課設(shè)有關(guān)數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)

-.z前言單片機(jī)自問世以來，性能不斷提高和完善，其資源又能滿足很多應(yīng)用場合的需要，加之單片機(jī)具有集成度高、功能強(qiáng)、速度快、體積小、功耗低、使用方便、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，因此，在工業(yè)控制、智能儀器儀表、數(shù)據(jù)采集和處理、通信系統(tǒng)、高級(jí)計(jì)算器、家用電器等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，并且正在逐步取代現(xiàn)有的多片微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。單片機(jī)的潛力越來越被人們所重視。特別是當(dāng)前用CMOS工藝制成的各種單片機(jī)，由于功耗低，使用的溫度圍大，抗干擾能力強(qiáng)，能滿足一些特殊要求的應(yīng)用場合，更加擴(kuò)大了單片機(jī)的應(yīng)用圍，也進(jìn)一步促使單片機(jī)性能的開展。而現(xiàn)在的單片機(jī)在農(nóng)業(yè)上頁有了很多的應(yīng)用。溫度是日常生活、工業(yè)、醫(yī)學(xué)、環(huán)境保護(hù)、化工、石油等領(lǐng)域最常用到的一個(gè)物理量。測量溫度的根本方法是使用溫度計(jì)直接讀取溫度。最常見到得測量溫度的工具是各種各樣的溫度計(jì)，例如：水銀玻璃溫度計(jì)，酒精溫度計(jì)，熱電偶或熱電阻溫度計(jì)等。它們常常以刻度的形式表示溫度的上下，人們必須通過讀取刻度值的多少來測量溫度。利用單片機(jī)和溫度傳感器構(gòu)成的電子式智能溫度計(jì)就可以直接測量溫度，得到溫度的數(shù)字值，既簡單方便，有直觀準(zhǔn)確。第一章設(shè)計(jì)的要求及任務(wù)1.1傳感器傳感器是將感受到的外界信息，按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成所需的有用信息的裝置，它獲取的信息可以是各種物理量、化學(xué)量和生物量，而轉(zhuǎn)換后的信息也有各種形式。例如：光、溫度、聲、委位移、壓力等物理量，可以通過傳感器相互轉(zhuǎn)化。但是通常是將非電量或電量轉(zhuǎn)換成易于處理和傳輸?shù)碾娏浚行﹤鞲衅鞯倪@種轉(zhuǎn)換是可逆的，即輸入量為電量而輸出量為機(jī)械量或熱工藝量等。1.2任務(wù)與要求設(shè)計(jì)任務(wù)及指標(biāo)1：設(shè)計(jì)任務(wù)：利用單片機(jī)和數(shù)字溫度傳感器，實(shí)現(xiàn)一個(gè)能準(zhǔn)確測量并顯示溫度的實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)，為低本錢的數(shù)字溫度測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出一種新的解決方案。并需說明設(shè)計(jì)方案的構(gòu)思依據(jù)、設(shè)計(jì)思路、系統(tǒng)原理、設(shè)計(jì)過程及系統(tǒng)工作流程圖。2：技術(shù)指標(biāo)：①系統(tǒng)穩(wěn)定性高；②使用四位數(shù)碼管顯示溫度值；③測量精度達(dá)0.1℃④要求系統(tǒng)具備復(fù)位功能；第2章智能溫度傳感器與單片機(jī)2.1智能溫度傳感器的產(chǎn)品分類智能溫度傳感器采用了數(shù)字化技術(shù)，能以數(shù)據(jù)形式輸出被測溫度值。其測溫誤差小、分辨率高、抗干擾能力強(qiáng)、能遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)、用戶可設(shè)定上、下限，具有越限自動(dòng)報(bào)警功能并且?guī)Т锌偩€接口，適配各種微控制器。按照串行總線劃分有單線總線〔1—Wire〕、二線總線〔含SMBUS、I2C總線〕三線總線〔含SPI總線〕幾種類型。典型產(chǎn)品有DS18B20(單線總線)、LM75〔I2C總線〕和LM75〔SPI總線〕。多通道智能溫度傳感器除具有置溫度傳感器之外，還專門增加了假設(shè)干個(gè)遠(yuǎn)程測溫通道，通過在總線上接多片同種型號(hào)的芯片，很容易將通道擴(kuò)展到幾十路，這就為研制多路溫度測控系統(tǒng)創(chuàng)造了便利條件。多通道智能溫度傳感器的典型產(chǎn)品有MA*1668、AD7417、AD7817、MA*1805和LM83。2.2智能溫度傳感器典型產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)智能溫度傳感器典型產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)，詳見表2—1表2-1智能溫度傳感器典型產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)2.3單片機(jī)AT89C2051的簡介單片機(jī)AT89C2051具有低電壓供電和小體積等特點(diǎn),兩個(gè)端口剛好滿足電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要,很適合便攜式產(chǎn)品的設(shè)計(jì)使用,系統(tǒng)可用二節(jié)電池供電.AT89C2051提供如下的標(biāo)準(zhǔn)功能：2KB閃速存貯器，128B部RAM，15根I/O口引線，兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)五向量兩極中斷構(gòu)造，一個(gè)全雙工串行口，一個(gè)精細(xì)模擬比擬器以及片振蕩器和時(shí)鐘電路。此外，AT89C2051采用可降到0頻率的靜態(tài)邏輯操作設(shè)計(jì)，并支持兩種可選的軟件節(jié)電工作方式，即空閑方式和掉電方式。在空閑方式下，CPU停頓工作，但允許部RAM、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、串行口和中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。在掉電方式下，保存RAM的容，但振蕩器停頓工作，并制止所有其部件工作，直到下一個(gè)復(fù)位。AT89C51的構(gòu)造框與AT89C51類似?，F(xiàn)將AT89C51的主要特性歸納如下：·和MCS—51產(chǎn)品兼容?！?KB可重編程閃速存儲(chǔ)器?！つ途眯裕?000次寫/擦除周期?！?.7—6V的工作圍?！とo態(tài)操作：0Hz—24MHz?！?28字節(jié)部RAM。2.4單片機(jī)AT89C2051的引腳圖圖2-2單片機(jī)AT89C2051引腳圖第3章DS18B20數(shù)字溫度計(jì)3.1DS18B20溫度傳感器的性能特點(diǎn)DS18B20溫度傳感器是美國DALLAS半導(dǎo)體公司最新推出的一種改良型智能溫度傳感器，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(shí)際要求通過簡單的編程實(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：●獨(dú)特的單線接口僅需要一個(gè)端口引腳進(jìn)展通信；●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；●無須外部器件；●可通過數(shù)據(jù)線供電，電壓圍為3.0~5.5Ｖ；●零待機(jī)功耗；●溫度以９或１２位數(shù)字；●用戶可定義報(bào)警設(shè)置；●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；●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；3.2DS18B20溫度傳感器的部構(gòu)造框圖及設(shè)置DS18B20采用３腳PR－35封裝或８腳SOIC封裝，其部構(gòu)造框圖如圖4-1所示。C64C64位ROM和單線接口高速緩存存儲(chǔ)器與控制邏輯溫度傳感器高溫觸發(fā)器TH低溫觸發(fā)器TL配置存放器8位CRC發(fā)生器VddI/O圖3-1DS18B20部構(gòu)造64位ROM的構(gòu)造開場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)展通信的原因。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。DS18B20溫度傳感器的部存儲(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的構(gòu)造為８字節(jié)的存儲(chǔ)器，構(gòu)造如圖4-2所示。頭２個(gè)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，每次上電復(fù)位時(shí)被刷新。第５個(gè)字節(jié)，為配置存放器，它的容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率。DS18B20工作時(shí)存放器中的分辨率轉(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(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。溫度LSB溫度MSBTH用戶字節(jié)1TL用戶字節(jié)2配置存放器保存保存保存CRC圖3-2DS18B20字節(jié)定義由表3-1可見，DS18B20溫度轉(zhuǎn)換的時(shí)間比擬長，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。因此，在實(shí)際應(yīng)用中要將分辨率和轉(zhuǎn)換時(shí)間權(quán)衡考慮。高速暫存ＲＡＭ的第６、７、８字節(jié)保存未用，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。當(dāng)DS18B20接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開場啟動(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，數(shù)據(jù)格式以0.0625℃／LSB形式表示。當(dāng)符號(hào)位Ｓ＝０時(shí)，表示測得的溫度值為正值，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4-2是一局部溫度值對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制溫度數(shù)據(jù)。表3-1DS18B20溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間表DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換后，就把測得的溫度值與RAM中的TH、TＬ字節(jié)容作比擬。假設(shè)Ｔ＞TH或T＜TL，則將該器件的報(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)測量溫度并進(jìn)展報(bào)警搜索。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值作比擬，以判斷主機(jī)收到的ROM數(shù)據(jù)是否正確。DS18B20的測溫原理是這這樣的,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)門翻開時(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)展計(jì)數(shù)進(jìn)而完成溫度測量。計(jì)數(shù)門的開啟時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定，每次測量前，首先將－55℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)分別置入減法計(jì)數(shù)器１、溫度存放器中，計(jì)數(shù)器１和溫度存放器被預(yù)置在－55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)展減法計(jì)數(shù)，當(dāng)減法計(jì)數(shù)器１的預(yù)置值減到０時(shí)，溫度存放器的值將加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重新開場對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)展計(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)，停頓溫度存放器的累加，此時(shí)溫度存放器中的數(shù)值就是所測溫度值。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)閉就重復(fù)上述過程，直到溫度存放器值大致被測溫度值。表3-2一局部溫度對(duì)應(yīng)值表溫度/℃二進(jìn)制表示十六進(jìn)制表示+125000001111101000007D0H+8500000101010100000550H+25.062500000001100100000191H+10.125000000001010000100A2H+0.500000000000000100008H000000000000010000000H-0.51111111111110000FFF8H-10.1251111111101011110FF5EH-25.06251111111001101111FE6FH-551111110010010000FC90H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)展。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)。3.3DS18B20溫度傳感器與單片機(jī)的接口電路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4-3所示單片機(jī)端口接單線總線，為保證在有效的DS18B20時(shí)鐘周期提供足夠的電流，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。圖3-3DS18B20與單片機(jī)的接口電路第4章數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)4.1總體設(shè)計(jì)方案在單片機(jī)電路設(shè)計(jì)中，使用傳感器，是非常容易想到的，所以可以采用一只溫度傳感器DS18B20，此傳感器，可以很容易直接讀取被測溫度值，進(jìn)展轉(zhuǎn)換，就可以滿足設(shè)計(jì)要求。4.2方案的總體設(shè)計(jì)框圖溫度計(jì)電路設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)方框圖如5-1所示，控制器采用單片機(jī)AT89C2051，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(shí)現(xiàn)溫度顯示。主控制器主控制器LED顯示溫度傳感器單片機(jī)復(fù)位時(shí)鐘振蕩報(bào)警點(diǎn)按鍵調(diào)整圖4-1總體設(shè)計(jì)方框圖主控制器在第三章中已經(jīng)提到單片機(jī)AT89C2051，在此詳細(xì)介紹一下各引腳的功能及其有優(yōu)點(diǎn)。單片機(jī)AT89C2051具有低電壓供電和體積小等特點(diǎn)，四個(gè)端口只需要兩個(gè)口就能滿足電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計(jì)使用系統(tǒng)可用二節(jié)電池供電。AT89C2051的引腳AT89C2051采用引腳雙列直插式封裝，現(xiàn)將各引腳的功過能說明如下。·Vcc(20)：電源電壓端?！ND〔10〕：地端?！ST〔1〕：復(fù)位輸入端。當(dāng)RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)，單片機(jī)復(fù)位。復(fù)位后，AT89C2051部專用存放器及I/O口的處置與8051的情況一樣，而部的狀態(tài)保持不變?！?TAL1(5)：振蕩器反相放大器的輸入和部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。·*TAL1(4)：振蕩器反相放大器的輸出端。·P1口：P1口是一個(gè)8位雙向I/O口。P1.2-P1.3引腳部接有上拉電阻。P1.0和P1.1分別作為片精細(xì)模擬比擬器的同相輸入(AIN0)和反相輸入〔AIN1〕。P1口輸出緩沖器可吸收20mA電流并能直接驅(qū)動(dòng)LED顯示。當(dāng)P1口的鎖存器寫入“1”·P3口：P3口的P3.0-P3.5和P3.7是帶有部上拉電阻的七個(gè)雙向I/O引腳。P3.6用于固定輸入片比擬器的輸入信號(hào)并且它作為一通用I/O引腳而不能。P3口緩沖器可吸收20mA電流。當(dāng)P3口鎖存器寫入“1”P3口還用于實(shí)現(xiàn)AT89C2051的一些特殊功能，這些特殊功能定義如下：口線特殊功能P3.0R*D(串行口輸入端)P3.1T*D(串行口輸出端)P3.2/INT0(外部中斷0)P3.3/INT1(外部中斷1)P3.4T0(定時(shí)器0外部輸入)P3.5T1(定時(shí)器1外部輸入)下面就目前國全勝較多的兩種單片機(jī)，討論一下2051的性能價(jià)格比1、與80C31系統(tǒng)相比擬如果需要構(gòu)成一個(gè)80C31的最小系統(tǒng)的話，除了CPU之外，至少需要一片27C64,而系統(tǒng)的有效引腳和89C2051根本一樣。從元器件的本錢，電路板的面積和加密性來看，使用89C2051都是合算的。2、

與PIC單片機(jī)比擬目前，國小型的單片機(jī)全勝較多的有PIC系列，89C2051與PIC相對(duì)應(yīng)芯片比擬有如下特點(diǎn)：89C2051的價(jià)格高于PIC的OTP型號(hào)，但大大低于PIC的EPROM型，89C2051片不含Watch

Dog，這是89C2051的缺乏之處，中斷系統(tǒng)堆棧構(gòu)造、串等通訊筆定時(shí)器系統(tǒng)都大大強(qiáng)于PIC系統(tǒng)。由于PIC芯片中無標(biāo)準(zhǔn)串等口，所以在單片機(jī)的聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用上面，PIC不太適合。與PIC相比2051更適合于較復(fù)雜的應(yīng)用場合，適合一些軟件需要屢次修改的應(yīng)用。3、在應(yīng)用方面就目前中國市場的情況來看，89C2051有很大的市場。其原因有以下幾點(diǎn)：〔1〕2051采用的是MCS51的核心，十分容易為廣闊用戶所承受；〔2〕2051部根本保持了80C31的硬件I/O功能；〔3〕2051的Flash存貯器技術(shù)，可重復(fù)擦/寫1000次以上，容易解悶調(diào)試手段；〔4〕更適合小批量系統(tǒng)的應(yīng)用，容易實(shí)現(xiàn)軟件的升級(jí)。89C2051適合于家用電器控制，分布式測控網(wǎng)絡(luò)，I/O量缺乏不是很大的應(yīng)用系統(tǒng)。顯示電路顯示電路采用3位共陽LED數(shù)碼管，從P3口R*D,T*D串口輸出段碼。溫度傳感器DS18B20的測溫原理如圖4-2所示.圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生的信號(hào)作為減法計(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變，所以產(chǎn)生的信號(hào)作為減法計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入。圖中還隱含著計(jì)數(shù)門，當(dāng)計(jì)數(shù)門翻開時(shí)，DS18B20對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖進(jìn)展計(jì)數(shù)，進(jìn)而完成溫度測量。計(jì)數(shù)門的開啟時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器決定，每次測量前，首先將—55℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)分別置入減法計(jì)數(shù)器1、溫度存放器中，減法計(jì)數(shù)器1和溫度存放器被預(yù)置在—55圖4-2DS18B20測溫原理圖減法計(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)展減法計(jì)數(shù)，當(dāng)減法計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0時(shí)，溫度存放器的值將加1，減法計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值將重新被裝入，減法計(jì)數(shù)器1重新開場對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)展計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到減法計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0時(shí)，停頓溫度存放器值的累加，此時(shí)溫度存放器中的數(shù)值就是所測溫度值。圖2—8中的斜率累加器用于溫度補(bǔ)償和修正測溫過程中的非線形性，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)門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直到溫度存放器值到達(dá)被測溫度值。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)很重要。系統(tǒng)對(duì)DS18B20的各種操作必須按協(xié)議進(jìn)展。操作協(xié)議為：初始化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)。DS18B20溫度傳感器與單片機(jī)的接口電路圖4-3：DS18B20的測溫電路與單片機(jī)的連接電路4.3系統(tǒng)整體硬件電路主板電路系統(tǒng)整體硬件電路包括，傳感器數(shù)據(jù)采集電路，溫度顯示電路，上下限報(bào)警調(diào)整電路，單片機(jī)主板電路等，如圖4-1所示。圖5-1中有三個(gè)獨(dú)立式按鍵可以分別調(diào)整溫度計(jì)的上下限報(bào)警設(shè)置，圖中蜂鳴器可以在被測溫度不在上下限圍時(shí)，發(fā)出報(bào)警鳴叫聲音，同時(shí)LED數(shù)碼管將沒有被測溫度值顯示，這時(shí)可以調(diào)整報(bào)警上下限，從而測出被測的溫度值。圖4-4單片機(jī)主板電路圖4-4中的電路是上電之后單片機(jī)的外部連接電路，使用比擬方便。顯示電路圖4-5硬件原理圖圖4-6硬件原理圖4.4統(tǒng)軟件算法分析系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出溫度子程序，溫度轉(zhuǎn)換命令子程序，計(jì)算溫度子程序，顯示數(shù)據(jù)刷新子程序等。主程序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的測量的當(dāng)前溫度值，溫度測量每1s進(jìn)展一次。這樣可以在一秒之測量一次被測溫度，其程序流程見圖4-7所示。Y發(fā)DS18B20復(fù)位命令Y發(fā)DS18B20復(fù)位命令發(fā)跳過ROM命令發(fā)讀取溫度命令讀取操作，CRC校驗(yàn)9字節(jié)完.CRC校驗(yàn)正.確.移入溫度暫存器完畢NNY初始化調(diào)用顯示子程序1S到.初次上電讀出溫度值溫度計(jì)算處理顯示數(shù)據(jù)刷新發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開場命令NYNY圖4-7主程序流程圖圖4-8讀溫度流程圖讀出溫度子程序讀出溫度子程序的主要功能是讀出RAM中的9字節(jié)，在讀出時(shí)需進(jìn)展CRC校驗(yàn)，校驗(yàn)有錯(cuò)時(shí)不進(jìn)展溫度數(shù)據(jù)的改寫。其程序流程圖如圖4-8示發(fā)DS18B20復(fù)位命令發(fā)DS18B20復(fù)位命令發(fā)跳過ROM命令發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開場命令完畢圖4-9溫度轉(zhuǎn)換流程圖溫度轉(zhuǎn)換命令字程序溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開場命令，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4-11所示計(jì)算溫度子程序計(jì)算溫度子程序?qū)AM中讀取值進(jìn)展BCD碼的轉(zhuǎn)換運(yùn)算，并進(jìn)展溫度值正負(fù)的判定，其程序流程圖如圖4-10所示。開場溫度零下?溫度值取補(bǔ)碼置“—〞標(biāo)志計(jì)算小數(shù)位溫度BCD值計(jì)算整數(shù)位溫度BCD值完畢置“+〞標(biāo)志NY溫度數(shù)據(jù)移入顯示存放器溫度數(shù)據(jù)移入顯示存放器十位數(shù)0.百位數(shù)0.十位數(shù)顯示符號(hào)百位數(shù)不顯示百位數(shù)顯示數(shù)據(jù)〔不顯示符號(hào)〕完畢NNYY圖4-10計(jì)算溫度流程圖圖4-11顯示數(shù)據(jù)刷新流程圖顯示數(shù)據(jù)刷新子程序顯示數(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)展刷新操作，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4-11。第5章硬件5.1系統(tǒng)硬件主要構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)硬件可以分為主控制器模塊，測溫電路模塊和顯示電路模塊。每個(gè)模塊執(zhí)行其相應(yīng)的功能，共同組成了一個(gè)有序，協(xié)調(diào)的系統(tǒng)。主要元件有控制器—AT89C2051,溫度傳感器DS18B20、數(shù)碼管—LED。5.2調(diào)試及性能分析系統(tǒng)調(diào)試以程序?yàn)橹?。硬件調(diào)試比擬簡單，首先檢查電路的焊接是否正確，然后可用萬用表測試或通電檢測。軟件調(diào)試可以先編寫顯示程序并進(jìn)展硬件正確性檢驗(yàn)，然后分別進(jìn)展主程序、讀出溫度子程序、溫度轉(zhuǎn)換命令子程序、計(jì)算溫度子程序、顯示刷新等子程序的編程及調(diào)試，由于DS18B20與單片機(jī)采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，對(duì)DS18B20進(jìn)展讀寫編程時(shí)必須嚴(yán)格的保證讀寫時(shí)序，否則將無法讀取測量結(jié)果。本程序采用單片機(jī)匯編編寫，用wave3.2編譯器編程調(diào)試。軟件調(diào)試到能顯示溫度值，而且在有溫度變化時(shí)〔例如用手去接觸〕顯示溫度能改變就根本完成。性能測試可用制作的溫度計(jì)和已有的成品溫度計(jì)來同時(shí)測量比擬，由于DS18B20的精度很高，所以誤差指標(biāo)可以限制在0.1℃以，另外—55至+125℃的測溫圍使得該溫度計(jì)完全適合一般的應(yīng)用場合，其低壓供電特性可作成用電池供電的手持電子溫度計(jì)。圖5-1為它的暫存器操作命令流程圖。圖5-1暫存器操作命令流程圖附錄：源程序代碼：ORG0000H；0-125度的溫度計(jì)TEMPER_LEQU41H；用于保存讀出溫度的低8位TEMPER_HEQU40H；用于保存讀出溫度的高8位FLAG1EQU38H；是否檢測到DS18B20標(biāo)志位A_BIT1EQU30H；數(shù)碼管小數(shù)點(diǎn)位數(shù)存放存位置B_BIT1EQU31H；數(shù)碼管個(gè)位數(shù)存放存位置C_BIT1EQU32H；數(shù)碼管十位數(shù)存放存位置D_BIT1EQU33H；數(shù)碼管百位數(shù)存放存位置DQEQUP3.7；30H,31H,32H,33H:小數(shù)點(diǎn)位個(gè)位十位百位MOD7:MOVSP,*60HLCALLGET_TEMPER；調(diào)用讀溫度子程序LCALLTEMPCOVLCALLDISPLAY；調(diào)用數(shù)碼管顯示子程序AJMPMOD7TEMP0:INCAAJMPTEMP1TEMPCOV:MOVA,TEMPER_L；數(shù)據(jù)處理子程序TEMPCOVMOVB,*10HDIVABB.3,TEMP0TEMP1:MOV34H,A；將TEMPER_L的高四位右移四位,存入34H中〔溫度值〕MOVA,B；將TEMPER_L的低四位*10/16得小數(shù)后一位數(shù)MOVB,*0AHMULABMOVB,*10HDIVABMOV30H,A；將小數(shù)后一位數(shù).存入30H中MOVA,TEMPER_H；TEMPER_H中存放高8位數(shù),權(quán)重16MOVB,*10HMULABADDA,34H；34H中存入溫度值的整數(shù)局部MOVB,*0AHDIVABMOV31H,B；個(gè)位存入31H中MOVB,*0AHDIVABMOV32H,B；十位存入32H中MOVB,*0AHDIVABMOV33H,B；百位存入33H中MOVA,TEMPER_HMOV34H,*10HACC.7,E*IT7MOV34H,*00HE*IT7:RET;；這是DS18B20復(fù)位初始化子程序INIT_1820:SETBDQNOPCLRDQ；主機(jī)發(fā)出延時(shí)537微秒的復(fù)位低脈沖MOVR1,*03HTSR1:MOVR0,*6BHDJNZR0,$DJNZR1,TSR1SETBDQ；然后拉高數(shù)據(jù)線NOPNOPNOPMOVR0,*25HTSR2:JNBDQ,TSR3；等待DS18B20回應(yīng)DJNZR0,TSR2LJMPTSR4；延時(shí)TSR3:SETBFLAG1；置標(biāo)志位,表示DS1820存在LJMPTSR5TSR4:CLRFLAG1；清標(biāo)志位,表示DS1820不存在LJMPTSR7TSR5:MOVR0,*75HDJNZR0,$；時(shí)序要求延時(shí)一段時(shí)間TSR7:SETBDQRET；讀出轉(zhuǎn)換后的溫度值GET_TEMPER:SETBDQLCALLINIT_1820；先復(fù)位DS18B20FLAG1,TSS2RETTSS2:MOVA,*0CCH；跳過ROM匹配LCALLWRITE_1820MOVA,*44H；發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令LCALLWRITE_1820LCALLDISPLAY；等待AD轉(zhuǎn)換完畢,12位的話750微秒LCALLINIT_1820；準(zhǔn)備讀溫度前先復(fù)位MOVA,*0CCH；跳過ROM匹配LCALLWRITE_1820MOVA,*0BEH；發(fā)出讀溫度命令LCALLWRITE_1820LCALLREAD_1820；將讀出的溫度數(shù)據(jù)保存到35H/36HRET；寫DS18B20的子程序(有具體的時(shí)序要求〕WRITE_1820:MOVR2,*08H；一共8位數(shù)據(jù)CLRCWR1:CLRDQMOVR3,*06HDJNZR3,$RRCAMOVDQ,CMOVR3,*17HDJNZR3,$SETBDQNOPDJNZR2,WR1SETBDQRET；讀DS18B20的程序,從DS18B20中讀出兩個(gè)字節(jié)的溫度數(shù)據(jù)READ_1820:MOVR4,*02H；將溫度高位和低位從DS18B20中讀出MOVR1,*TEMPER_L；低位存入TEMPER_L(TEMPER_L),高位存入(TEMPER_H)RE00:MOVR2,*08H；數(shù)據(jù)一共有8位RE01:CLRCSETBDQNOPNOPCLRDQNOPNOPNOPSETBDQMOVR3,*09HDJNZR3,$MOVC,DQMOVR3,*17HDJNZR3,$RRCADJNZR2,RE01MOVR1,ADECR1DJNZR4,RE00RET；顯示子程序DISPLAY:MOVDPTR,*TAB；指定查表啟始地址MOVR0,*04HDPL1:MOVR1,*0FAH；顯示1000次DPLOP:MOVA,A_BIT1；取小數(shù)點(diǎn)后位數(shù)MOVCA,A+DPTR；查小數(shù)點(diǎn)后位數(shù)的7段代碼MOVP1,A；送出小數(shù)點(diǎn)后位的7段代碼CLRP3.2；開小數(shù)點(diǎn)后位顯示ACALLD1MS；顯示1MS