温度传感器DS18B及LCD1602的使用

1、.西南科技大学实验报告课程名称：单片机原理及其应用A实验名称：LCD1602及DS18B20的应用姓 名：XX 学 号: XXXXXXXXXX班 级：XXXX 指导教师：XXX 西南科技大学信息工程学院制. v.实验题目一、 实验目的1 学习和理解液晶显示的原理，并且能够读懂液晶显示的时序图，学会编写有关LCD1602的读、写等的程序。2 学习和理解温度传感器的原理，并尝试着应用，能够根据DS18B20中存储的十六进制数来计算温度，理解原码和补码的转换。3 在实验中，每次出现问题时，能够冷静地面对，通过改正实验中的错误，逐渐积累经验。二、 实验原理1.1602 液晶内部自带 80 个字节的DD

2、RAM，用来存储待显示的字符代码，如下图所示：图11602的DDRAM结构图第一行的地址是 0x00到 0x27，第二行的地址从 0x40 到 0x67，其中第一行 0x00 到 0x0F是与液晶上第一行 16 个字符显示位置相对应的，第二行 0x40 到 0x4F 是与第二行 16 个字符显示位置相对应的。而每行都多出来一部分，是为了显示移动字幕设置的。 1602 字符液晶是显示字符的，因此它跟 ASCII 字符表是对应的。2. 1602基本的读写时序有4个：(1) 读状态；(2) 读数据(较少使用)；(3) 写命令；(4) 写数据。(1)读状态：1602液晶有一个状态字字节，通过读取这个状

3、态字的内容，就可知道1602 液晶的一些内部情况，如下表所示：图21602读状态(3) 写命令：时序要求：RS=L， R/W=L， D0D7=指令码， E=高脉冲(E 使能引脚先从低拉高，再从高拉低，形成一个高脉冲)。(4) 写数据：时序要求：RS=H， R/W=L， D0D7=数据， E=高脉冲3.1 -Wire 总线开始需要检测这条总线上是否存在 DS18B20这个器件。如果这条总线上存在 DS18B20，总线会根据时序要求返回一个低电平脉冲，如果不存在的话，也就不会返回脉冲，即总线保持为高电平，所以习惯上称之为检测存在脉冲。此外，获取存在脉冲不仅仅是检测是否存在DS18B20，还要通过这

4、个脉冲过程通知 DS18B20准备好，单片机要对它进行操作了。4.DS18B20芯片通过达拉斯公司的单总线协议依靠一个单线端口通讯，如何区分不同的器件呢.在每个 DS18B20 内部都有一个唯一的 64 位长的序列号，这个序列号值就存在 DS18B20内部的 ROM 中。开始的 8 位是产品类型编码（ DS18B20 是 0x10），接着的 48 位是每个器件唯一的序号，最后的 8 位是 CRC 校验码。这里只讲一条总线上只接一个器件的指令和程序，可以跳过 ROM，不进行 ROM检测(0xCC)。三、 实验步骤1. 打开protues，新建一个文件，根据实验内容和实验要求，画出原理图并保存。2

5、. 打开keil，新建工程和文件，根据protues中已经画好的原理图的连线方式和实验内容及其要求，编写程序并进行编译。3. 当在keil中的程序经编译没有语法错误时，生成hex文件，将它导入到protues的单片机中，进行仿真。根据实验内容和要求对实验结果进行检测，若实验结果正确，则进行下一个实验，若实验结果和实验要求不同，则分别查找可能存在于程序和原理图中的问题，改正并直到结果正确为止。四、 实验结果及分析1. 在protues中运行编写的第一个程序，结果如下图所示：图31602显示字符运行之后，屏幕上显示“Hello”和“Welcome to Swust”，其中“Hello”位于第一行，

6、从第五位开始显示，此处的程序为unsigned char str = "Hello"InitLcd1602(); LcdShowStr(5, 0, str);而“Welcome to Swust”显示在第二行，此处的程序为LcdShowStr(0, 1, "Welcome to SWUST!")。2. 运行第二个程序，结果如下所示：图4DS18B20和1602的应用结果实验时，通过手动调节温度传感器上面的值，进行升温或者降温，LCD1602将会显示对应的温度值，通过计算温度传感器的储存器内的值，可得到与液晶显示屏上相同的值。图5DS18B20寄存器内容其

7、中DS18B20主要寄存器数据格式如下所示：图6DS18B寄存器格式由此可计算出温度传感器的值。五、 体会这次实验，主要是对于单片机的应用，所以基本上是对于之前所学习的知识的应用。对于LCD1602和温度传感器来说，它们的硬件电路的连线都比较简单，但是这也意味着在软件编程方面的复杂。1602和DS18B20的时序都比较复杂，所以程序也比较复杂。在写第二个温度传感器的程序的时候，会用到第一个LCD1602的程序，所以在编程的时候，可以把1602的读、写以及初始化等单独写成一个程序，这样更有利于功能的实现。和前面一样，实验不可能都是一开始就成功的，总会有各种各样的错误，有的或许是粗心，有的或许是不

8、懂，但无论怎么样，经过自己细心地查找和学习并改正之后，这些都会成为宝贵的经验，这是单独看书找不到的。这虽然是最后一次的单片机实验了，但学习并没有结束，在未来的日子里，我们依旧要多动手，编写程序，要用到单片机的地方很多，只有不停地实践和练习，我们才能够学习得更好。六、 附录1. LCD显示字符程序（keil编写）*include <reg51.h>sbit LCD1602_RS = P20;sbit LCD1602_RW = P21;sbit LCD1602_E = P22;/* 等待液晶准备好 */void LcdWaitReady() unsigned char sta; P0

9、= 0xFF; LCD1602_RS = 0; LCD1602_RW = 1; do LCD1602_E = 1; sta = P0; /读取状态字LCD1602_E = 0; while (sta & 0x80); /bit7 等于 1 表示液晶正忙，重复检测直到其等于 0 为止/* 向 LCD1602 液晶写入一字节命令， cmd-待写入命令值 */void LcdWriteCmd(unsigned char cmd) LcdWaitReady(); LCD1602_RS = 0; LCD1602_RW = 0; P0 = cmd; LCD1602_E = 1; LCD1602_E

10、 = 0;/* 向 LCD1602 液晶写入一字节数据， dat-待写入数据值 */void LcdWriteDat(unsigned char dat) LcdWaitReady(); LCD1602_RS = 1; LCD1602_RW = 0; P0 = dat; LCD1602_E = 1; LCD1602_E = 0;/* 设置显示 RAM 起始地址，亦即光标位置， (x,y) -对应屏幕上的字符坐标 */void LcdSetCursor(unsigned char x, unsigned char y) unsigned char addr; if (y = 0) /由输入的屏幕

11、坐标计算显示 RAM 的地址 addr = 0x00 + x; /第一行字符地址从 0x00 起始 else addr = 0x40 + x; /第二行字符地址从 0x40 起始 LcdWriteCmd(addr | 0x80); /设置 RAM 地址/* 在液晶上显示字符串， (x,y) -对应屏幕上的起始坐标， str-字符串指针 */void LcdShowStr(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char *str) LcdSetCursor(x, y); /设置起始地址 while (*str != '0') /连续

12、写入字符串数据，直到检测到结束符 LcdWriteDat(*str+); /先取 str 指向的数据，然后 str 自加 1 /* 初始化 1602 液晶 */void InitLcd1602() LcdWriteCmd(0x38); /16*2 显示， 5*7 点阵， 8 位数据接口 LcdWriteCmd(0x0C); /显示器开，光标关闭 LcdWriteCmd(0x06); /文字不动，地址自动+1 LcdWriteCmd(0x01); /清屏extern void InitLcd1602();extern void LcdShowStr(unsigned char x, unsign

13、ed char y, unsigned char *str);void main() unsigned char str = "Hello" InitLcd1602(); LcdShowStr(5, 0, str); LcdShowStr(0, 1, "Welcome to SWUST!"); while (1);2. 温度传感器的液晶显示程序*include <reg51.h>*include <intrins.h>sbit IO_18B20 = P31; /DS18B20 通信引脚/* 软件延时函数，延时时间(t*10)us

14、*/sbit LCD1602_RS = P20;sbit LCD1602_RW = P21;sbit LCD1602_E = P22;void DelayX10us(unsigned char t) do _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); while (-t);/* 复位总线，获取存在脉冲，以启动一次读写操作 */* 等待液晶准备好 */void LcdWaitReady() unsigned char sta; P0 = 0xFF; LCD1602_RS = 0; LCD1602_RW =

15、 1; do LCD1602_E = 1; sta = P0; /读取状态字LCD1602_E = 0; while (sta & 0x80); /bit7 等于 1 表示液晶正忙，重复检测直到其等于 0 为止/* 向 LCD1602 液晶写入一字节命令， cmd-待写入命令值 */void LcdWriteCmd(unsigned char cmd) LcdWaitReady(); LCD1602_RS = 0; LCD1602_RW = 0; P0 = cmd; LCD1602_E = 1; LCD1602_E = 0;/* 向 LCD1602 液晶写入一字节数据， dat-待写入

16、数据值 */void LcdWriteDat(unsigned char dat) LcdWaitReady(); LCD1602_RS = 1; LCD1602_RW = 0; P0 = dat; LCD1602_E = 1; LCD1602_E = 0;/* 设置显示 RAM 起始地址，亦即光标位置， (x,y) -对应屏幕上的字符坐标 */void LcdSetCursor(unsigned char x, unsigned char y) unsigned char addr; if (y = 0) /由输入的屏幕坐标计算显示 RAM 的地址 addr = 0x00 + x; /第一行

17、字符地址从 0x00 起始 else addr = 0x40 + x; /第二行字符地址从 0x40 起始 LcdWriteCmd(addr | 0x80); /设置 RAM 地址/* 在液晶上显示字符串， (x,y) -对应屏幕上的起始坐标， str-字符串指针 */void LcdShowStr(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char *str) LcdSetCursor(x, y); /设置起始地址 while (*str != '0') /连续写入字符串数据，直到检测到结束符 LcdWriteDat(*str+);

18、 /先取 str 指向的数据，然后 str 自加 1 /* 初始化 1602 液晶 */void InitLcd1602() LcdWriteCmd(0x38); /16*2 显示， 5*7 点阵， 8 位数据接口 LcdWriteCmd(0x0C); /显示器开，光标关闭 LcdWriteCmd(0x06); /文字不动，地址自动+1 LcdWriteCmd(0x01); /清屏bit Get18B20Ack() bit ack; EA = 0; /禁止总中断 IO_18B20 = 0; /产生 500us 复位脉冲 DelayX10us(50); IO_18B20 = 1; DelayX1

19、0us(6); /延时 60us ack = IO_18B20; /读取存在脉冲 while(!IO_18B20); /等待存在脉冲结束 EA = 1; /重新使能总中断 return ack;/* 向 DS18B20 写入一个字节， dat-待写入字节 */void Write18B20(unsigned char dat) unsigned char mask; EA = 0; /禁止总中断 for (mask=0x01; mask!=0; mask<<=1) /低位在先，依次移出 8 个 bit IO_18B20 = 0; /产生 2us 低电平脉冲 _nop_(); _no

20、p_(); if (mask&dat) = 0) /输出该 bit 值 IO_18B20 = 0; else IO_18B20 = 1; DelayX10us(6); /延时 60us IO_18B20 = 1; /拉高通信引脚 EA = 1; /重新使能总中断/* 从 DS18B20 读取一个字节，返回值-读到的字节 */unsigned char Read18B20()unsigned char dat;unsigned char mask;EA = 0; /禁止总中断for (mask=0x01; mask!=0; mask<<=1) /低位在先，依次采集 8 个 b

21、it IO_18B20 = 0; /产生 2us 低电平脉冲 _nop_(); _nop_(); IO_18B20 = 1; /结束低电平脉冲，等待 18B20 输出数据 _nop_(); /延时 2us _nop_(); if (!IO_18B20) /读取通信引脚上的值 dat &= mask; else dat |= mask; DelayX10us(6); /再延时 60usEA = 1; /重新使能总中断return dat;/* 启动一次 18B20 温度转换，返回值-表示是否启动成功 */bit Start18B20() bit ack; ack = Get18B20Ac

22、k(); /执行总线复位，并获取 18B20 应答 if (ack = 0) /如 18B20 正确应答，则启动一次转换 Write18B20(0xCC); /跳过 ROM 操作 Write18B20(0x44); /启动一次温度转换 return ack; /ack=0 表示操作成功，所以返回值对其取反/* 读取 DS18B20 转换的温度值，返回值-表示是否读取成功 */bit Get18B20Temp(int *temp) bit ack; unsigned char LSB, MSB; /16bit 温度值的低字节和高字节 ack = Get18B20Ack(); /执行总线复位，并获

23、取 18B20 应答 if (ack = 0) /如 18B20 正确应答，则读取温度值 Write18B20(0xCC); /跳过 ROM 操作Write18B20(0xBE); /发送读命令LSB = Read18B20(); /读温度值的低字节MSB = Read18B20(); /读温度值的高字节*temp = (int)MSB << 8) + LSB; /合成为 16bit 整型数return ack; /ack=0 表示操作应答，所以返回值为其取反值bit flag1s = 0; /1s 定时标志unsigned char T0RH = 0; /T0 重载值的高字节un

24、signed char T0RL = 0; /T0 重载值的低字节/* 整型数转换为字符串， str-字符串指针， dat-待转换数，返回值-字符串长度 */unsigned char IntToString(unsigned char *str, int dat)signed char i = 0;unsigned char len = 0;unsigned char buf6;if (dat < 0) /如果为负数，首先取绝对值，并在指针上添加负号dat = -dat;*str+ = '-'len+;do /先转换为低位在前的十进制数组bufi+ = dat % 10

25、;dat /= 10; while (dat > 0);len += i; /i 最后的值就是有效字符的个数while (i- > 0) /将数组值转换为 ASCII 码反向拷贝到接收指针上*str+ = bufi + '0'*str = '0' /添加字符串结束符return len; /返回字符串长度/* 配置并启动 T0， ms-T0 定时时间 */void ConfigTimer0(unsigned int ms)unsigned long tmp; /临时变量tmp = 11059200 / 12; /定时器计数频率tmp = (tmp *

26、 ms) / 1000; /计算所需的计数值tmp = 65536 - tmp; /计算定时器重载值tmp = tmp + 12; /补偿中断响应延时造成的误差T0RH = (unsigned char)(tmp>>8); /定时器重载值拆分为高低字节T0RL = (unsigned char)tmp;TMOD &= 0xF0; /清零 T0 的控制位TMOD |= 0x01; /配置 T0 为模式 1TH0 = T0RH; /加载 T0 重载值TL0 = T0RL;ET0 = 1; /使能 T0 中断TR0 = 1; /启动 T0/* T0 中断服务函数，完成 1 秒定时 */void InterruptTimer0() interrupt 1static unsigned char