基于單片機(jī)的DS18B20溫度測(cè)量

1、基于DS18B20的溫度測(cè)量系統(tǒng) 1. 課題要求測(cè)量環(huán)境中的溫度，以BCD碼的形式在LED上顯示2. 設(shè)計(jì)背景隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展和傳統(tǒng)工業(yè)改造的逐步實(shí)現(xiàn)，能夠獨(dú)立工作的溫度檢測(cè)和顯示系統(tǒng)應(yīng)用于諸多領(lǐng)域。傳統(tǒng)的溫度檢測(cè)以熱敏電阻為溫度敏感元件。熱敏電阻的成本低，但需后續(xù)信號(hào)處理電路，而且可靠性相對(duì)較差，測(cè)溫準(zhǔn)確度低，檢測(cè)系統(tǒng)也有一定的誤差，這里設(shè)計(jì)的數(shù)字溫度計(jì)具有讀數(shù)方便，測(cè)溫范圍廣，測(cè)溫精確，數(shù)字顯示，適用范圍寬等特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)選用AT89C51單片機(jī)作為主控制器件，DS18B20作為測(cè)溫傳感器,通過(guò)LM016L實(shí)現(xiàn)溫度顯示。通過(guò)DS18B20直接讀取被測(cè)溫度值，進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，該器件的物

2、理化學(xué)性能穩(wěn)定，線性度較好，在0100最大線性偏差小于0.01。該器件可直接向單片機(jī)傳輸數(shù)字信號(hào)，便于單片機(jī)處理及控制。另外，該溫度計(jì)還能直接采用測(cè)溫器件測(cè)量溫度，從而簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)傳輸與處理過(guò)程。3. 設(shè)計(jì)方案3.1總體設(shè)計(jì)思路方案與系統(tǒng)框圖采用數(shù)字溫度芯片DS18B20測(cè)量溫度，輸出信號(hào)全數(shù)字化。采用了單總線的數(shù)據(jù)傳輸，由數(shù)字溫度計(jì)DS18B20和AT89C51單片機(jī)構(gòu)成的溫度測(cè)量裝置,DS18B20的DQ與AT89C51的P3.7口相連，與它直接輸出溫度的數(shù)字信號(hào),采用AT89C51單片機(jī)控制，溫度顯示由四位八段LED顯示屏完成，LED的D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)端，與AT89C51的P1口相連，

3、系統(tǒng)框圖如下圖所示。 AT89C51時(shí)鐘電路復(fù)位電路DS18B20數(shù)字溫度傳感器測(cè)溫物體圖1顯示電路 3.2 DS18B20芯片介紹DS18B20引腳定義：(1) DQ為數(shù)字信號(hào)輸入輸出端(2) GND為電源地(3) VDD為外接供電電源輸入端溫度寄存器（0和1字節(jié)） DS18B20中的溫度傳感器可完成對(duì)溫度的測(cè)量，以12位轉(zhuǎn)化為例：16位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，以0.0625/LSB形式表達(dá)，其中S為符號(hào)位。 這是12位轉(zhuǎn)化后得到的12位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在18B20的兩個(gè)8比特的RAM中，二進(jìn)制中的前面5位是符號(hào)位，如果測(cè)得的溫度大于0，這5位為0，只要將測(cè)到的數(shù)值乘于0.0625即可得

4、到實(shí)際溫度；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。 DS18B20 的溫度操作是使用16 位，也就是說(shuō)分辨率是0.0625。BIT15BIT11 是符號(hào)位，為了就是表示轉(zhuǎn)換的值是正數(shù)還是負(fù)數(shù)。3.3 LED顯示屏（共陰）介紹A,B,C,D,E,F,G,DP管腳是段選引腳，1,2,3,4是位選引腳（低電平有效），字形碼如下： 3.4AT89C51芯片VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)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(xiě)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)/

5、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)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。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(xiě)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。 P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫(xiě)“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

6、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(xiě)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)。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(xiě)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.

7、1 TXD（串行輸出口）P3.2 /INT0（外部中斷0）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(xiě)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)。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。ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(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

8、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(guò)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。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。/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(wèn)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)。/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RESET；當(dāng)/EA端保

9、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）。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(lái)自反向振蕩器的輸出。3.5硬件電路圖本系統(tǒng)中通過(guò)溫度傳感器DS18B20的數(shù)據(jù)線DQ與主控芯片51單片機(jī)的P3.7相連接，DS18B20將采集到的數(shù)據(jù)送給單片機(jī)，經(jīng)過(guò)單片機(jī)出來(lái)后，顯示在8位數(shù)據(jù)線與單片機(jī)P1口的液晶LED上。位選由P2控制。3.6 程序設(shè)計(jì)AT89C51測(cè)溫部分復(fù)位電路 顯示部分晶振電路 4.仿真與調(diào)試附錄TMPL EQU 29HTMPH EQU 28HDATAIN BIT P3.7ORG 0000HMAIN:

10、 MOV P1,#0FFH;LED顯示清零（空格）LCALL GET_TEMPER;調(diào)用初始化，寫(xiě)指令，讀指令子程序LCALL CVTTMP;十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換為BCD碼LCALL DISP1;LED顯示溫度子程序AJMP MAIN;初始化DS18B20INIT_1820:SETB DATAINNOPCLR DATAIN;拉低DQ發(fā)送復(fù)位脈沖MOV R1,#3;延時(shí)TSR1: MOV R0,#107DJNZ R0,$DJNZ R1,TSR1SETB DATAIN;拉高DQNOPJB DATAIN,$;等待應(yīng)答脈沖MOV R0,#117;延時(shí)TSR6:DJNZ R0,$TSR7:SETB DATAIN

11、RET;初始化完畢;調(diào)用初始化，寫(xiě)指令，讀指令子程序GET_TEMPER:SETB DATAINLCALL INIT_1820;調(diào)用初始化子程序MOV A,#0CCHLCALL WRITE_1820;寫(xiě)命令，0CCH送入DS18B20，跳過(guò)ROM檢測(cè)MOV A,#44HLCALL WRITE_1820;寫(xiě)命令，把44H送入DS18B20，在DS18B20內(nèi)部進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換。把測(cè)得的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制LCALL INIT_1820;調(diào)用初始化子程序MOV A,#0CCHLCALL WRITE_1820;寫(xiě)命令，把0CCH送入DS18B20，跳過(guò)ROM檢測(cè)MOV A,#0BEHLCALL WRITE

12、_1820;讀命令，把0BEH送入DS18B20，準(zhǔn)備讀DS18B20的溫度數(shù)據(jù)（十六進(jìn)制）LCALL READ_18200;讀命令，把溫度數(shù)據(jù)讀入單片機(jī)（以十六進(jìn)制保存）RET;調(diào)用初始化，寫(xiě)指令，讀指令子程序完畢WRITE_1820:;調(diào)用寫(xiě)指令子程序開(kāi)始MOV R2,#8CLR CWR1: CLR DATAINMOV R3,#6DJNZ R3,$RRC AMOV DATAIN,CMOV R3,#23DJNZ R3,$SETB DATAINNOPDJNZ R2,WR1SETB DATAINRET;調(diào)用寫(xiě)指令子程序完畢READ_18200:;調(diào)用讀指令子程序開(kāi)始MOV R4,#2MOV R1

13、,#29HRE00: MOV R2,#8RE01: CLR CCLR DATAINNOPSETB DATAINMOV R3,#9RE10:DJNZ R3,RE10MOV C,DATAINMOV R3,#23RE20:DJNZ R3,RE20RRC ADJNZ R2,RE01MOV R1,ADEC R1DJNZ R4,RE00RET;調(diào)用讀指令子程序完畢CVTTMP: MOV A,TMPH;調(diào)用溫度轉(zhuǎn)換子程序，十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換為BCD碼MOV R0,AANL A,#80HJZ TMPC11MOV A,TMPLCPL AADD A,#1MOV TMPL,AMOV A,TMPHCPL AADDC A,#

14、0MOV TMPH,ATMPC11:MOV A,TMPLANL A,#0FHMOV DPTR,#TMPTABMOVC A,A+DPTRMOV 70H,AMOV A,TMPLANL A,#0F0HSWAP AMOV TMPL,AMOV A,TMPHANL A,#0FHSWAP AORL A,TMPLH2BCD: MOV B,#100DIV ABMOV 73H,AB2BCD1:MOV A,#10XCH A,BDIV ABMOV 72H,AMOV 71H,BMOV A,R0;調(diào)整指令，調(diào)整負(fù)號(hào)，空格ANL A,#80HJZ ZHENGMOV A,72HJNZ DIS0MOV 73H,#0AHMOV

15、72H,#0BHSJMP DISBCD1DIS0:MOV 73H,#0BHSJMP DISBCD1ZHENG: MOV A,73HCJNE A,#00H,DISBCD1MOV 73H,#0AHMOV A,72HCJNE A,#00H,DISBCD1MOV 72H,#0AHDISBCD1:RET;溫度轉(zhuǎn)換子程序完畢TMPTAB:DB 0,1,1,2,3,3,4,4,5,6,6,7,8,8,9,9DISP1:MOV R1,#70H;顯示子程序開(kāi)始（共陰極）MOV R5,#0FEHPLAY: MOV P1,#00HMOV A,R5MOV P2,AMOV A,R1MOV DPTR ,#TABMOVC A,A+DPTRMOV P1,AMOV A,R5JB ACC.1,L00P1SETB P1.7;第二位小數(shù)點(diǎn)保留，其