1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上揚(yáng) 州 市 職 業(yè) 大 學(xué)畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）設(shè)計(jì)（論文）題目： 基于DS18B20的溫度控制系統(tǒng)系 別：電子工程系專 業(yè)：通信技術(shù)班 級(jí)：09通信（1）姓 名：高立元學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)教師：完成時(shí)間：2012年5月 目 錄第1章 緒論5第2章 設(shè)計(jì)任務(wù)及方案分析6 2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求6 2.2 設(shè)計(jì)總體方案及方案論證6 2.2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)6 2.2.2主控制部分6 2.2.3 溫度檢測(cè)部分7第3章 芯片功能簡介8 3.1 AT89S51的功能簡介8 3.1.1 AT89S51芯片簡介8 3.1.2 引腳說明8 3.2 DS18B20的功能簡介11 3.2.1

2、 芯片簡介11 3.2.2 DS18B20外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)11 3.2.3 DS18B20與單片機(jī)的典型接口設(shè)計(jì)14第4章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) 16 4.1 主控制電路和測(cè)溫控制電路原理圖16 4.2 上電復(fù)位電路16 4.3 時(shí)鐘電路16 4.4 按鍵電路17 4.5 數(shù)碼管顯示電路17 4.6 溫度報(bào)警電路19第5章 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)20 5.1 主程序流程圖 20 5.2 DS18B20復(fù)位檢測(cè)子程序流程圖20 5.3 溫度轉(zhuǎn)換子程序圖21 5.4寫DS18B20子程序圖21 5.5 讀DS18B20子程序圖22 5.6 溫度計(jì)算子程序圖23 5.7 顯示子程序圖23 5.8 溫度比較報(bào)警子

3、程序24 5.9 按鍵掃描子程序25第6章 調(diào)試與仿真26 6.1 軟件調(diào)試仿真26 6.2 硬件測(cè)試26結(jié)論27致謝28參考文獻(xiàn)29附 錄A源程序30附 錄 B實(shí)物圖36附 錄 C原理圖37附 錄 D仿真圖38專心-專注-專業(yè)題目：基于DS18B20的溫度控制系統(tǒng)作者：高立元摘要：本論文介紹了一種以單片機(jī)為主要控制器件，以DS18B20為溫度傳感器的新型數(shù)字溫度計(jì)。主要包括硬件電路的設(shè)計(jì)和系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)。硬件電路主要包括主控制器，測(cè)溫控制電路和顯示電路等，主控制器采用單片機(jī)AT89S51，溫度傳感器采用美國DALLAS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的DS18B20，顯示電路采用4位共陽極LED數(shù)碼管，通過三

4、極管驅(qū)動(dòng)顯示。測(cè)溫控制電路由溫度傳感器和預(yù)置溫度值比較報(bào)警電路組成，當(dāng)實(shí)際測(cè)量溫度值超出預(yù)置溫度值時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，且發(fā)光二極管亮。系統(tǒng)程序主要包括主程序，測(cè)溫子程序和顯示子程序等。DS18B20新型單總線數(shù)字溫度傳感器是DALLAS 公司生產(chǎn)的單線數(shù)字溫度傳感器, 集溫度測(cè)量和 A /D轉(zhuǎn)換于一體 ,直接輸出數(shù)字量,具有接口簡單、精度高、抗干擾能力強(qiáng)、工作穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：數(shù)碼管, AT89S51，DS18B20第1章 緒論日常生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常要用到溫度的檢測(cè)及控制，在冶金、食品加工、化工等工業(yè)生產(chǎn)過程中，廣泛使用的各種加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐等，都要求對(duì)溫度進(jìn)行嚴(yán)格控制。測(cè)量溫

5、度的關(guān)鍵是溫度傳感器，溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式、從集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。在測(cè)溫電路中，可以使用熱敏電阻之類的器件利用其感溫效應(yīng)，將隨被測(cè)溫度變化的電壓或電流采集過來，先進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，然后用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，再在顯示電路上，將被測(cè)溫度顯示出來。這種設(shè)計(jì)需要用到A/D轉(zhuǎn)換電路，因此感溫電路的設(shè)計(jì)比較復(fù)雜。本數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)采用美國DALLAS半導(dǎo)體公司推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器DS18B20作為檢測(cè)元件，其溫度值可以直接被讀出來，通過核心器件單片機(jī)AT89S51控制溫度的讀寫和顯示，用LED數(shù)碼管顯示。測(cè)溫范圍為55125，最大分辨率可達(dá)0.0625。而且采用單總線與單片

6、機(jī)相連，減少了外部的硬件電路，具有低成本和易使用的特點(diǎn)。 按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能的要求，確定系統(tǒng)有5個(gè)模塊組成：主控制器、溫度傳感器DS18B20、報(bào)警電路、按鍵預(yù)置溫度值電路及顯示電路。控制器使用AT89S51，溫度傳感器使用DS18B20，用4位共陽極LED數(shù)碼管以動(dòng)態(tài)掃描法實(shí)現(xiàn)溫度顯示。綜上所述，本設(shè)計(jì)以智能集成溫度傳感器DS18B20為例，介紹基于DS18B20傳感器的數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)適用于人們的日常生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中用于溫度的檢測(cè)及控制。第2章 設(shè)計(jì)任務(wù)及方案分析2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求設(shè)計(jì)一個(gè)基于DS18B20的溫度控制系統(tǒng)，其可實(shí)現(xiàn)的功能為：(1)用DS18B20溫度傳感自檢測(cè)溫

7、度；(2)用數(shù)碼管顯示溫度，精確到0.1攝氏度；(3)當(dāng)溫度在溫度上下限之外時(shí)，用聲光提示； (4)溫度上下限可設(shè)置；2.2 設(shè)計(jì)總體方案及方案論證2.2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要包括單片機(jī)模塊、溫度采集模塊、溫度顯示模塊，溫度上下限調(diào)整模塊和報(bào)警模塊五部分。系統(tǒng)總體框架如圖2-1所示。單片機(jī)處理模塊溫度采集模塊溫度顯示模塊溫度上下限調(diào)整模塊圖2-1 系統(tǒng)總體框架報(bào)警模塊2.2.2主控制部分方案一: 此方案采用PC機(jī)實(shí)現(xiàn),可在線仿真的功能,這讓調(diào)試變得方便.但是PC機(jī)輸出信號(hào)不能直接與DS18B20通信.需要通過RS232電平轉(zhuǎn)換兼容,硬件的合成在線調(diào)試,較為繁瑣,很不簡便.而且在一些環(huán)境比較

8、惡劣的場合,PC機(jī)的體積大,攜帶安裝不方便,性能不穩(wěn)定,給工程帶來很多麻煩! 方案二: 此方案采用AT89S51八位單片機(jī)實(shí)現(xiàn).單片機(jī)軟件編程的自由度大,可通過編程實(shí)現(xiàn)各種各樣的算術(shù)算法和邏輯控制.而且體積小,硬件實(shí)現(xiàn)簡單,安裝方便.既可以單獨(dú)對(duì)多DS18B20控制工作,還可以與PC機(jī)通信.2.2.3 溫度檢測(cè)部分方案一: 采用熱敏電阻,可滿足40攝氏度至90攝氏度測(cè)量范圍,但熱敏電阻精度、重復(fù)性、可靠性較差,對(duì)于檢測(cè)1攝氏度的信號(hào)是不適用的.而且在溫度測(cè)量系統(tǒng)中,采用單片溫度傳感器,比如AD590,LM35等.但這些芯片輸出的都是模擬信號(hào),必須經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后才能送給計(jì)算機(jī),這樣就使得測(cè)溫裝

9、置的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜.方案二:采用數(shù)字溫度芯片DS18B20測(cè)量溫度，輸出信號(hào)全數(shù)字化，便于單片機(jī)處理及控制,省去傳統(tǒng)的測(cè)溫方法的很多外圍電路，且該芯片的物理化學(xué)性很穩(wěn)定,它能用做工業(yè)測(cè)溫元件,此元件線形較好.在0100攝氏度時(shí),最大線形偏差小于1攝氏度。綜上，本設(shè)計(jì)采用以AT89S51作為主控，以溫度芯片DS18B20測(cè)量溫度的溫度控制系統(tǒng)。第3章 芯片功能簡介3.1 AT89S51的功能簡介3.1.1 AT89S51芯片簡介單片機(jī)由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含計(jì)算機(jī)的基本功能部件：CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口電路、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行口等。因此，單片機(jī)只需要在適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一

10、個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)。MSC-51系列單片機(jī)是英特爾公司于1980年起推出的第二代產(chǎn)品。與8084相比，8051的硬件結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)均有很大改進(jìn)，可支持更大的存貯空間，擴(kuò)充了更多的硬件功能I/O功能，速度提高了2- 5倍，可完成邏輯運(yùn)算等。近年來推出的一些增強(qiáng)的MSC-51系統(tǒng)單片機(jī)，片內(nèi)還集成了許多特殊功能單元，只需要加一些擴(kuò)展電路及必要的通道接口即可構(gòu)成各種計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。因此，MSC-51系統(tǒng)單片機(jī)在智能儀表、智能接口、功能模塊等領(lǐng)域得到了非常廣泛的應(yīng)用。 主要技術(shù)特性： 適于控制應(yīng)用的8位CPU。 64KB程序存貯器空間和64KB數(shù)據(jù)存貯器空間。 4KB片內(nèi)程序存貯器。 128B片內(nèi)數(shù)據(jù)R

11、AM。 2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。 擴(kuò)展的邏輯處理能力。3.1.2 引腳說明圖3-1 AT89S51引腳示意圖VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0口：8位雙向I/O口。在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，P0口用于分時(shí)傳送低8位地址（地址總線）和8位數(shù)據(jù)信號(hào)（數(shù)據(jù)總線）。P0口能驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL門。在不接外ROM和外RAM時(shí)，P0口可做雙向I/O口用。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口，P1口負(fù)載能力為4個(gè)LSTTL門。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口：8位準(zhǔn)雙向I/O口。在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，P2口

12、用于傳送高8位地址。P2口負(fù)載能力為4個(gè)LSTTL門。 P3口：8位準(zhǔn)雙向I/O口。可做一般I/O口用，同時(shí)P3口每一引腳還具有第二功能，用于特殊信號(hào)輸入輸出和控制信號(hào)（屬控制總線）。P3口第二功能如下。 P3.0-RXD （串行輸入口） P3.1-TXD （串行輸出口） P3.2-/INT0 （外部中斷0） P3.3-/INT1 （外部中斷1） P3.4-T0 （定時(shí)/計(jì)數(shù)器0外部輸入） P3.5-T1 （定時(shí)/計(jì)數(shù)器1外部輸入） P3.6-/WR （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） P3.7-/RD （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） P3口負(fù)載能力為4個(gè)LSTTL門。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要

13、保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ALE、/PROG：正常使用為ALE功能，用來鎖存P0口送出的低8位地址。P0口一般分時(shí)傳送低8位地址還是8位數(shù)據(jù)地址呢？當(dāng)ALE信號(hào)有效時(shí)，P0口傳送的是低8位地址信號(hào)；ALE信號(hào)無效時(shí)，P0口傳送的是8位數(shù)據(jù)信號(hào)。通常在ALE信號(hào)的下降沿，鎖定P0口傳送的內(nèi)容，即低8位地址信號(hào)。需要指出的是，當(dāng)CPU不執(zhí)行訪問外RAM指令（MOVX）時(shí)，ALE以時(shí)鐘振蕩頻率1/6的固定速率輸出，因此ALE信號(hào)也可作為外部芯片CLK時(shí)鐘或其他需要。但是，當(dāng)CPU執(zhí)行MOVX指令時(shí)，ALE將跳過一個(gè)ALE脈沖。ALE端可驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL門電路。/PROG在固化片內(nèi)存儲(chǔ)

14、器的程序（也稱為“燒錄程序”）時(shí)，此引腳用于輸入編程脈沖，此時(shí)為低電平有效。/PSEN：外ROM的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外RAM或內(nèi)ROM時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。 /EA、VPP：正常工作時(shí)，/EA為內(nèi)外ROM選擇端。MCS-51型單片機(jī)ROM尋址范圍為64KB，其中4KB在片內(nèi)，60KB在片外。當(dāng)/EA保持高電平時(shí)，先訪問內(nèi)ROM，但當(dāng)PC(程序計(jì)數(shù)器)值超過4KB時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外ROM中的程序。當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則只訪問外ROM，不管芯片內(nèi)有否內(nèi)ROM。對(duì)80C31芯片，片內(nèi)無ROM，因此/EA必須接地。XTA

15、L1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。3.2 DS18B20的功能簡介3.2.1 芯片簡介（1） 適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍：3.0 V5.5V，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電。（2） 獨(dú)特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。（3） DS18B20在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。（4） 測(cè)溫范圍55125，在-10+85時(shí)精度為±0.5。（5） 可編程的分辨率為912位，對(duì)應(yīng)的可分辨溫度分別為0.5、0.25、0.

16、125和0.0625，可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫。（6） 在9位分辨率時(shí)最多在93.75ms內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字，12位分辨率時(shí)最多在750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快。（7） 測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，以“一線總線”串行傳送給CPU，同時(shí)可傳送CRC校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力。（8） 負(fù)壓特性：電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。3.2.2 DS18B20外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3-2所示，主要由4部分組成：64位ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的外形及管腳排列如圖3-3和表3-1所示。 64位ROM和單線

17、接 口 高速緩存 存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器和控制器8位CRC生成器溫度傳感器 低溫觸發(fā)器TL高溫觸發(fā)器TH配置寄存器電源檢測(cè)圖3-2 DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖3-3 DS18B20的管腳排列表3-1 DS18B20引腳定義：序號(hào)名稱引腳功能描述1GND地信號(hào)2DQ數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳。開漏單總線接口引腳。當(dāng)被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源。3VDD可選擇的VDD引腳。當(dāng)工作于寄生電源時(shí)，此引腳必須接地。(1) 64位ROM ROM中的64位序列號(hào)是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼，每個(gè)DS18B20的64位序列號(hào)均不相同。64位ROM的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC=X8X5X

18、41）。ROM的作用是使每一個(gè)DS18B20都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè)DS18B20的目的。DS18B20中的溫度傳感器完成對(duì)溫度的測(cè)量，用16位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，以0.0625/LSB形式表達(dá)，其中S為符號(hào)位。DS18B20溫度值格式表3-2如下所示。這是12位轉(zhuǎn)化后得到的12位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在DS18B20的兩個(gè)8比特的RAM中，二進(jìn)制中的前面5位是符號(hào)位，如果測(cè)得的溫度大于0，這5位為0，只要將測(cè)到的數(shù)值乘于0.0625即可得到實(shí)際溫度；如果溫度小于0，這5位為1，測(cè)到的數(shù)值需要取反加1再乘于0.0625即可得到實(shí)際溫度。例如25.0625的數(shù)字輸出為019

19、1H，25.0625的數(shù)字輸出為FF6FH。 表3-2 DS18B20溫度值格式表 bit7 bit6 bit5 bit4 bit3 bit2 bit1 bit0LS Byte22222222 bit15 bit14 bit13 bit12 bit11 bit10 bit9 bit8MS ByteSSSSS222（2）高低溫報(bào)警觸發(fā)器TH和TLDS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器包括一個(gè)高速暫存RAM和一個(gè)非易失性的可電擦除的EEPRAM,后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器TH、TL和結(jié)構(gòu)寄存器。 （3）配置寄存器 該字節(jié)各位的意義如下表3-3所示。表3-3:配置寄存器結(jié)構(gòu)TMR1R011111低五

20、位一直都是“1”，TM是測(cè)試模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測(cè)試模式。在DS18B20出廠時(shí)該位被設(shè)置為0，用戶不要去改動(dòng)。R1和R0用來設(shè)置分辨率，如下表3-4所示（DS18B20出廠時(shí)被設(shè)置為12位）。表3-4： 溫度分辨率設(shè)置表R1R0分辨率溫度最大轉(zhuǎn)換時(shí)間009位93.75ms 0110位187.5ms 1011位375ms 1112位750ms （4）高速暫存器是一個(gè)9字節(jié)的存儲(chǔ)器。開始兩個(gè)字節(jié)包含被測(cè)溫度的數(shù)字量信息；第3、4、5字節(jié)分別是TH、TL、配置寄存器的臨時(shí)拷貝，每一次上電復(fù)位時(shí)被刷新；第6、7、8字節(jié)未用，表現(xiàn)為全邏輯1；第9字節(jié)讀出的是前面所有8個(gè)字節(jié)的

21、CRC碼，可用來保證通信正確。高速暫存器RAM結(jié)構(gòu)圖如下表3-5所示。表3-5： DS18B20暫存寄存器分布寄存器內(nèi)容 字節(jié)地址溫度值低位 （LS Byte）0溫度值高位 （MS Byte）1高溫限值（TH）2低溫限值（TL）3配置寄存器4保留5保留6保留7CRC校驗(yàn)值83.2.3 DS18B20與單片機(jī)的典型接口設(shè)計(jì)圖3-4（a）中DS18B20采用寄生電源方式，圖3-4（b）中DS18B20采用外接電源方式，其VDD端用3V5.5V電源供電。(a) 寄生電源工作方式 (b) 外接電源工作方式圖3-4 電源工作方式圖第4章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)4.1 主控制電路和測(cè)溫控制電路原理圖AT89S

22、51是此硬件電路設(shè)計(jì)的核心，通過AT89S51的管腳P3.7與DS18B20相連，控制溫度的讀出和顯示。電路原理圖如下圖4-1所示。圖4-1主控制電路和測(cè)溫控制電路原理圖4.2 上電復(fù)位電路圖4-2 上電復(fù)位電路本設(shè)計(jì)中AT89S51是采用上電自動(dòng)復(fù)位，如圖4-2所示。上電瞬間，RC電路充電，RST引線端出現(xiàn)正脈沖，只要RST端保持10ms以上的高電平，就能使單片機(jī)有效地復(fù)位。4.3 時(shí)鐘電路此處選用內(nèi)部時(shí)鐘方式。即利用其內(nèi)部的振蕩電路在XTAL1和XTAL2引線上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩電路產(chǎn)生自激振蕩。最常用的是在 XTAL1和XTAL2之間接晶體振蕩器與電路構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器，如圖4-3

23、電路.圖4-3 時(shí)鐘電路4.4 按鍵電路鍵盤是一種常見的輸入設(shè)備，用戶可以向計(jì)算機(jī)輸入數(shù)據(jù)或命令。本設(shè)計(jì)是采用獨(dú)立式按鍵，用5個(gè)按鍵，分別接P1.0P1.4,當(dāng)無按鍵按下時(shí)其口上的電平為高電平。當(dāng)某按鍵按下時(shí)，與其相連的I/O線將得到低電平輸入。如圖4-4。圖4-4 按鍵電路4.5 數(shù)碼管顯示電路發(fā)光二極管LED是一種通電后能發(fā)光的半導(dǎo)體器件，其導(dǎo)電性質(zhì)與普通二極管類似。它使用了8個(gè)LED發(fā)光二極管，其中7個(gè)顯示字符，1個(gè)顯示小數(shù)點(diǎn)，故通常稱之為7段發(fā)光二極管數(shù)碼顯示器，如圖4-5所示。 為了顯示字符，要為 LED顯示器提供段碼（或稱字形代碼），組成一個(gè)“8”字形的7段，再加上1個(gè)小數(shù)點(diǎn)位，共

24、計(jì)8段，因此提供給LED顯示的段碼為1個(gè)字節(jié)。各段碼位的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：表格4-1 各段碼位的對(duì)應(yīng)關(guān)系段碼位 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 顯示段 dp g f e d c b a 共陽極接法：把發(fā)光二極管的陽極連在一起構(gòu)成公共陽極，使用時(shí)公共陽極接+5 V, 每個(gè)發(fā)光二極管的陰極通過電阻與輸入端相連。當(dāng)陽極端輸入低電平時(shí)，段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點(diǎn)亮，而輸入高電平時(shí)則不點(diǎn)亮。 共陽極 顯示段碼圖4-5 LED數(shù)碼顯示器的顯示段碼本設(shè)計(jì)采用LED數(shù)碼管顯示電路，該顯示電路由7段共陽數(shù)碼管，限流電阻，三極管，基極電阻，P0口，P2口等組成。P0口通過與8個(gè)270電阻與數(shù)碼管的8個(gè)數(shù)據(jù)位

25、相連，送顯示數(shù)碼。電阻即可起到限流作用，又可起到上拉電阻的作用。P2口的P2.0P2.3通過4個(gè)4.7k的電阻和4個(gè)三極管與4個(gè)7段數(shù)碼管相連，起位選的作用。數(shù)碼管顯示電路的原理圖如圖4-6 。圖4-6 數(shù)碼管顯示電路圖4.6 溫度報(bào)警電路溫度報(bào)警電路是檢測(cè)當(dāng)前溫度的值并與預(yù)置的溫度上下限進(jìn)行比較，當(dāng)當(dāng)前溫度超出預(yù)置的溫度上下限時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)立即發(fā)出報(bào)警信號(hào)。此設(shè)計(jì)的溫度報(bào)警電路是由聲光報(bào)警電路組成，用到了蜂鳴器和LED發(fā)光二極管。原理圖如圖4-7：圖4-7 溫度報(bào)警電路第5章 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)5.1主程序流程圖主程序首先進(jìn)行初始化，當(dāng)檢測(cè)到DS18B20存在時(shí)發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令和讀溫度命令，在分別

26、調(diào)用相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理子程序，完成溫度測(cè)量及顯示工作。流程圖如圖5-1：YN開始延時(shí)537us復(fù)位低脈沖SETB DQCLR DQ100US內(nèi)DQ=0FLAG1=1時(shí)序延時(shí)216usSETB DQ返回FLAG1=0圖5-2 DS18B20復(fù)位檢測(cè)子程序開始DS18B20復(fù)位檢測(cè)子程序溫度轉(zhuǎn)換子程序讀溫度子程序按鍵掃描子程序溫度計(jì)算子程序顯示子程序溫度比較子程序5-1 主程序流程圖5.2 DS18B20復(fù)位檢測(cè)子程序流程圖主機(jī)控制DS18B20完成任何操作之前必須先初始化，即主機(jī)發(fā)一復(fù)位脈沖(最短為480us的低電平)，接著主機(jī)釋放總線進(jìn)入接收狀態(tài)，DS18B20在檢測(cè)到I/O引腳上的上升沿之后，等

27、待15-60us然后發(fā)出存在脈沖(60-240us的低電平)。如圖5-3所示。圖5-3 初始化程序開始發(fā)跳過rom命令寫入子程序發(fā)溫度轉(zhuǎn)換命令返回圖5-4 溫度轉(zhuǎn)換子程序DS18B20復(fù)位檢測(cè)子程序的主要功能為檢測(cè)DS18B20是否存在。若存在則將標(biāo)志位FLAG1置1，反則置0.后續(xù)程序可以通過判斷標(biāo)志位來決定進(jìn)行何種操作。流程圖如圖5-2:5.3 溫度轉(zhuǎn)換子程序圖溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換命令，當(dāng)采用12位分辨率時(shí)轉(zhuǎn)換時(shí)間約為750ms，流程圖如圖5-4：5.4 寫DS18B20子程序圖寫時(shí)間片：將數(shù)據(jù)從高電平拉至低電平，產(chǎn)生寫起始信號(hào)。在15us之內(nèi)將所需寫的位送到數(shù)據(jù)線上，在15

28、us到60us之間對(duì)數(shù)據(jù)線進(jìn)行采樣，如果采樣為高電平，就寫1，如果為低電平，寫0就發(fā)生。在開始另一個(gè)寫周期前必須有1us以上的高電平恢復(fù)期。其寫時(shí)序圖5-5，流程圖如圖5-6：圖5-5 寫時(shí)序YN開始R2=8寫之前復(fù)位CLR DQ延時(shí)16us以上RRC A延時(shí)100us DQ=1R2=0返回SETB DQ圖5-6寫入DS18B20子程序圖CLR CYN開始發(fā)DS18B20復(fù)位命令跳過rom命令發(fā)讀溫度命令8字節(jié)完返回存入溫度暫存器圖5-7讀溫度子程序圖讀操作5.5 讀DS18B20子程序圖 讀時(shí)間片:主機(jī)將數(shù)據(jù)線從高電平拉至低電平1us以上，再使數(shù)據(jù)線升為高電平，從而產(chǎn)生讀起始信號(hào)。主機(jī)在讀時(shí)

29、間片下降沿之后15us內(nèi)完成讀位。每個(gè)讀周期最短的持續(xù)期為60us,各個(gè)讀周期之間也必須有1us以上的高電平恢復(fù)期。如圖5-8.讀溫度子程序只讀出DS18B20暫存器前4個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)：溫度值LSB溫度值MSB、溫度報(bào)警值TH和TL，并將它們分別存入25H28H單元中。如圖5-7：圖5-8讀時(shí)序5.6 溫度計(jì)算子程序圖溫度計(jì)算子程序首先判斷溫度值MSB的符號(hào)位，當(dāng)符號(hào)位S=0時(shí)，表示測(cè)得的溫度值為正，可以直接將二進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng)符號(hào)位S=1時(shí)，表示測(cè)得的溫度值為負(fù)，要先將補(bǔ)碼變成原碼，再計(jì)算十進(jìn)制值。計(jì)算時(shí)先將溫度值LSB的低四位取出，進(jìn)行小數(shù)部分?jǐn)?shù)據(jù)處理。再將溫度值LSB的高四位和溫度值M

30、SB的低四位取出，重新組合后進(jìn)行整數(shù)部分?jǐn)?shù)據(jù)處理。如圖5-9：NY溫度零下溫度值取補(bǔ)碼置“-”標(biāo)志置“+”標(biāo)志計(jì)算小數(shù)位BCD值計(jì)算整數(shù)位BCD值返回開始圖5-9計(jì)算溫度BCD碼子程序圖5.7 顯示子程序圖溫度顯示子程序?qū)腄S18B20讀出的溫度值，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后，送往數(shù)碼管進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。包括顯示子程序和刷新子程序。如圖5-10，圖5-11;YNYNNYYN開始取溫度標(biāo)記TEMPBJ負(fù)數(shù)返回5-11 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序圖調(diào)顯示子程序百位=0十位=0十位顯示符號(hào)百位不顯示百位不顯示十位=0十位不顯示開顯示取百位BCD碼，查看表得7段碼，送顯示口選通百位數(shù)碼管開關(guān)調(diào)用延時(shí)2ms程序關(guān)顯示取小數(shù)位

31、BCD碼，查看表得7段碼，送顯示口選通小數(shù)位數(shù)碼管開關(guān)調(diào)用延時(shí)2ms程序關(guān)顯示取十位BCD碼，查看表得7段碼，送顯示口選通十位數(shù)碼管開關(guān)5-10 顯示子程序58 溫度比較報(bào)警子程序圖溫度比較子程序?qū)?shí)測(cè)溫度值與設(shè)定的溫度報(bào)警值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果執(zhí)行相應(yīng)處理程序。當(dāng)實(shí)測(cè)溫度超出設(shè)定的溫度報(bào)警值時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，LED燈閃爍，蜂鳴器響。當(dāng)實(shí)測(cè)溫度正常時(shí)，數(shù)碼管正常顯示當(dāng)前溫度值。如圖5-12：開始Y大于上限小于下限顯示子程序報(bào)警子程序返回圖5-12 溫度比較子程序圖YNNYN開始有鍵按下鍵盤抖動(dòng)R6鍵值等待鍵釋放返回圖5-13按鍵掃描及消抖子5.9 按鍵掃描子程序按鍵掃描子程序?qū)?shù)字溫度計(jì)的K

32、1K5鍵進(jìn)行掃描，得到鍵值，根據(jù)鍵值完成相應(yīng)操作。當(dāng)按下K1鍵時(shí)數(shù)碼管顯示H50，當(dāng)按下K2鍵顯示L05，按下K3和K4分別加1和減1.再按K5保存設(shè)置，返回顯示當(dāng)前溫度值，如圖5-13和圖5-14：NNNNNYYYYYYYNYNN開始K1K1顯示下限顯示上限K3K4K5K3K4返回加1減1減1加1圖5-14 按鍵處理子程序圖K5第6章 調(diào)試與仿真6.1 軟件調(diào)試和仿真軟件調(diào)試是通過對(duì)用戶程序的匯編、連接、執(zhí)行來發(fā)現(xiàn)程序中存在的語法錯(cuò)誤與邏輯錯(cuò)誤并加以排除糾正的過程。本設(shè)計(jì)的程序編輯完成以后，通過wave6000編程軟件來調(diào)試，經(jīng)過多次的修改調(diào)試。軟件的仿真是用的Proteus ISIS，是英

33、國Labcenter公司開發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件。將設(shè)計(jì)的電路圖連接好，將程序加入到AT89S51中，進(jìn)行仿真，和多次的修改，最終得到預(yù)測(cè)的結(jié)果。6.2 硬件測(cè)試硬件調(diào)試是利用開發(fā)系統(tǒng)、基本測(cè)試儀器（萬用表、示波器）等，檢查用戶系統(tǒng)硬件中存在的故障。 硬件調(diào)試可分為靜態(tài)調(diào)試和動(dòng)態(tài)調(diào)試兩步進(jìn)行： （1）靜態(tài)調(diào)試：靜態(tài)調(diào)試是在用戶系統(tǒng)未工作時(shí)的一種調(diào)試。 步驟如下： 第一步：目測(cè)。檢查外部的各種元件或者是電路是否有斷點(diǎn)。 第二步：用萬用表測(cè)試。先用萬用表復(fù)核目測(cè)中有疑問的連接點(diǎn)，在檢測(cè)各 種電源線與接地線之間是否有短路現(xiàn)象。 第三步：加點(diǎn)檢測(cè)。給電路板加電，檢測(cè)所有的插座或者是硬件的電源是否

34、符合要求的值。 第四步：聯(lián)機(jī)檢查。應(yīng)為只有單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)才能完成對(duì)用戶系統(tǒng)的調(diào)試。 （2）動(dòng)態(tài)調(diào)試：動(dòng)態(tài)調(diào)試是在用戶系統(tǒng)工作的情況下發(fā)現(xiàn)和排除用戶系統(tǒng)硬件中存在的器件內(nèi)部故障、器件連接邏輯錯(cuò)誤等的一種硬件檢查。 結(jié) 論 本文針對(duì)溫度測(cè)量方法的現(xiàn)狀和所要研究問題的分析，提出了一種采用單總線式數(shù)字溫度傳感器DS18B20芯片，并運(yùn)用AT89S51作為控制芯片的溫度測(cè)量控制系統(tǒng)，接著從單片機(jī)的結(jié)構(gòu)，原理分析起，在熟悉了AT89S51的工作原理及使用方法后，詳細(xì)的分析了DS18B20芯片的結(jié)構(gòu)、工作原理、時(shí)序和測(cè)量溫度的方法，最后又簡要了解下LED數(shù)碼管的顯示方法。在這個(gè)過程中我查閱了大量的相關(guān)資料，

35、綜合所分析所有內(nèi)容，再結(jié)合單片機(jī)基本知識(shí)設(shè)計(jì)了系統(tǒng)電路，通過仿真確定了功能的可實(shí)現(xiàn)性，最后做出實(shí)物。通過這次學(xué)習(xí)，并親自動(dòng)手制作焊接，學(xué)到了很多，也加強(qiáng)了很多大學(xué)學(xué)習(xí)的基本技能，是理論與實(shí)際得到很好的結(jié)合。致 謝首先感謝我的指導(dǎo)老師。本論文是在老師的指導(dǎo)下和同學(xué)們的幫助下修改完成的。在此，我要向他們的細(xì)心幫助和指導(dǎo)表示由衷的感謝。在這段時(shí)間里，我從他們身上不僅學(xué)到了許多的專業(yè)知識(shí)，更感受到他們工作中的兢兢業(yè)業(yè)，生活中的平易近人。此外，他們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和忘我的工作精神值得我去學(xué)習(xí)。非常感謝大家在我的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，給予我極大的幫助，使我對(duì)整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的思路有了總體的把握，并耐心的幫我解決了許多實(shí)際

36、問題，使我有了很大的收獲。感謝多年來傳授我知識(shí)的老師們，更要感謝那些對(duì)我學(xué)習(xí)上支持和鼓勵(lì)的人。同時(shí)感謝所有關(guān)心幫助過我的同學(xué)、老師和學(xué)校。總之，在以后的學(xué)習(xí)生活中我將以加倍的努力對(duì)給予我?guī)椭膶W(xué)校、老師及同學(xué)們的回報(bào)。參 考 文 獻(xiàn)：1陳權(quán)昌,李興富.單片機(jī)原理與應(yīng)用. 北京：理工大學(xué)出版社，20072陳明.protel 99se原理圖與pcb設(shè)計(jì)教程. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20063閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）. 北京：高等教育出版社，19974王恩榮.MCS-51單片機(jī)應(yīng)用技術(shù). 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20015黃河,郭紀(jì)林.單片機(jī)原理及應(yīng)用. 大連：大連理工大學(xué)出版社，20066周

37、貴連. 電子技術(shù)基礎(chǔ). 西安：機(jī)械工業(yè)出版社，20057李廣弟. 單片機(jī)基礎(chǔ). 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，19948閻石. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ). 北京：高等教育出版社，19899欒桂冬.傳感器及其應(yīng)用. 西安：電子科技大學(xué)出版社，200310范立南，謝子殿.單片機(jī)原理及應(yīng)用教程. 北京：北京大學(xué)出版社，2006. 11潘松，趙敏笑.EDA技術(shù)及其應(yīng)用. 北京：科學(xué)出版社，200712丁元杰.單片機(jī)原理及應(yīng)用. 西安：機(jī)械工業(yè)出版社，1999附錄A源程序K1 EQU P1.0K2 EQU P1.1K3 EQU P1.2K4 EQU P1.3K5 EQU P1.4DQ EQU P3.7BEEP

38、EQU P3.5 ;蜂鳴器RELAY EQU P3.6 ;指示燈TEMP EQU 24H ;實(shí)測(cè)溫度存放單元TEMPL EQU 25H ;溫度低位存放單元TEMPH EQU 26H ;溫度高位存放單元TEMP_TH EQU 27H ;溫度上限存放單元TEMP_TL EQU 28H ;溫度下限存放單元TEMPBJ EQU 29H ;正負(fù)溫度標(biāo)記FLAG1 BIT 20H.0 ;DS18B20存在標(biāo)志位 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0030HMAIN: MOV SP,#40H MOV A,#00H MOV R0,#20H;MOV R1,#10HCLEAR: MOV R0,A I

39、NC R0 DJNZ R1,CLEARSTART: LCALL RST JNB FLAG1,START1MOV TEMP_TH,#32H;設(shè)TH初值50度 MOV TEMP_TL,#05H;設(shè)TL初值05度 LCALL RE_18B20 LCALL WRITE_E2 LJMP START2START1: MOV 2AH,#0EH MOV 2BH,#0EH MOV 2CH,#0EH MOV 2DH,#0EH LCALL DISPLAY SETB RELAY;熄滅指示燈 LCALL BEEP_BL;調(diào)蜂鳴器響 LJMP STARTSTART2: LCALL RSTJNB FLAG1,START1M

40、OV A,#0CCH;跳過ROM匹配命令LCALL WRITEMOV A,#44H;溫度轉(zhuǎn)換命令LCALL WRITELCALL RSTMOV A,#0CCHLCALL WRITEMOV A,#0BEH;讀溫度命令LCALL WRITELCALL READLCALL CONVTEMPLCALL DISPLCALL TEMP_COMPLCALL PROC_KEYMOV A,R6JZ START2;無按鍵按下則跳START2LCALL ANKEY;調(diào)用按鍵處理子程序MOV R6,#00H;清鍵值標(biāo)志位SJMP START2;循環(huán);DS18B20復(fù)位子程序 R0 R1RST:SETB DQNOPCL

41、R DQMOV R0,#36H ;主機(jī)發(fā)出延時(shí)復(fù)位低脈沖537usMOV R1,#03HTSR1:DJNZ R0,$MOV R0,#36HDJNZ R1,TSR1SETB DQ;拉高數(shù)據(jù)線NOPNOPNOPMOV R0,#19HTSR2:JNB DQ,TSR3;等待DS18B20回應(yīng)DJNZ R0,TSR2;延時(shí)100us內(nèi)JMP TSR4TSR3:SETB FLAG1JMP TSR5TSR4:CLR FLAG1JMP TSR7TSR5:MOV R0,#36HTSR6:DJNZ R0,$;時(shí)序延時(shí)216usTSR7:SETB DQRET;ds18B20暫存器操作子程序RE_18B20: LCA

42、LL RSTMOV A,#0CCH;跳過rom匹配LCALL WRITEWR_SCRAPD: MOV A,#4EH;寫暫存器LCALL WRITEMOV A,TEMP_TH;TH(報(bào)警上限)LCALL WRITEMOV A,TEMP_TL;TL(報(bào)警下限)LCALL WRITEMOV A,#7FH;12位精度LCALL WRITERET;復(fù)制暫存器子程序WRITE_E2:LCALL RSTMOV A,#0CCHLCALL WRITEMOV A,#48HLCALL WRITERET;DS18B20數(shù)據(jù)寫入操作子程序 R2 R3WRITE:MOV R2,#8;共8位數(shù)據(jù)CLR CWR1:CLR D

43、QMOV R3,#05HDJNZ R3,$ RRC AMOV DQ,C;寫入一位MOV R3,#19HDJNZ R3,$;等待100usSETB DQ;重新釋放總線NOPDJNZ R2,WR1;寫入下一位SETB DQRETREAD:MOV R4,#4MOV R1,#TEMPLRE00: MOV R2,#8RE01:CLR CYSETB DQNOPCLR DQ;讀前總線保持為低NOPNOPSETB DQ;開始讀總線釋放MOV R3,#05HDJNZ R3,$;延時(shí)18usMOV C,DQMOV R3,#19HDJNZ R3,$;等待100usRRC A;把讀得的位值環(huán)移給ADJNZ R2,RE

44、01;讀下一位MOV R1,AINC R1DJNZ R4,RE00RET;溫度值bcd碼處理子程序 R2CONVTEMP:MOV A,TEMPHANL A,#0FH;取低4位SWAP AMOV B,AMOV A,TEMPLANL A,#0F0H;取高4位SWAP AADD A,B;重新組合成整數(shù)部分MOV B,TEMPLMOV TEMPL,A;TEMPL中放整數(shù)部分 MOV TEMP,AMOV A,BANL A,#0FH ;取小數(shù)SWAP AMOV TEMPH,A;temph中放小數(shù)MOV A,#80HANL A,TEMPL;取符號(hào)位JZ POSIT;是正數(shù)跳轉(zhuǎn)MOV 7AH,#13H;負(fù)號(hào)M

45、OV TEMPBJ,#0BH;負(fù)溫度標(biāo)志MOV A ,TEMPH;取小數(shù)位CPL A;求原碼ADD A,#01H;取反加1MOV TEMPH,AJC AD;有進(jìn)位是正數(shù)取反加1MOV A,TEMPL;無進(jìn)位是正數(shù)取反CPL ASJMP SKIP1AD:MOV A,TEMPL;取整數(shù)位CPL AINC ASKIP1:MOV B,#10SJMP NEXTPOSIT:MOV TEMPBJ,#0AH;正溫度標(biāo)記MOV A,TEMPLMOV B,#100DIV ABMOV 7AH,A;百位數(shù)MOV A,#10XCH A,BNEXT:DIV ABMOV 7BH,A;十位數(shù)MOV 7CH,B;個(gè)位數(shù)XIAO

46、SHU:MOV A,TEMPH;處理小數(shù)SWAP A;半字節(jié)交換ANL A,#0FH MOV DPTR,#DOTTAB MOVC A,A+DPTR MOV 7DH,ARETDOTTAB:DB 00H,00H,01H,01H,02H,03H,03H,04H DB 05H,05H,06H,06H,07H,08H,08H,09H;LED顯示子程序 R0 R2 R6 R7DISP: MOV A,TEMPBJ CJNE A,#0BH,ZHENG ;正數(shù)轉(zhuǎn)ZHENG MOV A,7BH CJNE A,#00H,LOP1 MOV 7AH,#10H ;不顯示 MOV 7BH,#13H ;顯示-LOP1: LJ

47、MP DISP0ZHENG: MOV A,7AH CJNE A,#00H,DISP0 ;百位=0 MOV 7AH,#10H ;百位不顯示 MOV A,7BH CJNE A,#00H,DISP0 ;十位=0 MOV 7BH,#10H ;十位不顯示DISP0: MOV DPTR,#TABLE1 MOV A,7AH ;取百位數(shù) MOVC A,A+DPTRMOV P0,A MOV P2,#0F7HLCALL DELAY3 ;調(diào)用延時(shí)5msMOV P2,#0FFH ;關(guān)顯示MOV A,7BH ;取十位數(shù) MOVC A,A+DPTR MOV P0,AMOV P2,#0FBHLCALL DELAY3MOV P2,#0FFHMOV A,7CH ;取個(gè)位數(shù) MOVC A,A+DPTR