單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)--多功能數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)

1、<p>　　電氣與電子信息工程學(xué)院</p><p>　　單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p>　　設(shè)計(jì)題目： 多功能數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì) </p><p>　　專業(yè)班級(jí)： 電子信息科學(xué)與技術(shù)082 </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　學(xué) 號(hào)

2、： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　設(shè)計(jì)時(shí)間： 2011.08.22－2011.09.02 </p><p><b>　　一、內(nèi)容摘要</b></p><p>　　隨著人們生活水平的不斷提高,單片機(jī)控制無疑是人們追求的目標(biāo)之一，它

3、所給人帶來的方便也是不可否定的，其中數(shù)字溫度計(jì)就是一個(gè)典型的例子，但人們對(duì)它的要求越來越高，要為現(xiàn)代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的設(shè)施就需要從數(shù)字單片機(jī)技術(shù)入手，一切向著數(shù)字化控制，智能化控制方向發(fā)展。</p><p>　　本設(shè)計(jì)所介紹的數(shù)字溫度計(jì)與傳統(tǒng)的溫度計(jì)相比，具有讀數(shù)方便，測(cè)溫范圍廣，測(cè)溫準(zhǔn)確，其輸出溫度采用數(shù)字顯示，主要用于對(duì)測(cè)溫比較準(zhǔn)確的場(chǎng)所，或科研實(shí)驗(yàn)室使用，該設(shè)計(jì)控制器使用單片機(jī)ATS89

4、C51，測(cè)溫傳感器使用DS18B20，用4位共陰極LED數(shù)碼管以串口傳送數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)溫度顯示,能準(zhǔn)確達(dá)到以上要求。溫度測(cè)量在物理實(shí)驗(yàn)、醫(yī)療衛(wèi)生、食品生產(chǎn)等領(lǐng)域，尤其在熱學(xué)試驗(yàn)（如：物體的比熱容、汽化熱、熱功當(dāng)量、壓強(qiáng)溫度系數(shù)等教學(xué)實(shí)驗(yàn)）中，有特別重要的意義。現(xiàn)在所使用的溫度計(jì)通常都是精度為1℃和0.1℃的水銀、煤油或酒精溫度計(jì)。這些溫度計(jì)的刻度間隔通常都很密，不容易準(zhǔn)確分辨，讀數(shù)困難，而且他們的熱容量還比較大，達(dá)到熱平衡所需的時(shí)間較長(zhǎng)，因

5、此很難讀準(zhǔn)，并且使用非常不方便。本設(shè)計(jì)所介紹的數(shù)字溫度計(jì)與傳統(tǒng)的溫度計(jì)相比，具有讀數(shù)方便，測(cè)溫范圍廣，測(cè)溫準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，其輸出溫度采用數(shù)字顯示，主要用于對(duì)測(cè)溫比較準(zhǔn)確的場(chǎng)所，或科研實(shí)驗(yàn)室使用。因此本課題就嘗試通過編程與芯片的結(jié)合來解決傳統(tǒng)數(shù)字溫度計(jì)的弊端，設(shè)計(jì)出新型數(shù)字溫度計(jì)。</p><p><b>　　二、課程設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　1了解單片機(jī)的構(gòu)造

6、及原理。</p><p>　　2熟悉單片機(jī)最小系統(tǒng)及其應(yīng)用。 </p><p>　　3鞏固和加強(qiáng)“單片機(jī)接口技術(shù)”課程的理論知識(shí)</p><p>　　4掌握單片機(jī)系統(tǒng)一般的設(shè)計(jì)方法，并了解電子產(chǎn)品研制開發(fā)過程；</p><p>　　5培養(yǎng)獨(dú)立分析問題和解決問題的能力以及創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維。 分析問題和解決問題的能力以及創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維。&l

7、t;/p><p><b>　　三、課程設(shè)計(jì)題目</b></p><p>　　多功能數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　四、課程內(nèi)容及要求</b></p><p><b>　　1、設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p>　　多功能數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)具有如下功能：

8、</p><p>　?、?輸出溫度和時(shí)鐘采用4位LED數(shù)碼管顯示。</p><p>　　② 設(shè)計(jì)控制器使用MCS-51系列單片機(jī)，溫度傳感受器使用DS18B20，用位數(shù)碼管以并行傳送數(shù)據(jù)。</p><p>　?、?采用數(shù)字式溫度計(jì)傳感受器為檢測(cè)元件，進(jìn)行單點(diǎn)溫度檢測(cè)。</p><p>　?、?能夠顯示當(dāng)前的環(huán)境溫度，精確到小數(shù)點(diǎn)后1位。；&l

9、t;/p><p>　　⑥ 自定義的擴(kuò)展功能。</p><p><b>　　2、設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　1）獨(dú)立設(shè)計(jì)原理圖及相應(yīng)的硬件電路。</p><p>　　2）針對(duì)選擇的設(shè)計(jì)題目，設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件。軟件要做到：操作方便，實(shí)用性強(qiáng)，穩(wěn)定可靠。</p><p>　　3）設(shè)計(jì)說明書格式規(guī)范，層

10、次合理，重點(diǎn)突出。并附上設(shè)計(jì)原理圖及相應(yīng)的源程序。</p><p><b>　　五、電路工作原理</b></p><p><b>　　1、設(shè)計(jì)方案</b></p><p><b>　　方案一</b></p><p>　　由于本設(shè)計(jì)是測(cè)溫電路，可以使用熱敏電阻之類的器件利用其感溫

11、效應(yīng)，在將隨被測(cè)溫度變化的電壓或電流采集過來，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后，就可以用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測(cè)溫度顯示出來，這種設(shè)計(jì)需要用到A/D轉(zhuǎn)換電路，感溫電路比較麻煩。</p><p><b>　　方案二 </b></p><p>　　進(jìn)而考慮到用溫度傳感器，在單片機(jī)電路設(shè)計(jì)中，大多都是使用傳感器，所以這是非常容易想到的，所以可以采用一只溫度傳感器DS

12、18B20，此傳感器，可以很容易直接讀取被測(cè)溫度值，進(jìn)行轉(zhuǎn)換，就可以滿足設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　從以上兩種方案，很容易看出，采用方案二，電路比較簡(jiǎn)單，軟件設(shè)計(jì)也比較簡(jiǎn)單，故采用了方案二。</p><p><b>　　2、器件介紹</b></p><p>　　1）單片機(jī)引腳及功能</p><p><b>

13、　　VCC：供電電壓。</b></p><p><b>　　GND：接地。</b></p><p>　　P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P

14、0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。</p><p>　　P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。 </p><p>　　P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，

15、P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。

16、</p><p>　　P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管腳 備選功能P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 /INT0（外部中斷0

17、）P3.3 /INT1（外部中斷1）P3.4 T0（記時(shí)器0外部輸入）P3.5 T1（記時(shí)器1外部輸入）P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。</p><p>　　RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。</p><p>　　ALE/PROG：當(dāng)訪問外

18、部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外

19、部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。</p><p>　　/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。</p><p>　　/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RE

20、SET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。</p><p>　　XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 </p><p>　　AT89C51引腳圖</p><p>　　2）DS18B20介紹</p><p>　　這

21、里我們用到溫度芯片DS18B20。使用集成芯片，能夠有效的減小外界的干擾，提高測(cè)量的精度，簡(jiǎn)化電路的結(jié)構(gòu)。使用集成芯片，已經(jīng)慢慢的成為設(shè)計(jì)電路的一種趨勢(shì)。本系統(tǒng)使用溫度芯片也正是順應(yīng)了這一趨勢(shì)。DS18B20溫度傳感器是美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測(cè)溫元件相比，它能直接讀出被測(cè)溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)９～１２位的數(shù)字值讀數(shù)方式。DS18B20的性能特點(diǎn)如下：</

22、p><p>　　●獨(dú)特的單線接口僅需要一個(gè)端口引腳進(jìn)行通信；</p><p>　　●多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在惟一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)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>

23、;　　●零待機(jī)功耗；</b></p><p>　　●溫度以９或１２位數(shù)字；</p><p>　　●用戶可定義報(bào)警設(shè)置；</p><p>　　●報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過程序限定溫度（溫度報(bào)警條件）的器件；</p><p>　　●負(fù)電壓特性，電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作； </p><p

24、>　　DS18B20采用３腳PR－35封裝或８腳SOIC封裝，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖所示。</p><p>　　DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　64位ROM的結(jié)構(gòu)開始８位是產(chǎn)品類型的編號(hào) ，接著是每個(gè)器件的惟一的序號(hào)，共有48位，最后８位是前面56位的CRC檢驗(yàn)碼，這也是多個(gè)DS18B20可以采用一線進(jìn)行通信的原因。溫度報(bào)警觸發(fā)器ＴＨ和ＴＬ，可通過軟件寫入戶報(bào)警上下限。<

25、;/p><p>　　DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器還包括一個(gè)高速暫存ＲＡＭ和一個(gè)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(chǔ)器，結(jié)構(gòu)如圖3所示。頭２個(gè)字節(jié)包含測(cè)得的溫度信息，第３和第４字節(jié)ＴＨ和ＴＬ的拷貝，是易失的，每次上電復(fù)位時(shí)被刷新。第５個(gè)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(shí)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1 所

26、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(cè)試模式，DS18B20出廠時(shí)該位被設(shè)置為０，用戶要去改動(dòng)，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>　　圖1 DS18B20字節(jié)定義</p><p>　　由表1可見，DS18B20溫度轉(zhuǎn)換的時(shí)間比較長(zhǎng)，而且分辨率越高，所需要的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)間越長(zhǎng)。因此，在實(shí)際應(yīng)用中要將分辨率和轉(zhuǎn)換時(shí)間權(quán)

27、衡考慮。</p><p>　　高速暫存ＲＡＭ的第６、７、８字節(jié)保留未用，表現(xiàn)為全邏輯１。第９字節(jié)讀出前面所有８字節(jié)的CRC碼，可用來檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而保證通信數(shù)據(jù)的正確性。</p><p>　　當(dāng)DS18B20接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開始啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以16位帶符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式存儲(chǔ)在高速暫存存儲(chǔ)器的第１、２字節(jié)。單片機(jī)可以通過單線接口讀出該數(shù)據(jù)，讀數(shù)據(jù)時(shí)低位在先，高位在后

28、，數(shù)據(jù)格式以0.0625℃／LSB形式表示。</p><p>　　當(dāng)符號(hào)位Ｓ＝０時(shí)，表示測(cè)得的溫度值為正值，可以直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng)符號(hào)位Ｓ＝１時(shí)，表示測(cè)得的溫度值為負(fù)值，要先將補(bǔ)碼變成原碼，再計(jì)算十進(jìn)制數(shù)值。表2 是一部分溫度值對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制溫度數(shù)據(jù)。</p><p>　　表1 DS18B20溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間表</p><p>　　DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換

29、后，就把測(cè)得的溫度值與RAM中的TH、TL字節(jié)內(nèi)容作比較。若Ｔ＞TH或T＜TL，則將該器件內(nèi)的報(bào)警標(biāo)志位置位，并對(duì)主機(jī)發(fā)出的報(bào)警搜索命令作出響應(yīng)。因此，可用多只DS18B20同時(shí)測(cè)量溫度并進(jìn)行報(bào)警搜索。</p><p>　　在64位ROM的最高有效字節(jié)中存儲(chǔ)有循環(huán)冗余檢驗(yàn)碼（CRC）。主機(jī)ROM的前56位來計(jì)算CRC值，并和存入DS18B20的CRC值作比較，以判斷主機(jī)收到的ROM數(shù)據(jù)是否正確。</p>

30、;<p>　　DS18B20的測(cè)溫原理是這這樣的,器件中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給減法計(jì)數(shù)器１；高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為減法計(jì)數(shù)器２的脈沖輸入。器件中還有一個(gè)計(jì)數(shù)門，當(dāng)計(jì)數(shù)門打開時(shí)，DS18B20就對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)進(jìn)而完成溫度測(cè)量。計(jì)數(shù)門的開啟時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定，每次測(cè)量前，首先將－55℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)分別

31、置入減法計(jì)數(shù)器１、溫度寄存器中，計(jì)數(shù)器１和溫度寄存器被預(yù)置在－55℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。減法計(jì)數(shù)器１對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)減法計(jì)數(shù)器１的預(yù)置值減到０時(shí)，溫度寄存器的值將加１，減法計(jì)數(shù)器１的預(yù)置將重新被裝入，減法計(jì)數(shù)器１重新開始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到減法計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到０時(shí)，停止溫度寄存器的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值就是所測(cè)溫度值。其輸出用于修正減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置值，只要計(jì)數(shù)器門仍未關(guān)閉就

32、重復(fù)上述過程，直到溫度寄存器值大致被測(cè)溫度值。</p><p>　　表2　一部分溫度對(duì)應(yīng)值表</p><p>　　另外，由于DS18B20單線通信功能是分時(shí)完成的，它有嚴(yán)格的時(shí)隙概念，因此讀寫時(shí)序很重要。系統(tǒng)對(duì)DS18B20的各種操作按協(xié)議進(jìn)行。操作協(xié)議為：初使化DS18B20（發(fā)復(fù)位脈沖）→發(fā)ROM功能命令→發(fā)存儲(chǔ)器操作命令→處理數(shù)據(jù)。</p><p><b

33、>　　2、單元電路介紹</b></p><p><b>　　1）主控制器</b></p><p>　　單片機(jī)AT89C51具有低電壓供電和體積小等特點(diǎn)，只需要少量I/O口就能滿足要求，很適合便攜手持式半產(chǎn)品的設(shè)計(jì)使用系統(tǒng)可用二節(jié)電池供電。</p><p><b>　　2）顯示電路</b></p>

34、;<p>　　顯示電路采用4位共陽LED數(shù)碼管，P2口控制數(shù)碼管段選，P0口控制數(shù)碼管位選，本設(shè)計(jì)采用三極管驅(qū)動(dòng)。</p><p>　　3）DS18B20溫度傳感器與單片機(jī)的接口電路</p><p>　　DS18B20可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時(shí)DS18B20的1腳接地，2腳作為信號(hào)線，3腳接電源。另一種是寄生電源供電方式，如圖2 所示單片機(jī)端口接單線

35、總線，為保證在有效的DS18B20時(shí)鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個(gè)MOSFET管來完成對(duì)總線的上拉。當(dāng)DS18B20處于寫存儲(chǔ)器操作和溫度A/D轉(zhuǎn)換操作時(shí)，總線上必須有強(qiáng)的上拉，上拉開啟時(shí)間最大為10us。采用寄生電源供電方式時(shí)VDD端接地。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接口必須是三態(tài)的。</p><p>　　圖2 DS18B20與單片機(jī)的接口電路</p><p><b>　　

36、六、硬件系統(tǒng)框圖</b></p><p>　　溫度計(jì)、時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)框圖如圖所示，控制器采用單片機(jī)AT89S51，溫度傳感器采用DS18B20，用4位LED數(shù)碼管以并行傳送數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)溫度、時(shí)鐘的顯示。</p><p><b>　　七、完整的電路圖</b></p><p>　　八、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)框圖</p><p

37、><b>　　1、主程序</b></p><p>　　主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時(shí)顯示、讀出并處理DS18B20的測(cè)量的當(dāng)前溫度值，溫度測(cè)量每1s進(jìn)行一次。這樣可以在一秒之內(nèi)測(cè)量一次被測(cè)溫度，其程序流程見圖3所示。</p><p><b>　　2、讀出溫度子程序</b></p><p>　　讀出溫度子程序的主要功

38、能是讀出RAM中的9字節(jié)，在讀出時(shí)需進(jìn)行CRC校驗(yàn)，校驗(yàn)有錯(cuò)時(shí)不進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的改寫。其程序流程圖如圖4所示。</p><p>　　圖3主程序流程圖 圖4讀溫度流程圖</p><p>　　3、溫度轉(zhuǎn)換命令子程序</p><p>　　溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令，當(dāng)采用12位分辨率時(shí)轉(zhuǎn)換時(shí)間約為750ms，在本程序設(shè)計(jì)中采用1s顯示

39、程序延時(shí)法等待轉(zhuǎn)換的完成。溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程圖如上圖，圖5所示。</p><p><b>　　圖5溫度轉(zhuǎn)換流程</b></p><p><b>　　4、計(jì)算溫度子程序</b></p><p>　　計(jì)算溫度子程序?qū)AM中讀取值進(jìn)行BCD碼的轉(zhuǎn)換運(yùn)算，并進(jìn)行溫度值正負(fù)的判定，其程序流程圖如圖6所示。</p>

40、<p><b>　　圖6計(jì)算溫度流程圖</b></p><p>　　5、顯示數(shù)據(jù)刷新子程序</p><p>　　顯示數(shù)據(jù)刷新子程序主要是對(duì)顯示緩沖器中的顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新操作，當(dāng)最高顯示位為0時(shí)將符號(hào)顯示位移入下一位。程序流程圖如圖7</p><p>　　圖7顯示數(shù)據(jù)刷新流程圖</p><p><b>

41、;　　6、時(shí)鐘顯示子程序</b></p><p><b>　　九、源程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　#include <reg51.h></p><p>　　#include"intrins.h"</p><p>　　#define uchar unsigned char

42、</p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　uchar min,sec,hour,counts,flm,hsec,time[8];</p><p>　　unsigned int j=0; </p>&

43、lt;p>　　unsigned char dispbitcode[8]={0xfe,0xfd,0xf7,0xfb}; //位掃描</p><p>　　unsigned char dispcode[12]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xa7,0xFF}; //共陽數(shù)碼管段碼</p><p>　　unsigne

44、d char dispbuf[4]; </p><p>　　sbit P1_3=P1^0;</p><p>　　sbit P1_4=P1^4;</p><p>　　sbit P1_1=P1^5;</p><p>　　sbit DQ=P3^6;</p><p>　　bit flag_

45、P=0,flag_M=0;</p><p>　　void delay(uint t)</p><p>　　{for (; t>0 ; t--);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void time1(void) interrupt 3 using 0 </p><p

46、><b>　　{ </b></p><p><b>　　hsec++;</b></p><p><b>　　TL1=0xF3;</b></p><p><b>　　TH1=0xD8;</b></p><p><b>　　TF1=0;<

47、/b></p><p>　　if(hsec==100)</p><p><b>　　{ sec++;</b></p><p><b>　　hsec=0;}</b></p><p>　　if(sec==60)</p><p><b>　　{ min++;<

48、/b></p><p><b>　　sec=0;}</b></p><p>　　if(min==60)</p><p><b>　　{ hour++;</b></p><p><b>　　min=0;}</b></p><p>　　if(hour=

49、=24)</p><p><b>　　{ hour=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void add_time(void)</p><p>　　{ switch(coun

50、ts)</p><p>　　{ case 1: min++;</p><p>　　min=min%60;</p><p><b>　　break;</b></p><p>　　case 2: hour++;</p><p>　　hour=hour%24;</p><p>&

51、lt;b>　　break;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　return; }</p><p>　　void sub_time(void)</p><p>　　{ switch(counts)</p><p>　　{ case 1: if(

52、min==0) {min=60;};</p><p><b>　　min--;</b></p><p><b>　　break;</b></p><p>　　case 2: if(hour==0) {hour=24;};</p><p><b>　　hour--;</b><

53、;/p><p><b>　　break; }</b></p><p><b>　　return;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void check_button(void)</p><p>　　{ if(P1_1=

54、=0&&flag_P==0)</p><p>　　{delay(300);</p><p>　　if(P1_1==0)</p><p>　　{ flag_P=1;</p><p><b>　　TR1=0;</b></p><p><b>　　counts++;</b

55、></p><p>　　if(counts>=3)</p><p>　　{counts=0;</p><p>　　TR1=1;}}} </p><p>　　if(P1_3==0&&flag_P==0)</p><p>　　{ delay(300);</p><p>　

56、　if(P1_3==0)</p><p>　　{flag_P=1;</p><p>　　add_time();}}</p><p>　　if(P1_4==0&&flag_P==0)</p><p>　　{ delay(300);</p><p>　　if(P1_4==0)</p><

57、p>　　{flag_P=1;</p><p>　　sub_time();}}</p><p>　　if(flag_P&&P1_1==1&&P1_3==1&&P1_4==1)</p><p>　　{ flag_P=0;}</p><p><b>　　return ;</b&g

58、t;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　///******************算法24小時(shí)制*******************//</p><p>　　void calculate(void)</p><p>　　{ time[0]=hour/10; //十時(shí)</p&

59、gt;<p>　　time[1]=hour%10; //時(shí)</p><p>　　time[2]=min/10; //十分</p><p>　　time[3]=min%10; //分</p><p><b>　　return;</b></p><p><b>　　}

60、</b></p><p>　　void LED_time(void)</p><p>　　{ if((counts==0||counts==2)||flag_M)</p><p>　　{P0=0xfe; //P0.0=0,選通第一位</p><p>　　P2=dispcode[time[

61、3]]; //段顯</p><p>　　delay(100); //延時(shí)</p><p>　　P2=0xff; //消隱</p><p>　　P0=0xfd; //P0.1=0,選通第二位</p><p>　　P2=dispcode[time

62、[2]]; //段顯</p><p>　　delay(100); //延時(shí)</p><p>　　P2=0xff;} //消隱</p><p>　　if(counts==0||counts==1||counts==3||flag_M) </p><p&

63、gt;　　{P0=0xfb; //P0.2=0,選通第三位</p><p>　　P2=dispcode[time[0]]; //段顯</p><p>　　delay(100); //延時(shí)</p><p>　　P2=0xff; //消隱<

64、/p><p>　　P0=0xf7; //P0.3=0,選通第四位</p><p>　　P2=dispcode[time[1]]; </p><p>　　P2&=0x7f; //加小數(shù)點(diǎn)</p><p>　　delay(100);

65、 //延時(shí) </p><p>　　P2=0xff;} //消隱</p><p><b>　　return;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void LED_temp(void)</p><p&g

66、t;　　{/*此程序用的是三極管驅(qū)動(dòng)4位數(shù)碼管顯示，考慮到為數(shù)有限，將百位和負(fù)號(hào)位屏蔽掉*/ </p><p>　　//if(tpmsb>7)//表示負(fù)溫度</p><p>　　// { //把負(fù)號(hào)標(biāo)志放在整數(shù)最高位不是0的前一位</p><p>　　//if(temperature_tab[0]==0&&tempe

67、rature_tab[1]!=0) temperature_tab[0]=10;</p><p>　　//if(temperature_tab[0]==0&&temperature_tab[1]==0){ temperature_tab[0]=11;temperature_tab[1]=10;}</p><p><b>　　//}</b></p

68、><p>　　P0=0xfe; //P0.0=0,選通第一位</p><p>　　P2=dispcode[ dispbuf[0]]; //段顯</p><p>　　delay(200); //延時(shí)</p><p>　　P2=0xff;

69、 //消隱</p><p>　　P0=0xfd; //P0.1=0,選通第二位</p><p>　　P2=dispcode[dispbuf[1]]; //段顯</p><p>　　delay(200); //

70、延時(shí)</p><p>　　P2=0xff; //消隱</p><p>　　P0=0xfb; //P0.2=0,選通第三位</p><p>　　P2=dispcode[dispbuf[3]]; //段顯</p><p&g

71、t;　　delay(200); //延時(shí)</p><p>　　P2=0xff; //消隱</p><p>　　P0=0xf7; //P0.3=0,選通第四位</p><p>　　P2=dispcode[dispbuf[2]

72、]; </p><p>　　P2&=0x7f; //加小數(shù)點(diǎn)</p><p>　　delay(200); //延時(shí)</p><p>　　P2=0xff; //消隱</p><p><b>　　retu

73、rn;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void Mod_flash(void)</p><p>　　{ uchar k;</p><p><b>　　TR0=1;</b></p><p><b>　　ET0=0;

74、</b></p><p><b>　　if(TF0)</b></p><p><b>　　{flm++;</b></p><p><b>　　TL0=0xF3;</b></p><p><b>　　TH0=0xD8;</b></p>

75、<p><b>　　TF0=0;}</b></p><p>　　if(flm==100)</p><p><b>　　{ flm=0;}</b></p><p><b>　　k=flm/25;</b></p><p>　　if(k==0||k==2)</p&

76、gt;<p>　　{ flag_M=1;}</p><p>　　else flag_M=0;</p><p><b>　　return;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/* 產(chǎn)生復(fù)位脈沖初始化DS18B20 */</p><p&

77、gt;　　void ow_reset(void)</p><p>　　{ char presence=1;</p><p>　　while(presence)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　while(presence)</p><p><b>　　{&

78、lt;/b></p><p>　　DQ=1;_nop_();_nop_();//從高拉倒低</p><p>　　DQ=0; </p><p>　　delay(50); //550 us</p><p>　　DQ=1;

79、 </p><p>　　delay(6); //66 us</p><p>　　presence=DQ; //presence=0 復(fù)位成功,繼續(xù)下一步</p><p><b>　　} </b></p><p>　　delay(45);

80、 //延時(shí)500 us</p><p>　　presence=~DQ; </p><p><b>　　}</b></p><p>　　DQ=1; //拉高電平</p><p><b>　　}</b></p>&l

81、t;p>　　/************************************************************</p><p>　　向 1-WIRE 總線上寫一個(gè)字節(jié)**數(shù)據(jù)線從高電平拉至低電平，產(chǎn)生寫起始信號(hào)。</p><p>　　15ms之內(nèi)將所需寫的位送到數(shù)據(jù)線上</p><p>　　***********************

82、***************************************/</p><p>　　void write_byte(uchar val)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uchar i;</b></p><p>　　for (i=8; i>

83、0; i--) //在15~60ms之間對(duì)數(shù)據(jù)線進(jìn)行采樣，如果是高電平就寫1，低寫0發(fā)生。 </p><p><b>　　{</b></p><p>　　DQ = 1;_nop_(); _nop_(); //在開始另一個(gè)寫周期前必須有1Us以上的高電平恢復(fù)期。 </p><p>　　DQ = 0

84、;_nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); //5us</p><p>　　DQ = val&0x01; //最低位移出</p><p>　　delay(6) ; //66us</p><p>　　val = val/2; //右移1位</p><p><b>　　}&l

85、t;/b></p><p><b>　　delay(1);</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/************************************************************</p><p>　　//讀1字節(jié) //主機(jī)

86、數(shù)據(jù)線先從高拉至低電平1us以上，再使數(shù)據(jù)線升為高電平，從而產(chǎn)生讀信號(hào)</p><p>　　**************************************************************/</p><p>　　uchar read_byte (void)</p><p><b>　　{</b></p>

87、<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; // 給脈沖信號(hào)</p>&l

88、t;p>　　_nop_(); _nop_(); </p><p>　　value>>= 1;</p><p>　　DQ = 0; // 給脈沖信號(hào)</p><p>　　_nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_();_nop_(); //4us</p><p>　　DQ = 1; _nop_();_

89、nop_();_nop_();_nop_();_nop_();//5us</p><p><b>　　if(DQ) </b></p><p>　　{value|= 0x80 ; } </p><p>　　delay(13); //66us 注意延時(shí)的長(zhǎng)短，如果是delay(6) 會(huì)造成LED閃爍</p><p

90、>　　}</p><p><b>　　DQ = 1;</b></p><p>　　return(value);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/*設(shè)置DS18B20轉(zhuǎn)換精度及報(bào)警**見配置寄存器說明*/</p><p&

91、gt;　　void Setting_DS18B20(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　ow_reset();</p><p>　　write_byte(0xCC); // 跳過讀序號(hào)列號(hào)的操作</p><p>　　write_byte(0x4e);</p>&l

92、t;p>　　write_byte(0x64); //100不使用DS18B20本身的溫度告警設(shè)置，為進(jìn)行轉(zhuǎn)換精度設(shè)定，湊兩個(gè)寫寄存器操作</p><p>　　write_byte(0x8a); //-10</p><p>　　write_byte(0x7f); //設(shè)置DS18B20 為12位轉(zhuǎn)換精度 R1,R0的值決定轉(zhuǎn)換精度 R1=R0=1對(duì)應(yīng)12位

93、</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/*讀取溫度并完成轉(zhuǎn)化*/</p><p>　　void Read_Temperature(void)</p><p>　　{uchar tplsb,tpmsb;// 溫度值低位、高位字節(jié)</p><p>　　uchar flag

94、=0;</p><p>　　// unsigned int j=0; //暫存計(jì)算得溫度的整數(shù)部分</p><p><b>　　float tt;</b></p><p>　　ow_reset();</p><p>　　write_byte(0xCC); // 跳過讀序號(hào)列號(hào)的操作</p><p>

95、;　　write_byte(0x44); // 啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換</p><p>　　ow_reset();</p><p>　　write_byte(0xCC); //跳過讀序號(hào)列號(hào)的操作</p><p>　　write_byte(0xBE); //讀取溫度寄存器等（共可讀9個(gè)寄存器） 前兩個(gè)就是溫度</p><p>　　tplsb=read_

96、byte(); // 溫度值低位字節(jié)（其中低4位為二進(jìn)制的“小數(shù)”部分）</p><p>　　tpmsb=read_byte(); // 高位值高位字節(jié)（其中高5位為符號(hào)位</p><p><b>　　//轉(zhuǎn)換溫度</b></p><p><b>　　j=tpmsb;</b></p><p>

97、<b>　　j<<=8;</b></p><p>　　j+=tplsb; //寫為j=j|tplsb;也可以。// 兩字節(jié)合成一個(gè)整型變量。</p><p>　　if(tpmsb>7)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　j=(j^0xffff);//

98、異或</p><p>　　j=j+1; //如果溫度小于0，這5位為1，測(cè)到的數(shù)值需要取反加1再乘于0.0625即可得到實(shí)際溫度。</p><p><b>　　} </b></p><p>　　tt=(j*0.0625);</p><p>　　j=tt*10+0.5; //四舍五入成整數(shù)，并擴(kuò)大十倍 此

99、處暫不考慮符號(hào) </p><p>　　dispbuf[3]=j/100%10; //十位</p><p>　　dispbuf[2]=j/10%10; //個(gè)位</p><p>　　dispbuf[1]= j%10;//取溫度小數(shù)點(diǎn)1位 </p><p>　　dispbuf[0]=10; //表示溫度符號(hào)C</p><p

100、>　　//dispbuf[3]=j/1000; //百位 </p><p>　　/*此程序用的是三極管驅(qū)動(dòng)4位數(shù)碼管顯示，考慮到為數(shù)有限，將百位和負(fù)號(hào)位屏蔽掉*/</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void main(void)</p><p><b>　　{ </b&g

101、t;</p><p><b>　　uchar cl;</b></p><p>　　min=12,sec=0,hour=12,</p><p>　　hsec=0,counts=0;</p><p>　　TMOD=0x11;</p><p><b>　　IE=0x8A;</b>&

102、lt;/p><p><b>　　TH0=0xD8;</b></p><p><b>　　TL0=0xF3;</b></p><p><b>　　TH1=0xD8;</b></p><p><b>　　TL1=0xF3;</b></p><p

103、><b>　　TR1=1;</b></p><p>　　Setting_DS18B20();</p><p><b>　　MPG: </b></p><p>　　check_button();</p><p>　　calculate();</p><p>　　if(co

104、unts==1||counts==2) Mod_flash();</p><p>　　cl=sec%10;</p><p>　　if(counts==0&&cl>=7)</p><p>　　{ if(hsec==0) Read_Temperature();</p><p>　　LED_temp();}</p>

105、;<p>　　if((counts==0&&cl<=6)||counts==1||counts==2) </p><p>　　LED_time();</p><p>　　goto MPG ;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　十、心得體會(huì)&l

106、t;/b></p><p>　　經(jīng)過將近三周的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，終于完成了我們的數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)，并且達(dá)到設(shè)計(jì)要求，這次的課程設(shè)計(jì)將這三年所學(xué)的單片機(jī)和C語言以及PROTEUS的理論知識(shí)用到具體的實(shí)踐中去，深化了理論知識(shí)，同時(shí)也鍛煉了動(dòng)手實(shí)踐能力，有了以前的練習(xí)為前提做起來也比較的順利。</p><p>　　不過在具體的實(shí)踐的時(shí)候還是遇到了一些小的問題，比如數(shù)據(jù)類型的定義錯(cuò)誤，字符的錯(cuò)

107、誤輸入等等，這些雖然都是小問題，不過在具體實(shí)踐過程中卻浪費(fèi)了不少時(shí)間，看來平時(shí)要多多的實(shí)踐才是，除了要考慮問題周到還要多多注意一些細(xì)小的問題才是，做的熟練了問題也很容易的解決。</p><p>　　通過本次的課程設(shè)計(jì)對(duì)PROTEUS的功能又多了些了解，同時(shí)也較為熟悉的掌握了C這門語言。一開始的時(shí)候遇到了不少小問題，后來多和同學(xué)討論，多看看書，理論聯(lián)系實(shí)踐，許多問題就迎刃而解了。在本次的課程設(shè)計(jì)中覺得應(yīng)該注意程序的

108、設(shè)計(jì)。雖然不是很難，但很多細(xì)小的問題需要認(rèn)真的對(duì)待，稍有不注意問題就會(huì)在具體的應(yīng)用程序調(diào)試過程中出現(xiàn)，這要求在實(shí)踐的過程中除了要了塌實(shí)的理論知識(shí)還要細(xì)心，有耐心。當(dāng)然在本次的設(shè)計(jì)過程中還出現(xiàn)了其他不少的問題，問題隨著設(shè)計(jì)思想的深入而不斷變化，不斷的產(chǎn)生新問題，而在這過程中不斷的解決問題，正是在這一過程中，加深了對(duì)原理的認(rèn)識(shí)，完善了設(shè)計(jì)思想，使我們分析問題解決問題的能力得到進(jìn)一步的加強(qiáng)。</p><p>　　在課程

109、設(shè)計(jì)過程中，全面實(shí)踐一個(gè)基于單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)過程，學(xué)習(xí)了很多有關(guān)的知識(shí)。這樣的項(xiàng)目對(duì)學(xué)過的單片機(jī)，C語言程序設(shè)計(jì)，PROTEUS等課程是一個(gè)綜合性很高的實(shí)踐。一些以前沒有學(xué)得很雜實(shí)的課程的內(nèi)容，由于需要在實(shí)踐中運(yùn)用，剛開始也感到很頭痛，但回過頭再去看有關(guān)的教科書，經(jīng)過一段時(shí)間的鉆研，對(duì)與這些知識(shí)點(diǎn)的相關(guān)的背景，概念和解決方案理解得更透徹了，學(xué)習(xí)起來也越來越有興趣，越來越輕松。</p><p>　　另外還充分

110、體會(huì)了從事單片機(jī)開發(fā)工作需要特別嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的態(tài)度和作風(fēng)，一點(diǎn)都馬虎不得。每一個(gè)細(xì)微的細(xì)節(jié)都必須十分的注意，如果不認(rèn)真思考決策，就會(huì)出現(xiàn)或大或小的錯(cuò)誤，如果早期的錯(cuò)誤隱藏下來，對(duì)后面的工作影響就會(huì)很大，甚至有時(shí)要推倒很多前面做的工作重來。有時(shí)候，我們覺得寫的程序非常的正確，但是就是編譯通不過，在查找錯(cuò)誤的過程中，面臨著否認(rèn)我們的過程，非常的痛苦，而且由于我們的經(jīng)驗(yàn)及各方面的能力的不足，所以進(jìn)展的速度非常的緩慢，往往幾天的時(shí)間還沒有一點(diǎn)進(jìn)展。

111、這時(shí)候，一般是我們先通過書本，手冊(cè)和資料找解決辦法，雖然我們鉆研花的時(shí)間較多，但強(qiáng)迫獨(dú)立的思考對(duì)學(xué)習(xí)提高幫助非常大。</p><p>　　在開始編寫程序的時(shí)候，看到別人的程序功能非常的詳細(xì)，總希望我們的程序也非常的完善，但是，經(jīng)過一個(gè)月的學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)編一個(gè)完整的程序決不是一蹴而就的事情，需要長(zhǎng)時(shí)間的積累和經(jīng)驗(yàn)。認(rèn)清我們的能力后，就特別注意在工作的過程中不貪圖大而全，而是根據(jù)我們的能力，制定適當(dāng)?shù)哪繕?biāo)。</p&

112、gt;<p>　　反反復(fù)復(fù)的學(xué)習(xí)，辛勤努力有了回報(bào)，終于做出了數(shù)字溫度計(jì)，雖然這個(gè)系統(tǒng)的功能非常的簡(jiǎn)單，而且在實(shí)際的運(yùn)用中，還有些不足。</p><p>　　由于知識(shí)淺薄，經(jīng)驗(yàn)不足及閱歷頗淺，因此，本次課程設(shè)計(jì)還有很多不足，我們會(huì)在以后的學(xué)習(xí)過程中，根據(jù)要求不斷的修改，完善，爭(zhēng)取使其趨向完美，并希望得到老師指點(diǎn)。 </p><p><b>　　十一、參考文獻(xiàn) <

113、;/b></p><p>　　[1]　李朝青.單片機(jī)原理及接口技術(shù)（簡(jiǎn)明修訂版）.杭州：北京航空航天大學(xué)出版社，1998</p><p>　　[2]　李廣弟.單片機(jī)基礎(chǔ)［Ｍ］.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1994</p><p>　　[3]　閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第三版）. 北京：高等教育出版社，1989</p><p>　　[4]