基于单片机的18B20温度采集与适时24C02存储方案设计.docx
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基于单片机的18B20温度采集与适时24C02存储方案设计
基于单片机的温度采集与适时存储方案设计
摘要
本课题为基于STC89C52单片机的温度采集与适时存储功能设计。
系统不仅具有适时的温度采集功能，而且还具有将温度存储的功能，为一些场合需记录特殊温度提供了可能。
温度采集部分使用单总线的DS18B20温度传感器，用液晶LCD1602作为显示器，存储器件使用芯片AT24C02。
温度传感器DS18B20采集温度信号送给单片机处理，单片机再把温度数据送液晶显示器LCD1602显示，键盘是用来温度查询的，本设计还可以根据需要实时存储并显示一些必要的温度值。
关键词：
STC89C52单片机18B20LCD160224C02存储
Abstract
ThistopicisSTC89C52basedonsingle-chiptemperaturegatheringandtimelystoragefunctiondesign.Systemnotonlyhasthefunctionoftemperaturegatheringtimely,butalsohasthefunctionofstoragetemperaturewillneedsomeoccasionsforspecialtemperaturerecords.TemperaturegatheringpartusesingletemperaturesensorDS18B20buswithLCDdisplay,LCD1602,storagedevicesusedasAT24C02chips.TemperaturesensorDS18B20collectiontemperaturesignalprocessingchipmicrocontroller,forthetemperaturedatasentLCD1602LCDdisplayandkeyboardisused,thedesignofthetemperatureinquiresaccordingtostillcanreal-timedisplaysomenecessaryandstoragetemperature.
Keywords:
STC89C52microcontroller18B20LCD160224C02storage
一、方案选择与论证
按照系统的设计功能要求，本设计采用单片机软件系统实现，用单片机的自动控制能力配合按键控制，来控制温度的采集和适时存储。
确定设计系统由单片机主控模块、测温模块、显示模块、按键接口模块和存储模块共五个模块组成，电路系统框图如图1所示。
1）显示方案选择
方案一：
温度的显示可以用数码管，但数码管的只能显示简单的数字，其电路复杂，占用资源较多，显示信息少，不宜显示大量信息。
方案二：
用液晶显示器LCD1602显示温度，其功耗小、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧，且其内部的字符发生存储器（CGROM）已经存储了160个不同的点阵字符图形。
我们通过比较选择方案二。
2）温度采集方案选择
方案一:
采用SHT10来实现温度采集，SHT10是瑞士Sensirion公司生产的具有I2C总线接口的单片全校准数字式相对湿度和温度传感器。
该传感器采用独特的CMOSensTM技术，具有数字式输出、免调试、免标定、免外围电路及全互换的特点。
方案二：
温度传感器DS18B20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，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，它内部有一个结构为8字节的高速暂存RAM存储器。
本设计只需采集温度，故我们通过比较选择方案二。
二、理论计算
2.1温度计算
实现温度的实时显示是由计算温度子程序将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，从DS18B20读取出的二进制值必须先转换成十进制值，才能用于字符显示。
因为DS18B20的转换精度为9-12位可选的，为了提高精度采用12位。
在采用12位转换精度时，温度寄存器里德值是以0.0625为步进的，即温度值为温度寄存器里德二进制值乘以0.0625，就是实际的十进制温度值。
华氏温度与摄氏温度的转换公式：
摄氏：
C=5/9ºC（F-32）华氏：
F=9/5ºC+32
计算温度子程序流程图见图2图2
三6{;F;tj6?
#b0r9hfG]x0三三、硬件的设计与实现
根据方案的选择，系统由AT89C52、显示电路、测温电路和键盘电路组成。
其电路如图3所示：
注：
接口有错，从网上找的图，24C02也没画上去，具体节后见程序端口定义。
四，软件部分
硬件部分不多说了，时间很紧，软件里写的很详细，请参考者仔细阅读程序。
使用注意：
由于程序是模块化设计的，所以使用时应根据各模块程序类型来复制粘贴。
下面附一个本人调试时的界面图，供大家参考。
1．18b20驱动程序
///*************18b20.h********///////
#ifndef__18b20_h__
#define__18b20_h__
#include
#include<18b20.h>
#include
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
sbitDQ=P1^3;
externvoidread_ds18b20（）;
externvoiddelay（uinti）;
externvoidInit_DS18B20（void）;
externunsignedcharReadOneChar（void）;
externvoidWriteOneChar（uchardat）;
externunsignedintReadTemperature（void）;
#endif
///*************18b20.c********///////
/*--------------程序名称：
18b20驱动程序--------------------------------------------------------*/
/*--------------出口信息：
读出温度值后，返回值为t，使用时，把t值付给一个Int型变量即可使用------*/
/*--------------注意：
温度值t为int型，高四位为0------------------------------------------------*/
/*--------------作者：
孟良---------------------------------------------------------------------*/
/*--------------单位：
安徽建筑工业学院---------------------------------------------------------*/
/*--------------时间：
2010.8.27----------------------------------------------------------------*/
#include
#include<18b20.h>
#include
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
/*******************延时函数******************/
voiddelay（uinti）
{
while（i--）;
}
/******************************************************************/
/*初始化*/
/*****************************************************************/
voidInit_DS18B20（void）
{
unsignedcharx=0;
DQ=1;//DQ复位
delay（8）;//稍做延时
DQ=0;//单片机将DQ拉低
delay（80）;//精确延时大于480us
DQ=1;//拉高总线
delay（10）;
x=DQ;//稍做延时后如果x=0则初始化成功x=1则初始化失败
delay（5）;
}
//读一个字节
unsignedcharReadOneChar（void）
{
uintj=0;
uchardat=0;
for（j=8;j>0;j--）
{
DQ=0;//给脉冲信号
dat>>=1;
DQ=1;//给脉冲信号
if（DQ）
dat|=0x80;
delay（5）;
}
return（dat）;
}
//写一个字节
voidWriteOneChar（uchardat）
{
uchark=0;
for（k=8;k>0;k--）
{
DQ=0;
DQ=dat&0x01;
delay（5）;
DQ=1;
dat>>=1;
}
delay（5）;
}
//读取温度
unsignedintReadTemperature（void）
{
unsignedchara=0;
unsignedintb=0;
unsignedintt=0;
Init_DS18B20（）;
WriteOneChar（0xCC）;//跳过读序号列号的操作
WriteOneChar（0x44）;//启动温度转换
delay（200）;
Init_DS18B20（）;
WriteOneChar（0xCC）;//跳过读序号列号的操作
WriteOneChar（0xBE）;//读取温度寄存器等（共可读9个寄存器）前两个就是温度
a=ReadOneChar（）;//低位
b=ReadOneChar（）;//高位
b<<=8;
t=a+b;
if（t==0x0550）//屏蔽第一次显示85
return（0）;
else
return（t）;
}
2.1602驱动程序
//////////////*1602.h*********////////
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
sbitrs=P2^4;
sbitrw=P2^5;
sbite=P2^6;
voiddelay_1ms（uintz）;
voidinit_1602（）;
voidwrite_1602_com（ucharcom）;
voidwrite_1602_dat（uchardate）;
voiddelay_1ms（uintz）
{
uintx,y;
for（x=z;x>0;x--）
for（y=110;y>0;y--）;
}
voidinit_1602（）
{
delay_1ms（15）;
write_1602_com（0x38）;//显示模式设置，不检测忙信号
write_1602_com（0x0c）;//开显示，显示光标，闪烁
write_1602_com（0x06）;//当读或写一个字节后，地址加1，光标向后移一字节
write_1602_com（0x80）;//光标显示在第一行第一个字节
}
voidwrite_1602_com（ucharcom）
{
rs=0;
rw=0;
P0=com;
delay_1ms（5）;
e=1;
delay_1ms（5）;
e=0;
}
voidwrite_1602_dat（uchardate）
{
rs=1;
rw=0;
P0=date;
delay_1ms（5）;
e=1;
delay_1ms（5）;
e=0;
}
3.24c02驱动程序
////////////24c02.H//////////
#ifndef__24C02_h__
#define__24C02_h__
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuinrunsignedint
#defineAddWr0xae
#defineAddRd0xaf
sbitwp=P1^0;
sbitscl=P1^1;
sbitsda=P1^2;
externvoidmDelay（unsignedcharj）;
externvoidStart（void）;
externvoidStop（void）;
externvoidAck（void）;
externvoidNoAck（void）;
externvoidSend（unsignedcharData）;
externunsignedcharRead（void）;
externvoidWrToROM（unsignedcharData[],unsignedcharAddress,unsignedcharNum）;
externvoidRdFromROM（unsignedcharData[],unsignedcharAddress,unsignedcharNum）;
externvoidSend_Byte_add（ucharaddress,uchardate）;
externucharRead_Byte_add（ucharaddress）;
#endif
/*******************************************************************************
*标题:
24C02调试*
*
*要写入和读出的值都是放在table中，想办法把给要显示的值给table就行,但是本C程序根据调试，
写入数组数据时较方便，而写入单个的数或变化着的数不是太方便。
为此，在此C函数中加入写入
和读出单个字节的函数就较方便。
*作者：
孟良
*单位：
安徽建筑工业学院*
*时间：
2010.8.26*
********************************************************************************/
#include
#include
#include<24c02.h>
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
#defineAddWr0xae
#defineAddRd0xaf
/*------------------------------------------------
延时程序
------------------------------------------------*/
/*voidmDelay（unsignedcharj）
{
unsignedinti;
for（;j>0;j--）
{
for（i=0;i<125;i++）
{;}
}
}
*/
/*------------------------------------------------
启动IIC总线
------------------------------------------------*/
voidStart（void）
{
sda=1;
_nop_（）;_nop_（）;
scl=1;
_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;
sda=0;
_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;
scl=0;
}
/*------------------------------------------------
停止IIC总线
------------------------------------------------*/
voidStop（void）
{
sda=0;
_nop_（）;
scl=1;
_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;
sda=1;
_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;
scl=0;
}
/*------------------------------------------------
应答IIC总线
------------------------------------------------*/
voidAck（void）
{
sda=0;
_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;
scl=1;
_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;
scl=0;
_nop_（）;_nop_（）;
}
/*------------------------------------------------
非应答IIC总线
------------------------------------------------*/
/*voidNoAck（void）
{
sda=1;
_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;
scl=1;
_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;
scl=0;
_nop_（）;_nop_（）;
}
/*------------------------------------------------
发送一个字节
------------------------------------------------*/
voidSend（unsignedcharData）
{
unsignedcharBitCounter=8;
unsignedchartemp;
do
{
temp=Data;
scl=0;
_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;
if（（temp&0x80）==0x80）
sda=1;
else
sda=0;
scl=1;
temp=Data<<1;
Data=temp;
BitCounter--;
}
while（BitCounter）;
scl=0;
}
/*------------------------------------------------
读入一个字节并返回
------------------------------------------------*/
unsignedcharRead（void）
{
unsignedchartemp=0;
unsignedchartemp1=0;
unsignedcharBitCounter=8;
sda=1;
do
{
scl=0;
_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;
scl=1;
_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;
if（sda）
temp=temp|0x01;
else
temp=temp&0xfe;
if（BitCounter-1）
{
temp1=temp<<1;
temp=temp1;
}
BitCounter--;
}
while（BitCounter）;
return（temp）;
}
voidSend_Byte_add（ucharaddress,uchardate）//向24C02写入一个字节函数
{
Start（）;
Send（AddWr）;
Ack（）;
Send（address）;
Ack（）;
Send（date）;
Ack（）;
Stop（）;
}
ucharRead_Byte_add（ucharaddress）//从24C02读出一个字节函数
{
uchardate;
Start（）;
Send（AddWr）;
Ack（）;
Send（address）;
Ack（）;
Start（）;
Send（AddRd）;
Ack（）;
date=Read（）;
Stop（）;
returndate;
}
/*------------------------------------------------
写入数据
------------------------------------------------*/
/*voidWrToROM（unsignedcharData[],unsignedcharAddress,unsignedcharNum）
{
unsignedchari;
unsignedchar*PData;
PData=Data;
for（i=0;i{
Start（）;
Send（AddWr）;//写入芯片地址
Ack（）;
Send（Address+i）;//写入存储地址
Ack（）;
Send（*（PData+i））;//写数据
Ack（）;
Stop（）;
mDelay（20）;
}
}*/
/*------------------------------------------------
读出数据
------------------------------------------------*/
/*voidRdFromROM（unsignedcharData[],unsignedcharAddress,unsignedch
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