基于单片机的数字温度计设计.docx
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基于单片机的数字温度计设计
1设计题目：
单片机数字温度计设计
2设计目的：
熟悉MCS-51单片机的功能，掌握其设计流程。
3系统硬件设计方案及原理框图
1：
系统结构原理图：
2单片机：
图1系统原理结构框图
温度传感器DS18B20引脚如图3所示。
8引脚封装TO－92封装
图3温度传感器
4设计步骤：
1温度传感器与单片机的连接
温度传感器的单总线（1-Wire）与单片机的P2．0连接，P2．0是单片机的高位地址线A8。
P2端口是一个带内部上拉电阻的8位双向I／O，其输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。
对该端口写“1”，可通过内部上拉电阻将其端口拉至高电平，此时可作为输入口使用，这是因为内部存在上拉电阻，某一引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。
在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器时。
如执行MOVXDPTR指令，则表示P2端口送出高8位的地址数据。
在访问8位地址的外部数据存储器时，可执行MOVXRI指令，P2端口内容即为特殊功能寄存器（SFR）区中R2寄存器内容，整个访问期间不改变。
在Flash编程和程序校验时，P2端口也接收高位地址和其他控制信号。
图4为DSl8820内部结构。
图5为DSl8820与单片机的接口电路。
图4DS18B20内部结构图
图5DS18B20和单片机的接口连接
4．2复位信号及外部复位电路
单片机的P1.6端口是MAX813看门狗电路中喂狗信号的输入端，即单片机每执行一次程序就设置一次喂狗信号，清零看门狗器件。
若程序出现异常，单片机引脚RST将出现两个机器周期以上的高电平，使其复位。
该复位信号高电平有效，其有效时间应持续24个振荡脉冲周期即两个机器周期以上。
若使用频率为12MHz的晶体振荡器，则复位信号持续时间应超过2μs才完成复位操作。
4.3单片机与报警电路
系统中的报警电路是由发光二极管和限流电阻组成，并与单片机的P1.2端口连接。
P1端口的作用和接法与P2端口相同，不同的是在Flash编程和程序校验期间，P1接收低8位地址数据。
4.4电源电路
由于该系统需要稳定的5V电源，因此设计时必须采用能满足电压、电流和稳定性要求的电源。
该电源采用三端集成稳压器LM7805。
它仅有输入端、输出端及公共端3个引脚，其内部设有过流保护、过热保护及调整管安全保护电路．由于所需外接元件少，使用方便、可靠，因此可作为稳压电源。
图6为电源电路连接图。
图6电源电路连接图
4.5显示电路
采用技术成熟的74HCl64实现串并转换。
LED显示分为静态显示和动态显示。
这里采用静态显示，系统通过单片机的串行口来实现静态显示。
串行口为方式零状态，即工作在移位寄存器方式，波特率为振荡频率的1/12。
当器件执行任何一条将SBUF作为目的寄存器的命令时，数据便开始从RXD端发送。
在写信号有效时，相隔一个机器周期后发送控制端SEND有效，即允许RXD发送数据，同时允许从TXD端输出移位脉冲。
图7为显示电路的连接图。
图7显示电路的连接图
4.6看门狗电路
系统中把P1.6作为看门狗的“喂狗”信号；将MAX813的RESET与单片机的复位信号RST连接。
由于单片机每执行一次程序，就会给看门狗器件一个复位信号，这样也可以用手工方式实现复位。
当按键按下时，SW—SPST就会在MAX813引脚产生一个超过200ms的低电平，其实看门狗器件在1.6s时间内没有复位，使7引脚输出一个复位信号的作用是相同的，其连接图如图8所示。
图8看门狗器件的MAX813的连接图
5设计流程图：
图9读取数据的流程图
读出温度数据后，LOW的低四位为温度的小数部分，可以精确到0.0625℃，LOW的高四位和HIGH的低四位为温度的整数部分，HIGH的高四位全部为1表示负数，全为0表示正数。
所以先将数据提取出来，分为三个部分：
小数部分、整数部分和符号部分。
小数部分进行四舍五入处理：
大于0.5℃的话，向个位进1；小于0.5℃的时候，舍去不要。
当数据是个负数的时候，显示之前要进行数据转换，将其整数部分取反加一。
还因为DS18B20最低温度只能为-55℃，所以可以将整数部分的最高位换成一个“-”，表负数。
图10温度数据处理流程图
6程序源代码
DATA_BUSBITP3.3
FLAGBIT00H;标志位
TEMP_LEQU30H;温度值低字节
TEMP_HEQU31H;温度值高字节
TEMP_DPEQU32H;温度小数
TEMP_INTEQU33H;温度值整数
TEMP_BAIEQU34H;温度百位数
TEMP_SHIEQU35H;温度十位数
TEMP_GEEQU36H;温度个位数
DIS_BAIEQU37H;显示百位数
DIS_SHIEQU38H;显示十位数
DIS_GEEQU39H;显示个位数
DIS_DPEQU3AH;显示小数位
DIS_ADDEQU3BH;显示地址
ORG0000H
AJMPSTART
ORG0050H;初始化
START:
MOVSP,#40H
MAIN:
LCALLREAD_TEMP;调读温度程序
LCALLPROCESS;调数据处理程序
AJMPMAIN
;读温度程序
READ_TEMP:
LCALLRESET_PULSE;调用复位脉冲程序
MOVA,#0CCH;跳过ROM命令
LCALLWRITE
MOVA,#44H;读温度
LCALLWRITE
LCALLDISPLAY;显示温度
LCALLRESET_PULSE;调用复位脉冲程序
MOVA,#0CCH;跳过ROM命令
LCALLWRITE
MOVA,#0BEH;读缓存命令
LCALLWRITE
LCALLREAD
RET
;复位脉冲程序
RESET_PULSE:
RESET:
SETBDATA_BUS
NOP
NOP
CLRDATA_BUS
MOVR7,#255
DJNZR7,$
SETBDATA_BUS
MOVR7,#30
DJNZR7,$
JNBDATA_BUS,SETB_FLAG
CLRFLAG
AJMPNEXT
SETB_FLAG:
SETBFLAG
NEXT:
MOVR7,#120
DJNZR7,$
SETBDATA_BUS
JNBFLAG,RESET
RET
;写命令
WRITE:
SETBDATA_BUS
MOVR6,#8
CLRC
WRITING:
CLRDATA_BUS
MOVR7,#5
DJNZR7,$
RRCA
MOVDATA_BUS,C
MOVR7,#30H
DJNZR7,$
SETBDATA_BUS
NOP
DJNZR6,WRITING
RET
;循环显示段位
DISPLAY:
MOVR4,#200
DIS_LOOP:
MOVA,DIS_DP
MOVP2,#0FFH
MOVP0,A
CLRP2.7
LCALLDELAY2MS
MOVA,DIS_GE
MOVP2,#0FFH
MOVP0,A
SETBP0.7
CLRP2.6
LCALLDELAY2MS
MOVA,DIS_SHI
MOVP2,#0FFH
MOVP0,A
CLRP2.5
LCALLDELAY2MS
MOVA,DIS_BAI
MOVP2,#0FFH
MOVP0,A
MOVA,TEMP_BAI
CJNEA,#0,SKIP
AJMPNEXTT
SKIP:
CLRP2.4
LCALLDELAY2MS
NEXTT:
NOP
DJNZR4,DIS_LOOP
RET
;读命令
READ:
SETBDATA_BUS
MOVR0,#TEMP_L
MOVR6,#8
MOVR5,#2
CLRC
READING:
CLRDATA_BUS
NOP
NOP
SETBDATA_BUS
NOP
NOP
NOP
NOP
MOVC,DATA_BUS
RRCA
MOVR7,#30H
DJNZR7,$
SETBDATA_BUS
DJNZR6,READING
MOV@R0,A
INCR0
MOVR6,#8
SETBDATA_BUS
DJNZR5,READING
RET
;数据处理
PROCESS:
MOVR7,TEMP_L
MOVA,#0FH
ANLA,R7
MOVTEMP_DP,A
MOVR7,TEMP_L
MOVA,#0F0H
ANLA,R7
SWAPA
MOVTEMP_L,A
MOVR7,TEMP_H
MOVA,#0FH
ANLA,R7
SWAPA
ORLA,TEMP_L
MOVB,#64H
DIVAB
MOVTEMP_BAI,A
MOVA,#0AH
XCHA,B
DIVAB
MOVTEMP_SHI,A
MOVTEMP_GE,B
MOVA,TEMP_DP
MOVDPTR,#TABLE_DP
MOVCA,@A+DPTR
MOVDPTR,#TABLE_INTER
MOVCA,@A+DPTR
MOVDIS_DP,A
MOVA,TEMP_GE
MOVDPTR,#TABLE_INTER
MOVCA,@A+DPTR
MOVDIS_GE,A
MOVA,TEMP_SHI
MOVDPTR,#TABLE_INTER
MOVCA,@A+DPTR
MOVDIS_SHI,A
MOVA,TEMP_BAI
MOVDPTR,#TABLE_INTER
MOVCA,@A+DPTR
MOVDIS_BAI,A
RET
DELAY2MS:
MOVR6,#3
LOOP3:
MOVR5,#250
DJNZR5,$
DJNZR6,LOOP3
RET
TABLE_DP:
DB00H,01H,01H,02H,03H,03H,04H,04H,05H,06H
DB06H,07H,08H,08H,09H,09H
TABLE_INTER:
DB03FH,006H,05BH,04FH,066H
DB06DH,07DH,07H,07FH,06FH
END
。
7总结与体会心得
作为一名电子信息工程的大三学生，我觉得做单片机课程设计是很有意义的，而且也是必要的。
在做这次课程设计的过程中，我感触最深的当属查阅大量的设计资料了。
为了让自己的设计更加完善，查阅这方面的实际资料是十分必要的，也是必不可少的。
其次，在这次课程设计中，我们运用了以前学过的专业课知识，如：
proteus仿真、汇编语言、模拟和数字电路知识等。
虽然过去我从未独立应用过他们，但在学习的过程中带着问题去学我发现效率很高，这是我做这次课程设计的又一收获。
最后，要做好一个课程设计，就必须做到：
在设计程序之前，对所用单片机的内部结构有一个系统的了解，知道该单片机有哪些资源；要有一个清晰的思路和一个完整的软件流程图；在设计程序时，不能妄想一次将整个程序设计好，反复修改、不断改进是程序设计的必经之路；要养成注释程序的好习惯，这样为资料的保留和交流提供了方便；在设计中遇到的问题要记录，以免下次遇到同样的问题。
在这次的课程设计中，我真正的意识到，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，学习单片机更是如此，程序只有在经常写与读的过程中才能提高，这就是这次课程设计的最大收获。
八、参考资料：
[1]求是科技.单片机典型模块设计实例导航.北京：
人民邮电出版社.2005.8
[2]徐淑华,程退安等.单片微型机原理及应用.哈尔滨：
哈尔滨工业大学出版社.2005.1
[3]孙余凯.精选实用电子电路260例.北京：
电子工业出版社.2007.6
[4]殷春浩,崔亦飞.电磁测量原理及应用.徐州：
中国矿业大学出版社.2003.7
[5]《LCD1602A数据手册》
[6]《DS1302数据手册》
[7]《DS18B20数据手册》
[8]《AT24C02数据手册》
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