环境温度监测系统.docx
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环境温度监测系统
环境温度监测系统
课题三、环境温度监测系统
一、设计要求
环境温度监测系统广泛地用于住宅小区、楼宇建筑和设备内部等。
其主要功能和指标如下：
1、可以监测8点环境温度信号，可以扩充；
2、测量范围为0.00℃～99.9℃，可以扩充到－55℃～＋125℃，精度为±0.5℃；
3、用4位数码管进行循环显示，其中最高位显示通道提示符A～H，低3位显示实际温度值，每秒切换一个通道进行轮流显示；
4、可以随时查看指定通道的温度值（扩充功能）。
二、设计指导
1、方案选择
该系统主要由温度检测和数据采集两部分组成。
下面列举两种实现方案：
方案一：
温度检测可以使用低温热偶或铂电阻，数据采集部分则使用带有A/D通道的单片机。
DS18B20内部集成了暂存寄存器（或称为暂存RAM）和EEPROM两类存储器。
暂存RAM为9个字节，其地址分配及其相关说明如表1所示。
单片机通过命令实现对DS18B20的控制，其支持的主要命令如表2所示。
DS18B20的复位操作、读写操作都必须遵从严格的时序，其复位时序、读写时序分别如图3和图4所示。
关于DS18B20的详细介绍和使用方法可以参考其数据手册。
表1DS18B20暂存RAM地址分配及其说明
寄存器名称
地址
说明
温度低字节
0
温度测量值的低8位，即b7b6b5b4b3b2b1b0
温度高字节
1
温度测量值的高3位及符号位，即SSSSSb10b9b8
温度高限
2
温度报警上限，也可以用作自定义字节
温度高限
3
温度报警下限，也可以用作自定义字节
配置寄存器
4
格式为0R1R011111，R1和R0为00、01、10、11对应的分辨率分别为9、10、11和12位（包括符号位）
保留
5
未定义
保留
6
未定义
保留
7
未定义
校验码
8
按X8＋X5＋X4＋1对前8个字节进行CRC校验
表2DS18B20主要命令及其功能说明
命令码
功能说明
命令码
功能说明
33H
读ROM中的64位地址序列码
BEH
读9字节暂存寄存器
55H
只有地址码匹配的DS18B2才能接受后续的命令
4EH
写入温度上/下限，紧随其后是2字节数据，对应上限和下限值
F0H
锁定总线上DS18B20的个数和识别其ROM中的64位地址序列码
48H
将9字节暂存寄存器的第3和4字节复制到EEPROM中
ECH
只有温度超过上限或下限的DS18B20才做出响应
B8H
将EEPROM的内容恢复到暂存寄存器的第3和4字节
44H
启动DS18B20进行温度转换，结果存入9字节的暂存寄存器
B4H
读供电模式，寄生供电时DS18B20发送0，外接电源时DS18B20发送1
CCH
忽略地址序列码，适合单片DS18B20
图5系统原理图
3、软件设计
1、软件模块的划分
该系统的控制软件可以分为单片机初始化程序、定时中断服务程序和DS18B20接口程序等模块。
单片机初始化程序由主函数实现，主要完成定时器T0、T1的初始化、中断系统的初始化等功能。
定时器T0（p3.4）中断函数每隔5ms执行1次，动态显示1位数码管；定时器T1（p3.5）中断函数每隔50ms中断1次，每中断20次（1秒）即读取1路DS18B20的温度代码，转换为温度值，再拆分成单个数码后送入显示缓冲区。
DS18B20接口程序主要由复位函数、读位函数、读字节函数、写位函数、写字节函数、读温度函数等组成。
2、参考程序
#include
#include
sbitled0=P3^4;//P3.4～P3.7用作4位LED的位选线
sbitled1=P3^5;
sbitled2=P3^6;
sbitled3=P3^7;
sbitDQ=P2^4;//P2.4用作DS18B20的数据线DQ
floatdataTMP[2]={0,0};//读取后的2个温度值,将其除以2即可得出实际温度;?
?
?
?
unsignedchardataf[2]={0,0};//结果是否为负温,"0"为正温,"1"为负温。
unsignedchardatadisp_buf[4]={0,0,0,0};//4位数码管对应的值放入该缓冲区
unsignedchardatadot_position=0;
unsignedchardatachno=0;//对应某路DS18B20
//存各路DS18B20的地址序列号，为便于调试，只设计了2路，可以扩充到8路或更多
unsignedcharcodeSN[2][8]={{16,62,148,60,0,0,0,247},{16,229,146,60,0,0,0,87}};
//数字0～9和通道提示符A～H的段码
unsignedcharcodeseg_table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,
0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71,0x6f,0x76};
unsignedcharcodeCH[]={10,11,12,13,14,15,16,17};//通道提示符的段码偏移量
//将0.00～999之间的浮点数转为单个数码，并送显示缓冲区和返回小数点的位置
voidftochar（floatvalp）
{
if（valp<10.0）
{
dot_position=1;
valp*=100.0;
}
elseif（（valp>=10.0）&&（valp<100.0））
{
dot_position=2;
valp*=10.0;
}
elseif（（valp>=100.0）&&（valp<1000.0））dot_position=3;
disp_buf[1]=（int）valp/100;
disp_buf[2]=（（int）valp%100）/10;
disp_buf[3]=（（int）valp%100）%10;
}
//延时15微妙的函数
voiddelay（unsignedcharn）
{
do{
_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;//_nop_（）的头文件为intrins.h
_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;
n--;
}while（n）;
}
//DS18B20复位函数，按复位时序进行设计
voidow_reset（void）
{
DQ=0;//DQ置为低电平
delay（36）;//保持480μs
DQ=1;//DQ置为高电平
delay（24）;//延时，等DS18B20输出低电平
}
//DS18B20读位函数，按读位时序进行设计
unsignedcharread_bit（void）
{
unsignedchari;
DQ=0;//DQ置为低电平
DQ=1;//DQ置为高电平
for（i=0;i<5;i++）;//延时15μs
return（DQ）;//返回DQ线的电平状态
}
//DS18B20写位函数，按写位时序进行设计
voidwrite_bit（charbitval）
{
DQ=0;//DQ置为低电平
if（bitval==1）DQ=1;//如果写1则DQ置为高电平
delay（6）;//延时以维持电平状态
DQ=1;//DQ置为高电平
}
//从DS18B20读取字节的函数
unsignedcharread_byte（void）
{
unsignedchari;
unsignedcharvalue=0;
for（i=0;i<8;i++）
{
if（read_bit（））value|=0x01<delay（11）;//延时以读余下的位
}
return（value）;
}
//写字节到DS18B20的函数
voidwrite_byte（charval）
{
unsignedchari;
unsignedchartemp;
for（i=0;i<8;i++）//每次写1位，1个字节分8次完成
{
temp=val>>i;
temp&=0x01;
write_bit（temp）;//调用写位函数
}
delay（10）;//延时
}
//从DS18B20读物温度代码
voidread_temp（）
{
unsignedchari,j;
unsignedchara,b;
intmr;
for（j=0;j<2;j++）//为便于调试，仅以2路为例，改循环次数即可扩充到8路或更多，
{
ow_reset（）;//调用复位函数
delay（20）;
write_byte（0x55）;//发送ROM匹配命令
for（i=0;i<8;i++）
{
write_byte（SN[j][i]）;//发送64位序列号
}
write_byte（0xbe）;//发送读取暂存寄存器的命令
a=read_byte（）;//连续读取两位温度，余下数据没有读，实际使用时应读出所有数
b=read_byte（）;//据，并进行校验，以提高可靠性
mr=b*256+a;
if（（mr&0xf800）!
=0）mr=-mr+1;
TMP[j]=mr*0.5;
}
}
//定时器T0中断函数，每中断1次，显示1位数码管
voidTime_disp（void）interrupt1
{
staticunsignedchardispno=0;//数码管位号
TH0=0xee;//主频为11.0592，定时5ms的时间常数为EE00H
TL0=0x00;
P3|=0xf0;
P0=seg_table[disp_buf[dispno]];//查当前数码管的显示数字对应的段码
if（dispno==dot_position）P0|=0x80;//当前位有小数点，则段码最高位置1
switch（dispno）//根据当前显示的数码管，接通位选线
{
case0:
led0=0;break;
case1:
led1=0;break;
case2:
led2=0;break;
case3:
led3=0;break;
}
dispno++;
if（dispno==4）dispno=0;
}
//定时器T1中断服务函数，每50ms中断1次
voidTimer1（void）interrupt3
{
staticunsignedintcount;
TH1=0x4c;//50ms对应的时间常数为4C00H
TL1=0x00;
count++;
if（count>=20）//中断20次即为1秒
{
count=0;
ftochar（TMP[chno]）;//当前通道对应的温度值转换为单个数码送显示缓冲区
disp_buf[0]=CH[chno];//当前通道的提示符的段码偏移量送显示缓冲区首地址
chno++;
if（chno==2）chno=0;//修改此判断对应的数值，即可扩充到8路或更多
}
}
//主函数
main（）
{
TMOD=0x11;//定时器T0和T1按方式1工作
EA=1;
ET0=1;
ET1=1;
TH0=0xee;//5ms对应的时间常数
TL0=0x00;
TH1=0x4c;//50ms对应的时间常数
TL1=0x00;
TR0=1;
TR1=1;
do{
ow_reset（）;//复位DS18B20
write_byte（0xcc）;
write_byte（0x44）;//启动1820
read_temp（）;//调用读取温度的函数,结果存于TMP[]数组中
}while
（1）;
}
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