單片機課程設(shè)計報告--ds18b20數(shù)字溫度計的設(shè)計與實現(xiàn)

1、<p><b>　　單片機課程設(shè)計報告</b></p><p>　　設(shè)計題目：DS18B20數(shù)字溫度計的設(shè)計與實現(xiàn) </p><p>　　專業(yè)班級：——————————————</p><p>　　組長姓名：——————————————</p><p>　　1：學(xué)號————————，姓名————</p&g

2、t;<p>　　2：學(xué)號————————，姓名————</p><p>　　3：學(xué)號————————，姓名————</p><p>　　指導(dǎo)教師：————————————</p><p>　　設(shè)計時間：————————————</p><p>　　DS18B20的設(shè)計</p><p><b>　

3、　一.功能要求</b></p><p>　　數(shù)字式溫度計測溫范圍在-55~125℃，誤差在±0.5℃以內(nèi)，采用LED數(shù)碼管直接讀顯示。</p><p><b>　　二.方案論證</b></p><p><b>　　2.1方案（一）</b></p><p>　　數(shù)字溫度計的設(shè)計采

4、用美國DALLAS半導(dǎo)體公司繼DS18B20之后推出的一種改進型智能溫度傳感器DS18B20作為檢測元件，測溫范圍為-55~125℃，最高分辨率可達0.0625℃。</p><p>　　DS18B20可以直接讀出被測的溫度值，而且采用三線制與單片機相連，減少了外部的硬件電路，具有低成本和易使用的特點。</p><p>　　按照系統(tǒng)功能的要求，確定系統(tǒng)由3個模塊組成：主控制器，溫測電路和顯示

5、電路。</p><p><b>　　2.2方案（二）</b></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溫感效應(yīng)，在將隨被測溫度變化的電壓或電流采集過來，進行A/D分析后，就可以用單片機進行數(shù)據(jù)處理，在顯示電路上，就可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>　　從以

6、上兩種方案，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>　　三．方案二的總體設(shè)計框圖</p><p>　　溫度計電路設(shè)計總體設(shè)計方框圖如圖1所示，控制器采用單片機AT89S51，溫度傳感器采用DS18B20，用3位LED數(shù)碼管以串口傳送數(shù)據(jù)實現(xiàn)溫度顯示。</p><p><b>　　四．主控制器</b&

7、gt;</p><p>　　單片機AT89S51具有低電壓供電和體積小等特點，四個端口只需要兩個口就能滿足電路系統(tǒng)的設(shè)計需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計使用系統(tǒng)可用二節(jié)電池供電。</p><p><b>　　4.1 顯示電路</b></p><p>　　顯示電路采用3位共陽LED數(shù)碼管，從P3口RXD,TXD串口輸出段碼。</p>

8、<p><b>　　4.2溫度傳感器</b></p><p>　　DS18B20溫度傳感器是美國DALLAS半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn)９～１２位的數(shù)字值讀數(shù)方式。DS18B20的性能特點如下：</p><p>　　●獨特的單線接口僅需要一個端口引腳

9、進行通信；</p><p>　　●多個DS18B20可以并聯(lián)在惟一的三線上，實現(xiàn)多點組網(wǎng)功能；</p><p><b>　　●無須外部器件；</b></p><p>　　●可通過數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為3.0~5.5Ｖ；</p><p><b>　　●零待機功耗；</b></p><

10、;p>　　●溫度以９或１２位數(shù)字；</p><p>　　●用戶可定義報警設(shè)置；</p><p>　　●報警搜索命令識別并標(biāo)志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件；</p><p>　　●負(fù)電壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作；</p><p>　　64位ROM的結(jié)構(gòu)開始８位是產(chǎn)品類型的編號，接著是每個器件的

11、惟一的序號，共有48位，最后８位是前面56位的CRC檢驗碼，這也是多個DS18B20可以采用一線進行通信的原因。溫度報警觸發(fā)器ＴＨ和ＴＬ，可通過軟件寫入戶報警上下限。</p><p>　　DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲器還包括一個高速暫存ＲＡＭ和一個非易失性的可電擦除的EERAM。高速暫存RAM的結(jié)構(gòu)為８字節(jié)的存儲器，結(jié)構(gòu)如圖3所示。頭２個字節(jié)包含測得的溫度信息，第３和第４字節(jié)ＴＨ和ＴＬ的拷貝，是易失的，每次

12、上電復(fù)位時被刷新。第５個字節(jié)，為配置寄存器，它的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率。DS18B20工作時寄存器中的分辨率轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的溫度數(shù)值。該字節(jié)各位的定義如圖3所示。低５位一直為１，ＴＭ是工作模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測試模式，DS18B20出廠時該位被設(shè)置為０，用戶要去改動，R1和Ｒ0決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)，來設(shè)置分辨率。</p><p><b>　　五．程序如下：<

13、/b></p><p>　　/*********************************************************************/</p><p>　　// </p><p>　　// DS18B20溫度計C程序</p><p>　　/

14、/ 2005.2.28通過調(diào)試</p><p>　　/*********************************************************************/</p><p>　　//使用AT89C2051單片機，12MHZ晶振，用共陽LED數(shù)碼管</p><p>　　//P1口輸出段碼，P

15、3口掃描</p><p>　　//#pragma src(d:\aa.asm)</p><p>　　#include "reg51.h"</p><p>　　#include "intrins.h" //_nop_();延時函數(shù)用</p><p>　　#define Disdata P1

16、 //段碼輸出口</p><p>　　#define discan P3 //掃描口</p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　sbit DQ=P3^7; //溫度輸入口</p&

17、gt;<p>　　sbit DIN=P1^0; //LED小數(shù)點控制</p><p><b>　　uint h;</b></p><p>　　//*******溫度小數(shù)部分用查表法**********//</p><p>　　uchar code ditab[16]={0x00,0x01,0x01,0x02,0x

18、03,0x03,0x04,0x04,0x05,0x06,0x06,0x07,0x08,0x08,0x09,0x09};</p><p>　　uchar code dis_7[12]={0x03,0x9f,0x25,0x0d,0x99,0x49,0x41,0x1f,0x01,0x09,0xff,0xfd};</p><p>　　/* 共陽LED段碼表 "0" &

19、quot;1" "2" "3" "4" "5" "6" "7" "8" "9" "不亮" "-" */ </p><p>　　uchar code scan_

20、con[4]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7}; // 列掃描控制字</p><p>　　uchar data temp_data[2]={0x00,0x00}; // 讀出溫度暫放</p><p>　　uchar data display[5]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00};//顯示單元數(shù)據(jù),共4個數(shù)據(jù),一個運算暫存用

21、</p><p>　　void delay(uint t)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　for(;t>0;t--);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　//</b></p>

22、;<p>　　/***********顯示掃描函數(shù)**********/</p><p><b>　　scan()</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　char k;</b></p><p>　　for(k=0;k<4

23、;k++) //四位LED掃描控制</p><p><b>　　{</b></p><p>　　Disdata=dis_7[display[k]];</p><p>　　if(k==1){DIN=0;}</p><p>　　discan=scan_con[k];delay(90);discan=0xff;

24、</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　//</b></p><p><b>　　//</b></p><p>　　/***********18B20復(fù)位函數(shù)**

25、********/</p><p>　　ow_reset(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　char presence=1;</p><p>　　while(presence)</p><p><b>　　{</b></p>

26、<p>　　while(presence)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　DQ=1;_nop_();_nop_();</p><p>　　DQ=0; //</p><p>　　delay(50); // 550us</p><p>　　DQ=1;

27、 // </p><p>　　delay(6); // 66us</p><p>　　presence=DQ; // presence=0繼續(xù)下一步</p><p><b>　　}</b></p><p>　　delay(45); //延時500us</p><p>　　presence

28、 = ~DQ;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　DQ=1;</b></p><p><b>　　} </b></p><p>　　/**********18B20寫命令函數(shù)*********/</p><p>　　//

29、向 1-WIRE 總線上寫一個字節(jié)</p><p>　　void write_byte(uchar val)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uchar i;</b></p><p>　　for (i=8; i>0; i--) //</p>&

30、lt;p><b>　　{</b></p><p>　　DQ=1;_nop_();_nop_(); </p><p>　　DQ = 0;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();//5us</p><p>　　DQ = val&0x01; //最低位移出</p><

31、p>　　delay(6); //66us</p><p>　　val=val/2; //右移一位</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　DQ = 1;</b></p><p>　　delay(1); </p>

32、<p><b>　　}</b></p><p>　　/*********18B20讀1個字節(jié)函數(shù)********/</p><p>　　//從總線上讀取一個字節(jié)</p><p>　　uchar read_byte(void)</p><p><b>　　{</b></p>&

33、lt;p><b>　　uchar i;</b></p><p>　　uchar value = 0;</p><p>　　for (i=8;i>0;i--)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　DQ=1;_nop_();_nop_();</p>&l

34、t;p>　　value>>=1;</p><p>　　DQ = 0; //</p><p>　　_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); //4us</p><p>　　DQ = 1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); //4us </p><

35、p>　　if(DQ)value|=0x80;</p><p>　　delay(6); //66us</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　DQ=1;</b></p><p>　　return(value);</p><p&g

36、t;<b>　　}</b></p><p>　　/***********讀出溫度函數(shù)**********/</p><p>　　read_temp()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　ow_reset(); //總線復(fù)位</p><p>

37、;　　write_byte(0xCC); // 發(fā)Skip ROM命令</p><p>　　write_byte(0xBE); // 發(fā)讀命令</p><p>　　temp_data[0]=read_byte(); //溫度低8位</p><p>　　temp_data[1]=read_byte(); //溫度高8位</p><p>　

38、　ow_reset();</p><p>　　write_byte(0xCC); // Skip ROM</p><p>　　write_byte(0x44); // 發(fā)轉(zhuǎn)換命令</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/***********溫度數(shù)據(jù)處理函數(shù)**********/</p>

39、<p>　　work_temp()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar n=0; //</p><p>　　if(temp_data[1]>127)</p><p>　　{temp_data[1]=(256-temp_data[1]);temp_data

40、[0]=(256-temp_data[0]);n=1;}//負(fù)溫度求補碼</p><p>　　display[4]=temp_data[0]&0x0f;display[0]=ditab[display[4]];</p><p>　　display[4]=((temp_data[0]&0xf0)>>4)|((temp_data[1]&0x0f)<&l

41、t;4);//</p><p>　　display[3]=display[4]/100;</p><p>　　display[1]=display[4]%100;</p><p>　　display[2]=display[1]/10;</p><p>　　display[1]=display[1]%10;</p><p&g

42、t;　　if(!display[3]){display[3]=0x0A;if(!display[2]){display[2]=0x0A;}}//最高位為0時都不顯示</p><p>　　if(n){display[3]=0x0B;}//負(fù)溫度時最高位顯示"-"</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/*

43、*************主函數(shù)****************/</p><p><b>　　main()</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　Disdata=0xff; //初始化端口</p><p>　　discan=0xff;</p>&l

44、t;p>　　for(h=0;h<4;h++){display[h]=8;}//開機顯示8888</p><p>　　ow_reset(); // 開機先轉(zhuǎn)換一次</p><p>　　write_byte(0xCC); // Skip ROM</p><p>　　write_byte(0x44); // 發(fā)轉(zhuǎn)換命令</p><

45、;p>　　for(h=0;h<500;h++)</p><p>　　{scan();} //開機顯示"8888"2秒</p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　read_temp

46、(); //讀出18B20溫度數(shù)據(jù)</p><p>　　work_temp(); //處理溫度數(shù)據(jù)</p><p>　　for(h=0;h<500;h++)</p><p>　　{scan();} //顯示溫度值2秒</p><p><b>　　}</b></

47、p><p><b>　　}</b></p><p>　　//*********************結(jié)束**************************//</p><p><b>　　六．系統(tǒng)的電路圖</b></p><p><b>　　七．心得體會：</b></p&

48、gt;<p>　　在整個焊接過程中我們根據(jù)電路圖的特點，將元件按照不同類型進行分組，得到初步理想的效果，焊接過程中沒有遇到太大的問題。通過對電路的方針調(diào)試，我們初步對電路的圖形以及測試結(jié)果誤差有了初步的了解，同時在寫程序過程中通過積極的認(rèn)識和修改，讓結(jié)果初步達到了要求。同時我們還對電路進行分析，有添加報警系統(tǒng)的想法，過程中由于時間過于緊密，設(shè)計過于匆忙，我們放棄了那部分硬件電路的修改。通過此次單片機的初步認(rèn)識和了解，我們認(rèn)

49、識到單片機I/O，時鐘，脈沖信號，以及單片機其他引腳的使用。</p><p>　　從 這次的課程設(shè)計中，我真真正正的意識到，在以后的學(xué)習(xí)中，要理論聯(lián)系實際，把我們所學(xué)的理論知識用到實際當(dāng)中，學(xué)習(xí)單機片機更是如此，程序只有在經(jīng)常的寫與讀的過程中才能提高，這就是我在這次課程設(shè)計中的最大收獲。</p><p><b>　　八．參考文獻：</b></p>