單片機(基于AT89S51的溫度采集與顯示系統(tǒng)設計)PPT

1、單片機(基于AT89S51的溫度采集與顯示系統(tǒng)設計)報告人：胡才俊課題的提出課題的提出 ：l 隨著社會進步和工業(yè)技術的發(fā)展，人們越來越重視溫度因素，許多產(chǎn)品對溫度范圍要求嚴格，目前市場普遍存在問題有溫度信息傳遞不及時、精度不夠的缺點，不利于工業(yè)控制者根據(jù)溫度變化及時做出決定。在這樣的形式下，開發(fā)一種實時性高、精度高的溫度采集系統(tǒng)就很有必要。本課題以AT89S51單片機為核心控制元件，與DSl8B20組成溫度采集系統(tǒng)，利用單片機和共陰極8段數(shù)碼管對溫度顯示實現(xiàn)對溫度的采集與顯示。系統(tǒng)設計框圖時鐘模塊51單片機DS18B20溫度轉(zhuǎn)換器驅(qū)動5V電壓源八段數(shù)碼管顯示lAT89S51單片機簡介：lAT8

2、9S51 是一款低功耗，高性能 CMOS8 位單片機，片內(nèi)含4k bytes 的可系統(tǒng)編程Flash 只讀程序。l 主要性能參數(shù)：主要性能參數(shù)：l u19982X MCS-51 產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容l 4k 字節(jié)在系統(tǒng)編程（ISP）Flash 閃速存儲器l 1000 次擦寫周期l 4.05.5V 的工作電壓范圍l u20840X靜態(tài)工作模式：0Hz33MHzl u19977X級程序加密鎖l 1288 字節(jié)內(nèi)部 RAMl 32 個可編程 IO 口線l 2 個 16 位定時計數(shù)器l 6 個中斷源l u20840X雙工串行 UART 通道l 低功耗空閑和掉電模式l 中斷可從空閑模喚醒系統(tǒng)l u304

3、75X門狗（WDT）及雙數(shù)據(jù)指針l u25481X電標識和快速編程特性l 靈活的在系統(tǒng)編程（ISP 字節(jié)或頁寫模式）l功能特性概述：功能特性概述：lAT89S51 提供以下標準功能：4k 字節(jié) Flash 閃速存儲器，128 字節(jié)內(nèi)部 RAM，32 個 IO 口線，看門狗（WDT），兩個數(shù)據(jù)指針，兩個 16 位定時計數(shù)器，一個 5 向量兩級中斷結構，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時，AT89S51 可降至 0Hz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)

4、容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復位。2. DS18B202. DS18B20單線溫度傳感器單線溫度傳感器l主要特征 全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換及輸出。 1-wire總線數(shù)據(jù)通信。 最高12位分辨率，精度可達土0.5攝氏度。 12位分辨率時的最大工作周期為750毫秒。 檢測溫度范圍為-55+125。 內(nèi)置EEPROM，限溫報警功能。 64位光刻ROM，內(nèi)置產(chǎn)品序列號，方便多機掛接。 多樣封裝形式，適應不同硬件系統(tǒng)。 DS18B20的結構如圖4.1所示：圖4.1 DS18B20的結構圖3. DS18B203. DS18B20工作原理工作原理l 三種形態(tài)的存儲器資源ROM 只讀存儲器，

5、用于存放DS18B20ID編碼。RAM 數(shù)據(jù)暫存器，用于內(nèi)部計算和數(shù)據(jù)存取，數(shù)據(jù)在掉電后丟失，DS18B20共9個字節(jié)RAM，每個字節(jié)為8位。EEPROM 非易失性記憶體，用于存放長期需要保存的數(shù)據(jù)，上下限溫度報警值和校驗數(shù)據(jù)。溫度LSB溫度MSBTH用戶字節(jié)1TH用戶字節(jié)2配置寄存器保留保留保留CRC字節(jié)字節(jié)1 1字節(jié)字節(jié)2 2字節(jié)字節(jié)3 3字節(jié)字節(jié)4 4字節(jié)字節(jié)5 5字節(jié)字節(jié)6 6字節(jié)字節(jié)7 7字節(jié)字節(jié)8 8字節(jié)字節(jié)9 9l DS18B20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EEPROM。l 高速暫存RAM的結構為字節(jié)的存儲器，結構如右：l 字節(jié)1、2:為溫度信息；

6、l 字節(jié)3、4:是TH、TL的拷貝，是易失的，每次上電復位時被刷新；l 字節(jié)5:用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率；4.4.溫度傳感器溫度傳感器DS18B20DS18B20操作過程操作過程l 1.初始化l 2.操作ROMl 3.啟動溫度轉(zhuǎn)換命令l 4.讀出溫度值5. DS18B205. DS18B20命令碼命令碼lCCH 跳過ROM命令l44H 溫度轉(zhuǎn)換命令lBEH 讀暫存器命令l 當DS18B20接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開始啟動轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以16位帶符號擴展的二進制補碼形式存儲在高速暫存RAM中第1、2字節(jié)。單片機可以通過單線接口讀出該數(shù)據(jù)，讀數(shù)據(jù)時低位在先，高位在后，數(shù)據(jù)格式以0.

7、06250C/LSB形式表示，溫度值格式如下：232221202-12-22-32-4SSSSS262524LSBLSBMSBMSB當符號位S=0時，表示測得的溫度值為正值，可直接將其轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)。當符號位S=1時，表示測得的溫度值為負值，要先將補碼變成原碼，再計算十進制數(shù)。主機接收所需最短時間主機接收所需最短時間480us480us DS18B20DS18B20發(fā)出發(fā)出應答脈沖應答脈沖主機發(fā)出復位脈沖主機發(fā)出復位脈沖最小值：最小值：480us480us最大值：最大值：960us960us60 - 240us60 - 240usDS18B20DS18B20等待等待15 - 60us15 -

8、60usVDDVDDGNDGNDDS18B20DS18B20復位時序圖復位時序圖總線控制器低電平總線控制器低電平DS18B20DS18B20低電平低電平電阻上拉電阻上拉與與DS18B20間的任何通訊都需要以初始化序列開始，一個復位脈間的任何通訊都需要以初始化序列開始，一個復位脈沖跟著一個存在脈沖表明沖跟著一個存在脈沖表明DS18B20已經(jīng)準備好發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。已經(jīng)準備好發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。8.8.復位函數(shù)分析復位函數(shù)分析l void Init_DS18B20(void) l l DQ = 0; /單片機將DQ拉低lWrite_595();/ 延時作用；lDQ = 1;lWrite_595();/

9、延時作用；lWrite_595();/ 延時作用；l VccVccGndGnd15us15us15us15us30us30us主主CPUCPU讀讀0 0時隙時隙主主CPUCPU讀讀1 1時隙時隙主主cpucpu采樣采樣15us15us1us1us主主cpucpu采樣采樣l 對于DS18B20的讀時序分為讀0時序和讀1時序兩個過程。對于DS18B20的讀時隙是從主機把單總線拉低之后，在15us之內(nèi)就得釋放單總線，以讓DS18B20把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。DS18B20在完成一個讀時序過程，至少需要60us才能完成。10.10.讀字節(jié)函數(shù)讀字節(jié)函數(shù)l unsigned char ReadOneCha

10、r(void)l lunsigned char i=0;lunsigned char dat = 0;lfor (i=8;i0;i-)l l DQ = 0; / 給脈沖信號l dat=1;l _nop_(); /delay 1usl DQ = 1; / 給脈沖信號l _nop_(); /delay 1usl if(DQ)l dat|=0 x80;l delay_18B20(4); /50us內(nèi) 釋放總線l l return(dat);l l 對于DS18B20的寫時序仍然分為寫0時序和寫1時序兩個過程。對于DS18B20寫0時序和寫1時序的要求不同，當要寫0時序時，單總線要被拉低至少60us，

11、保證DS18B20能夠在15us到45us之間能夠正確地采樣IO總線上的“0”電平，當要寫1時序時，單總線被拉低之后，在15us之內(nèi)就得釋放單總線。12. 12. 寫一個字節(jié)函數(shù)寫一個字節(jié)函數(shù)l void WriteOneChar(unsigned char dat)l l unsigned char i=0;l for (i=8; i0; i-)l l DQ = 0;l DQ = dat&0 x01; ldelay_18B20(5); lDQ = 1;l dat=1; l l l 主程序的主要功能是負責溫度的實時顯示,讀出并處理DS18B20的測量溫度值,溫度測量1s進行一次,其程序流程圖如上圖所示初始化調(diào)用顯示程序1s到？初次上電讀出溫度值溫度計算處理顯示數(shù)據(jù)刷新發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令NYYN共陰極數(shù)碼管共陰極數(shù)碼管 4位八段數(shù)碼管