單片機DS18B20課程設(shè)計

word文檔可自由復(fù)制編輯無線單片機及應(yīng)用課程設(shè)計報告設(shè)計題目：溫度計專業(yè)：物聯(lián)網(wǎng)工程組別：溫度計個人組學生姓名:周根弟學號:1121316123起止日期：2014年6月16日~2014年6月20日指導教師:邵鶴帥胡榮林目錄1內(nèi)容摘要 32溫度計的概述及設(shè)計要求 42.1溫度計的概述 42.2設(shè)計任務(wù)及要求 42.2.1基本任務(wù) 42.2.2設(shè)計要求 43硬件設(shè)計 53.1單片機系統(tǒng) 52.1.1功能控制 53.1.2單片機系統(tǒng)電路原理圖 53.2數(shù)字溫度傳感器模塊 63.2.1DS18B20性能 63.2.2DS18B20外形及引腳說明 63.2.3DS18B20接線原理圖 73.3顯示電路 73.4聲光報警電路 83.5數(shù)據(jù)處理 84軟件設(shè)計 94.1主程序模塊 94.2讀溫度值模塊 94.2.1讀值模塊 104.2.2DS18B20初始化子程序流程圖 114.2.3DS18B20寫字節(jié)和讀字節(jié)子程序 124.3中斷模塊 124.4溫度設(shè)定、報警模塊 134.5數(shù)碼管驅(qū)動模塊 135源程序 156總結(jié)體會 207參考文獻 201內(nèi)容摘要目前，單片機已經(jīng)在測控領(lǐng)域中獲得了廣泛的應(yīng)用，它除了可以測量電信以外，還可以用于溫度、濕度等非電信號的測量，能獨立工作的單片機溫度檢測、溫度控制系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用很多領(lǐng)域。單片機是一種特殊的計算機,它是在一塊半導體的芯片上集成了CPU,存儲器，RAM，ROM，及輸入與輸出接口電路，這種芯片稱為:單片機。由于單片機的集成度高，功能強，通用性好，特別是它具有體積小，重量輕，能耗低，價格便宜，可靠性高，抗干擾能力強和使用方便的優(yōu)點，使它迅速的得到了推廣應(yīng)用，目前已成為測量控制系統(tǒng)中的優(yōu)選機種和新電子產(chǎn)品中的關(guān)鍵部件。單片機已不僅僅局限于小系統(tǒng)的概念，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于家用電器，機電產(chǎn)品，辦公自動化用品，機器人，兒童玩具，航天器等領(lǐng)域。本次課程設(shè)計，就是用單片機實現(xiàn)溫度控制，傳統(tǒng)的溫度檢測大多以熱敏電阻為溫度傳感器，但熱敏電阻的可靠性差，測量溫度準確率低，而且必須經(jīng)過專門的接口電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號才能由單片機進行處理。本次采用DS18B20數(shù)字溫度傳感器來實現(xiàn)基于51單片機的數(shù)字溫度計的設(shè)計。傳統(tǒng)的溫度計有反應(yīng)速度慢、讀數(shù)麻煩、測量精度不高、誤差大等缺點而下面利用集成溫度傳感器AD590設(shè)計并制作了一款基于AT89C51的4位數(shù)碼管顯示的數(shù)字溫度計，其電路簡單，軟硬件結(jié)構(gòu)模塊化，易于實現(xiàn)。

該數(shù)字溫度計利用AD590集成溫度傳感器及其接口電路完成溫度的測量并轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號，經(jīng)由模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0804轉(zhuǎn)換成單片機能夠處理的數(shù)字信號，然后送到單片機AT89C51中進行處理變換，最后將溫度值顯示在D2、D1共2位七段碼LED顯示器上。系統(tǒng)以AT89C51單片機為控制核心，2位溫度數(shù)據(jù)顯示電路以及外圍電源、時鐘電路等組成。本次設(shè)計完成一個最小系統(tǒng)的設(shè)計，系統(tǒng)電路簡單、操作簡便，系統(tǒng)具有可靠性高、成本低、功耗小等優(yōu)點。2溫度計的概述及設(shè)計要求2.1溫度計的概述數(shù)字溫度計與傳統(tǒng)的溫度計相比，具有讀數(shù)方便、測溫范圍廣、測溫精確、功能多樣話等優(yōu)點。其主要用于對測溫要求準確度比較高的場所，或科研實驗室使用，該設(shè)計使用STC89C51單片機作控制器，數(shù)字溫度傳感器DS18B20測量溫度，單片機接受傳感器輸出，經(jīng)處理用LED數(shù)碼管實現(xiàn)溫度值顯示。利用集成溫度傳感器DS18B20設(shè)計并制作了一款基于AT89C51的2位數(shù)碼管顯示的數(shù)字溫度計，其電路簡單，軟硬件結(jié)構(gòu)模塊化，易于實現(xiàn)。2.2設(shè)計任務(wù)及要求2.2.1基本任務(wù)1.數(shù)字溫度計利用DS18B20集成溫度傳感器及其接口電路完成溫度的測量并轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號，經(jīng)由模數(shù)AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成單片機能夠處理的數(shù)字信號。2.模擬電壓信號送到單片機AT89C51中進行處理變換，最后將溫度值顯示在D2、D1共2位七段碼LED顯示器上。3.系統(tǒng)以AT89C51單片機為控制核心，加上AT89C51測溫電路、ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、2位溫度數(shù)據(jù)顯示電路以及外圍電源、時鐘電路等組成。2.2.2設(shè)計要求5V供電；溫度采集采用DS18B20；4位LED顯示；2個按鍵；設(shè)計溫度控制器原理圖，學習用PROTEL畫出該原理圖，并用proteus進行仿真；設(shè)計和繪制軟件流程圖，用C語言進行程序編寫；焊接硬件電路，進行調(diào)試。3硬件設(shè)計3.1單片機系統(tǒng)2.1.1功能控制DS18B20數(shù)字溫度傳感器的初始化和讀取溫度值LED數(shù)碼管顯示驅(qū)動與控制按鍵識別和響應(yīng)控制溫度設(shè)置和報警溫度值的存儲和讀取3.1.2單片機系統(tǒng)電路原理圖圖2單片機系統(tǒng)原理圖3.2數(shù)字溫度傳感器模塊3.2.1DS18B20性能獨特的單線接口僅需一個端口引腳進行通信簡單的多點分布應(yīng)用無需外部器件可通過數(shù)據(jù)線供電零待機功耗測溫范圍-55~+125℃，以0.5℃遞增負壓特性：電源極性接反時，傳感器不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作3.2.2DS18B20外形及引腳說明圖3DS18B20外形及引腳GND：地DQ：單線運用的數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳VD：可選的電源引腳3.2.3DS18B20接線原理圖單總線通常要求接一個約4.7K左右的上拉電阻，這樣，當總線空閑時，其狀態(tài)為高電平。圖4DS18B20接線原理圖3.3顯示電路 LED數(shù)碼管顯示采用動態(tài)掃描方式，能簡化電路布線，節(jié)約單片機I/O端口。段碼和位碼由單片機P0送出，分別用74HC673N鎖存。圖9數(shù)碼管驅(qū)動顯示電路

3.4聲光報警電路 當溫度超過設(shè)定溫度值時，實現(xiàn)聲光報警，蜂鳴器鳴叫、8個發(fā)光二極管點亮。蜂鳴器由單片機P2^3口控制，用三極管驅(qū)動，發(fā)光二極管接單片機P1口，由74HC673N鎖存。圖10聲光報警電路3.5數(shù)據(jù)處理高速暫存存儲器由9個字節(jié)組成，其分配如表5所示。當溫度轉(zhuǎn)換命令發(fā)布后，經(jīng)轉(zhuǎn)換所得的溫度值以二字節(jié)補碼形式存放在高速暫存存儲器的第0和第1個字節(jié)。單片機可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時低位在前，高位在后。圖7字節(jié)分配4軟件設(shè)計4.1主程序模塊主程序需要調(diào)用3個子程序，分別為：實時溫度顯示子程序：驅(qū)動數(shù)碼管把實時溫度值送出在LED數(shù)碼管顯示溫度設(shè)定、報警子程序：設(shè)定報警溫度值，當溫度超過該值時產(chǎn)生報警，即驅(qū)動蜂鳴器鳴叫、8個發(fā)光二極管發(fā)光主程序流程圖：開始開始定時器初始化、啟動定時器初始化、啟動顯示實時溫度顯示實時溫度溫度設(shè)定、報警溫度設(shè)定、報警完成溫度的復(fù)位完成溫度的復(fù)位圖12主程序流程圖4.2讀溫度值模塊讀溫度值模塊需要調(diào)用4個子程序，分別為：DS18B20初始化子程序：讓單片機知道DS18B20在總線上且已準備好操作DS18B20寫字節(jié)子程序：對DS18B20發(fā)出命令DS18B20讀字節(jié)子程序：讀取DS18B20存儲器的數(shù)據(jù)延時子程序：對DS18B20操作時的時序控制4.2.1讀值模塊入口入口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理讀取溫度值高低位跳過讀序列號DS18B20初始化延時啟動溫度轉(zhuǎn)換跳過讀序列號DS18B20初始化數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理讀取溫度值高低位跳過讀序列號DS18B20初始化延時啟動溫度轉(zhuǎn)換跳過讀序列號DS18B20初始化返回 返回 圖13讀溫度值子程序流程圖4.2.2DS18B20初始化子程序流程圖入口入口DQ為低電平？延時15~60msDQ拉高電平延時>480msDQ復(fù)位0稍延時DQ置高電平DQ為低電平？延時15~60msDQ拉高電平延時>480msDQ復(fù)位0稍延時DQ置高電平 N返回Y返回 圖14DS18B20初始化子程序流程圖4.2.3DS18B20寫字節(jié)和讀字節(jié)子程序 圖15DS18B20寫字節(jié)子程序流程圖 圖16DS18B20讀字節(jié)子程序流程圖4.3中斷模塊中斷采用T0方式1，初始值定時為50ms。中斷模塊需調(diào)用兩個子程序：讀溫度值子程序：定時讀取溫度值，實時更新溫度值記錄溫度值子程序：定時記錄溫度值，供查詢使用把這兩個子程序放在中斷的原因是，不會因為調(diào)整報警溫度或查詢歷史溫度值而停止更新溫度值和記錄溫度值。中斷模塊流程圖：1秒？計數(shù)值加1定時器重置初值中斷入口1秒？計數(shù)值加1定時器重置初值中斷入口讀溫度值 Y讀溫度值中斷返回記錄溫度值N中斷返回記錄溫度值 圖17中斷模塊流程圖4.4溫度設(shè)定、報警模塊此模塊跟溫度查詢模塊類似，需要接受按鍵輸入，進入模塊界面后，按加減鍵分別上調(diào)和下調(diào)設(shè)定報警溫度值，當實時溫度值超過設(shè)定值時驅(qū)動蜂鳴器發(fā)聲，并點亮8位發(fā)光二極管，實現(xiàn)聲光報警。4.5數(shù)碼管驅(qū)動模塊本設(shè)計數(shù)碼管通過鎖存器接單片機P0口，采用動態(tài)掃描驅(qū)動7段LED數(shù)碼管進行顯示，需調(diào)用延時子程序以穩(wěn)定顯示。模塊流程圖如下：P0清零關(guān)位選送位碼開位選P0置高關(guān)段選入口P0清零關(guān)位選送位碼開位選P0置高關(guān)段選入口 開段選開段選 延時關(guān)段選送段碼延時關(guān)段選送段碼 返回返回圖20數(shù)碼管驅(qū)動模塊流程圖5源程序#include<reg52.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint/*************************變量定義************************************/sbitDQ=P2^2;//ds18b20端口sbitbeep=P2^3;//蜂鳴器使能端sbitdula=P2^6;//數(shù)碼管段選使能sbitwela=P2^7;//數(shù)碼管位選使能sbitalarm=P3^6;//設(shè)定報警功能鍵ucharcodetabled[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,//0~9的七段數(shù)碼管段碼0x40,0x63,0x39};//-c的段碼ucharcodetablew[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};//1~8個數(shù)碼管的位選碼uintcountmin;//計數(shù)變量ucharalanum=30;//報警溫度值,初始值為30攝氏度/**********************函數(shù)聲明***************************************/voiddelay1(ucharMS);//動態(tài)掃描延時子程序voiddelay(uchari);//DS18B20工作延時子程序 voidInit_DS18B20();//DS18B20初始化子程序voidWriteOneChar(unsignedchardat);//向DS18B20寫一字節(jié)數(shù)據(jù)ucharReadOneChar(void);//向DS18B20讀一字節(jié)數(shù)據(jù)voidGetTemperature();//由DS18B20產(chǎn)生溫度值voidDisplay(ucharwei,ucharduan);//數(shù)碼管驅(qū)動子程序voidAlarm();//溫度報警voidShowtemperature(uchartt);//溫度顯示/*********************主函數(shù)*******************************************/voidmain(){ TMOD=0x01;//定時器初始化，定時器0方式1 TH0=(65536-50000)/256;//50ms TL0=(65536-50000)%256; EA=1;//開中斷 ET0=1; TR0=1;//啟動定時器 while(1) { Showtemperature(temperature);//顯示實時溫度 Alarm();//溫度設(shè)定、報警 }}/************************動態(tài)掃描延時函數(shù)********************************/voiddelay1(ucharMS){ inti,j; for(i=80;i>0;i--) for(j=MS;j>0;j--);}/************************DS18B20工作延時函數(shù)*****************************/voiddelay(uchari){while(i--);}/*************************DS18B20初始化函數(shù)******************************/voidInit_DS18B20(void){ unsignedcharx=0; DQ=1;//DQ復(fù)位 delay(8);//稍做延時 DQ=0;//單片機將DQ拉低 delay(80);//精確延時大于480us DQ=1;//拉高總線 delay(10); x=DQ;//稍做延時后如果x=0則初始化成功x=1則初始化失敗 delay(5); while(!x) { x=DQ; }}/*************************讀一個字節(jié)**************************************/ucharReadOneChar(void){unsignedchari=0;unsignedchardat=0;for(i=8;i>0;i--){DQ=0;//給脈沖信號dat>>=1;DQ=1;//給脈沖信號if(DQ)dat|=0x80;delay(5);}return(dat);}/**************************寫一個字節(jié)*************************************/voidWriteOneChar(unsignedchardat){unsignedchari=0;for(i=8;i>0;i--){DQ=0;DQ=dat&0x01;delay(5);DQ=1;dat>>=1;}delay(5);}/*************************產(chǎn)生溫度值***************************************/voidGetTemperature(){ uchartempL,tempH;//分別為數(shù)據(jù)低位和高位 uinttemp; Init_DS18B20(); WriteOneChar(0xCC);//跳過讀序列號的操作 WriteOneChar(0x44);//啟動溫度轉(zhuǎn)換 delay(200); Init_DS18B20(); WriteOneChar(0xCC);//跳過讀序號列號的操作 WriteOneChar(0xBE);//讀取溫度寄存器等（共可讀9個寄存器）前兩個就是溫度 tempL=ReadOneChar();//讀出溫度低位LSB tempH=ReadOneChar();//讀出溫度高位MSB temp=tempH*16+tempL/16;//tempL右移四位去掉小數(shù)位 temperature=temp&0xff;//測量0～50度，只取temp低八位}/**********************數(shù)碼管驅(qū)動函數(shù)*************************************/voidDisplay(ucharwei,ucharduan){ dula=0; P0=0xff; wela=1; P0=tablew[wei]; wela=0; P0=0; dula=1; P0=tabled[duan]; dula=0; delay1(1);}/**********************溫度顯示函數(shù)**************************************/voidShowtemperature(uchartt){ Display(2,tt/10);//顯示溫度數(shù)值 Display(3,tt%10); Display(4,11);//顯示攝氏度單位 Display(5,12); }/***************************報警函數(shù)************************************/voidAlarm(){ bitflag; if(alarm==0) { delay1(80); //延時消抖 if(alarm==0) { flag=1; } } while(flag) { if(add==0) { delay1(z);//延時消抖 if(add==0) { alanum++;//add鍵按下，上調(diào)設(shè)定值 if(alanum==51) { alanum=0;//最大值為50攝氏度，顯示 } } } } Showtemperature(alanum); Display(0,10);//選中數(shù)碼管的其他空閑位 Display(1,10);//區(qū)別于實時溫度顯示“----” Display(6,10); Display(7,10); if(temperature>alanum)//此處設(shè)置報警可以保證調(diào)整設(shè)定值時即可及時報警 { beep=0;//溫度大于設(shè)定值，聲光報警 P1=0; } else { beep=1;//溫度不大于設(shè)定值即不報警 P1=0xff; } } if(temperature>alanum)//此處設(shè)置報警即保證即使沒有進入設(shè)置界面任然可以報警 { beep=0;//溫度大于設(shè)定值，聲報警 P1=0; } else { beep=1;//溫度不大于設(shè)定值即不報警 P