DS18B20数字温度计设计

1、数字温度计摘要 下面的篇章主要介绍通过对AT89C52单片机进行程序设计，DS18B20的详解，并以此为控制核心，同时利用温度传感技术实现对当前温度进行实时测量，并以按键控制温度。此项目主要包括温度传感部分，提示报警部分，开关控制部分及按键控制部分。 同时对项目研究背景及意义进行了分析。关键词：STC89C51，数字控制，温度计，DS18B20目录摘要2目录3绪论3第一章 设计方案和系统组成41.1 设计方案41.2 系统组成5第二章 硬件结构与工作原理62.1硬件结构62.2 温度监测及控制电路7第三章 软件设计103.1 主程序流程图113.2语言介绍11第四章 调试13第五章 结论14第

2、六章 参考文献15绪论 随着人们生活水平的不断提高，单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它给人带来的方便也是无可置疑的，其中数字温度计就是一个典型的例子。随着人们对它的要求越来越高，要为现代人工作和生活提供更好、更方便的设施就需要从数字单片机技术入手，一切向着数字化控制、智能化控制方向发展。温度测量在物理实验、医疗卫生、食品生产等领域，尤其在热学实验（如：物体的比热容、汽化热、热功当量、压强温度系数等教学实验）中，有特别重要的意义。目前温度计的发展很快，从原始的玻璃管温度计发展到了现在的热电阻温度计、热电偶温度计、数字温度计、电子温度计等等。现在所使用的温度计通常都是精度为1和0.1的水银、煤

3、油或酒精温度计，这些温度计的刻度间隔通常都很密，不容易准确分辨，读数困难，而且他们的热容量还比较大，达到热平衡所需的时间较长，因此很难读准，并且使用非常不方便。本文所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便、测温范围广、测温准确等优点，其输出温度采用数字显示，主要供测温要求准确的场所和科研实验室使用。第一章 设计方案和系统组成1.1 设计方案1：温度采集电路温度采集部分要求精确度高，反应灵敏，可采集的范围广，使用方便，而dollar公司生产的DS18B20采用单总线信号输入，同时无转换误差、无传输损耗，测量精度高，长期稳定，可测范围广，适用不同领域。1.单片机控制调节部分它利用了AT8

4、9C52单片机，通过对单片机输入程序，及键位设定，同时它采用四个独立按键，可分别对个位和十分位的温度进行调节，以方便用户调节，同时调节时设定的初始值比正常温度稍微低些，调节时不是从零开始节省了调节的时间，温度的调节控制，满足了智能化的要求。2.适时温度显示此项目采用了SM410564四位数码管，通过温度传感器和单片机交换数据，把当前环境下的温度数据适时传输给数码管，方便用户了解当前温度，为下一步工作做好铺垫。电路模块图示如下：温度控制调节部分温度采集部分电路键盘控制数码管显示1.2 系统组成系统的硬件：1）温度采集及控制电路； 2）键盘输入电路；3）数码显示电路；4）单片机外围电路；5）辅助继

5、电器工作电路；6）蜂鸣提醒及led警示电路；7）插座电路等系统的软件：主要包括温度检测程序，键盘控制程序及继电器控制程序，主要实现自动检测及当前温度自动控制的功能。数码显示独立键盘输入AT89C52单片机DS18B20温度采集警示及提示电部分12m晶振电路复位电路第二章 硬件结构与工作原理2.1硬件结构 根据系统要求画出的原理总图：该电路采用AT89C52单片机为中心控制芯片。AT89C52是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS8位单片机，片内含8K bytes的可反复擦写的PEROM和256bytes的RAM以及通用8位中央处理器和Flash存储单元。AT89C52功能强大，可充分

6、满足该控制器存储等各方面的需求。 AT89C52功能简述：AT89C52提供以下标准功能：8K字节Flash闪速存储器，256字节内部RAM，32个I/O口线，3个16位定时器/计时器，一个6位向量级中断结构，一个全双工串通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C52可降至的静态逻辑操作，并支持两种软件的可选节电工作方式：空闲方式停止的工作，但允许RAM的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。 AT89C52引脚图AT89C52的参数了解：工作温度 55125储藏温度 65150任一引脚对地电压 17最高工作电压 6.6直流输出电流 152.2 温度监测及控制电路

7、2.2.1温度采集装置：采用串行数字温度传感器DS18B20芯片使其换成脉冲信号，送到89C52的I/O 端口2.7口(编程为计数器工作模式)，通过测量输出脉冲频率的大小来换算成温度高低信号DS18B20 外形图和引脚说明1、DS18B20技术性能描述1.1 独特的单线接口方式，DS18B20在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。1.2 测温范围-55125，固有测温分辨率0.5。1.3 支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现多点测温，但当用多个DS18B20时电压驱动不够，一条线最多能驱动大约5个。1.4 工作电源: 35V/D

8、C2：DS18B20温度的读取DS18B20在出厂时已配置为12位，读取温度时共读取16位，所以把后11位的2进制转化为10进制后在乘以0.0625便为所测的温度，还需要判断正负。前5个数字为符号位，当前5位为1时，读取的温度为负数；当前5位为0时，读取的温度为正数。16位数字摆放是从低位到高位。2.2.2温度数码显示： 百位 12 十位 9 个位 8 十分位 6 A 11 B 7 C 4 D 2 E 1 F 10 G 5 DP 3DS18B20采集的温度数据经单片机分析在该数码管上显示。数码管显示控制部分与AT89C52接口电路在内藏控制器的数码显示模块中，已经完成了控制器与数码显示驱动器显

9、示器缓冲区的接口工作。2.2.3. 温度调节设置按键电路：通过四个外围按键与单片机AT89C52直接相连，用户可根据需要设置自己想要控制的正常范围内任意想要温度。2.2.4内部时钟振荡电路及复位电路：此部分为AT89C52的内部时钟电路振荡器。80C52单片机内部带有时钟电路，只需在片外通过XTAL1和XTAL2引脚接入定时控制元件（12MHZ晶振和电容）即可构成一个稳定的自激振荡器。XTAL1和XTAL2分别是80C52内部高增益反响放大器的输入端和输出端 时钟频率为 12MHz.此部分为其使能和复位电路，该电路采用上电自动复位方式，通过复位电容C1的充电来实现，接通电源就实现了系统的复位初

10、始化。第三章 软件设计系统程序主要包括主程序，读出温度子程序，温度转换命令子程序，计算温度子程序，显示数据刷新子程序，按键扫描处理子程序等。3.1 主程序流程图主程序的主要功能是负责温度的实时显示、读出并处理DS18B20 的测量的当前温度值，温度测量每1s 进行一次。这样可以在一秒之内测量一次被测温度，其程序流程见图4.1 所示。图4.1 主程序流程图3.2语言介绍3.2.1 汇编语言特点 汇编语言是一种功能很强的程序设计语言，也是利用计算机所有硬件特性并能直接控制硬件的语言。汇编语言，作为一门语言，对应于高级语言的编译器，需要一个“汇编器”来把汇编语言原文件汇编成机器可执行的代码。高级的汇

11、编器如MASM，TASM等等为我们写汇编程序提供了很多类似于高级语言的特征，比如结构化、抽象等。在这样的环境中编写的汇编程序，有很大一部分是面向汇编器的伪指令，已经类同于高级语言。现在的汇编环境已经如此高级，即使全部用汇编语言来编写windows的应用程序也是可行的，但这不是汇编语言的长处。汇编语言的长处在于编写高效且需要对机器硬件精确控制的程序。MCS-51单片机的这个指令系统中共包括111条指令，可以完成30多种功能。.第四章 调试本次设计系统的调试以程序的调试为主。先编写显示程序并进行硬件的正确性检验，然后分别进行主程序、读出温度子程序、温度转换命令子程序、计算温度子程序和显示数据刷新子

12、程序等的编程及调试。由于DS18B20与单片机采用串行数据传送，因此，对DS18B20进行读/写编程时，必须严格的保证读/写时序，否则将无法读取测量结果。本程序采用单片机C语言编写，用Keil C编译器编程调试。软件调试到数码管能显示温度值，而且在有温度变化时（例如改变传感器的温度值）显示温度能改变。第五章 结论本次课程设计即将进入尾声，回想这两周来的电子设计制作经历，我感触甚是深刻。通过本次课程设计，使我对电子设计及制作产生了较为浓厚的兴趣，这不仅加强了自己对理论知识的理解和巩固，还能提高自己的动手能力，可以说受益匪浅。当然更重要的是，激起了我学好单片机的斗志。本次课程设计主要分为四部分：设

13、计、仿真、调试。这三个步骤在整个课程设计过程中起着重要的作用。本次毕业设计是针对MCS-51系列的单片机芯片STC89C51来设计一个数字温度计，该设计充分利用了温度传感器DS18B20功能强大的优点，如DS18B20可以直接读出被测温度值，进行转换；而且采用三线制与单片机相连，减少了外部的硬件电路，具有低成本和易使用的特点，大大简化了硬件电路，也使得该数字温度计不仅具有结构简单、成本低廉、精确度较高、反应速度较快、数字化显示和不易损坏等特点，而且性能稳定，适用范围广，因此特别适用于对测温要求比较准确的场所。第六章 参考文献1单片机应用技术（C语言版）.电子工业出版社。2 模拟电子技术（第三版

14、）胡宴如 主编。3 数字电子技术（第三版）杨志忠 主编。4 PROTEUS仿真软件应用 张文涛 主编。5 C语言程序设计 清华大学出版社。6 张毅刚.MCS-51单片机应用设计M高等教育出版社。2003-12-1。7 王仲 .单片机原理及其接口技术 M 机械工业出版社,2001.89-120 8 郭力平.MCS-51系列单片机实用接口技术M，人民邮电出版社,2003.23-56 9 李广弟.单片机基础. 北京：北京航空航天大学出版社，2001.8-1010 康光华.电子技术基础模拟部分（第五版），高等教育出版社，2006-1。11 谭浩强.程序设计（第三版），清华大学出版社，2005-7。附录

15、 #include #include /_nop_();延时函数用#define dm P0 /段码输出口#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit DQ=P27; /温度输入口sbit w0=P20; /数码管4sbit w1=P21; /数码管3sbit w2=P22; /数码管2sbit w3=P23; /数码管1sbit beep=P17; /蜂鸣器指示灯sbit LED=P10;/ 指示灯sbit set=P26; /温度设置切换键sbit add=P24; /温度加sbit dec=P25; /温度减int te

16、mp1=0; /显示当前温度和设置温度的标志位为0 时显示当前温度uint h;uint temp;uchar r;uchar high=35,low=20;uchar sign;uchar q=0;uchar tt=0;uchar scale;/*温度小数部分用查表法*/uchar code ditab16=0x00,0x01,0x01,0x02,0x03,0x03,0x04,0x04,0x05,0x06,0x06,0x07,0x08,0x08,0x09,0x09;/小数断码表uchar code table_dm12=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0

17、x07,0x7f,0x6f,0x00,0x40;/共阴LED 段码表0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 不亮 -uchar table_dm1=0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd,0x87,0xff,0xef; /个位带小数点的断码表uchar data temp_data2=0x00,0x00; /读出温度暂放uchar data display5=0x00,0x00,0x00,0x00,0x00; /显示单元数据，共4 个数据和一个运算暂用/*11us 延时函数*/void delay(uint t)for (;t0;t-);void scan()in

18、t j;for(j=0;j0;i-)DQ=1;_nop_();_nop_(); /从高拉倒低DQ=0;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); /5 usDQ=val&0x01; /最低位移出delay(6); /66 usval=val/2; /右移1 位DQ=1;delay(1);/*DS18B20 读1 字节函数*/从总线上取1 个字节uchar read_byte(void)uchar i;uchar value=0;for(i=8;i0;i-)DQ=1;_nop_();_nop_();value=1;DQ=0;_nop_();_nop_();_nop_();_

19、nop_(); /4 usDQ=1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); /4 usif(DQ)value|=0x80;delay(6); /66 usDQ=1;return(value);/*读出温度函数*/read_temp()ow_reset(); /总线复位delay(200);write_byte(0xcc); /发命令write_byte(0x44); /发转换命令ow_reset();delay(1);write_byte(0xcc); /发命令write_byte(0xbe);temp_data0=read_byte(); /读温度值的低字节temp

20、_data1=read_byte(); /读温度值的高字节temp=temp_data1;temp6348) / 温度值正负判断tem=65536-tem;n=1; / 负温度求补码,标志位置1display4=tem&0x0f; / 取小数部分的值display0=ditabdisplay4; / 存入小数部分显示值display4=tem4; / 取中间八位,即整数部分的值display3=display4/100; / 取百位数据暂存display1=display4%100; / 取后两位数据暂存display2=display1/10; / 取十位数据暂存display1=displ

21、ay1%10; /个位数据r=display1+display2*10+display3*100;/符号位显示判断/if(!display3)display3=0x0a; /最高位为0 时不显示if(!display2)display2=0x0a; /次高位为0 时不显示if(n)display3=0x0b; /负温度时最高位显示-void BEEP()if(r=high&r129)|r128)horl=256-horl;n=1;display3=horl/100;display3=display3&0x0f;display2=horl%100/10;display1=horl%10;display0=0;if(!display3)display3=0x0a; /最高位为0 时不