課程設(shè)計(jì)---基于ds18b20的多點(diǎn)溫度測(cè)量系統(tǒng)

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1、　　課程設(shè) 計(jì) 報(bào) 告　?。?2010 —2011 年度第 2學(xué)期）　　題目：基于DS18B20的多點(diǎn)溫度測(cè)量系統(tǒng)　　院系： 　　姓名： <

2、p>　　學(xué) 號(hào)： 　　專業(yè)： 　　指導(dǎo)老師： 　　2011年 5 月 22 日　　目　錄　　1設(shè)計(jì)要

3、求…………………………………………………………………………　　2設(shè)計(jì)的作用、目的………………………………………………………………　　3設(shè)計(jì)的具體實(shí)現(xiàn)………………………………………………………………….　　3.1系統(tǒng)概述…………………………………………………………………….

4、　　3.2 單元電路設(shè)計(jì)與分析………………………………………………………　　3.3電路的安裝與調(diào)試…………………………………………………………　　4 心得體會(huì)及建議…………………………………………………………………　　4.1 心得體會(huì)……………………………………………………………………

5、;　　4.2 建議…………………………………………………………………………　　5 附錄………………………………………………………………………………　　6參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………　　基于DS12B20的多點(diǎn)溫度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告&l

6、t;p>　　1 設(shè)計(jì)要求　　運(yùn)用DS12B20溫度測(cè)量芯片實(shí)現(xiàn)一個(gè)多點(diǎn)溫度測(cè)量系統(tǒng)，要求如下：　?。?）．測(cè)量點(diǎn)為兩點(diǎn)。　?。?）．測(cè)量的溫度為-40~+40°C　?。?）．溫度測(cè)量的精度為±0.5°

7、;C　?。?）．測(cè)量系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間要小于1S。　?。?）．溫度數(shù)據(jù)的傳輸方式采用串行數(shù)據(jù)傳送的方式。　　2 設(shè)計(jì)的作用、目的　　通過本設(shè)計(jì)可以進(jìn)一步了解熟悉單片機(jī)的控制原理以及外設(shè)與單片機(jī)的數(shù)據(jù)通信方法，尤其是串行通信方法以及單片機(jī)與外設(shè)間的接口問題。

8、　　本設(shè)計(jì)旨在提高學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)能力，增長(zhǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，激起學(xué)生學(xué)以致用的興趣。　　3設(shè)計(jì)的具體實(shí)現(xiàn)　　3.1系統(tǒng)概述　　本系統(tǒng)分為溫度采集模塊、核心處理模塊、控制模塊和顯示模塊。溫度采集模塊由DS18B

9、20溫度測(cè)量芯片構(gòu)成，它負(fù)責(zé)測(cè)量溫度后將溫度量轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理模塊；核心處理模塊由AT89S52單片機(jī)組成，它負(fù)責(zé)與溫度采集模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)通信、對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作處理已經(jīng)對(duì)各種外設(shè)的響應(yīng)與控制；控制模塊由幾個(gè)按鍵組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量點(diǎn)的選擇以及電路復(fù)位的操作；顯示模塊由一塊四位的八段譯碼顯示管和驅(qū)動(dòng)芯片組成，它的作用是顯示測(cè)量的溫度值。　　系統(tǒng)模塊組成圖：

10、;　　3.2 單元電路設(shè)計(jì)與分析　　一、模塊詳解：　　溫度采集單元。采用DALLAS公司的DS18B20溫度傳感器，該溫度傳感器將溫度檢測(cè)與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出全集成于一個(gè)芯片上，它的一個(gè)工作周期分為溫度檢測(cè)和數(shù)據(jù)處理兩個(gè)部分，它采用單數(shù)據(jù)總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，由于本設(shè)計(jì)采用兩

11、點(diǎn)測(cè)量溫度，兩個(gè)溫度傳感器的輸出數(shù)據(jù)腳共連在單片機(jī)的數(shù)據(jù)引腳上，因此在進(jìn)行溫度檢測(cè)和數(shù)據(jù)處理中需要首先利用DS18B20的ROM操作指令對(duì)溫度傳感器的ROM—ID進(jìn)行識(shí)別，以針對(duì)特定的溫度傳感器進(jìn)行操作。（對(duì)DS18B20的操作指令見附錄文件，識(shí)別ROM-ID的子程序見附錄程序）　　DS18B20的主要特征：　　·全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換及輸出</

12、p>　　·先進(jìn)的單總線技術(shù)　　·最高12位的分辨率時(shí)的最大工作周期為750毫秒　　·可選擇寄生工作方式　　·檢測(cè)溫度范圍為-55°C~+125°C

13、　　·內(nèi)置EEPROM，限溫度報(bào)警　　·64位光刻ROM，內(nèi)置產(chǎn)品序列號(hào)，方便多機(jī)掛接　　·多種封裝形式，適應(yīng)不同硬件　　2．核心處理單元。采用Atmel公司的AT89S52單片機(jī)，它作為系統(tǒng)的核心部分，和溫度采集單元之間，它直接對(duì)溫度傳感器進(jìn)行指令操作，獲取溫度傳感器的溫度數(shù)據(jù)

14、后進(jìn)行各種處理，然后通過顯示模塊顯示出溫度值，工作過程中，接收來自控制模塊的信號(hào)，并對(duì)其作出相應(yīng)的響應(yīng)。 AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52

15、在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。　　。　　控制模塊。采用幾個(gè)按鈕開關(guān)和相應(yīng)的幾個(gè)10K電阻組成，當(dāng)按下按鈕是，得到一個(gè)低電平信號(hào)送入單片機(jī)，松開開關(guān)后變回高電平信號(hào)，單片機(jī)識(shí)別此信號(hào)并對(duì)此做出響應(yīng)。　　顯示模塊。采用一個(gè)四位的八段譯碼管和一塊八位鎖存器74HC373組

16、成，采用掃描顯示的方式顯示四位數(shù)據(jù)。　　（a）八段數(shù)碼管結(jié)構(gòu) （b）共陰型數(shù)碼管（c）共陽(yáng)型數(shù)碼管 　　八段LED數(shù)碼顯示管原理和結(jié)構(gòu)　　數(shù)碼管分為共陽(yáng)型和共陰型，共陽(yáng)極型就是發(fā)光管的正極都連在一起，作為一條引線，負(fù)極分開。八段數(shù)碼發(fā)光管就是8個(gè)發(fā)光二極管組成的，在空間排列成為8字型

17、帶個(gè)小數(shù)點(diǎn)，只要將電壓加在陽(yáng)極和陰極之間相應(yīng)的筆畫就會(huì)發(fā)光。8個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極并接在一起，8個(gè)陰極分開，因此稱為共陽(yáng)八段數(shù)碼管。相反則為共陰八段數(shù)碼管。　　共陰極八段譯碼管顯碼表：（輸入為sp、g、f、e、d、c、b、a）　　*****顯示小數(shù)點(diǎn)時(shí)sp位置為1就可以了。******　　二、電路

18、仿真：　　使用PROTEUS仿真軟件對(duì)設(shè)計(jì)電路進(jìn)行仿真，程序部分用KEIL軟件進(jìn)行編寫。仿真圖如下：　　仿真中，調(diào)整DS18B20的溫度，可以看到顯示器上面的溫度也相應(yīng)的變?yōu)檎{(diào)整后的溫度，通過按下button2或者button1可以更換溫度傳感器的選擇。仿真中的單片機(jī)使用的程序數(shù)據(jù)文件由KEIL軟件編譯生成，詳細(xì)的程序參考附錄中的主程

19、序。由于實(shí)際電路中要用到DS18B20的ROM_ID碼，所以專門設(shè)計(jì)了提取ID碼的電路，提取ID碼得程序在參考附錄中的提取ROM_ID碼程序。提取的ID碼會(huì)在顯碼管上以一次顯示一個(gè)字節(jié)的方式顯示出來，顯示八組，一共是八字節(jié)的ID碼。電路圖如下：　　3.3電路的安裝與調(diào)試　　電路仿真通過后，開始實(shí)際的焊接過程，焊接過程比較繁瑣，需要認(rèn)真小心操作，確保焊接的

20、線路不出現(xiàn)錯(cuò)誤，由于缺乏焊接經(jīng)驗(yàn)，焊接線路比較混亂，焊接過程花費(fèi)比較長(zhǎng)的時(shí)間，完成焊接后，就是開始檢查調(diào)試了，使用萬(wàn)用表檢查電源電路無(wú)故障后，就開始安裝芯片開始調(diào)試了。初次調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管顯示非常不穩(wěn)定，現(xiàn)實(shí)的非常不連續(xù)，過分析，確定應(yīng)該是程序中的掃描時(shí)間不合適，經(jīng)過幾次的程序修改和實(shí)物調(diào)試觀察后，最終解決了這個(gè)問題。　　然后就是電路性能檢測(cè)，使用普通的溫度計(jì)，測(cè)量室內(nèi)溫度后，再用制作的電路測(cè)量

21、室內(nèi)溫度，數(shù)據(jù)分別為32.5和32.8，幾次測(cè)量后得出的結(jié)論，精度滿足0.5的要求。響應(yīng)時(shí)間直接利用感官判斷，系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間在1s內(nèi)。兩個(gè)溫度傳感器掘客正常測(cè)量溫度，各個(gè)控制開關(guān)功能正常。經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行測(cè)試，工作正常，完成調(diào)試過程。　　4 心得體會(huì)及建議　　4.1 心得體會(huì)&

22、lt;/p>　　經(jīng)過本次設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，充分認(rèn)識(shí)到了自身再動(dòng)手實(shí)際操作方面的不足，單片機(jī)程序的編寫不夠熟練，電路焊接很生疏，需要多加練習(xí)。　　4.2 建議　　希望在以后的學(xué)習(xí)中能過再多做類似本設(shè)計(jì)的練習(xí)，提高動(dòng)手能力，夯實(shí)基礎(chǔ)知識(shí)。

23、5 附錄　　5.1 原件明細(xì)表　　DS18B20兩個(gè)、AT89S52一塊、74HC573一塊、按鈕開關(guān)3個(gè)、10K電阻三個(gè)、4.7K電阻兩個(gè)、10uf電解電容一個(gè)、四位八段數(shù)碼管一個(gè)。　　5.2 設(shè)計(jì)原理圖　　參

24、看上面的仿真圖。　　5.3 設(shè)計(jì)的主程序：　　#include <reg51.h>　　#define uchar unsigned char　　#define uint unsigned int<p&

25、gt;　　sbit DS=P2^0; //定義溫度傳感器的數(shù)據(jù)引腳　　sbit button1=P3^5; //定義按鈕開關(guān)的控制位腳　　sbit button2=P3^6;　　uint temp; // 溫度值　　sbit dula=P2

26、^6;　　uchar code table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,　　0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};　　uchar code table1[]={0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0

27、xed,0xfd,　　0x87,0xff,0xef};　　uchar code ROM_CODE1[]={0x28,0xaa,0x4b,0x27,0x03,0x00,0x00,0x06};　　uchar code ROM_CODE2[]={0x28,0x1b,0x40,0x12,0x03,0x0

28、0,0x00,0x8f};　　void delay(uint count) //延時(shí)函數(shù)　　{　　uint i;　　while(count)&l

29、t;b>　　{　　i=200;　　while(i>0)　　i--;　　count--;

30、;　　}　　}　　void dsreset() //18B20復(fù)位，初始化函數(shù)　　{　　uint i;<

31、;/p>　　DS=0; 　　i=103;　　while(i>0)i--;　　DS=1; 　　i=6;<

32、;/b>　　while(i>0)i--;　　}　　bit tmpreadbit() // 讀1位數(shù)據(jù)函數(shù)　　{

33、;　　uint i;　　bit dat;　　DS=0;　　i++;i++; 　　DS=1;<

34、;p>　　i++;i++;　　dat=DS;　　i=8; // 短延時(shí)　　while(i>0)i--;　　return (dat);<

35、;p>　　}　　uchar tmpread() //讀1字節(jié)函數(shù)　　{　　uchar i,j,dat;　　dat=0;</p&g

36、t;　　for(i=1;i<=8;i++)　　{　　j=tmpreadbit();　　dat=(j<<7)|(dat>>1); //讀出的數(shù)據(jù)最低位在最前面，這樣剛好一個(gè)字節(jié)在DAT里<p&

37、gt;　　}　　return(dat);　　}　　void tmpwritebyte(uchar dat) //write a byte to ds18b20 向1820寫一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)函數(shù)&

38、lt;b>　　{　　uint i;　　uchar j;　　bit testb;　　for(j=1;j<=8;j++)<

39、;b>　　{　　testb=dat&0x01;　　dat=dat>>1;　　if(testb) //write 1　　{

40、　　DS=0;　　i++;i++;　　DS=1;　　i=8;while(i>0)i--;　　}<p&g

41、t;　　else　　{　　DS=0; //write 0　　i=8;while(i>0)i--;　　DS=1;

42、;　　i++;i++;　　}　　}　　}　　void match_rom(uchar fp) /

43、/匹配ROM ID　　{　　char k;　　tmpwritebyte(0x55); // 發(fā)送匹配ROM命令　　if(fp)&

44、lt;p>　　for(k=0;k<8;k++)　　tmpwritebyte(ROM_CODE1[k]);//發(fā)送18B20的序列號(hào)，先發(fā)送低字節(jié) 　　else　　for(k=0;k<8;k++)　　tmpwrit

45、ebyte(ROM_CODE2[k]);　　}　　void tmpchange(uchar a) //轉(zhuǎn)換溫度　　{　　dsreset();<

46、;b>　　delay(1);　　match_rom(a);　　tmpwritebyte(0x44);　　}　　uint tmp(uchar fp) //讀取寄存器中存儲(chǔ)的溫度數(shù)據(jù)&

47、lt;/p>　　{　　float tt;　　uchar a,b;　　dsreset();　　delay(1);

48、　　match_rom(fp);　　tmpwritebyte(0xbe);　　a=tmpread(); //讀低8位　　b=tmpread(); //讀高8位　　temp=b;&l

49、t;p>　　temp<<=8; //two byte compose a int variable 兩個(gè)字節(jié)組合為1個(gè)字　　temp=temp|a;　　tt=temp*0.0625; //溫度在寄存器中是12位，分辨率是0.0625　　temp=tt*10+0.

50、5; //乘10表示小數(shù)點(diǎn)后只取1位，加0.5是四折五入　　return temp;　　}　　void display(uint temp)//顯示程序　　{<

51、p>　　uchar A0,A1,A2,A2t,A3,ser;　　ser=temp/10;　　SBUF=ser;　　A0=temp/1000;　　A1=temp%1000/100;　　A2

52、t=temp%100;　　A2=A2t/10;　　A3=A2t%10;　　dula=1;　　P1=table[A0];//顯示千位　　P3=0Xfe;

53、　　dula=0;　　delay(1);　　dula=1;　　P1=table[A1];//顯示百位<b&

54、gt;　　P3=0Xfd;　　dula=0;　　delay(1); 　　dula=1;　　P1=table1[A2];//顯示十位<p&g

55、t;　　P3=0xfb;　　dula=0;　　delay(1);　　dula=1;　　P1=table[A3];//

56、顯示個(gè)位　　P3=0xf7;　　dula=0;　　delay(1);　　dula=1;<p

57、>　　}　　void main()　　{　　uchar fp=1;　　uint x=0;

58、while(1)　　{ 　　if(button1==0||(button1==1&&button2==1)) //按下一號(hào)鍵或者不按鍵時(shí)顯示A的溫度測(cè)量值　　{delay(1); //延時(shí)去

59、抖動(dòng)　　if(button1==0||(button1==1&&button2==1))　　do{ 　　fp=1;　　tmpchange(fp);<p

60、>　　display(x); display(x);　　x=tmp(fp);　　display(x);display(x); 　　}while(button2==1);　　} <p&g

61、t;　　if(button2==0) //按下二號(hào)鍵測(cè)量B的溫度　　{delay(1);　　if(button2==0)　　do{　　fp=0;

62、;　　tmpchange(fp);　　display(x);display(x);　　x=tmp(fp); 　　display(x);display(x);　　}while(button1==1);<b&

63、gt;　　}　　}　　}　　5.4用來提取DS18B20的ROM-ID碼子程序　　物理電路公用上面的原理電路，但是提取ID碼時(shí)每次只能接一個(gè)DS18B20在上面，不然就沒法

64、提取了。程序如下：　　#include <reg51.h> 　　#define uchar unsigned char　　#define uint unsigned int　　sbit DS=P2^0; 　　sbit

65、 dula=P2^6;　　uint temp; 　　uchar tab[16]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};　　uchar t1[8];

66、　　void delay_ms(uchar i) //延時(shí)（j*2+1+2）*i+5 個(gè)機(jī)器周期 　　{ uchar j; //12MHz時(shí)，延時(shí) 0.5*i ms　　do{j=248; 　　do{j--;}while(j);

67、　　i--; 　　}while(i); 　　}　　void DS_init(void) //18B20復(fù)位，初始化函數(shù)　　{

68、　　uint i;　　DS=0;　　i=103;while(i>0)i--;　　DS=1;　　i=4;while(i>0)i-

69、-;　　}　　bit read_bit(void) //讀1位數(shù)據(jù)函數(shù)　　{　　uint i;<b

70、>　　bit dat;　　DS=0;i++; 　　DS=1;i++;i++;　　dat=DS;　　i=8;while(i>0)i--;　　ret

71、urn (dat);　　}　　uchar read_byte(void) //讀1字節(jié)函數(shù)　　{　　uchar i,j,dat;

72、dat=0;　　for(i=1;i<=8;i++)　　{　　j=read_bit();　　dat=(j<<7)|(dat>>1); //讀出的數(shù)據(jù)最低位在最前面，這樣剛好一個(gè)字節(jié)在

73、DAT里　　}　　return(dat);　　}　　void write_byte(uchar dat) //向1820寫一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)函數(shù)<b&

74、gt;　　{　　uint i;　　uchar j;　　bit testb;　　for(j=1;j<=8;j++)

75、;　　{　　testb=dat&0x01;　　dat=dat>>1;　　if(testb) //write 1　　{　　DS=

76、0;　　i++;i++;　　DS=1;　　i=8;while(i>0)i--;　　}<

77、;b>　　else　　{　　DS=0; //write 0　　i=8;while(i>0)i--;　　DS=1;

78、;　　i++;i++;　　}　　}　　} 　　void main()<b

79、>　　{　　uchar i,a,b,j;　　dula=0;　　DS_init();　　delay_ms(16);　　write_byte(0x33);</p&g

80、t;　　for(i=0;i<8;i++) t1[i]=read_byte(); 　　for(i=0;i<8;i++) //顯示64位的ID碼　　for(j=90;j>0;j--)　　{

81、　　a=t1[i];　　a>>=4;　　b=t1[i]&0x0f;　　P3=0xfe;　　P1=tab[a];

82、;　　delay_ms(10);　　P3=0xfd;　　P1=tab[b];　　delay_ms(10);　　P3=0xf7;　　P1=tab[i];　　delay_ms(10

83、);　　} 　　}　　6參考文獻(xiàn)　　[1]李群芳. 單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)與接口技術(shù)第三版.電子工業(yè)出版社，2010.1

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