单片机温度计DSB

单片机课程设计论文

基于18Ｂ20温度检测系统设计引言温度是工农业生产中最常见的参数之一，与产品的质量、生产效率、安全生产等密切相关，因此在生产过程中需对温度进行检测和监控。然而,传统的测温系统多以二极管、Pt1０0及AＤ59０作为温度检测单元，通过信号处理电路将待测温度的变化转换为电信号的变化,从而实现温度的测量.伴随着微电子技术的发展,利用单线总线实现信号双向传输的数字温度传感器的出现,改变了传统测量温度的方法。该设计系统主要由STC89Ｃ5２单片机、数字温度传感器DＳ1８B２０及液晶显示器1２864三大部分组成。在此系统中，ＤS18B20是美国生产的低功耗、高性能、抗干扰能力强的单总线数字温度传感器芯片,具有可编程的温度转换分辨率，可根据应用需要在９~１2bit之间选取，且测温范围为：-55～１25℃.作为温度采集单元的DS１8Ｂ2０，采用外部电源供电方式，与ＳTＣ89C２单片机进行双向通信,无需A/D,就可以直接将被测温度转换为数字信号供单片机进行处理，最终将换算得到的测量温度值显示在液晶显示器上。实验器材电源+5Ｖ、万用表、电烙铁器件名称大小(型号）数量器件名称大小(型号）数量DS18B201STＣ89Ｃ５214０脚锁紧插座1ＬCD1286４1电位器10Ｋ1杜邦线、排座若干、硬件电路1、数字温度传感器18b２0与单片机硬件连线DＳDＳ18b２0与８9Ｃ５2连线VＤD接外部电源,ＤQ（Ｉ/O)口与单片机P１．1串口连接,同时接4.7K上拉电阻接电源，GNＤ接地.下图为所用ＤＳ18B20的封装,它是独特的单线接口方式，在与89ｃ52连接时仅需要一条口线即可实现双向通讯，无需外部元件。电压范围为3。0V至5。５V，无需备用电源，测量温度范围为－５5℃至＋125℃.温度传感器可编程的分辨率为9～12位，温度转换为12位数字格式,最大值为750毫秒.ＤS18B20内部结构主要由四部分组成:64位光刻ROＭ,温度报警触发器,温度传感器以及高速缓存器。此外，DS18Ｂ20内部还包括寄生电源、电源检测、存储控制逻辑、8位循环冗余码生成器（CRC）等部分.内部结构为:若是要使采集的数据分辨率越高,则所需要的温度数据转换时间越长.因此,在实际应用中要将分辨率和转换时间权衡考虑。DS18Ｂ20的测温原理如下图所示：减法计数器1斜坡累加器减法计数器1斜坡累加器减到0减法计数器2预置低温度系数振荡器高温度系数振荡器计数比较器预置温度寄存器减到0加1ＬCD12８６４与单片机的硬件连线LＣD16824液晶1脚VSＳ接地,2脚VDＤ接电源，3脚V0接１0K滑动变阻器调节对比度，4脚RS接单片机P1．４口，５脚RW脚接单片机Ｐ1．3口，6脚EN接单片机Ｐ1。2口，7~14脚DB口接单片机P2口,15脚ＰSB接高电平,默认为并行串口方式，16～18脚NＣ＼RST\VＯUＴ悬空默认低电平，19脚A默认高电平，接高电平，液晶背景光为亮,20脚K接地。带中文字库的12864是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为128×6４，内置8１92个1６*16点汉字,和128个1６＊8点ASCII字符集.利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面.它每屏最多可实现4行＊8＝32个中文字符或64个ASCII码字符的显示，内部提供1２8×２字节的字符显示RAM缓冲区（DDRAＭ)，字符显示是通过将字符显示编码写入该字符显示RAM实现的。根据写入内容的不同，可分别在液晶屏上显示CＧＲＯM（中文字库)、HCGROM（ASCII码字库)及CＧRAM（自定义字形）的内容。同时它可以先设垂直地址再设水平地址方式显示图形,功能比１602更好。3、单片机复位和振荡电路连线A、复位是单片机的初始化操作,其主要功能是把PＣ初始化为００0０H，使单片机从000０H单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外,当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时,为摆脱困境，也需按复位键重新启动。除ＰC之外，复位操作还对其他一些寄存器有影响，它们的复位状态如表一所示。表一一些寄存器的复位状态寄存器复位状态寄存器复位状态PC００00HＴＣON00HAＣC０0HＴL0０0ＨPSW０0HＴH000HSP０7HTL１0０HDPＴR0０00HTH100ＨP0—P３FFＨSCＯN０0HIPＸX00０000BSBUF不定ＩE0X０00000BPCOＮ０XXX000０ＢTＭOD00HRST引脚是复位信号的输入端。复位信号是高电平有效，其有效时间应持续24个振荡周期（即二个机器周期）以上.B、时钟电路相当于微机处理器的脉搏，单片机内部有一个高增益反相放大器，反相放大端输入为ＸTAL１，输出为XTAL2,在XＴAL1和XTAL2两端跨接石英晶体及微调电容就构成了振荡器.我们用了１1。０５９2M的晶振,则振荡周期为T0＝1／11。0592us，时钟周期为2Ｔ0，机器周期为12T0。、软件设计1、18b２０驱动时序#iｎcludｅ〈rｅg52.h〉＃iｎcludｅ〈inｔｒins．ｈ>＃definｅｕｃｈａrunsignedｃhａr＃dｅfiｎeuintunsiｇｎeｄiｎｔsbitdq＝P1^1；uｉntｔ，s;ｕcｈaｒflaｇ,ｃouｎt;ｖoiｄdｅlayus(uinｔｚ)//ds1８b20内部延时{ﻩuｃhari; fｏr（i=0；i＜z;i＋+)；}////ds1８b20复位，及存在检测//ｕｃhards１8b20_ｒeset（）ﻩ {ﻩﻩuｃｈａrk;ﻩdq＝1；／／释放总线ﻩdｅlａyus（5）；//延时５ｕsﻩdq=0;//拉低总线 deｌayus（3０)； dq＝１；／/释放总线 delayus(3）;ﻩｋ＝ｄq;//对数据较采样 delayus（2５)；ﻩｒetuｒnk;//根据K值判断da18ｂ20是否损坏｝////写数据到ds18ｂ20/／voidｄs18b2０_writｅｄate(ucｈardaｔe)｛ ｕchａrnuｍ;ﻩfor(ｎum=0；nuｍ＜8;nｕm++） {ﻩ ﻩｄq=０；//拉低总线,产生写信号ｄelayuｓ（４）;ﻩﻩdq=date&0ｘ01；/／发送一位数据ﻩ datｅ>＞=１；/／准备下一位数据传送ﻩﻩdeｌaｙｕs（4)；ﻩ//延时4usﻩ dq=１;/／释放总线，等待总线恢复 ｝ delayus（4）；}／//从ds１8b20中读数据///ucｈards18b20＿rｅaddate(）{ﻩucｈarvaｌuｅ,i;ﻩfor(i=0;i〈８;i++)/／读8位ﻩ｛ ﻩdｑ=0;／／/拉低总线，产生读信号ﻩdeｌaｙｕs（4)； ﻩvalue＞〉＝1；／／准备读温度deｌayus（4）; ｄq＝１；//释放总线，准备读数据 if（ｄq)//读数据 ﻩｖalue｜=０x8０；ﻩ delayus（6）；／/延时 ｝ retｕｒnvalue;///返回独到的数据｝／//ds１8b20初始化以及数据处理/／ｕintrｅａd＿temｐ（）{ﻩﻩuinｔg,ｄ,m；ﻩｕintｃ； ｍ=1； m＝dｓ18b２0＿ｒeｓet(）;/／复位检测ｄs１8b2０正常工作,m=0ﻩﻩｗhilｅ（m);／／等待复位完成 ds18b20_writedate(0ｘcｃ）；//跳过rｏmﻩｄs18b2０_wriｔｅdatｅ（0x４4）；//启动温度测量，写暂存器 deｌaｙus（1０0）;ﻩm=ds18b2０＿reset（)；ﻩwｈile(m）；//等待转化完成 ds1８b2０＿ｗrｉｔeｄａｔe(０xcc);//跳过ｒomﻩdｓ18b20_ｗritedate（０xbe);/／读ds１8b20温度暂存器命令 d=dｓ１8ｂ20_readdaｔe（)；/／读低8位数据 ｇ＝ds18b２0_reaｄdaｔe();/／读高3位数据 g〈<=4；//数据转换处理程序 g＝g＋(d〉>４）;ﻩﻩ ﻩﻩ//整数部分ﻩｇ=g＊100；ﻩd=(d&0x0f）*０.0625＊１0０； ﻩc＝g+d; ｒeturnc; ﻩ ﻩﻩ}／//温度转换显示子程序／/voidｗrite＿teｍｐ（uｉnttemp）｛ﻩ12864＿writｅcom(0x88+3）;//显示地址指针ﻩ１2864_wrｉtｅdat（0ｘ30+temp％1０000/1０0０);//写数据最高位(十位)ﻩ12８64_ｗriｔｅｄat（0x３0+temp％１000/100）；/／写个位ﻩ1286４_writedat(＇．'）;/／写小数点ﻩ1２86４_wriｔｅｄａt(0x30+temp%100／１0）；//小数位ﻩ12８６4_ｗriｔedat（0x30+ｔeｍｐ%10)；ﻩ}／//中断初始化程序//voidiniｔ（）｛ﻩ cｏunt＝0；ﻩＴMＯＤ＝0x21; TH1=0ｘｆｄ；ﻩTＬ1=0ｘfd；ﻩＴH0=(６5５36－５０00０)/25６；//设定时器0初值 TL0＝(6553６-500０0）%2５6;ﻩSＭ0=0; SM１=1; TR1=1;ﻩRＥＮ=1;ﻩTR0=1;ﻩET0=１；ﻩES＝1;ﻩEA=１;开中断}/／开定时器0中断1，在液晶上显示温度／/voidtimer０（）inｔｅrruｐt1｛ﻩﻩTH0＝（65５3６－50000）／256； TL０=（6５5３6－50０00）％256; coｕnt＋+； if（ｃｏunt＞=18）ﻩ｛ﻩ ﻩt=read_ｔｅmp(）;ﻩ ｗriｔｅ_temｐ（t); ｃouｎt=０；ﻩ｝｝voｉdses(）ｉntｅｒrｕpt4｛ﻩTＩ＝0； ＥＴ0=0；ﻩif(ｆlaｇ==４）ﻩﻩfｌａｇ=0；ﻩｓｗitch（flag） ｛ cａse0:ﻩSBUF=５0；dｅlaｙ（５);bｒeak； ｃase1: SBUＦ=ｔ／１00；delay（５)；ﻩbrｅak； ｃａse2：ﻩ ＳBＵF＝ｔ%10０;ｄelay（5);breaｋ; ｃaｓe３：ﻩﻩSBＵF=４0;deｌay(5）;ｂrｅａk; ﻩdeｆａuｌt:flag=0；ﻩ}ﻩflag+＋; delay（50）；ﻩET０=1;｝2、LCD1２8６４的显示程序#incｌｕｄｅ＜ｒｅg５２.h〉＃ｉnclｕｄe〈intriｎｓ.ｈ〉＃defｉneuchaｒunsigｎedchar＃ｄeｆinｅuｉntunｓigｎedintsbｉtlcｄ＿ｅｎ=P１^2;ｓｂｉtlｃd_rs=Ｐ1^4;sｂitlcd＿rw＝Ｐ1^3；／/／sｂitlｃd_psb=P3^６;voidinｉt_12864（vｏｉｄ);vｏid1２8６4_wriｔeｃom(ｕｃhaｒcｏm)；void1２864_ｗｒｉtedaｔ（uchardaｔ）；ｖｏidwｒｉte_12864ｃom（uchａｒcｏm)／/写指令函数｛ﻩlcd＿ｒs=０； lcd_ｒw=０; ｌcd＿en=0;ﻩP2=coｍ；/／Ｐ2口传送数据 deｌay(5); lcd＿ｅn＝1; ｄelay(5）;ﻩlｃｄ_en=0；}voｉdwrite_12864dat(uchardａte）//写数据函数{ lcd＿ｒs＝1； lcd_ｒw＝0; lcd_en＝0；ﻩP2＝date； deｌａy（5);ﻩlｃd＿en=１;ﻩdeｌay(５)；ﻩlcｄ_en=０;}voidinit＿12８64(）//初始化液晶{ //lcd＿psb=１； write_1286４cｏm（0x30); ｄeｌay（5)； wriｔe_12８64com（0ｘ0c）; ｄｅlａｙ（5)； write＿１2８６4ｃom(０x01）;ﻩｄelaｙ（5);｝voｉdwriｔｅ＿ｔeｍp(uinttemp)//显示温度｛ﻩwrｉtｅ_12864com（0ｘ88+4); write_128６4dat（０x3０+tｅmp％1000０／１０00）；ﻩwrite_12864daｔ（０x30＋teｍp％１00０/100);ﻩwritｅ_１28６4ｄat（＇。’);ﻩｗｒｉte＿1286４ｄaｔ(0x30+temp％1０0/10)；ﻩwrｉte_１2８6４dat（0x３0+tｅmp％1０）； }voidmaiｎ（)／/主函数{ uｃharｉ；SBUF=0；ﻩiｎｉt＿12８６4(）；／//初始化液晶12864＿wｒitecｏm（０x０c);//关显示显示游标地址加1ｗhile（１){ﻩ１2８64_wｒitecoｍ（０ｘ80）；//写数据入口地址，液晶第一行显示ﻩｆor（i＝0;i＜１6；i++）ﻩ｛ﻩﻩ ucｈaｒｔable1[]＝”单片机课程设计＂；ﻩﻩ1２8６4_writeｄaｔ(taｂｌe1[i］); } 128６４＿wriｔecom（0ｘ90)；//液晶第二行入口地址ﻩｆoｒ(ｉ=0；i<１6;i＋＋） { uｃｈartaｂｌe１[］=”徐新丽张燕"； 12864_ｗritedaｔ(taｂle1[i]）； } １２８6４_ｗritecｏｍ（0x88);//液晶第三行入口地址 for（i=0；i<1６；i++)ﻩ｛ ﻩﻩuchaｒtaｂle1［]=”温度:C"; ﻩ1286４_writｅdaｔ(table1［i］）；ﻩ}ｉｎｉt（）； ／/中断初始化｝四、总结1、复位开关焊接前需要测试一下使用的两端是否有效，否则会导致电源与地短路，烧坏电路.焊接时,因为没有仔细检查，后上电前用万用表查出焊错了，还好没有导致严重后果,改正之后可正常使用。2、焊接前需要对照ｄs18b２０的三个引脚标号，电源与地不能接反。检查电路时查出接反，改正之后能正常工作。3、编程序时需要查看DS１8B2０以及LＣD１2864的数据手册，对照手册上的内容进行编程。初始化以及写数据读数据的程序一般为固定模式,对照数据手册以及系统功能，初始化系统；显示数据时要先对读进的数据进行数据处理，否则不能直接得到温度值。4、在LCＤ12864上显示中文字时,每个汉字占两位，所以在设置中文时要注意空格的位数，否则会出现乱码，不显示汉字。调试程序时就遇到了这个问题;编程前最好在网上搜查这两个器件的一些注意点，少走歪路。５、调试成功后，在液晶上显示“单片机课程设计”成员姓名“。。..。。。。..”当前温度显示“温度：＊*＊＊”实物如下图所示。正面:反面:致谢本设计历时两星期,通过前期的收集、查阅资料，了解DＳ1８B20的一些特性以及基本用法，确定单片机型号SＴC89Ｃ52；设计电路,用ＰROTＥL画电路原理图,购买器件,同时编写程序并调试;焊接电路，查看电路;最后用单片机驱动显示并调试。这里感谢。.．．同学，显示出错时，及时帮助我们找出程序错误并改正,使液晶能够按照我们的想法与要求显示。同时感谢小组成员张燕同学，与她共同完成这些工作，相互学习，收获很多。附件1、电路图：附件2：＃iｎclｕdｅ<reg52。ｈ>＃includｅ〈intｒiｎs。ｈ>#defineucｈarunsｉgnedｃhar＃ｄefｉneuintunｓigｎeｄintsｂｉtlｃd_ｅｎ=P1^２；sｂｉtlcｄ_rs=P１^4；sbitｌcd_ｒｗ＝P1＾3;/／／sbitlｃd_ｐsb＝P３^６;sbitdq=P1^１；uｉntt，s；/／voiｄinit()；/////／///／/／／/／／／ｕcharfｌag,count;ｖoidｄｅlａyｕs(ｕintz）;ｖoiddelay（uintz）；ｖoiｄiｎit_12８６４（void）；vｏｉdwrite_12864ｃｏm(ucharcｏm）;voｉdwrite_１2８6４dａt(ucharｄａt）；voｉdｗrite_１286４com（ｕcharcom）/／写指令函数{ lcd＿ｒｓ=０；ﻩｌcd_ｒw=０;ﻩlcd_en=0； P２＝com;ﻩdｅlay（5）； ｌcd_en=１；ﻩdelay（5);ﻩlcd_eｎ=0；｝ｖoidｗrite_１28６４dat(uchａｒｄａtｅ）//写数据函数｛ﻩlｃd_rs=1；ﻩlcd_rw=0； lcd＿ｅｎ=0； Ｐ2=ｄatｅ； ｄｅｌay(5); lｃd_en=１；ﻩdelay（5)； lcd_eｎ=0；｝vｏｉdinｉt＿128６4（）/／初始化液晶｛ﻩ//lcd_psb=１;ﻩwrite_１2８6４com（０ｘ30)； delaｙ(5)；ﻩｗrｉtｅ_12864com(0ｘ0c）；ﻩdｅlaｙ（5）；ﻩwrite_１286４com(0ｘ０1)； delay（5)；}voｉdwrｉte_temp(uinttemｐ)｛ﻩwrite_12８64ｃom（0x88+4）； ｗritｅ_1２864ｄａｔ（0x３0+temp％100０0/１00０）；ﻩwrｉtｅ_12864dａt（0x30+temｐ%1０００/100）; writｅ_12864dａt（＇.'）； wｒite＿1286４dat(0x30+ｔｅｍp%100／10)；ﻩwrite_1２86４dａｔ(0ｘ30+tｅｍｐ％10)； }voｉｄｄｅlａy（uintz）｛uiｎtx,ｙ；fｏr(x=ｚ；x〉０；ｘ--）for(ｙ=110;y〉０;y-—）；}vｏiddｅlａyｕs(uｉntｚ）{ ｕcｈari; for(i=０；i<z;ｉ+＋);}ucｈarcleaｎ_ds１8b20() ﻩ｛ﻩﻩuchark； dq=１;ﻩｄeｌayus（5)；ﻩｄq=0； delaｙｕｓ（３０）； dｑ=1;ﻩdｅlayus（3); k=dｑ； deｌayｕs（25）；ﻩｒeturｎk;}ｖoidwrｉte_ｄs１８b20＿dａｔｅ（ucｈａrｄate）｛ uchaｒnｕm;ﻩfｏr(nuｍ＝０；ｎum＜8;nｕm++) ｛ﻩ ﻩdq=０; ｄｑ=ｄate＆０ｘ01; ﻩdaｔe>>＝1; delａyus(4）；ﻩ//4uｓ ｄq＝1;ﻩ}ﻩdeｌayｕs(4）;}ｕcｈａrread_ｄｓ1８b2０_daｔｅ（){ uchaｒｖａｌue，i；ﻩfoｒ（i＝0;i<8;i++）／/读8位ﻩ{ﻩ dq＝０； ﻩvalue>〉=1; ﻩdq=1; ﻩ if(dq）ﻩﻩvalue|＝0x80； dｅlayus（6）; ｝ ｒeturnvａluｅ;｝uｉntｒｅad_temp（）{ﻩﻩuｉnｔｇ，d,m;ﻩuiｎtｃ;ﻩm=１；ﻩm＝cleaｎ_ds18ｂ2０（)；/／初始化完成ｍ=0ﻩ while（m);//等待初始化完成ﻩwrite_ds18b2０_dａtｅ（０xｃc)；／/跳过rｏｍ wriｔe_ds18ｂ２0_date（0ｘ４4）;／/启动温度测量 delayｕs（1０0);ﻩm＝cleaｎ_ds１８b20（）; while（m）；//等待转化完成 write_ds１8b20＿dａｔe（0ｘcc)；//跳过ｒomﻩwritｅ＿ｄs18b20_dａｔe（0ｘbe)；/／读数据命令ﻩd=reaｄ_dｓ18ｂ２0＿ｄａte()；//读低８位数据 ｇ＝reaｄ_ｄｓ18ｂ20_ｄate（);//读高３位数据 g＜<=4；ﻩg=ｇ+（d〉>4）; ﻩ ﻩ /／整数部分 g=g*1００；ﻩｄ＝(ｄ＆０x０ｆ）＊0.06２５＊１０0; ｃ=g+d; ｒｅturnc;ﻩﻩﻩﻩ ｝vｏidiｎit(）{ﻩ count＝０;ﻩＴMOＤ=0x21； ＴＨ1=0xfd； TL1=0xｆd;ﻩTH0=(6５53６—50000）/2５6； TL0=(６5５36—5