數(shù)字溫度計，有超溫報警功能。</p><p>　　在本次設(shè)計的過程中，我發(fā)現(xiàn)很多的問題，雖然以前還做過這樣的設(shè)計但這次設(shè)計真的讓我長進了很多，單片機課程設(shè)計重點就在于軟件算法的設(shè)計，需要有很巧妙的程序算法，雖然以前寫過幾次程序，但我覺的寫好一個程序并不是一件簡單的事，舉個例子，以前寫的那幾次，數(shù)據(jù)加減時，我用的都是BCD碼，這一次，我全部用的都是16進制的

74、數(shù)直接加減，顯示處理時在用除法去刪分,感覺效果比較好，有好多的東西，只有我們?nèi)ピ囍隽?，才能真正的掌握，只學(xué)習(xí)理論有些東西是很難理解的，更談不上掌握。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p><b>　　【1】作著：姜濤</b></p><p>　　【2】書名：基于單片機的數(shù)字式溫度計設(shè)計</p

75、><p>　　【3】出版社：西北電力學(xué)校</p><p>　　【4】出版年月：2012.3.19</p><p><b>　　【5】頁碼：27頁</b></p><p><b>　　附錄一：仿真電路圖</b></p><p>　　附錄二：系統(tǒng)程序清單</p><

76、;p>　　#include<reg52.h></p><p>　　#include<intrins.h></p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　//------------------

77、-----</p><p>　　sbit S1=P2^0; //設(shè)置 上下限</p><p>　　sbit S2=P2^1; //加</p><p>　　sbit S3=P2^2; //減</p><p>　　//--------LCD1602-------------------</p><p&

78、gt;　　//P0-7==== D0-7</p><p>　　#define LCDDATA P1</p><p>　　sbit rs=P3^0;</p><p>　　sbit wela=P3^1;</p><p>　　sbit lcden=P3^2;</p><p>　　//---------------------

79、-------------</p><p>　　sbit DQ1=P2^3; //傳感器1</p><p>　　sbit LED1=P2^6; //報警顯示燈</p><p>　　sbit BUZ=P2^7; //蜂鳴器</p><p>　　uchar DQ1_SET[2]; //DQ1上下限設(shè)置

80、 DQ1_SET[0] 下限 DQ1_SET[1] 上限；</p><p>　　uchar Temp; //溫度報警</p><p>　　uchar count; //蜂鳴器定時用</p><p>　　uchar mode; //mode=1正常顯示 mode=2 設(shè)置下限模式 mode=3設(shè)置上限 </p><

81、;p>　　uchar code table[]="Temper ";</p><p>　　//////////////////////////////DS18B20////////////////////////////////////////////////</p><p>　　uchar ng; //負號標志</p><p

82、>　　uchar code df_Table[]= </p><p><b>　　{</b></p><p>　　0,1,1,2,3,3,4,4,5,6,6,7,8,8,9,9</p><p>　　}; //溫度小數(shù)位對照表</p><p>　　uchar CurrentT = 0; /

83、/當前讀取的溫度整數(shù)部分</p><p>　　uchar Temp_Value[]={0x00,0x00}; //從DS18B20讀取的溫度值</p><p>　　uchar Display_Digit[]={0,0,0,0,0,0,0,0};//待顯示的各溫度數(shù)位</p><p>　　bit DS18B20_IS_OK = 1; //傳感器正常&

84、lt;/p><p>　　////////////////////////////////DS18B20///////////////////////////////////////////////</p><p><b>　　//延時</b></p><p>　　//*****************************************

85、*******************************/</p><p>　　// 函數(shù): LCD_Delay()</p><p>　　// 描述: 延時t ms函數(shù)</p><p><b>　　// 參數(shù): t </b></p><p><b>　　// 返回: 無</b></p&g

86、t;<p>　　// 備注: 12MHZ t=1延時時間約1ms</p><p>　　// 版本: 2011/01/01 First version</p><p>　　//************************************************************************/</p><p

87、>　　void Delay_ms(unsigned int t)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned int i,j;</p><p>　　for(i=0;i<t;i++)</p><p>　　for(j=0;j<120;j++)</p><

88、p><b>　　;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void Delay(uint x)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　while(--x);</p><p><b>　　

89、}</b></p><p>　　//---------------1602--------------------------------------</p><p>　　void delayms(uint z) //延時N ms</p><p><b>　　{</b></p><p><b&g

90、t;　　uint x,y;</b></p><p>　　for(x=z;x>0;x--)</p><p>　　for(y=120;y>0;y--);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void write_com(uchar com) //1602液晶寫指令<

91、/p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　rs=0;</b></p><p><b>　　lcden=0;</b></p><p>　　LCDDATA=com;</p><p>　　delayms(1);</p><

92、;p><b>　　lcden=1;</b></p><p>　　delayms(2);</p><p><b>　　lcden=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void write_date(uchar date) //1602

93、液晶寫數(shù)據(jù)</p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　rs=1;</b></p><p><b>　　lcden=0;</b></p><p>　　LCDDATA=date;</p><p>　　delayms(1);&l

94、t;/p><p><b>　　lcden=1;</b></p><p>　　delayms(2);</p><p><b>　　lcden=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void init_lcd(void)

95、 //初始化液晶，及畫面初始化</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar num;</p><p><b>　　wela=0;</b></p><p><b>　　lcden=0;</b></p><p>

96、　　write_com(0x38);</p><p>　　write_com(0x0c);</p><p>　　write_com(0x06);</p><p>　　write_com(0x01);</p><p>　　write_com(0x80);</p><p>　　for(num=0;num<13;num

97、++) // " temper: ";</p><p><b>　　{</b></p><p>　　write_date(table[num]);</p><p>　　Delay(10);</p><p><b>　　} </b></p>&l

98、t;p><b>　　}</b></p><p>　　//-------------1602----------------------------------------</p><p>　　//初始化DS18B20</p><p>　　uchar Init_DS18B20()</p><p><b>　

99、　{</b></p><p>　　uchar status;</p><p><b>　　DQ1 = 1;</b></p><p>　　Delay(8); //延時</p><p><b>　　DQ1 = 0;</b></p><p>　　Delay(90);/

100、/延時</p><p><b>　　DQ1 = 1;</b></p><p><b>　　Delay(8);</b></p><p>　　status = DQ1;</p><p>　　Delay(100);</p><p><b>　　DQ1 = 1;</b

101、></p><p>　　return status;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　//讀一個字節(jié)</b></p><p>　　uchar ReadOneByte()</p><p><b>　　{</b>&l

102、t;/p><p>　　uchar i,dat=0;</p><p><b>　　DQ1 = 1;</b></p><p><b>　　_nop_();</b></p><p>　　for(i=0;i<8;i++)</p><p><b>　　{</b>

103、</p><p><b>　　DQ1 = 0;</b></p><p>　　dat >>= 1;</p><p><b>　　DQ1 = 1;</b></p><p><b>　　_nop_();</b></p><p><b>　

104、　_nop_();</b></p><p><b>　　if(DQ1)</b></p><p>　　dat |= 0X80;</p><p>　　Delay(30);</p><p><b>　　DQ1 = 1;</b></p><p><b>　　}&

105、lt;/b></p><p>　　return (dat); </p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　//寫一個字節(jié)</b></p><p>　　void WriteOneByte(uchar dat)</p><p><b>　

106、　{</b></p><p><b>　　uchar i;</b></p><p>　　for(i=0;i<8;i++)</p><p>　　{ DQ1 = 0;</p><p>　　DQ1 = dat& 0x01;</p><p><b>　　Delay(5

107、);</b></p><p><b>　　DQ1 = 1;</b></p><p>　　dat >>= 1;</p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　

108、//讀溫度值</b></p><p>　　void Read_Temperature()</p><p><b>　　{ EA=0;</b></p><p>　　if(Init_DS18B20()==1)</p><p>　　DS18B20_IS_OK=0;</p><p><

109、;b>　　else</b></p><p><b>　　{ </b></p><p>　　WriteOneByte(0xcc); //跳過序列號</p><p>　　WriteOneByte(0x44); //啟動溫度轉(zhuǎn)換</p><p>　　Init_DS18B20();</p>

110、<p>　　WriteOneByte(0xcc);//跳過序列號</p><p>　　WriteOneByte(0xbe);//讀取溫度寄存器</p><p>　　Temp_Value[0] = ReadOneByte(); //溫度低8位</p><p>　　Temp_Value[1] = ReadOneByte();//溫度高8位</p>

111、<p>　　DS18B20_IS_OK=1;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　EA=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　//處理溫度值</b></p>

112、;<p>　　void Display_Temperature()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　// uchar i;</p><p>　　uchar t = 150;//,延時</p><p>　　ng = 0; //與負值標志</p><p>　

113、　if((Temp_Value[1]&0xf8)==0xf8)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　Temp_Value[1] = ~Temp_Value[1];</p><p>　　Temp_Value[0] = ~Temp_Value[0]+1;</p><p>　　if(Temp_V

114、alue[0]==0x00)</p><p>　　Temp_Value[1]++;</p><p><b>　　ng = 1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　else{ng = 0;}</p><p>　　Display_Digit[0

115、] = df_Table[Temp_Value[0]&0x0f]; //查表得溫度小數(shù)部分</p><p>　　CurrentT = ((Temp_Value[0]&0xf0)>>4) | ((Temp_Value[1]&0x07)<<4); //溫度整數(shù)部分</p><p>　　Display_Digit[3] = CurrentT/100

116、; //百</p><p>　　Display_Digit[2] = CurrentT%100/10; //十</p><p>　　Display_Digit[1] = CurrentT%10; //個</p><p>　　Temp=CurrentT ; //報警溫度</p><p>　　if(ng == 1){Temp=0

117、;}//當溫度為負時，報警判斷溫度寄存器為0</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void DIS_1602(void)//在LED上顯示數(shù)據(jù)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　write_com(0x80+8); /

118、/恒溫溫度</p><p><b>　　if(ng==0)</b></p><p>　　{write_date(0x30+Display_Digit[3]);}else{write_date('-');}; </p><p>　　write_date(0x30+Display_Digit[2]);</p><

119、p>　　write_date(0x30+Display_Digit[1]);</p><p>　　write_date('.');</p><p>　　write_date(0x30+Display_Digit[0]);</p><p>　　write_date('C');</p><p>　　write

120、_com(0x80+0X40+0); //恒溫溫度</p><p>　　write_date(' ');</p><p>　　write_date(' ');</p><p>　　write_date(' '); </p><p>　　write_date(

121、9; ');</p><p>　　write_date(' ');</p><p>　　write_date(' ');</p><p>　　write_date(' ');</p><p>　　write_date(' ');</p><p>　

122、　write_date(' ');</p><p>　　write_date(' ');</p><p>　　write_date(' ');</p><p>　　write_date(' ');</p><p>　　write_date(' ');</p&

123、gt;<p><b>　　}</b></p><p>　　void DIS_SET_SEG(void)//在LED上顯示數(shù)據(jù)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　Display_Digit[7]=DQ1_SET[0]%100/10; //處理顯示溫度//下限設(shè)置顯示</p>

124、;<p>　　Display_Digit[6]=DQ1_SET[0]%10; </p><p>　　Display_Digit[5]=DQ1_SET[1]%100/10; //處理顯示溫度/上限設(shè)置顯示</p><p>　　Display_Digit[4]=DQ1_SET[1]%10; </p><p>　　write_com(