温度传感器DS18B及LCD1602的使用.docx

1、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

2、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1 1602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

3、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2 1602读状态(3) 写命令：时序要求：RS=L， R/W=L， D0D7=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， D0D7=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

4、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，

5、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3 1602显示字符运行之后，屏幕上显示“Hello”和“Wel

6、come to Swust”，其中“Hello”位于第一行，从第五位开始显示，此处的程序为unsigned char str = Hello;InitLcd1602(); LcdShowStr(5, 0, str);而“Welcome to Swust”显示在第二行，此处的程序为LcdShowStr(0, 1, Welcome to SWUST!)。2. 运行第二个程序，结果如下所示：图4 DS18B20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5 DS18

7、B20寄存器内容其中DS18B20主要寄存器数据格式如下所示：图6 DS18B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

8、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 sbit LCD1602_RS = P20;sbit LCD1602_RW = P21;sbit LCD1602_E = P22;/* 等待液晶准备好 */void LcdWaitReady() unsigned char sta; P0 = 0xF

9、F; 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 */void LcdWriteCmd(unsigned char cmd) LcdWaitReady(); LCD1602_RS = 0; LCD1602_RW = 0; P0 = cmd; LCD1602_E = 1; LCD1602_E = 0;/* 向

10、 LCD1602 液晶写入一字节数据， dat-待写入数据值 */void LcdWriteDat(unsigned char dat) 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 */void LcdSetCursor(unsigned char x, unsigned char y) unsigned char addr; if (y = 0) /由输入的屏幕坐标计算显示 RA

11、M 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 */void LcdShowStr(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char *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 Lc

12、dWriteDat(*str+); /先取 str 指向的数据，然后 str 自加 1 /* 初始化 1602 液晶 */void InitLcd1602() 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extern void InitLcd1602();extern void LcdShowStr(unsigned char x, unsigned char y, unsigned

13、 char *str);void main() unsigned char str = Hello; InitLcd1602(); LcdShowStr(5, 0, str); LcdShowStr(0, 1, Welcome to SWUST!); while (1);2. 温度传感器的液晶显示程序#include #include sbit IO_18B20 = P31; /DS18B20 通信引脚/* 软件延时函数，延时时间(t*10)us */sbit LCD1602_RS = P20;sbit LCD1602_RW = P21;sbit LCD1602_E = P22;void De

14、layX10us(unsigned char t) 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 */void LcdWaitReady() unsigned char sta; 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

15、); /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 */void LcdWriteCmd(unsigned char cmd) 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 */void LcdWriteDat(unsigned char dat) LcdWaitReady(); LCD1602_RS = 1;

16、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 */void LcdSetCursor(unsigned char x, unsigned char y) unsigned char addr; 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 | 0

17、x80); /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 */void LcdShowStr(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char *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 */void InitLcd1602() LcdWriteCmd(0x38); /1

18、6*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bit Get18B20Ack() bit ack; 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

19、断 return ack;/* 向 DS18B20 写入一个字节， dat-待写入字节 */void Write18B20(unsigned char dat) unsigned char mask; 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

20、 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 */unsigned char Read18B20() unsigned char dat; unsigned char mask; 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 2

21、us _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 return dat;/* 启动一次 18B20 温度转换，返回值-表示是否启动成功 */bit Start18B20() bit ack; 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(0

22、x44); /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 */bit Get18B20Temp(int *temp) bit ack; unsigned char LSB, 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

23、 = 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bit flag1s = 0; /1s 定时标志unsigned char T0RH = 0; /T0 重载值的高字节unsigned char T0RL = 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 */unsigned char IntToString(u

24、nsigned char *str, int dat) signed char i = 0; unsigned char len = 0; unsigned char buf6; if (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+ = bufi + 0; *str = 0; /添加字符串结束符 return len; /返回字符串长度/* 配置并启动 T0， ms-T0 定时时间 */void ConfigTimer0(unsigned int ms) unsigned lon

25、g tmp; /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 = (unsigned char)(tmp8); /定时器重载值拆分为高低字节 T0RL = (unsigned char)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; ET

26、0 = 1; /使能 T0 中断 TR0 = 1; /启动 T0/* T0 中断服务函数，完成 1 秒定时 */void InterruptTimer0() interrupt 1 static unsigned char tmr1s = 0; TH0 = T0RH; /重新加载重载值 TL0 = T0RL; tmr1s+; if (tmr1s = 100) /定时 1s tmr1s = 0; flag1s = 1; void main() bit res; int temp; /读取到的当前温度值 int intT, decT; /温度值的整数和小数部分 unsigned char len;

27、 unsigned char str12; 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, i

28、ntT); /整数部分转换为字符串 strlen+ = .; /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 strlen+ = 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 strlen+ = ; strlen = 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 【本文档内容可以自由复制内容或自由编辑修改内容期待你的好评和关注，我们将会做得更好】