DS18B20溫度測量設(shè)計實驗報告2

1、 成績 信息工程學(xué)院課程設(shè)計說明書(論文)題 目: 溫度測量 課 程 名 稱: 單片機(jī)課程設(shè)計 專 業(yè): 電子信息工程 班 級: 電信0901 學(xué) 生 姓 名: 學(xué) 號: 31 16 10 設(shè) 計 地 點(diǎn): 3#北603 指 導(dǎo) 教 師: 設(shè)計起止時間：2012年5月2日至2012年5月22日目 錄一、設(shè)計功能要求：3二、 系統(tǒng)總體設(shè)計方案：51、基本設(shè)計思想：52、實施方案論述：6三、 系統(tǒng)分析與設(shè)計：61、程序流程圖及說明62、溫度計的的電路設(shè)計9四、 源碼清單：12五、 改進(jìn)意見與收獲體會:18六、 主要參考資料：19一、設(shè)計功能要求： 本次的設(shè)計主要是利用了數(shù)字溫度傳感器ds18b20

2、測量溫度信號，計算后可以在lcd數(shù)碼管上顯示相應(yīng)的溫度值。其溫度測量范圍為-55125，精確到0.5。 本溫度計屬于多功能溫度計，可以設(shè)置上下報警溫度，當(dāng)溫度不在設(shè)置范圍內(nèi)時，可以報警。數(shù)字溫度計所測量的溫度采用數(shù)字顯示，控制器使用單片機(jī)89c51，測溫傳感器使用ds18b20，用lcd1602實現(xiàn)溫度顯示。從溫度傳感器ds18b20可以很容易直接讀取被測溫度值，進(jìn)行轉(zhuǎn)換即滿足設(shè)計要求。本次使用的單片機(jī)89c51和mcs-51是完全兼容的，是一種帶4k字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（fperomfalsh programmable and erasable read only memory）的

3、低電壓、高性能cmos8位微處理器。其主要特點(diǎn)如下： 8位cpu。 工作頻率最高為24m。 128b數(shù)據(jù)存儲器。 4kb程序存儲器。 程序存儲器的尋址空間為64kb。 片外數(shù)據(jù)存儲器的尋址空間為64kb。 128個用戶位尋址空間。 21個字節(jié)特殊功能寄存器。 4個8位的并行i/o接口：p0、p1、p2、p3。 兩個16位定時/計數(shù)器。 兩個優(yōu)先級別的5個中斷源。 1個全雙工的串行i/o接口，可多機(jī)通信。 111條指令，喊乘法指令和除法指令。 較強(qiáng)的位處理能力 。 采用單一+5v電源。 對于89c52而言，不同之處在于：有256b的數(shù)據(jù)存儲器、8k的程序存儲器、全雙工串行i/o接口、6個中斷源、

4、3個16位定時/計數(shù)器，工作頻率可升直33mhz。比51擁有更高的性能。 單片機(jī)要對ds18b20進(jìn)行讀寫，主要通過如下子程序進(jìn)行驅(qū)動。（1）復(fù)位：在使用ds18b20時，首先需要對單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位。復(fù)位時，單片機(jī)給ds18b20的單總線至少480us的低電平信號。當(dāng)ds18b20檢測到此復(fù)位信號后會在15-60us內(nèi)給出一個一個存在脈沖。該存在脈沖是是一個60-240us的低電平信號。為了能夠接收到此低電平，需要單片機(jī)在復(fù)位電平結(jié)束之后將總線拉高。（2）rom指令：包括讀rom指令，指定匹配芯片、跳躍rom、芯片搜索、報警芯片搜索。rom指令為8位長度，功能是對片內(nèi)的64位光刻rom進(jìn)行操作。

5、其主要目的是為了分辨總線上的多個器件。不過，在本系統(tǒng)中由于只有一個ds18b20，所以不需要進(jìn)行id辨識，所以可以采用一條特殊的跳過指令。具體指令可以參看其datasheet。（3）發(fā)送存儲器操作指令：在rom指令發(fā)送給ds18b20后，緊接著需要向它發(fā)送存儲器操作指令，操作指令同樣為8位，共六條，分別是寫ram數(shù)據(jù)、讀ram數(shù)據(jù)、將ram數(shù)據(jù)復(fù)制到eeprom、溫度轉(zhuǎn)換、將eeprom中的報警值復(fù)制到ram、工作方式切換。（4）執(zhí)行和讀寫操作：一個存儲器操作指令結(jié)束后則將進(jìn)行指令執(zhí)行或數(shù)據(jù)讀寫。如果是進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換，需要等待ds18b20執(zhí)行其指令，轉(zhuǎn)換時間一般為500us。ds18b20溫度

6、值格式默認(rèn)的12位轉(zhuǎn)化后得到的12位數(shù)據(jù)，存儲在18b20的兩個8比特的ram中，二進(jìn)制中的前面5位是符號位，如果測得的溫度大于0，這5位為0，只要將測到的數(shù)值乘于0.0625即可得到實際溫度；如果溫度小于0，這5位為1，測到的數(shù)值需要取反加1再乘于0.0625即可得到實際溫度。 如圖：ds18b20常用rom指令：約定代碼功 能讀rom33h讀ds1820溫度傳感器rom中的編碼（即64位地址 符合 rom 55h發(fā)出此命令之后，接著發(fā)出 64 位 rom 編碼，訪問單總線上與該編碼相對應(yīng)的 ds1820 使之作出響應(yīng)，為下一步對該 ds1820 的讀寫作準(zhǔn)備。 搜索 rom 0foh用于確

7、定掛接在同一總線上 ds1820 的個數(shù)和識別 64 位 rom 地址。為操作各器件作好準(zhǔn)備。 跳過 rom 0cch忽略 64 位 rom 地址，直接向 ds1820 發(fā)溫度變換命令。適用于單片工作。 告警搜索命令 0ech執(zhí)行后只有溫度超過設(shè)定值上限或下限的片子才做出響應(yīng)。 二、系統(tǒng)總體設(shè)計方案1、基本設(shè)計思想 基本設(shè)計方案：根據(jù)ds18b20的通訊協(xié)議，單片機(jī)控制ds18b20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個步驟：每一次讀寫之前都要對ds18b20進(jìn)行復(fù)位操作，復(fù)位成功后發(fā)送一條rom指令，最后發(fā)送ram指令，這樣才能對ds18b20進(jìn)行預(yù)定的操作。復(fù)位要求主cpu將數(shù)據(jù)線下拉500微秒，然后釋

8、放，當(dāng)ds18b20收到信號后等待1660微秒左右，后發(fā)出60240微秒的存在低脈沖，主cpu收到此信號表示復(fù)位成功。 于是，給ds18b20不同的時序，可以讀取溫度傳感器的值，根據(jù)溫度算法算出當(dāng)時的溫度值，在給顯示部分，通過lcd顯示出來。2、實施方案論述這個課題主要實現(xiàn)溫度的檢測以及通過數(shù)碼管顯示這兩個大功能，以及讀取這個相對較為容易的功能。因此在溫度檢測這一模塊上，利用ds18b20這一目前比較先進(jìn)的溫度傳感器，可以很精確地感測實時溫度，對于ds18b20的通訊協(xié)議的控制，讀取測量的溫度值，經(jīng)過一定的算法，可以把溫度轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制，分別為高位和低位，先暫存起來。經(jīng)顯示模塊調(diào)用，最終在lcd

9、上顯示。時鐘電路c51主控電路ds18b20復(fù)位電路 顯示電路 電路方框圖2、 系統(tǒng)分析與設(shè)計1、程序流程圖及說明主函數(shù)完成對ds18b20的初始化，讀取溫度的轉(zhuǎn)換值，調(diào)用數(shù)據(jù)處理的子程序然后再生成顯示代碼，再將溫度顯示出來，然后根據(jù)溫度顯示的代碼判斷溫度值可以判斷它的值是否超出了預(yù)設(shè)的范圍。然后返回到主函數(shù)開始的位置，無論溫度值是否超出預(yù)設(shè)值，程序都會返回開始的位置，重復(fù)循環(huán)。開始始初始化、設(shè)置常量調(diào)用ds18b20初始化子程序讀溫度轉(zhuǎn)換值調(diào)用數(shù)據(jù)處理子程序生成顯示碼顯示溫度值主函數(shù)流程圖dq置1ds18b20復(fù)位flag=?1發(fā)送occh 命令，跳過rom匹配發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換命令44h延時75

10、0us以上ds18b20初始化跳過rom匹配發(fā)送溫度命令obeh調(diào)用讀數(shù)據(jù)子程序返回ds18b20復(fù)位子程序dq置1dq置0延時至少573msdq置1短延時等待ds18b20回應(yīng)dq=？0flag置1flag置0延時dq置1 溫度值子程序2、溫度計的的電路設(shè)計溫度計采用at89c51單片機(jī)作為微處理器，溫度計系統(tǒng)的外圍接口電路由晶振、lcd顯示電路、復(fù)位電路、溫度檢測電路、lcd驅(qū)動電路。溫度計系統(tǒng)的的硬件電路圖如下圖所示。溫度計的工作過程是：初始化其接收需要檢測的溫度，并一直處于檢測狀態(tài)，并將檢測到的溫度值讀取，并轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)值，通過lcd顯示出來，再顯示溫度,方便用戶來讀數(shù)使用記錄數(shù)據(jù)。

11、具體實現(xiàn)方法是：單片機(jī)將從p2.2管腳讀進(jìn)來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，p0.1到p0.7為數(shù)碼管的段選端口，通過rp1的驅(qū)動對lcd進(jìn)行驅(qū)動。硬件電路原理圖時鐘電路復(fù)位電路顯示電路溫度檢測電路3、 源碼清單#include #include #define uint unsigned int#define uchar unsigned char#define delaynop() _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();sbit dq = p33;sbit lcd_rs = p20;sbit lcd_rw = p21;sbit lcd_en = p22;uchar code te

12、mp_disp_title=current temp : ;uchar current_temp_display_buffer= temp: ;uchar code temperature_char8 = 0x0c,0x12,0x12,0x0c,0x00,0x00,0x00,0x00;uchar code df_table= 0,1,1,2,3,3,4,4,5,6,6,7,8,8,9,9;uchar currentt = 0;uchar temp_value=0x00,0x00;uchar display_digit=0,0,0,0;bit ds18b20_is_ok = 1;void del

13、ayxus(uint x) uchar i;while(x-) for(i=0;i200;i+);bit lcd_busy_check() bit result;lcd_rs = 0;lcd_rw = 1;lcd_en = 1;delaynop();result = (bit)(p0&0x80);lcd_en=0;return result;void write_lcd_command(uchar cmd)while(lcd_busy_check();lcd_rs = 0;lcd_rw = 0;lcd_en = 0;_nop_();_nop_();p0 = cmd;delaynop();lcd

14、_en = 1;delaynop();lcd_en = 0;void write_lcd_data(uchar dat)while(lcd_busy_check();lcd_rs = 1;lcd_rw = 0;lcd_en = 0;p0 = dat;delaynop();lcd_en = 1;delaynop();lcd_en = 0;void lcd_initialise() write_lcd_command(0x01);delayxus(5);write_lcd_command(0x38);delayxus(5);write_lcd_command(0x0c);delayxus(5);w

15、rite_lcd_command(0x06);delayxus(5);void set_lcd_pos(uchar pos) write_lcd_command(pos|0x80);void delay(uint x) while(-x);uchar init_ds18b20() uchar status;dq = 1;delay(8);dq = 0;delay(90);dq = 1;delay(8);dq = 1;return status;uchar readonebyte() uchar i,dat=0;dq = 1;_nop_();for(i=0;i= 1;dq = 1;_nop_()

16、;_nop_();if(dq)dat |= 0x80;delay(30);dq = 1;return dat;void writeonebyte(uchar dat) uchar i;for(i=0;i= 1;void read_temperature() if(init_ds18b20()=1)ds18b20_is_ok=0;elsewriteonebyte(0xcc);writeonebyte(0x44);init_ds18b20();writeonebyte(0xcc);writeonebyte(0xbe);temp_value0 = readonebyte(); temp_value1

17、 = readonebyte();ds18b20_is_ok=1;void display_temperature() uchar i;uchar t = 150, ng = 0;if(temp_value1&0xf8)=0xf8) temp_value1 = temp_value1;temp_value0 = temp_value0+1;if(temp_value0=0x00)temp_value1+;ng = 1;display_digit0 = df_tabletemp_value0&0x0f;currentt = (temp_value0&0xf0)4) | (temp_value1&

18、0x07)4);display_digit3 = currentt/100;display_digit2 = currentt%100/10;display_digit1 = currentt%10;current_temp_display_buffer11 = display_digit0 + 0;current_temp_display_buffer10 = .;current_temp_display_buffer9 = display_digit1 + 0;current_temp_display_buffer8 = display_digit2 + 0;current_temp_display_buffer7 = display_digit3 + 0;if(display_digit3 = 0)current_temp_display_buffer7 = ;if(display_digit2 = 0&display_digit3=0)current_temp_display_buffer8 = ;if(ng) if(current_temp_display_buffer8 = )current_temp_display_buffer8 = -;else if(current_temp_display_buffer7 = )current_temp_display_b