毕业设计单片机原理及应用课程设计数字式温度计的设计Word文件下载.docx
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2.软件设计8
3.调试结果20
4.操作说明21
5心得体会21
参考文献22
1.硬件电路及原理
1.1方案的总体设计框图
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AT89c51，温度传感器采用DS18B20，用12864以串口传送数据实现温度显示。
图1 总体设计方框图
1.1.1主控制器
单片机AT89c51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。
1.1.2显示电路
显示电路采用12864液晶显示，从P0口输出段码。
1.1.3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：
●独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信；
●多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能；
●无须外部器件；
●可通过数据线供电，电压范围为3.0~5.5Ｖ；
●零待机功耗；
●温度以９或１２位数字；
●用户可定义报警设置；
●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；
●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采用３脚PR－35封装或８脚SOIC封装，其内部结构框图如图2所示。
图2DS18B20内部结构
64位ROM的结构开始８位是产品类型的编号，接着是每个器件的惟一的序号，共有48位，最后８位是前面56位的CRC检验码，这也是多个DS18B20可以采用一线进行通信的原因。
温度报警触发器ＴＨ和ＴＬ，可通过软件写入户报警上下限。
DS18B20温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存ＲＡＭ和一个非易失性的可电擦除的EERAM。
高速暂存RAM的结构为８字节的存储器，结构如图3所示。
头２个字节包含测得的温度信息，第３和第４字节ＴＨ和ＴＬ的拷贝，是易失的，每次上电复位时被刷新。
第５个字节，为配置寄存器，它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率。
DS18B20工作时寄存器中的分辨率转换为相应精度的温度数值。
该字节各位的定义如图3所示。
低５位一直为１，ＴＭ是工作模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式，DS18B20出厂时该位被设置为０，用户要去改动，R1和Ｒ0决定温度转换的精度位数，来设置分辨率。
温度LSB
温度MSB
TH用户字节1
TL用户字节2
配置寄存器
保留
CRC
图3 DS18B20字节定义
由表1可见，DS18B20温度转换的时间比较长，而且分辨率越高，所需要的温度数据转换时间越长。
因此，在实际应用中要将分辨率和转换时间权衡考虑。
高速暂存ＲＡＭ的第６、７、８字节保留未用，表现为全逻辑１。
第９字节读出前面所有８字节的CRC码，可用来检验数据，从而保证通信数据的正确性。
当DS18B20接收到温度转换命令后，开始启动转换。
转换完成后的温度值就以16位带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存存储器的第１、２字节。
单片机可以通过单线接口读出该数据，读数据时低位在先，高位在后，数据格式以0.0625℃／LSB形式表示。
当符号位Ｓ＝０时，表示测得的温度值为正值，可以直接将二进制位转换为十进制；
当符号位Ｓ＝１时，表示测得的温度值为负值，要先将补码变成原码，再计算十进制数值。
表2是一部分温度值对应的二进制温度数据。
表1DS18B20温度转换时间表
DS18B20完成温度转换后，就把测得的温度值与RAM中的TH、TＬ字节内容作比较。
若Ｔ＞TH或T＜TL，则将该器件内的报警标志位置位，并对主机发出的报警搜索命令作出响应。
因此，可用多只DS18B20同时测量温度并进行报警搜索。
在64位ROM的最高有效字节中存储有循环冗余检验码（CRC）。
主机ROM的前56位来计算CRC值，并和存入DS18B20的CRC值作比较，以判断主机收到的ROM数据是否正确。
表2 一部分温度对应值表
温度/℃
二进制表示
十六进制表示
+125
0000011111010000
07D0H
+85
0000010101010000
0550H
+25.0625
0000000110010000
0191H
+10.125
0000000010100001
00A2H
+0.5
0000000000000010
0008H
0000000000001000
0000H
-0.5
1111111111110000
FFF8H
-10.125
1111111101011110
FF5EH
-25.0625
1111111001101111
FE6FH
-55
1111110010010000
FC90H
另外，由于DS18B20单线通信功能是分时完成的，它有严格的时隙概念，因此读写时序很重要。
系统对DS18B20的各种操作按协议进行。
操作协议为：
初使化DS18B20（发复位脉冲）→发ROM功能命令→发存储器操作命令→处理数据。
1.2DS18B20温度传感器与单片机的接口电路
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.软件设计
#include<
reg51.h>
intrins.h>
math.h>
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
#defineportP0//DB0~DB7数据口
#definebeepP2^6
sbite=P2^0;
//使能
sbitrw=P2^1;
//读写
sbitrs=P2^2;
//数据/命令
sbitcs2=P2^3;
//片选
sbitcs1=P2^4;
sbitbusy=P0^7;
//检测忙
sbitDQ=P3^0;
//定义DS18B20数据端口
ucharfuhao;
//负号寄存器
sbitP2_6=P2^6;
//蜂鸣器数据口
sbitP1_0=P1^0;
//下限加键
sbitP1_1=P1^1;
//下限减键
sbitP1_2=P1^2;
//上限加键
sbitP1_3=P1^3;
//上限减键
uintj=0;
intth=10;
//上限默认值
inttl=-12;
//下限默认值
uints=0,m=0,h=0;
//时分秒初始值
ucharcodehz[][32]={
{0x00,0xF8,0x48,0x48,0x48,0x48,0xFF,0x48,0x48,0x48,0x48,0xFC,0x08,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x07,0x02,0x02,0x02,0x02,0x3F,0x42,0x42,0x42,0x42,0x47,0x40,0x70,0x00,0x00},
//"
电"
2
{0x40,0x20,0x58,0x47,0x54,0x54,0x54,0x54,0x54,0x54,0xD4,0x14,0x06,0x04,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x1F,0x20,0x40,0x80,0x70,0x00},
气"
3
{0x00,0x00,0x08,0x08,0x08,0x08,0x08,0x08,0x08,0x08,0x08,0x0C,0x08,0x00,0x00,0x00,
0x10,0x10,0x10,0x10,0x10,0x10,0x10,0x10,0x10,0x10,0x10,0x10,0x10,0x18,0x10,0x00},
二"
4
{0x84,0x84,0xFC,0x84,0x06,0xF4,0x00,0xFF,0x00,0x84,0x84,0xFC,0x84,0x86,0x04,0x00,
0x20,0x60,0x3F,0x10,0x92,0x41,0x38,0x07,0x40,0x40,0x40,0x7F,0x40,0x60,0x40,0x00},
班"
5
{0x00,0xFE,0x22,0x5A,0x86,0x08,0x88,0x48,0x38,0x0F,0xE8,0x08,0x88,0x0C,0x08,0x00,
0x00,0xFF,0x04,0x08,0x07,0x20,0x11,0x0D,0x41,0x81,0x7F,0x01,0x05,0x19,0x30,0x00},
/*"
陈"
4*/
{0x50,0x4C,0x44,0x44,0x44,0x44,0x45,0xC6,0x44,0x44,0x44,0x44,0x44,0x54,0x4C,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x40,0x80,0x7F,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
宁"
5*/
};
ucharcodetime[][32]={
{0x00,0xFC,0x84,0x84,0x84,0xFE,0x14,0x10,0x90,0x10,0x10,0x10,0xFF,0x10,0x10,0x00,
0x00,0x3F,0x10,0x10,0x10,0x3F,0x00,0x00,0x00,0x23,0x40,0x80,0x7F,0x00,0x00,0x00},
时"
0
{0x00,0x80,0x40,0x20,0x98,0x86,0x80,0x80,0x83,0x8C,0x90,0x20,0xC0,0x80,0x80,0x00,
0x01,0x00,0x80,0x40,0x20,0x1F,0x00,0x40,0x80,0x40,0x3F,0x00,0x00,0x01,0x00,0x00},
分"
1
{0x20,0x24,0x24,0xA4,0xFE,0xA3,0x22,0x80,0x70,0x00,0xFF,0x00,0x10,0x20,0x60,0x00,
0x10,0x08,0x06,0x01,0xFF,0x00,0x81,0x80,0x40,0x20,0x17,0x08,0x04,0x03,0x00,0x00}
秒"
ucharcodenum[][16]={
{0x00,0xE0,0x10,0x08,0x08,0x10,0xE0,0x00,0x00,0x0F,0x10,0x20,0x20,0x10,0x0F,0x00},
0"
{0x00,0x10,0x10,0xF8,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x20,0x20,0x3F,0x20,0x20,0x00,0x00},
1"
{0x00,0x70,0x08,0x08,0x08,0x88,0x70,0x00,0x00,0x30,0x28,0x24,0x22,0x21,0x30,0x00},
2"
{0x00,0x30,0x08,0x88,0x88,0x48,0x30,0x00,0x00,0x18,0x20,0x20,0x20,0x11,0x0E,0x00},
3"
{0x00,0x00,0xC0,0x20,0x10,0xF8,0x00,0x00,0x00,0x07,0x04,0x24,0x24,0x3F,0x24,0x00},
4"
{0x00,0xF8,0x08,0x88,0x88,0x08,0x08,0x00,0x00,0x19,0x21,0x20,0x20,0x11,0x0E,0x00},
5"
{0x00,0xE0,0x10,0x88,0x88,0x18,0x00,0x00,0x00,0x0F,0x11,0x20,0x20,0x11,0x0E,0x00},
6"
6
{0x00,0x38,0x08,0x08,0xC8,0x38,0x08,0x00,0x00,0x00,0x00,0x3F,0x00,0x00,0x00,0x00},
7"
7
{0x00,0x70,0x88,0x08,0x08,0x88,0x70,0x00,0x00,0x1C,0x22,0x21,0x21,0x22,0x1C,0x00},
8"
8
{0x00,0xE0,0x10,0x08,0x08,0x10,0xE0,0x00,0x00,0x00,0x31,0x22,0x22,0x11,0x0F,0x00}
9"
9
ucharcodesign[][16]={
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x00},
-"
{0x00,0xC0,0xE0,0x30,0x10,0x10,0x10,0x20,0x00,0x07,0x0F,0x18,0x10,0x10,0x10,0x08},
C"
{0x00,0x00,0x30,0x48,0x48,0x30,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
°
"
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x30,0x30,0x30,0x00,0x00,0x00,0x00},
."
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
"
{0x00,0x00,0x80,0x80,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x31,0x31,0x00,0x00,0x00,0x00},
:
5
{0x00,0x00,0x00,0xFF,0xFF,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFF,0xFF,0x00,0x00,0x00},
|"
{0x00,0x00,0x00,0x00,0xE0,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0x01,0x01,0x0F,0x01,0x01,0x01},
+"
//延时
voiddelay（uintn）
{
uinti;
for（;
n>
0;
n--）
for（i=200;
i>
i--）;
}
//判断是否忙
voidcheck（）
rs=0;
rw=1;
//读e=1；
port=0x00;
e=1;
while（busy）;
e=0;
//写指令
voidsendcommand（ucharcommand）
check（）;
//指令
rw=0;
//写e=0；
port=command;
//写入指令
//写数据
voidwritedata（uchardat）
rs=1;
//数据
port=dat;
//选屏幕0--全屏，1--左屏，2--右屏；
voidselect（uintn）
switch（n）
{
case0:
cs1=0;
cs2=0;
break;
//低电平选中
case1:
cs2=1;
//cs1左屏
case2:
cs1=1;
//cs2右屏
}
//页
voidsetpage（ucharpage）
page=page&
0x07;
page=page|0xb8;
sendcommand（page）;
//列
voidsetcolumn（ucharcolumn）
column=column&
0x3f;
column=column|0x40;
sendcommand（column）;
//起始行
voidsetline（ucharline）
line=line&
line=line|0xc0;
sendcommand（line）;
//屏幕开关显示0--关，1--开；
voidseton（uintn）
n=n|0x3e;
sendcommand（n）;
//清屏0--全屏，1--左屏，2--右屏；
voidclear（uintn）
uchari,j;
select（n）;
for（i=0;
i<
8;
i++）
setpage（i）;
setcolumn（0）;
for（j=0;
j<
64;
j++）
writedata（0）;
//置0清空
}
//初始化
voidinit（）
seton
（1）;
clear（0）;
setline（0）;
//显示汉字16*16显示
voidshow16（ucharpage,ucharcolumn,ucharscreen,ucharmethod,uchar*str）
select（screen）;
j=0;
setpage（page）;
setcolumn（column）;
16;
{if（method==1）writedata（~str[j++]）;
//method为显示方式。
当等于1时，反白。
elsewritedata（str[j++]）;
setpage（page+1）;
}
//显示数字8*8显示
voidshow8（ucharpage,ucharcolumn,ucharscreen,ucharmethod,uchar*str）
j=0;
setpage（page+1）;
setcolumn（column）;
//显示时间
voidshowtime（）
show16（2,24,2,0,time[0]）;
show16（4,24,2,0,time[1]）;
show16（6,24,2,0,time[2]）;
show8（2,40,2,0,sign[5]）;
show8（4,40,2,0,sign[5]）;
show8（6,40,2,0,sign[5]）;
show8（2,48,2,0,num[h/10]）;
show8（4,48,2,0,num[m/10]）;
show8（6,48,2,0,num[s/10]）;
show8（2,56,2,0,num[h%10]）;
show8（4,56,2,0,num[m%10]）;
show8（6,56,2,0,num[s%10]）;
//中断服务程序
timer0（）interrupt1using1
j++;
TH0=15536/256;
TL0=15536%256;
if（j==20）{
j=0;
if（++s==60）{
s=0;
if（++m==60）{
m=0;
if（++h==24）h=0;
}
}
}
//显示个人信息
voidwelcome（）
show16（0,0,1,0,hz[0]）;
show16（0,16,1,0,hz[1]）;
show16（0,32,1,0,hz[2]）;
show16（0,48,1,0,hz[3]）;
show16（0,8,2,0,hz[4]）;
show1
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