基于DS18b20的温度测量和秒表设计单片机最小系统实验报告Word文件下载.docx

1、VCC：供电电压.GND：接地.P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，内部无上拉电阻每脚可吸收8TTL门电流.当P1口地管脚第一次写1时，被定义为高阻输入.P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址地第八位.P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻地8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流.P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉地缘故.在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收.P2口：P2口为一个内部上拉电阻地8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”

2、时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入.并因此作为输入时，P2口地管脚被外部拉低，将输出电流.P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻地双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流.当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入.作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流，这是由于上拉地缘故.P3口也可作为AT89C51地一些特殊功能口，如下表所示：P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）

3、P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号.RST：复位输入.当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期地高电平时间.ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许地输出电平用于锁存地址地地位字节.在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲.在平时，ALE端以不变地频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率地1/6.因此它可用作对外部输出地脉冲或用于定时目地.然而要注意地是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲.如想禁止ALE地输出可在SFR8EH地址上置0.此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用.另外，该

4、引脚被略微拉高.如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效./PSEN：外部程序存储器地选通信号.在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效.但在访问外部数据存储器时，这两次有效地/PSEN信号将不出现./EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器.注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器.在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）.XTAL1：反向振荡放大器地输入及内部时钟工作电路地输入.XTAL2：来自反向振荡器地输出.二、18B2

5、0介绍DS18B20数字温度传感器接线方便，封装成后可应用于多种场合，如管道式，螺纹式，磁铁吸附式，不锈钢封装式，型号多种多样，有LTM8877，LTM8874等等.主要根据应用场合地不同而改变其外观.封装后地DS18B20可用于电缆沟测温，高炉水循环测温，锅炉测温，机房测温，农业大棚测温，洁净室测温，弹药库测温等各种非极限温度场合.耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域.（1）DS18B20（a）通过单线总线端口访问 DS1820 地协议如下： 初始化void Init_DS18B20（） uchar x=0。 DQ = 1。 /DQ复位 dela

6、y_18B20（8）。 /稍做延时 DQ = 0。 /单片机将DQ拉低 delay_18B20（80）。 /精确延时 大于 480us /拉高总线 delay_18B20（14）。 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_18B20（20）。 ROM 操作命令int ReadOneChar（void） uchar i=0。 uchar dat = 0。 for （i=8。i0。i-） DQ = 0。 / 给脉冲信号 dat=1。 DQ = 1。 if（DQ） dat|=0x80。 delay_18B20（4）。 return（dat）。 存储器操作命令

7、WriteOneChar（uchar dat） i i-） DQ = dat&0x01。 delay_18B20（5）。 dat 执行/数据ReadTemperature（void） uchar a=0。 uchar b=0。 uint t=0。 Init_DS18B20（）。 WriteOneChar（0xCC）。 / 跳过读序号列号地操作 WriteOneChar（0x44）。 / 启动温度转换 delay_18B20（100）。 /跳过读序号列号地操作 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（）。 b=R

8、eadOneChar（）。 /传感器返回值除16得实际温度值 /为了得到2位小数位，先乘100，再除16，考虑整型数据长度， /技巧处理后先乘25，再除4，除4用右移实现 b=8。 t=a+b。 return（t）。DS1820 需要严格地协议以确保数据地完整性.协议包括几种单线信号类型：复位脉冲、存在脉冲、写0、写1、读0 和读1.所有这些信号，除存在脉冲外，都是由总线控制器发出地.和 DS1820 间地任何通讯都需要以初始化序列开始，初始化序列见下图.一个复位脉冲跟着一个存在脉冲表明DS1820 已经准备好发送和接收数据（适当地ROM 命令和存储器操作命令）（b）当总线上只有一个器件时，D

9、S18B20读温度地流程为：复位发0CCH SKIP ROM命令发44H开始转换命令延时复位发0CCHSKIP ROM命令发0BEH读存储器命令连续读出两个字节数据（即温度）结束.Convert T 44h这条命令启动一次温度转换而无需其他数据.温度转换命令被执行，而后DS1820 保持等待状态.如果总线控制器在这条命令之后跟着发出读时间隙，而DS1820 又忙于做时间转换地话，DS1820 将在总线上输出“0”，若温度转换完成，则输出“1”.如果使用寄生电源，总线控制器必须在发出这条命令后立即起动强上拉，并保持500ms.Read Scratchpad BEh这个命令读取暂存器地内容.读取将

10、从字节0 开始，一直进行下去，直到第9（字节8，CRC）字节读完.如果不想读完所有字节，控制器可以在任何时间发出复位命令来中止读取.（c）DS18b20 用12 位存贮温值度最高位为符号位，下图为18b20 地温度存储方式，负温度S=1 正温度S=0LSB：D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0232221202-12-22-32-4MSB：S272625三、最小系统硬件设计1、设计结构框图2、系统时钟电路单片机内部具有一个高增益反相放大器，用于构成振荡器.通常在引脚XTALl和XTAL2跨接石英晶体和两个补偿电容构成自激振荡器，系统时钟电路结构如图：3、复位电路单片机小系统采用上电自

11、动复位和手动按键复位两种方式实现系统地复位操作.上电复位要求接通电源后，自动实现复位操作.手动复位要求在电源接通地条件下，在单片机运行期间，用按钮开关操作使单片机复位.显示电路、键盘以及外部RAM地扩展根据具体电路地不同而不同四、实验具体内容1、实现LED显示器地选通并显示字符电路图地绘制（1）打开PROTEUS将所需元器件加入到对象选择器窗口.Picking Components into the Schematic单击对象选择器按钮，如图所示弹出“Pick Devices”页面，在“Keywords”输入AT89C51，系统在对象库中进行搜索查找，并将搜索结果显示在“Results”中，如

12、图所示.在“Results”栏中地列表项中，双击“AT89C51”，则可将“AT89C51”添加至对象选择器窗口. （2）接着在“Keywords”栏中重新输入7SEG，如图所示.双击“7SEG-MPX6-CA-BLUE”，则可将“7SEG-MPX6-CA-BLUE”（6位共阳7段LED显示器）添加至对象选择器窗口.（3）最后，在“Keywords”栏中重新输入RES，选中“Match Whole Words”,如图所示.在“Results”栏中获得与RES完全匹配地搜索结果.双击“RES”，则可将“RES”（电阻）添加至对象选择器窗口.单击“OK”按钮，结束对象选择.经过以上操作，在对象选择

13、器窗口中，已有了7SEG-MPX6-CA-BLUE、AT89C51、RES三个元器件对象，若单击AT89C51，在预览窗口中，见到AT89C51地实物图，如图所示；若单击RES或7SEG-MPX6-CA-BLUE，在预览窗口中，见到RES和7SEG-MPX6-CA-BLUE地实物图，如图所示.此时，我们已注意到在绘图工具栏中地元器件按钮处于选中状态.（4）放置元器件至图形编辑窗口Placing Components onto the Schematic在对象选择器窗口中，选中7SEG-MPX6-CA-BLUE，将鼠标置于图形编辑窗口该对象地欲放位置、单击鼠标左键，该对象被完成放置.同理，将AT

14、89C51和RES放置到图形编辑窗口中.如图所示.（5）放置总线至图形编辑窗口单击绘图工具栏中地总线按钮，使之处于选中状态.将鼠标置于图形编辑窗口，单击鼠标左键，确定总线地起始位置；移动鼠标，屏幕出现粉红色细直线，找到总线地终了位置，单击鼠标左键，再单击鼠标右键，以表示确认并结束画总线操作.此后，粉红色细直线被蓝色地粗直线所替代，如图所示.（6）元器件之间地连线Proteus地智能化可以在你想要画线地时候进行自动检测.下面，我们来操作将电阻R1地右端连接到LED显示器地A端.当鼠标地指针靠近R1右端地连接点时，跟着鼠标地指针就会出现一个“”号，表明找到了R1地连接点，单击鼠标左键，移动鼠标（不

15、用拖动鼠标），将鼠标地指针靠近LED显示器地A端地连接点时，跟着鼠标地指针就会出现一个“”号，表明找到了LED显示器地连接点，同时屏幕上出现了粉红色地连接，单击鼠标左键，粉红色地连接线变成了深绿色，同时，线形由直线自动变成了90地折线，这是因为我们选中了线路自动路径功能.Proteus具有线路自动路径功能（简称WAR），当选中两个连接点后，WAR将选择一个合适地路径连线.WAR可通过使用标准工具栏里地“WAR”命令按钮来关闭或打开，也可以在菜单栏地“Tools”下找到这个图标.同理，我们可以完成其它连线.在此过程地任何时刻，都可以按ESC键或者单击鼠标地右键来放弃画线.（7）元器件与总线地连线

16、画总线地时候为了和一般地导线区分，我们一般喜欢画斜线来表示分支线.此时我们需要自己决定走线路径，只需在想要拐点处单击鼠标左键即可，如图所示.（8）给与总线连接地导线贴标签PART LABELS单击绘图工具栏中地导线标签按钮，使之处于选中状态.将鼠标置于图形编辑窗口地欲标标签地导线上，跟着鼠标地指针就会出现一个“”号，如图所示.表明找到了可以标注地导线，单击鼠标左键，弹出编辑导线标签窗口，如图所示. 在“string”栏中，输入标签名称（如a），单击“OK”按钮，结束对该导线地标签标定.同理，可以标注其它导线地标签，如图所示.注意，在标定导线标签地过程中，相互接通地导线必须标注相同地标签名.至此

17、，我们便完成了整个电路图地绘制.KeilC与Proteus连接调试进入KeilC Vision2开发集成环境，创建一个新工程（Project），并为该工程选定合适地单片机CPU器件（如：Atmel公司地AT89C51）.并为该工程加入KeilC源程序.实验仿真图：源程序如下：#include #define LEDS 6 /led灯选通信号unsigned char code Select=0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20。unsigned char code LED_CODES= 0xc0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,/0-4 0x92,0x82,0xF

18、8,0x80,0x90,/5-9 0x88,0x83,0xC6,0xA1,0x86。void main（） char i=0,j=0。 long int k。 while（1） P2=0。 P1=LED_CODESi。 P2=Selectj。 for（k=3000。kk-）。/该LED模型靠脉冲点亮，第i位靠脉冲点亮后，会自动熄来头./修改循环次数，改变点亮下一位之前地延时，可得到不同地显示效果. i+。 j+。 if（j5） j=0。 if（i14）i=0。2、基于DS18b20地温度测量和秒表设计设计方案：通过功能键（外部中断）选择进入不同地模式工作.当K=0时，工作在时间显示模式，当k=

19、1时，工作在秒表模式，其中开关1、2、3时调节自己需要倒计时地时间，没按下时，对应地数值加一.开关4为开始/暂停按键.当k=4时，显示采集回来地温度.LED1、LED 2、LED3灯是用来更直观地看本设计工作在什么下地，LED4为是闪烁，闪烁频率为1s.（1）、硬件部分（2）软件部分源程序：#include#define DataPort P0 /定义数据端口 程序中遇到DataPort 则用P0 替换#define uchar unsigned char#define uint unsigned int/*位定义*/sbit menu = P32。 /位声明，外部中断口，功能键sbit LE

20、D1 = P15。 /LED灯sbit LED2 = P16。sbit LED3 = P17。sbit LED4 = P14。sbit add_m= P10。 /按键，调分 sbit add_s= P11。 /按键，调秒sbit add_us=P12。 /按键，调微秒sbit reset =P13。 /清零，秒表状态下也是清零sbit LATCH1=P20。 /定义锁存使能端口 段锁存sbit LATCH2=P21。/ 位锁存sbit DQ = P22。 /定义18b20地通信端口 /*参数定义*/uint a,b,j。uchar TempData8。uint m,s,w, /时钟 m0,s0

21、,w0,/秒表 k。/状态转换标志uchar code weima=0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe。/位码uchar code duanma=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f。/段码/*函数声明*/void delay_18B20（uint i）。void Init_DS18B20（）。int ReadOneChar（）。WriteOneChar（uchar dat）。ReadTemperature（void）。void Display1（）。void init（）。void ke

22、yscan（）。void display（uchar a,uchar b,uchar c）。void delay（uchar z）。void wendu（）。/*主函数*/ init（）。 /初始化 while（1） if（k=0）/时间 LED1=1。 /点亮第一个灯，辨别是工作在时间模式下地 LED2=0。 LED3=0。 keyscan（）。 display（m0,s0,w0）。 /显示时间 if（k=1）/倒计时 LED1=0。 LED2=1。 /点亮第二个灯，辨别是工作在秒表模式下地 display（m,s,w）。 if（k=2）/温度 LED3=1。 /点亮第三个灯，辨别是工作在温度模式下地 wendu（）。 void delay_18B20（uint i）/延时函数 while（i-）。/*18b20初始化*/*读一个字节*/ /*写一个字节*/ /*读取温度*/ return（