温度采集系统课程设计报告(共19页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上1、设计目的 1）查资料了解8255A和ADC0809AD转换器的工作原理 2）原理图设计，用PROTEL画出原理图 3）软件设计，给出流程图及源代码并加注释2、所用设备1）8088CPU2）DS18B20温度传感器3）A/D570转换器4）8255A可编程并行接口5）3片LED显示6）74LS138译码器3、设计内容及步骤以8088 CPU 为核心设计一个温度采集系统，系统可以实现一路温度的采集，在3位LED显示器上显示当前温度。本设计所用器件主要有传感器，A/D转换器，8088CPU，可编程并行接口8255，LED显示器等。首先传感器把所测的温度转换为电压，输入A

2、/D转换器中进行转换，然后再把得到的二进制数经过CPU在LED上显示出来系统总体方案按照设计要求我们把传感器选择DS18B20，A/D转换采用AD570，把温度传感器采集过来的电压信号直接传给A/D 转换器，然后通过8路数据接入8255可编程芯片，经微处理器8088处理后输出，通过LED显示当前采集的温度值。图-1 系统框图4、程序设计（各个软件模块设计和流程图）4.1温度采集DS18B20的读数据流程图图-2 温度采集DS18B20的读数据流程图4.2 处理温度BCD码流程图图-3 处理温度BCD码流程图4.3 显示数据刷新流程图图-4 显示数据刷新流程图4.4系统总的流程图图-5系统总的流

3、程图4.5系统总程序TEMPER_L DATA 36H ;温度寄存器的低位 TEMPER_H DATA 35H ;温度寄存器的高位 TEMPER_NUM DATA 60H ;保存温度值 FLAG BIT 00H ;器件是否存在的标志位，器件存在由软件置1，否则清0 DQ BIT P1.0 ORG 0000H AJMP START ;*; /*主程序*/ * ;* ; ORG 0030H START: MOV SP,#70H CALL GET_TEMPER ;读取温度值 CALL TEMPER_COV ;读取转换后的温度值 MOV R0,A CALL DISP CALL DELAY AJMP S

4、TART ;* /*查询方式取得AD转换结果子程序*/ * ;* READAD：MOV AL，92H ；方式字，端口AB为输入方式，C为输出方式OUT PORTCT，AL ；PORTCT为控制端口地址，设方式字MOV AL，01OUT PORTC ，AL ；使PC0为1，PORTC为C端口地址MOV AL，00OUT PORTC，AL ；使PC0为0，启动AD转换W： IN AL，PORTB ；读取端口B中的状态 RCR AL，01 ；如PB0为1，则再查询 JC WMOV AL，01OUT PORTC，AL ；使PC0为1，撤销启动信号IN AL，PORTA ；读取转换数据 ;* ; /*取

5、得温度子程序*/ * ;* ; GET_TEMPER: SETB DQ CALL CHECK ; MOV A,#0CCH ; 跳过ROM匹配（当总线上只有一个器件时可跳过读ROM命令） CALL DSWRITE ; 写入命令 MOV A,#44H ; 发出温度转换命令 CALL DSWRITE NOP CALL DELAY CALL DELAY CALL CHECK MOV A,#0CCH ; 跳过ROM匹配 CALL DSWRITE MOV A,#0BEH ; 发出读温度命令 CALL DSWRITE CALL DSREAD ;读取温度的低位 MOV R0,#TEMPER_L MOV R0,

6、A ;存入TEMPER_L CALL DSREAD ;读取温度的低位 DEC R0 ;存入TEMPER_H MOV R0,A RET ; ;* ; /*读DS18B20的程序,从DS18B20中读出一个字节的数据*/ * ;* ; DSREAD: MOV R2,#8 READ1: CLR C SETB DQ NOP NOP CLR DQ NOP NOP NOP SETB DQ MOV R3,#01 DJNZ R3,$ MOV C,DQ MOV R3,#23 DJNZ R3,$ RRC A DJNZ R2,READ1 RET ; ;* ; /*写DS18B20子程序*/    

7、; * ;* ; DSWRITE: MOV R2,#8 CLR C WRITE1: CLR DQ MOV R3,#6 ;延时12US DJNZ R3,$ RRC A MOV DQ,C MOV R3,#23 ;46US DJNZ R3,$ SETB DQ NOP DJNZ R2,WRITE1 SETB DQ RET ; ;*; /*温度转换程序*/ * ;*; TEMPER_COV: MOV A,#0F0H ANL A,TEMPER_L ; 舍去温度低位中小数点后的四位温度数值 SWAP A MOV TEMPER_NUM,A MOV A,TEMPER_L JNB ACC.3,TEMPER_COV

8、1 ; 四舍五入去温度值, INC TEMPER_NUM ;D3为1则加1,为0则舍去 TEMPER_COV1: MOV A,TEMPER_H ; 高位 ANL A,#07H ;温度寄存器的高字节只有后3位有效 SWAP A ORL A,TEMPER_NUM ; 拼装 MOV TEMPER_NUM,A ; 保存变换后的温度数据 CALL BIN_BCD RET ; ;* ; /*检查器件是否存在子程序*/ * ;* ; CHECK: CALL DSINIT ; 初始化 JB FLAG,CHECK1 ; 检查标志位判断器件是否存在 AJMP CHECK ; 若DS18B20不存在则继续检测 CH

9、ECK1: CALL DELAY1 RET ; ;*; /*BCD码转换子程序*/ * ;* ; BIN_BCD: MOV DPTR,#TEMP_TAB MOV A,TEMPER_NUM MOVC A,A+DPTR MOV TEMPER_NUM,A RET ; ;* ; /*初始化子程序程序*/ ;初始化时序是由总线发出一个复位信号，然后由器件发 * ;出一个应答信号，表示该器件存在，并准备好开始工作 ;* * ; DSINIT: SETB DQ NOP CLR DQ ;总线发一个复位信号 MOV R0,#80H DJNZ R0,$ ; 延时 SETB DQ ;拉高总线准备检测 MOV R0,

10、#25H ;延时 DJNZ R0,$ JNB DQ,INIT2 ;检测是否有应答信号，有应答信号跳转 AJMP INIT3 ; 延时 INIT2: SETB FLAG ; 置标志位,表示DS1820存在 AJMP INIT4 INIT3: CLR FLAG ; 清标志位,表示DS1820不存在 AJMP INIT5 INIT4: MOV R0,#6BH DJNZ R0,$ ; 延时 INIT5: SETB DQ ;拉高总线 RET ; ;* ; /*配置程序*/ * ;*; RE_CONFIG: JB FLAG,RE_CONFIG1 ; 若DS18B20存在,转RE_CONFIG1 RET R

11、E_CONFIG1: MOV A,#0CCH ; 发SKIP ROM命令 CALL DSWRITE MOV A,#4EH ; 发写暂存存储器命令 CALL DSWRITE MOV A,#00H ; TH(报警上限)中写入00H CALL DSWRITE MOV A,#00H ; TL(报警下限)中写入00H CALL DSWRITE MOV A,#7FH ; 选择12位温度分辨率 CALL DSWRITE RET ; ;* ; /*显示子程序*/ * ;* DISP: MOV A,R0 ;转换结果低位 ANL A,#0FH ACALL DSEND ;显示 MOV A,R0 SWAP A ANL

12、 A,#0FH ;转换结果高位 ACALL DSEND ;显示 RET DSEND: MOV DPTR,#SGTB1 MOVC A,A+DPTR ;取字符 MOV SBUF,A JNB TI,$ CLR TI RET ; ;* ; /*延时程序*/ * ;* ; DELAY: MOV R7,#00H DELAY0: MOV R6,#00H DJNZ R6,$ DJNZ R7,DELAY0 RET DELAY1: MOV R7,#20H DJNZ R7,$ RET ; ;* ; /*字符编码*/ * ;* ; SGTB1:  DB   03H  ;0  

13、DB   9FH    ;1   DB   25H    ;2   DB   0DH    ;3  DB   99H    4 DB   49H    ;5 DB 41H   6   DB   1FH    ;7   DB   01H    ;8   DB   09H  

14、0; ;9   DB   11H    ;A   DB   0C1H  ;B   DB   63H    ;C   DB   85H    ;D   DB   61H    ;E   DB   71H    F   DB   00H TEMP_TAB: DB 00H,01H,02H,03H,04H,05H,06H,07H DB 08H,0

15、9H,10H,11H,12H,13H,14H,15H DB 16H,17H,18H,19H,20H,21H,22H,23H DB 24H,25H,26H,27H,28H,29H,30H,31H DB 32H,33H,34H,35H,36H,37H,38H,39H DB 40H,41H,42H,43H,44H,45H,46H,47H DB 48H,49H,50H,51H,52H,53H,54H,55H DB 56H,57H,58H,59H,60H,61H,62H,63H DB 64H,65H,66H,67H,68H,69H,70H,71H DB 72H,73H,74H,75H,76H,77H,7

16、8H,79H DB 80H,81H,82H,83H,84H,85H,86H,87H DB 88H,89H,90H,91H,92H,93H,94H,95H DB 96H,97H,98H,99H END5、硬件设计5.1温度采集模块温度采集部分运用DS18B20传感器，其测温系统简单，测温精度高，连接方便，占用口线少，转换速度快，与微处理器的接口简单，给硬件设计工作带来了极大的方便，能有效地降低成本，缩短开发周期。5.1.1 DS18B20简介 （1）独特的单线接口方式：DS18B20与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。（2）在使用中不需要任何外围元件。（3）

17、可用数据线供电，电压范围： 3.05.5 V。（4）测温范围：-55 125 。固有测温分辨率为0.5 。（5）通过编程可实现912位的数字读数方式。（6）用户可自设定非易失性的报警上下限值。（7）支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点测温。5.1.2 DS18B20的内部结构(1) 64 b闪速ROM的结构如下： 开始8位是产品类型的编号，接着是每个器件的惟一的序号，共有48位，最后8位是前56位的CRC校验码，这也是多个DS18B20可以采用一线进行通信的原因。 (2) 非易市失性温度报警触发器TH和TL，可通过软件写入用户报警上下限。 (3) 高速暂存存储器

18、 DS18B20温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的E2RAM。后者用于存储TH，TL值。数据先写入RAM，经校验后再传给E2RAM。而配置寄存器为高速暂存器中的第5个字节，他的内容用于确定温度值的数字转换分辨率，DS18B20工作时按此寄存器中的分辨率将温度转换为相应精度的数值。该字节各位的定义如下： 低5位一直都是1，TM是测试模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式。在DS18B20出厂时该位被设置为0，用户不要去改动，R1和R0决定温度转换的精度位数，即是来设置分辨率，如表1所示（DS18B20出厂时被设置为12位）。 设定的分辨率越高，

19、所需要的温度数据转换时间就越长。因此，在实际应用中要在分辨率和转换时间权衡考虑。 高速暂存存储器除了配置寄存器外，还有其他8个字节组成，其分配如下所示。其中温度信息（第1，2字节）、TH和TL值第3，4字节、第68字节未用，表现为全逻辑1；第9字节读出的是前面所有8个字节的CRC码，可用来保证通信正确。 当DS18B20接收到温度转换命令后，开始启动转换。转换完成后的温度值就以16位带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存存储器的第1，2字节。单片机可通过单线接口读到该数据，读取时低位在前，高位在后，数据格式以0062 5 /LSB形式表示。温度值格式如下： 对应的温度计算：当符号位S=0时，

20、直接将二进制位转换为十进制；当S=1时，先将补码变换为原码，再计算十进制值。表2是对应的一部分温度值。 DS18B20完成温度转换后，就把测得的温度值与TH，TL作比较，若T>TH或TTL,则将该器件内的告警标志置位，并对主机发出的告警搜索命令作出响应。因此，可用多只DS18B20同时测量温度并进行告警搜索。 (4) CRC的产生在64 b ROM的最高有效字节中存储有循环冗余校验码（CRC）。主机根据ROM的前56位来计算CRC值，并和存入DS18B20中的CRC值做比较，以判断主机收到的ROM数据是否正确5.1.3 DS18B20的工作原理 DS18B20 的温度检测与数字数据输出全

21、集成于一个芯片之上，从而抗干扰力更强。其一个工作周期可分为两个部分，即温度检测和数据处理。在讲解其工作流程之前我们有必要了解 18B20的内部存储器资源。18B20 共有三种形态的存储器资源，它们分别是： ROM  只读存储器，用于存放 DS18B20ID 编码，其前 8 位是单线系列编码（DS18B20 的编码是19H） ，后面48 位是芯片唯一的序列号，最后 8位是以上 56的位的 CRC码（冗余校验）。数据在出产时设置不由用户更改。DS18B20 共 64 位 ROM。 RAM  数据暂存器，用于内部计算和数据存取，数据在掉电后丢失，DS18B20 共9 个字节 RA

22、M，每个字节为 8 位。第1、2 个字节是温度转换后的数据值信息，第 3、4 个字节是用户 EEPROM（常用于温度报警值储存）的镜像。在上电复位时其值将被刷新。第 5 个字节则是用户第 3 个 EEPROM的镜像。第 6、7、8 个字节为计数寄存器，是为了让用户得到更高的温度分辨率而设计的，同样也是内部温度转换、计算的暂存单元。第 9 个字节为前 8个字节的 CRC码。EEPROM  非易失性记忆体，用于存放长期需保存的数据，上下限温度报警值和校验数据， DS18B20共3位EEPROM，并在 RAM 都存在镜像，以方便用户操作。另外，由于DS18B20单线通信功能是分时完成的，他

23、有严格的时隙概念，因此读写时序很重要。系统对DS18B20的各种操作必须按协议进行。操作协议为：初始化DS18B20（发复位脉冲）发ROM功能命令发存储器操作命令处理数据。 5.1.4 DS18B20的精确延时问题 虽然DS18B20有诸多优点，但使用起来并非易事，由于采用单总线数据传输方式，DS18B20的数据I/O均由同一条线完成。因此，对读写的操作时序要求严格。为保证DS18B20的严格I/O时序，需要做较精确的延时。在DS18B20操作中，用到的延时有15 s，90 s，270 s，540 s等。因这些延时均为15 s的整数倍，因此可编写一个DELAY15（n）函数，源码如下： 只要用该函数进行大约15 s×N的延时即可。有了比较精确的延时保证，就可以对DS18B20进行读写操作、温度转换及显示等操作。（8）负压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。软件模块设计和流程图5.2 A/D转换部分本模块采用A/D570进行转换，A/D570内部带有三态输出门，但不是外部可控的，转换结束时，三态门会自动接通，因此，从转换结束到取走数据这段时间内，输出数据线始终被占据。A/D570的输入模拟电压可为单极性，也可为双极性，极性可通过标为15脚的不同接法来选择。但接地时为单极性输入，电压范围为010V，