广西科技大学单片机DS18b20温度传感器课程设计Word文件下载.docx
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参考文献9
附1源程序代码10
附2原理图…..…………………………………………………………………19
1.概述
1.1课程设计的意义
本次课程设计是在我们学过单片机后的一次实习，可增加我们的动手能力。
特别是对单片机的系统设计有很大帮助。
本课程设计由六个人共同完成，在锻炼了自己的同时也增强了自己的团队意识和团队合作精神。
1.2设计的任务和要求
1、基本范围-55℃-125℃2、精度误差小于0.5℃3、LCD液晶显示4、可以任意设定温度的上下限报警功能
2.系统总体方案及硬件设计
2.1数字温度计设计方案论证
2.1.1方案一
由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路，其中还涉及到电阻与温度的对应值的计算，感温电路比较麻烦。
而且在对采集的信号进行放大时容易受温度的影响出现较大的偏差。
2.2.2方案二
进而考虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常容易想到的，所以可以采用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，电路简单，精度高，软硬件都以实现，而且使用单片机的接口便于系统的再扩展，满足设计要求。
从以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，费用较低，可靠性高，软件设计也比较简单，故采用了方案二。
2.2系统总体设计
温度计电路设计总体设计方框图如图1所示，控制器采用单片机STC12C5A16S2，温度传感器采用DS18B20，用LCD液晶以串口传送数据实现温度显示。
2.3系统模块系统由单片机最小系统、时钟振荡、显示电路、按键、温度传感器等组成。
2.3.1主控制器
单片机STC12C5A16S2具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用系统可用二节电池供电。
晶振采用12MHZ。
复位电路采用上电加按钮复位。
2.3.2显示电路
显示电路采用LCD液晶显示，P0口由上拉电阻提高驱动能力，作为段码输出。
2.3.3温度传感器
DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现９～1２位的数字值读数方式。
DS18B20的性能特点如下：
1、独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信；
2、多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能3、无须外部器件；
4、可通过数据线供电，电压范围为3.0~5.5Ｖ；
5、零待机功耗；
6、温度以９或１２位数字；
7、用户可定义报警设置；
8、报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件；
9、负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作；
DS18B20可以采用两种方式供电，一种是采用电源供电方式，此时DS18B20的1脚接地，2脚作为信号线，3脚接电源。
另一种是寄生电源供电方式，如图4所示单片机端口接单线总线，为保证在有效的DS18B20时钟周期内提供足够的电流，可用一个MOSFET管来完成对总线的上拉。
当DS18B20处于写存储器操作和温度A/D转换操作时，总线上必须有强的上拉，上拉开启时间最大为10us。
采用寄生电源供电方式时VDD端接地。
由于单线制只有一根线，因此发送接口必须是三态的。
2.3.4报警温度调整按键
本系统设计只需三个按键，采用查询方式，一个用于选择切换设置报警温度，另外两个分别用于设置报警温度的加和减。
均采用软件消抖。
3.系统软件算法分析
系统程序主要包括主程序，读出温度子程序，温度转换命令子程序，计算温度子程序，显示数据刷新子程序，按键扫描处理子程序等。
3.1主程序流程图
主程序的主要功能是负责温度的实时显示、读出并处理DS18B20的测量的当前温度值，温度测量每1s进行一次。
这样可以在一秒之内测量一次被测温度，其程序流程见下图所示。
3.2读出温度子程序
读出温度子程序的主要功能是读出RAM中的9字节，在读出时需进行CRC校验，校验有错时不进行温度数据的改写。
其程序流程图如下图示。
3.3温度转换命令子程序
温度转换命令子程序主要是发温度转换开始命令，当采用12位分辨率时转换时间约为750ms，在本程序设计中采用1s显示程序延时法等待转换的完成。
温度转换命令子程序流程图如下图。
3.4计算温度子程序
计算温度子程序将RAM中读取值进行BCD码的转换运算，并进行温度值正负的判定，其程序流程图如下图所示。
3.5显示数据刷新子程序
显示数据刷新子程序主要是对分离后的温度显示数据进行刷新操作，当标志位位为1时将符号显示位移入第一位。
程序流程图如下图。
3.6按键扫描处理子程序
按键采用扫描查询方式。
4.实验仿真
进入protuse后，连接好电路，并将程序下载进去。
将DS18B20的改为0.1，LCD显示温度与传感器的温度相同。
当按下选择键一次时，进入温度报警上线调节，此时显示软件设置的温度报警上线，按up或down分别对报警温度进行加一或减一。
当再次按下选择键时，进入温度报警下线调节，此时显示软件设置的温度报警下线，按up或down分别对报警温度进行加一或减一。
当第三次按下选择键时，退出温度报警线设置,显示当前温度。
5.总结与体会
通过这次对数字温度计的设计与制作，让我了解了设计电路的程序，也让我了解了关于数字温度计的原理与设计理念，要设计一个电路总要先用仿真仿真成功之后才实际接线的。
但是最后的成品却不一定与仿真时完全一样，因为，再实际接线中有着各种各样的条件制约着。
而且，在仿真中无法成功的电路接法，在实际中因为芯片本身的特性而能够成功。
所以，在设计时应考虑两者的差异，从中找出最适合的设计方法。
通过这次学习，让我对各种电路都有了大概的了解，所以说，坐而言不如立而行，对于这些电路还是应该自己动手实际操作才会有深刻理解。
在焊接过程中，我们粗心大意将电源开关焊反了，虽然不影响使用，可是还是给我们提了个醒，焊接任何元件之前必须得弄清它的正确焊接方法，不能自以为然、想当然，要实实在在，脚踏实地。
电路板可能由于在焊接过程没掌握好时间，使得板子持续高温，损坏某些元件，从而影响了板子的一些功能，焊接技术有待在以后的实践中提高。
由于本人的的编程能力有限，无法实现修改上下限温度。
从这次的课程设计中，我真真正正的意识到，在以后的学习中，要理论联系实际，把我们所学的理论知识用到实际当中，学习单机片机更是如此，程序只有在经常的写与读的过程中才能提高，这就是我在这次课程设计中的最大收获。
参考文献
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电子工业出版社,2002
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北京理工大学出版社，2003
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北京航空大学出版社,2000
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清华大学出版社，1997；
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上海交通大学出版社，1997；
7胡寿松．自动控制原理．北京：
国防工业出版社，2000；
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航空航天
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11王忠飞，胥芳．MCS-51单片机原理及嵌入式系统应用[M]．西安：
西安电子科技大学出
版社，2007．
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高等教育出版社，1957
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单片机产品手册[ED/OL]，
14赵娜，赵刚，于珍珠等.基于51单片机的温度测量系统[J].微计算机信息，2007
15BorkoH，BernierCL．Indexingconceptsandmethods.NewYork:
Academic
附1源程序代码
#include<
reg52.h>
#include<
intrins.h>
math.h>
#defineuintunsignedint
#defineucharunsignedchar
sbitbeep=P1^0;
//位定义报警显示灯
sbitxuanze=P0^0;
//位定义选择按键
sbitup=P0^1;
//位定义极限加
sbitdown=P0^2;
//位定义极限减
intth=35,tl=20;
//初始上限值和下限值
uchari,num=0;
//定义变量
/*******************************************************
延时函数
*******************************************************/
voiddelay（uintt）
{
uintx,y;
for（x=t;
x>
0;
x--）
for（y=110;
y>
y--）;
}
/*************************************************
LCD部分
***************************************************/
sbitrs=P2^1;
sbitrw=P2^2;
sbitE=P2^3;
uchartmp5[]="
temp:
"
;
uchartmp6[]="
^C"
ucharcodetab1[]="
TH:
ucharcodetab2[]="
TL:
write_com（ucharcom）//LCD写地址函数
{
P2=0X18;
//rs=0,rw=0,E=1
P0=com;
delay（5）;
E=0;
write_data（uchardat）//LCD写数据函数
P2=0X1A;
//rs=1,rw=0,E=1
P0=dat;
init_lcd（）//LCD初始化函数
write_com（0x38）;
//16*2显示，5*7点阵，8位数据
write_com（0x0c）;
//设置为显示开，关光标，不闪烁
write_com（0x06）;
//写操作后，AC自动加1
write_com（0x01）;
//LCD清屏
write_com（0x80+0x01）;
//LCD第一行第二个位置起显示"
for（i=0;
i<
3;
i++）
{
write_data（tab1[i]）;
}
write_com（0x80+0x09）;
//LCD第一行第10个位置起显示"
{
write_data（tab2[i]）;
write_com（0x80+0X40+0x00）;
//LCD第二行开始出显示"
5;
write_data（tmp5[i]）;
write_com（0x80+0X40+8）;
//显示温度的单位
2;
write_data（tmp6[i]）;
//以下是温度的上限和下限初始化显示部分
write_com（0x80+0x00+4）;
write_data（'
+'
）;
write_data（th/10+0x30）;
write_data（th%10+0x30）;
write_com（0x80+0x00+12）;
write_data（tl/10+0x30）;
write_data（tl%10+0x30）;
/*********************************************************
DS18B20部分
**********************************************************/
uchartimecount;
//定义中断次数
uchartest0,test1,test;
//温度值变量
uchara1,a2,a3;
//温度整数部分的十位，个位和小数部分的十分位
ucharreaddate[2];
//定义数组，用来暂存读取的温度值
sbitDQ=P1^7;
//DS18B20数据口
bitflag;
//定义温度的正负标志位
voiddelay1（uinti）//短延时函数
while（i--）;
voidreset（）//DS18B20的复位函数
ucharx=0;
DQ=1;
//使总线为高电平
delay1（8）;
//延时
DQ=0;
//使总线为低电平
delay1（80）;
//延时，大于480us
delay1（14）;
//延时，等待DS18B20回应低电平
x=DQ;
//将DS18B20的回应读到变量x，用于判断复位是否成功
delay1（20）;
//延时一段时间结束
voidwritecmd（ucharcmd）//DS18B20的写字节函数
uchari=0;
//定义位循环变量
for（i=8;
i>
i--）//循环8次
//总线拉低
DQ=cmd&
0x01;
//将发送字节的最低位送到总线
delay1（5）;
//延时（30us），等待DS18B20取走总线数据
//总线拉高
cmd>
>
=1;
//将待发送的字节右移后，继续发送
ucharreaddat（）//DS18B20的读字节函数
uchartemp=0;
//定义暂存变量
//总线为低电平
temp>
//暂存变量右移
//总线拉高，执行如下的读操作
if（DQ）//如果DS18B20输出高电平
temp|=0x80;
//将暂存变量的最高位置1
delay1（4）;
//延时一段时间
returntemp;
//程序结束后，将暂存变量返回调用程序
/***************************************************
按键设置上线温度和下限温度值函数
****************************************************/
voidkey1（）
P0=0X28;
P2=0X90;
P2=0X10;
P0=0xff;
P2=0X00;
//打开74hc245
delay（10）;
if（P0==0xfe）//如果选择键按下
delay（10）;
//延时消抖
if（P0==0xfe）//如果按键还处于按下状态
{
num++;
//次数加1
while（P0==0xfe）;
//等待按键抬起
}
if（num==1）//如果按下选择键的次数为1
TR0=0;
//关闭中断
write_com（0x80+0x00+6）;
//光标移到第一行第七个位置
write_com（0x0f）;
//设置为显示开，开光标，闪烁
if（num==2）//如果按下选择键的次数为2
write_com（0x80+0x00+14）;
//光标移到第一行第十五个位置
if（num==3）//如果按下选择键的次数为3
num=0;
//次数清零
write_com（0x0c）;
TR0=1;
//开中断
voidkey2（）
if（num==1）
if（P0==0xfd）
{
delay（10）;
if（P0==0xfd）
{
th++;
while（P0==0xfd）;
}
}
if（num==2）
if（P0==0xfb）
delay（10）;
if（P0==0xfb）
tl++;
while（P0==0xfb）;
}
if（num==1）
if（th>
=0）//如果上线值为正
write_data（'
//显示正号
write_com（0x80+0x00+5）;
write_data（th/10+0x30）;
//显示上限温度值的十位
//显示上限温度值的个位
if（th<
0）
write_com（0x80+0x00+4）;
write_data（'
-'
//显示负号
write_com（0x80+0x00+5）;
write_data（th/10+0x30）;
write_data（th%10+0x30）;
if（num==2）//如果选择键按了两次
if（tl>
=0）//如果下限温度值为正
//显示正号
//
write_com（0x80+0x00+13）;
//显示下限温度值的十位
//显示下限温度值的个位
if（tl<
write_com（0x80+0x00+12）;
write_data（'
write_com（0x80+0x00+13）;
write_data（tl/10+0x30）;
write_data（tl%10+0x30）;
/******************************************************
报警函数
********************************************************/
voidBEEP（）
if（（test>
=th）||（test<
=tl））//如果测得的温度值>
=上限温度值（TH）或<
=下限温度值（TL）
beep=~beep;
//蜂鸣器响
else
beep=0;
//否则发蜂鸣器不响
/********************************************************
主函数
voidmain（）
init_lcd（）;
//初始化LCD
TMOD=0X01;
//定时器0，方式1
TH0=0X3C;
//50ms溢出一次
TL0=0XB0;
TR0=1;
//启动定时器0
ET0=1;
//开定时器0
EA=1;
//开总中断
while
（1）
key1（）;
//调用按键函数
key2（）;
BEEP（）;
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