温度传感器DS18B及LCD1602的使用.docx
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温度传感器DS18B及LCD1602的使用
西南科技大学
实验报告
课程名称：
单片机原理及其应用A
实验名称：
LCD1602及DS18B20的应用
姓名：
XX
学号:
XXXXXXXXXX
班级：
XXXX
指导教师：
XXX
西南科技大学信息工程学院制
实验题目
一、实验目的
1．学习和理解液晶显示的原理，并且能够读懂液晶显示的时序图，学会编写有关LCD1602的读、写等的程序。
2．学习和理解温度传感器的原理，并尝试着应用，能够根据DS18B20中存储的十六进制数来计算温度，理解原码和补码的转换。
3．在实验中，每次出现问题时，能够冷静地面对，通过改正实验中的错误，逐渐积累经验。
二、实验原理
1.1602液晶内部自带80个字节的DDRAM，用来存储待显示的字符代码，如下图所示：
图11602的DDRAM结构图
第一行的地址是0x00到0x27，第二行的地址从0x40到0x67，其中第一行0x00到0x0F是与液晶上第一行16个字符显示位置相对应的，第二行0x40到0x4F是与第二行16个字符显示位置相对应的。
而每行都多出来一部分，是为了显示移动字幕设置的。
1602字符液晶是显示字符的，因此它跟ASCII字符表是对应的。
2.1602基本的读写时序有4个：
（1）读状态；
（2）读数据（较少使用）；（3）写命令；（4）写数据。
（1）读状态：
1602液晶有一个状态字字节，通过读取这个状态字的内容，就可知道1602液晶的一些内部情况，如下表所示：
图21602读状态
（3）写命令：
时序要求：
RS=L，R/W=L，D0~D7=指令码，E=高脉冲（E使能引脚先从低拉高，再从高拉低，形成一个高脉冲）。
（4）写数据：
时序要求：
RS=H，R/W=L，D0~D7=数据，E=高脉冲
3.1-Wire总线开始需要检测这条总线上是否存在DS18B20这个器件。
如果这条总线上存在DS18B20，总线会根据时序要求返回一个低电平脉冲，如果不存在的话，也就不会返回脉冲，即总线保持为高电平，所以习惯上称之为检测存在脉冲。
此外，获取存在脉冲不仅仅是检测是否存在DS18B20，还要通过这个脉冲过程通知DS18B20准备好，单片机要对它进行操作了。
4.DS18B20芯片通过达拉斯公司的单总线协议依靠一个单线端口通讯，如何区分不同的器件呢？
在每个DS18B20内部都有一个唯一的64位长的序列号，这个序列号值就存在DS18B20内部的ROM中。
开始的8位是产品类型编码（DS18B20是0x10），接着的48位是每个器件唯一的序号，最后的8位是CRC校验码。
这里只讲一条总线上只接一个器件的指令和程序，可以跳过ROM，不进行ROM检测（0xCC）。
三、实验步骤
1.打开protues，新建一个文件，根据实验内容和实验要求，画出原理图并保存。
2.打开keil，新建工程和文件，根据protues中已经画好的原理图的连线方式和实验内容及其要求，编写程序并进行编译。
3.当在keil中的程序经编译没有语法错误时，生成hex文件，将它导入到protues的单片机中，进行仿真。
根据实验内容和要求对实验结果进行检测，若实验结果正确，则进行下一个实验，若实验结果和实验要求不同，则分别查找可能存在于程序和原理图中的问题，改正并直到结果正确为止。
四、实验结果及分析
1.在protues中运行编写的第一个程序，结果如下图所示：
图31602显示字符
运行之后，屏幕上显示“Hello”和“WelcometoSwust”，其中“Hello”位于第一行，从第五位开始显示，此处的程序为unsignedcharstr[]="Hello";InitLcd1602（）;LcdShowStr（5,0,str）;而“WelcometoSwust”显示在第二行，此处的程序为LcdShowStr（0,1,"WelcometoSWUST!
"）。
2.运行第二个程序，结果如下所示：
图4DS18B20和1602的应用结果
实验时，通过手动调节温度传感器上面的值，进行升温或者降温，LCD1602将会显示对应的温度值，通过计算温度传感器的储存器内的值，可得到与液晶显示屏上相同的值。
图5DS18B20寄存器内容
其中DS18B20主要寄存器数据格式如下所示：
图6DS18B寄存器格式
由此可计算出温度传感器的值。
五、体会
这次实验，主要是对于单片机的应用，所以基本上是对于之前所学习的知识的应用。
对于LCD1602和温度传感器来说，它们的硬件电路的连线都比较简单，但是这也意味着在软件编程方面的复杂。
1602和DS18B20的时序都比较复杂，所以程序也比较复杂。
在写第二个温度传感器的程序的时候，会用到第一个LCD1602的程序，所以在编程的时候，可以把1602的读、写以及初始化等单独写成一个程序，这样更有利于功能的实现。
和前面一样，实验不可能都是一开始就成功的，总会有各种各样的错误，有的或许是粗心，有的或许是不懂，但无论怎么样，经过自己细心地查找和学习并改正之后，这些都会成为宝贵的经验，这是单独看书找不到的。
这虽然是最后一次的单片机实验了，但学习并没有结束，在未来的日子里，我们依旧要多动手，编写程序，要用到单片机的地方很多，只有不停地实践和练习，我们才能够学习得更好。
六、附录
1.LCD显示字符程序（keil编写）
#include
sbitLCD1602_RS=P2^0;
sbitLCD1602_RW=P2^1;
sbitLCD1602_E=P2^2;
/*等待液晶准备好*/
voidLcdWaitReady（）
{
unsignedcharsta;
P0=0xFF;
LCD1602_RS=0;
LCD1602_RW=1;
do{
LCD1602_E=1;
sta=P0;//读取状态字
LCD1602_E=0;
}while（sta&0x80）;//bit7等于1表示液晶正忙，重复检测直到其等于0为止
}
/*向LCD1602液晶写入一字节命令，cmd-待写入命令值*/
voidLcdWriteCmd（unsignedcharcmd）
{
LcdWaitReady（）;
LCD1602_RS=0;
LCD1602_RW=0;
P0=cmd;
LCD1602_E=1;
LCD1602_E=0;
}
/*向LCD1602液晶写入一字节数据，dat-待写入数据值*/
voidLcdWriteDat（unsignedchardat）
{
LcdWaitReady（）;
LCD1602_RS=1;
LCD1602_RW=0;
P0=dat;
LCD1602_E=1;
LCD1602_E=0;
}
/*设置显示RAM起始地址，亦即光标位置，（x,y）-对应屏幕上的字符坐标*/
voidLcdSetCursor（unsignedcharx,unsignedchary）
{
unsignedcharaddr;
if（y==0）//由输入的屏幕坐标计算显示RAM的地址
addr=0x00+x;//第一行字符地址从0x00起始
else
addr=0x40+x;//第二行字符地址从0x40起始
LcdWriteCmd（addr|0x80）;//设置RAM地址
}
/*在液晶上显示字符串，（x,y）-对应屏幕上的起始坐标，str-字符串指针*/
voidLcdShowStr（unsignedcharx,unsignedchary,unsignedchar*str）
{
LcdSetCursor（x,y）;//设置起始地址
while（*str!
='\0'）//连续写入字符串数据，直到检测到结束符
{
LcdWriteDat（*str++）;//先取str指向的数据，然后str自加1
}
}
/*初始化1602液晶*/
voidInitLcd1602（）
{
LcdWriteCmd（0x38）;//16*2显示，5*7点阵，8位数据接口
LcdWriteCmd（0x0C）;//显示器开，光标关闭
LcdWriteCmd（0x06）;//文字不动，地址自动+1
LcdWriteCmd（0x01）;//清屏
}
externvoidInitLcd1602（）;
externvoidLcdShowStr（unsignedcharx,unsignedchary,unsignedchar*str）;
voidmain（）
{
unsignedcharstr[]="Hello";
InitLcd1602（）;
LcdShowStr（5,0,str）;
LcdShowStr（0,1,"WelcometoSWUST!
"）;
while
（1）;
}
2.温度传感器的液晶显示程序
#include
#include
sbitIO_18B20=P3^1;//DS18B20通信引脚
/*软件延时函数，延时时间（t*10）us*/
sbitLCD1602_RS=P2^0;
sbitLCD1602_RW=P2^1;
sbitLCD1602_E=P2^2;
voidDelayX10us（unsignedchart）
{
do{
_nop_（）;
_nop_（）;
_nop_（）;
_nop_（）;
_nop_（）;
_nop_（）;
_nop_（）;
_nop_（）;
}while（--t）;
}
/*复位总线，获取存在脉冲，以启动一次读写操作*/
/*等待液晶准备好*/
voidLcdWaitReady（）
{
unsignedcharsta;
P0=0xFF;
LCD1602_RS=0;
LCD1602_RW=1;
do{
LCD1602_E=1;
sta=P0;//读取状态字
LCD1602_E=0;
}while（sta&0x80）;//bit7等于1表示液晶正忙，重复检测直到其等于0为止
}
/*向LCD1602液晶写入一字节命令，cmd-待写入命令值*/
voidLcdWriteCmd（unsignedcharcmd）
{
LcdWaitReady（）;
LCD1602_RS=0;
LCD1602_RW=0;
P0=cmd;
LCD1602_E=1;
LCD1602_E=0;
}
/*向LCD1602液晶写入一字节数据，dat-待写入数据值*/
voidLcdWriteDat（unsignedchardat）
{
LcdWaitReady（）;
LCD1602_RS=1;
LCD1602_RW=0;
P0=dat;
LCD1602_E=1;
LCD1602_E=0;
}
/*设置显示RAM起始地址，亦即光标位置，（x,y）-对应屏幕上的字符坐标*/
voidLcdSetCursor（unsignedcharx,unsignedchary）
{
unsignedcharaddr;
if（y==0）//由输入的屏幕坐标计算显示RAM的地址
addr=0x00+x;//第一行字符地址从0x00起始
else
addr=0x40+x;//第二行字符地址从0x40起始
LcdWriteCmd（addr|0x80）;//设置RAM地址
}
/*在液晶上显示字符串，（x,y）-对应屏幕上的起始坐标，str-字符串指针*/
voidLcdShowStr（unsignedcharx,unsignedchary,unsignedchar*str）
{
LcdSetCursor（x,y）;//设置起始地址
while（*str!
='\0'）//连续写入字符串数据，直到检测到结束符
{
LcdWriteDat（*str++）;//先取str指向的数据，然后str自加1
}
}
/*初始化1602液晶*/
voidInitLcd1602（）
{
LcdWriteCmd（0x38）;//16*2显示，5*7点阵，8位数据接口
LcdWriteCmd（0x0C）;//显示器开，光标关闭
LcdWriteCmd（0x06）;//文字不动，地址自动+1
LcdWriteCmd（0x01）;//清屏
}
bitGet18B20Ack（）
{
bitack;
EA=0;//禁止总中断
IO_18B20=0;//产生500us复位脉冲
DelayX10us（50）;
IO_18B20=1;
DelayX10us（6）;//延时60us
ack=IO_18B20;//读取存在脉冲
while（!
IO_18B20）;//等待存在脉冲结束
EA=1;//重新使能总中断
returnack;
}
/*向DS18B20写入一个字节，dat-待写入字节*/
voidWrite18B20（unsignedchardat）
{
unsignedcharmask;
EA=0;//禁止总中断
for（mask=0x01;mask!
=0;mask<<=1）//低位在先，依次移出8个bit
{
IO_18B20=0;//产生2us低电平脉冲
_nop_（）;
_nop_（）;
if（（mask&dat）==0）//输出该bit值
IO_18B20=0;
else
IO_18B20=1;
DelayX10us（6）;//延时60us
IO_18B20=1;//拉高通信引脚
}
EA=1;//重新使能总中断
}
/*从DS18B20读取一个字节，返回值-读到的字节*/
unsignedcharRead18B20（）
{
unsignedchardat;
unsignedcharmask;
EA=0;//禁止总中断
for（mask=0x01;mask!
=0;mask<<=1）//低位在先，依次采集8个bit
{
IO_18B20=0;//产生2us低电平脉冲
_nop_（）;
_nop_（）;
IO_18B20=1;//结束低电平脉冲，等待18B20输出数据
_nop_（）;//延时2us
_nop_（）;
if（!
IO_18B20）//读取通信引脚上的值
dat&=~mask;
else
dat|=mask;
DelayX10us（6）;//再延时60us
}
EA=1;//重新使能总中断
returndat;
}
/*启动一次18B20温度转换，返回值-表示是否启动成功*/
bitStart18B20（）
{
bitack;
ack=Get18B20Ack（）;//执行总线复位，并获取18B20应答
if（ack==0）//如18B20正确应答，则启动一次转换
{
Write18B20（0xCC）;//跳过ROM操作
Write18B20（0x44）;//启动一次温度转换
}
return~ack;//ack==0表示操作成功，所以返回值对其取反
}
/*读取DS18B20转换的温度值，返回值-表示是否读取成功*/
bitGet18B20Temp（int*temp）
{
bitack;
unsignedcharLSB,MSB;//16bit温度值的低字节和高字节
ack=Get18B20Ack（）;//执行总线复位，并获取18B20应答
if（ack==0）//如18B20正确应答，则读取温度值
{
Write18B20（0xCC）;//跳过ROM操作
Write18B20（0xBE）;//发送读命令
LSB=Read18B20（）;//读温度值的低字节
MSB=Read18B20（）;//读温度值的高字节
*temp=（（int）MSB<<8）+LSB;//合成为16bit整型数
}
return~ack;//ack==0表示操作应答，所以返回值为其取反值
}
bitflag1s=0;//1s定时标志
unsignedcharT0RH=0;//T0重载值的高字节
unsignedcharT0RL=0;//T0重载值的低字节
/*整型数转换为字符串，str-字符串指针，dat-待转换数，返回值-字符串长度*/
unsignedcharIntToString（unsignedchar*str,intdat）
{
signedchari=0;
unsignedcharlen=0;
unsignedcharbuf[6];
if（dat<0）//如果为负数，首先取绝对值，并在指针上添加负号
{
dat=-dat;
*str++='-';
len++;
}
do
{//先转换为低位在前的十进制数组
buf[i++]=dat%10;
dat/=10;
}while（dat>0）;
len+=i;//i最后的值就是有效字符的个数
while（i-->0）//将数组值转换为ASCII码反向拷贝到接收指针上
{
*str++=buf[i]+'0';
}
*str='\0';//添加字符串结束符
returnlen;//返回字符串长度
}
/*配置并启动T0，ms-T0定时时间*/
voidConfigTimer0（unsignedintms）
{
unsignedlongtmp;//临时变量
tmp=11059200/12;//定时器计数频率
tmp=（tmp*ms）/1000;//计算所需的计数值
tmp=65536-tmp;//计算定时器重载值
tmp=tmp+12;//补偿中断响应延时造成的误差
T0RH=（unsignedchar）（tmp>>8）;//定时器重载值拆分为高低字节
T0RL=（unsignedchar）tmp;
TMOD&=0xF0;//清零T0的控制位
TMOD|=0x01;//配置T0为模式1
TH0=T0RH;//加载T0重载值
TL0=T0RL;
ET0=1;//使能T0中断
TR0=1;//启动T0
}
/*T0中断服务函数，完成1秒定时*/
voidInterruptTimer0（）interrupt1
{
staticunsignedchartmr1s=0;
TH0=T0RH;//重新加载重载值
TL0=T0RL;
tmr1s++;
if（tmr1s>=100）//定时1s
{
tmr1s=0;
flag1s=1;
}
}
voidmain（）
{
bitres;
inttemp;//读取到的当前温度值
intintT,decT;//温度值的整数和小数部分
unsignedcharlen;
unsignedcharstr[12];
EA=1;//开总中断
ConfigTimer0（10）;//T0定时10ms
Start18B20（）;//启动DS18B20
InitLcd1602（）;//初始化液晶
while
（1）
{
if（flag1s）//每秒更新一次温度
{
flag1s=0;
res=Get18B20Temp（&temp）;//读取当前温度
if（res）//读取成功时，刷新当前温度显示
{
intT=temp>>4;//分离出温度值整数部分
decT=temp&0xF;//分离出温度值小数部分
len=IntToString（str,intT）;//整数部分转换为字符串
str[len++]='.';//添加小数点
decT=（decT*10）/16;//二进制的小数部分转换为1位十进制位
str[len++]=decT+'0';//十进制小数位再转换为ASCII字符
while（len<6）//用空格补齐到6个字符长度
{
str[len++]='';
}
str[len]='\0';//添加字符串结束符
LcdShowStr（0,0,"Temperature:
"）;//显示到液晶屏上
LcdShowStr（0,1,str）;//显示到液晶屏上
}
else//读取失败时，提示错误信息
{
LcdShowStr（0,0,"error!
"）;
}
Start18B20（）;//重新启动下一次转换
}
}
}
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