单片机温度检测系统.docx
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单片机温度检测系统
单片机温度检测记录系统
一.设计要求
1.LCD显示实时时钟
2.每30秒采样温度，LCD更新显示温度值
3.按键触发存储当前温度和时钟信息
4.按键触发串口传输存储温度和时钟信息
5.温度测量精度±1度
二．设计方案
1）系统框图
硬件总体框图
2）器件选择
单片机采用80C51
Lcd采用LM1602
外部时钟采用DS1302
数字温度传感器采用DS18B20
3）电路图
三．器件功能：
（1）时钟显示模块DS1302
1）Vcc1：
后备电源，VCC2：
主电源。
在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。
DS1302由Vcc1或Vcc2两者中的较大者供电。
当Vcc2大于Vcc1＋0.2V时，Vcc2给DS1302供电。
当Vcc2小于Vcc1时，DS1302由Vcc1供电。
2）X1、X2：
振荡源，外接32.768kHz晶振。
3）RST：
复位/片选线，通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。
RST输入有两种功能：
首先，RST接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供终止单字节或多字节数据的传送手段。
当RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对DS1302进行操作。
如果在传送过程中RST置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。
上电运行时，在Vcc>2.0V之前，RST必须保持低电平。
只有在SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平。
4）I/O为串行数据输入输出端（双向）。
5）SCLK为时钟输入端。
（2）LM016L显示模块
引脚说明：
引脚
符号
功能说明
1
VSS
一般接地
2
VDD
接电源（+5V）
3
V0
液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高（对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度）。
4
RS
RS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。
5
R/W
R/W为读写信号线，高电平
（1）时进行读操作，低电平（0）时进行写操作。
6
E
E（或EN）端为使能（enable）端，下降沿使能。
7
DB0
底4位三态、双向数据总线0位（最低位）
8
DB1
底4位三态、双向数据总线1位
9
DB2
底4位三态、双向数据总线2位
10
DB3
底4位三态、双向数据总线3位
11
DB4
高4位三态、双向数据总线4位
12
DB5
高4位三态、双向数据总线5位
13
DB6
高4位三态、双向数据总线6位
14
DB7
高4位三态、双向数据总线7位（最高位）（也是busyflang）
寄存器选择控制表
RS
R/W
操作说明
0
0
写入指令寄存器（清除屏等）
0
1
都busyflag（DB7），以及读取位址计数器（DB0~DB6）值
1
0
写入数据寄存器（显示各字型等）
1
1
从数据寄存器读取数据
（3）数字温度传感器DS18B20
引脚定义：
（1）DQ为数字信号输入/输出端；
（2）GND为电源地；
（3）VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。
图2：
DS18B20内部结构图
DS18B20工作原理
DS18B20的读写时序和测温原理与DS1820相同，只是得到的温度值的位数因分辨率不同而不同，且温度转换时的延时时间由2s减为750ms。
DS18B20测温原理如图3所示。
图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。
高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。
计数器1和温度寄存器被预置在－55℃所对应的一个基数值。
计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，计数器1的预置将重新被装入，计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。
图3中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正计数器1的预置值。
DS18B20有4个主要的数据部件：
（1）光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码。
64位光刻ROM的排列是：
开始8位（28H）是产品类型标号，接着的48位是该DS18B20自身的序列号，最后8位是前面56位的循环冗余校验码（CRC=X8+X5+X4+1）。
光刻ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。
（2）DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量，以12位转化为例：
用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以0.0625℃/LSB形式表达，其中S为符号位。
表1:
DS18B20温度值格式
这是12位转化后得到的12位数据，存储在18B20的两个8比特的RAM中，二进制中的前面5位是符号位，如果测得的温度大于0，这5位为0，只要将测到的数值乘于0.0625即可得到实际温度；如果温度小于0，这5位为1，测到的数值需要取反加1再乘于0.0625即可得实际温度。
例如+125℃的数字输出为07D0H，+25.0625℃的数字输出为0191H，-25.0625℃的数字输出为FF6FH，-55℃的数字输出为FC90H。
（3）DS18B20温度传感器的存储器
DS18B20温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的EEPRAM,后者存放高温度和低温度触发器TH、TL和结构寄存器。
（4）配置寄存器
该字节各位的意义如下：
表3：
配置寄存器结构
TMR1R011111
低五位一直都是"1"，TM是测试模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式。
在DS18B20出厂时该位被设置为0，用户不要去改动。
R1和R0用来设置分辨率，如下表所示：
（DS18B20出厂时被设置为12位）
温度分辨率设置表
R1
R0
分辨率
温度最大转换时间
0
0
9位
93.75ms
0
1
10位
187.5ms
1
0
11位
375ms
1
1
12位
750ms
DS1302实时时钟送LM016L显示程序（结果不能显示，找不到原因）
#include
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
sbitrs=P2^0;//LM016L指令/数据寄存器（0/1）
sbite=P2^1;//LM016L使能控制端
sbitsclk=P3^6;//DS1302串行时钟，输入，控制数据的输入输出
sbitio=P3^7;//DS1302数据端
sbitrst=P3^5;//DS1302复位端
uinttemp;//定义整形温度数据
floatf_temp;
ucharcodenum[]="0123456789";
ucharcodenian[]="20--";
ucharcodeshi[]=":
:
";
ucharread_add[]={0x8d,0x8b,0x89,0x87,0x85,0x83,0x81};//DS1302读数据地址端
ucharwrite_add[]={0x8c,0x8a,0x88,0x86,0x84,0x82,0x80};//DS1302写数据地址端
uchartime_data[]={11,1,12,5,18,00,00};//设置初始时间
ucharcodetable[]={0x3e,0x7f,0x08,0x18,0x7e,0x5a,0xff,0x00};
uchardisp[14];//定义数组
/***************************************************/
voiddelayms（uintz）
{
uinti,j;
for（i=z;i>0;i--）
for（j=120;j>0;j--）;
}
voiddelayus（uinttime）
{
while（time--）;
}
/**************************************************************/
voidwrite_com（ucharcom）
{
rs=0;//选择指令寄存器
P0=com;//把命令写入P0
delayms（5）;//延时，让1602准备接受数据
e=1;
delayms（5）;
e=0;
}
voidwrite_data（uchardate）
{
rs=1;//选择数据寄存器
P0=date;//把要显示的数据送入P0口
delayms（5）;//延时，使1602做好准备
e=1;//数据送入显示屏显示
delayms（5）;
e=0;
}
/*****************************************************************/
voidinit（）
{
ucharnum;
write_com（0x38）;
write_com（0x06）;
write_com（0x0c）;
write_com（0x01）;
write_com（0x80+0x40）;//第二行地址
for（num=0;num<8;num++）
{
write_data（shi[num]）;
delayms
（1）;
}
write_com（0x80）;//第一行地址
for（num=0;num<10;num++）
{
write_data（nian[num]）;
delayms
（1）;
}
}
/*********************************************************/
voidwrite_ds1302_byte（uchardat）
{
uchari;
for（i=0;i<8;i++）
{
io=dat&0x01;//输出最低位
sclk=1;
sclk=0;
dat=dat>>1;//dat右移一位
//0->1制造上升沿，写数据
}
}
voidwrite_ds1302（ucharadd,uchardat）
{
rst=0;
_nop_（）;
sclk=0;
_nop_（）;
rst=1;
_nop_（）;
write_ds1302_byte（add）;
write_ds1302_byte（dat）;
rst=0;
_nop_（）;
sclk=1;
}
ucharread_ds1302（ucharadd）
{
uchari,value;
rst=0;_nop_（）;
sclk=0;_nop_（）;
rst=1;_nop_（）;
write_ds1302_byte（add）;
for（i=0;i<8;i++）
{
value=value>>1;
sclk=0;
if（io）value=value|0x80;
sclk=1;
_nop_（）;
}
rst=0;_nop_（）;
sclk=0;_nop_（）;
sclk=1;
_nop_（）;
io=0;
returnvalue;
}
voidread_rtc（void）
{
uinti;
for（i=0;i<7;i++）
{
time_data[i]=read_ds1302（read_add[i]）;
}
}
voidz（）
{
write_com（0x80+0x40+9）;
switch（disp[2]）
{
case1:
write_data（'M'）;
delayms（5）;
write_data（'o'）;
delayms（5）;
write_data（'n'）;
break;
case2:
write_data（'T'）;
delayms（5）;
write_data（'u'）;
delayms（5）;
write_data（'e'）;
break;
case3:
write_data（'W'）;
delayms（5）;
write_data（'e'）;
delayms（5）;
write_data（'n'）;
break;
case4:
write_data（'T'）;
delayms（5）;
write_data（'h'）;
delayms（5）;
write_data（'u'）;
break;
case5:
write_data（'F'）;
delayms（5）;
write_data（'r'）;
delayms（5）;
write_data（'i'）;
break;
case6:
write_data（'S'）;
delayms（5）;
write_data（'a'）;
delayms（5）;
write_data（'t'）;
break;
case7:
write_data（'S'）;
delayms（5）;
write_data（'u'）;
delayms（5）;
write_data（'n'）;
break;
}
}
/**********************************************************/
voidtime_change（void）
{
disp[0]=time_data[0]%16;//年
disp[1]=time_data[0]/16;
disp[2]=time_data[1]%16;//周
disp[3]=time_data[1]/16;
disp[4]=time_data[2]%16;//月
disp[5]=time_data[2]/16;
disp[6]=time_data[3]%16;//日
disp[7]=time_data[3]/16;
disp[8]=time_data[4]%16;//时
disp[9]=time_data[4]/16;
disp[10]=time_data[5]%16;//分
disp[11]=time_data[5]/16;
disp[12]=time_data[6]%16;//秒
disp[13]=time_data[6]/16;
}
voiddisplay（）
{
write_com（0x82）;//年
write_data（0x30+disp[1]）;
write_com（0x83）;
write_data（0x30+disp[0]）;
z（）;//周
write_com（0x85）;//月
write_data（0x30+disp[5]）;
write_com（0x86）;
write_data（0x30+disp[4]）;
write_com（0x88）;//日
write_data（0x30+disp[7]）;
write_com（0x89）;
write_data（0x30+disp[6]）;
write_com（0xc0）;//时
write_data（0x30+disp[9]）;
write_data（0xc1）;
write_data（0x30+disp[8]）;
write_com（0xc3）;//分
write_data（0x30+disp[11]）;
write_com（0xc4）;
write_data（0x30+disp[10]）;
write_com（0xc6）;//秒
write_data（0x30+disp[13]）;
write_com（0xc7）;
write_data（0x30+disp[12]）;
}
/**********************************************************************/
//////主程序///////
///////////////////////////////////////////////////////////
voidmain（void）
{
init（）;
Delay_2Us（200）;
temp=Ds18b20_Read_Temperature（）;
Delay_50Us（1000）;//空读一次，读出默认的85
while
（1）
{
gotoxy（20,1）;
change（）;
LCD_display（tmp）;
Delay_50Us（100）;
write_com（0x80+14）;
write_data（'m'）;
delayms（100）;
write_com（0x80+14）;
write_data（''）;
write_com（0x80+14）;
write_data（'x'）;
delayms（100）;
write_com（0x80+14）;
write_data（''）;
write_com（0x80+14）;
write_data（'l'）;
delayms（100）;
write_com（0x80+14）;
write_data（''）;
read_rtc（）;
display（）;
}
}
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