數(shù)字溫度計設計畢業(yè)設計

1、<p>　　畢 業(yè) 設 計 （論文） 任 務 書</p><p>　　專業(yè) 應用電子技術(shù)專業(yè) </p><p>　　任 務 下 達 日 期 2013 年 3 月 4 日</p><p>　　設計（論文）開始日期 2013 年 3 月 11

2、 日</p><p>　　設計（論文）完成日期 2013 年 5 月 17 日</p><p>　　設計（論文）題目： 數(shù)字溫度計 </p><p>　　A·編制設計

3、 </p><p>　　B·設計專題（畢業(yè)論文） </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著時代的進步和發(fā)展，單片機技術(shù)已經(jīng)普及到我們生活、工作、科研、各個領域，已經(jīng)成為一種比較成熟的

4、技術(shù), 本文主要介紹了一個基于 89C51 單片機的測溫系統(tǒng)，詳細描述了利用數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 開發(fā)測溫系統(tǒng)的過程，重點對傳感器在單片機下的硬件連接，軟件編程以及各模塊系統(tǒng)流程進行了詳盡分析，特別是數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 的數(shù)據(jù)采集過程。對各部分的電路也一一進行了介紹,該系統(tǒng)可以方便的實現(xiàn)實現(xiàn)溫度采集和顯示，并可根據(jù)需要任意設定上下限報警溫度，它使用起來相當方便，具有精度高、量程寬、靈敏度高、體積小、功耗低等優(yōu)點，

5、適合于我們?nèi)粘Ｉ詈凸?、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的溫度測量，也可以當作溫度處理模塊嵌入其它系統(tǒng)中，作為其他主系統(tǒng)的輔助擴展。DS18B20 與 AT89C51 結(jié)合實現(xiàn)最簡溫度檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾能力強，適合于惡劣環(huán)境下進行現(xiàn)場溫度測量，有廣泛的應用前景。</p><p>　　關(guān)鍵詞： 單片機 DS18B20溫度傳感器 數(shù)字溫度計 AT89S52</p><p><b>

6、　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要5</b></p><p><b>　　目 錄6</b></p><p><b>　　緒 論7</b></p><p><b>　　1概 述8</b></p><

7、p>　　1.2 課程設計的意義8</p><p>　　1.3 設計的任務和要求8</p><p>　　2 開發(fā)工具Proteus與Keil9</p><p>　　2.1 Proteus軟件9</p><p>　　2.1.1 Proteus簡介9</p><p>　　2.1.2 4大功能模塊10&l

8、t;/p><p>　　2.1.3 ISIS智能原理圖輸入系統(tǒng)11</p><p>　　2.1.4 Proteus簡單應用11</p><p>　　2.2 Keil軟件12</p><p>　　2.2.1 Keil軟件簡介12</p><p>　　2.2.2 Keil軟件調(diào)試功能12</p><

9、p>　　3 系統(tǒng)硬件設計及總體方案13</p><p>　　3.1 數(shù)字溫度計設計方案論證13</p><p>　　3.1.1 方案一13</p><p>　　3.1.2 方案二14</p><p>　　3.2 系統(tǒng)總體設計14</p><p>　　3.3 系統(tǒng)模塊14</p><

10、p>　　3.3.1 主控制器15</p><p>　　3.3.2 顯示電路16</p><p>　　3.3.3 溫度傳感器17</p><p>　　3.3.4 報警溫度調(diào)整按鍵21</p><p>　　4 系統(tǒng)軟件算法分析21</p><p>　　4.1 主程序流程圖21</p><

11、;p>　　4.2 讀出溫度子程序22</p><p>　　4.3 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序22</p><p>　　4.4 計算溫度子程序23</p><p>　　4.5 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序24</p><p>　　4.6 按鍵掃描處理子程序24</p><p><b>　　5 實驗仿真25&

12、lt;/b></p><p>　　6 總結(jié)與體會28</p><p><b>　　7致 謝28</b></p><p><b>　　參考文獻28</b></p><p>　　附 1 源程序代碼29</p><p><b>　　緒 論</b>

13、;</p><p>　　隨著人們生活水平的不斷提高,單片機控制無疑是人們追求的目標之一，它所給人帶來的方便也是不可否定的，其中數(shù)字溫度計就是一個典型的例子，但人們對它的要求越來越高，要為現(xiàn)代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的設施就需要從數(shù)單片機技術(shù)入手，一切向著數(shù)字化控制，智能化控制方向發(fā)展。隨著時代的進步和發(fā)展，單片機技術(shù)已經(jīng)普及到我們生活，工作、科研，各個領域，已經(jīng)成為一種比較成熟的技術(shù),單片機已經(jīng)在測控

14、領域中獲得了廣泛的應用</p><p>　　本設計所介紹的數(shù)字溫度計與傳統(tǒng)的溫度計相比，具有讀數(shù)方便，測溫范圍廣，測溫準確，其輸出溫度采用數(shù)字顯示，該設計控制器使用單片機AT89S52，測溫傳感器使用DS18B20，用LCD數(shù)碼管以串口傳送數(shù)據(jù),實現(xiàn)溫度顯示,能準確達到以上要求。</p><p><b>　　1概 述</b></p><p>　

15、　1.2 課程設計的意義</p><p>　　本次課程設計是在我們學過單片機后的一次實習，可增加我們的動手能力。特別是對單片機的系統(tǒng)設計有很大幫助，也讓我在這次設計中認識到了我的很多不足，從而是我的綜合能力得到提高。</p><p>　　1.3 設計的任務和要求</p><p>　　1、基本范圍-55℃-128℃</p><p>　　2、

16、精度誤差小于0.5℃</p><p>　　3、LED 數(shù)碼直讀顯示</p><p>　　4、可以任意設定溫度的上下限報警功能</p><p>　　2 開發(fā)工具Proteus與Keil </p><p>　　2.1 Proteus軟件</p><p>　　2.1.1 Proteus簡介</p><p&

17、gt;　　Proteus軟件是英國Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件（該軟件中國總代理為廣州風標電子技術(shù)有限公司）。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機愛好者、從事單片機教學的教師、致力于單片機開發(fā)應用的科技工作者的青睞。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到

18、單片機與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設計，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設計。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設計平臺，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DSPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即將增加Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器

19、。</p><p><b>　　該軟件的特點是：</b></p><p>　　1. 實現(xiàn)了單片機仿真和SPICE電路仿真相結(jié)合，具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、各種單片機(51系列、AVR、PIG等常用的MCU)及其外圍電路(如LCD、RAM、ROM、鍵盤、LED、A/D、D/A……)組成的系統(tǒng)仿真。</p><p>　　2. 提供了多種虛擬儀

20、器。如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等，調(diào)試非常方便。</p><p>　　3. 提供軟件調(diào)試功能，同時支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如Keil等軟件。</p><p>　　4. 具有強大的原理圖繪制功能。Proteus與其它單片機仿真軟件不同的是，它不僅能仿真單片機CPU的工作情況，也能仿真單片機外圍電路或沒有單片機參與的其它電路的工作情況。因此在仿真和程序調(diào)試時，關(guān)心的不再是某些語句

21、執(zhí)行時單片機寄存器和存儲器內(nèi)容的改變,而是從工程的角度直接看程序運行和電路工作的過程和結(jié)果。對于這樣的仿真實驗．從某種意義上講，是彌補了．實驗和工程應用閹脫節(jié)的矛盾和現(xiàn)象。同時，當硬件調(diào)試成功后，利用Proteus ARES軟件，很容易獲得其PCB圖，為今后的制造提供了方便。</p><p>　　2.1.2 4大功能模塊</p><p>　　1. 智能原理圖設計（ISIS）</p&g

22、t;<p>　　豐富的器件庫：超過27000種元器件，可方便地創(chuàng)建新元件。</p><p>　　智能的器件搜索：通過模糊搜索可以快速定位所需要的器件。</p><p>　　智能化的連線功能：自動連線功能使連接導線簡單快捷，大大縮短繪圖時間。</p><p>　　支持總線結(jié)構(gòu)：使用總線器件和總線布線使電路設計簡明清晰。</p><p&

23、gt;　　可輸出高質(zhì)量圖紙：通過個性化設置，可以生成印刷質(zhì)量的BMP圖紙，可以方便地供WORD、POWERPOINT等多種文檔使用。 </p><p>　　2. 完善的電路仿真功能（Prospice）</p><p>　　ProSPICE混合仿真：基于工業(yè)標準SPICE3F5，實現(xiàn)數(shù)字/模擬電路的混合仿真。</p><p>　　超過27000個仿真器件：可以通過內(nèi)部

24、原型或使用廠家的SPICE文件自行設計仿真器件，Labcenter也在不斷地發(fā)布新的仿真器件，還可導入第三方發(fā)布的仿真器件。</p><p>　　多樣的激勵源：包括直流、正弦、脈沖、分段線性脈沖、音頻（使用wav文件）、指數(shù)信號、單頻FM、數(shù)字時鐘和碼流，還支持文件形式的信號輸入。</p><p>　　豐富的虛擬儀器：13種虛擬儀器，面板操作逼真，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器、直流電壓

25、/電流表、交流電壓/電流表、數(shù)字圖案發(fā)生器、頻率計/計數(shù)器、邏輯探頭、虛擬終端、SPI調(diào)試器、I2C調(diào)試器等。</p><p>　　生動的仿真顯示：用色點顯示引腳的數(shù)字電平，導線以不同顏色表示其對地電壓大小，結(jié)合動態(tài)器件（如電機、顯示器件、按鈕）的使用可以使仿真更加直觀、生動。</p><p>　　高級圖形仿真功能（ASF）：基于圖標的分析可以精確分析電路的多項指標，包括工作點、瞬態(tài)特性、

26、頻率特性、傳輸特性、噪聲、失真、傅立葉頻譜分析等。</p><p>　　3. 獨特的單片機協(xié)同仿真功能（VSM）</p><p>　　支持主流的CPU類型：如ARM7、8051/52、AVR、PIC10/12、PIC16、PIC18、PIC24、dsPIC33、HC11、BasicStamp、8086、MSP430等，CPU類型隨著版本升級還在繼續(xù)增加，如即將支持CORTEX、DSP處理器

27、。</p><p>　　支持通用外設模型：如字符LCD模塊、圖形LCD模塊、LED點陣、LED七段顯示模塊、鍵盤/按鍵、直流/步進/伺服電機、RS232虛擬終端、電子溫度計等等，其COMPIM（COM口物理接口模型）還可以使仿真電路通過PC機串口和外部電路實現(xiàn)雙向異步串行通信。</p><p>　　實時仿真：支持UART/USART/EUSARTs仿真、中斷仿真、SPI/I2C仿真、MSS

28、P仿真、PSP仿真、RTC仿真、ADC仿真、CCP/ECCP仿真。</p><p>　　編譯及調(diào)試：支持單片機匯編語言的編輯/編譯/源碼級仿真，內(nèi)帶8051、AVR、PIC的匯編編譯器，也可以與第三方集成編譯環(huán)境（如IAR、Keil和Hitech）結(jié)合，進行高級語言的源碼級仿真和調(diào)試。</p><p>　　4. 實用的PCB設計平臺</p><p>　　原理圖到PC

29、B的快速通道：原理圖設計完成后，一鍵便可進入ARES的PCB設計環(huán)境，實現(xiàn)從概念到產(chǎn)品的完整設計。</p><p>　　先進的自動布局/布線功能：支持器件的自動/人工布局；支持無網(wǎng)格自動布線或人工布線；支持引腳交換/門交換功能使PCB設計更為合理。</p><p>　　完整的PCB設計功能：最多可設計16個銅箔層，2個絲印層，4個機械層（含板邊），靈活的布線策略供用戶設置，自動設計規(guī)則檢查

30、，3D 可視化預覽。</p><p>　　多種輸出格式的支持：可以輸出多種格式文件，包括Gerber文件的導入或?qū)С?，便利與其它PCB設計工具的互轉(zhuǎn)（如protel）和PCB板的設計和加工。</p><p>　　2.1.3 ISIS智能原理圖輸入系統(tǒng)</p><p>　　ISIS是PROTEUS系統(tǒng)的中心,它遠不僅是一個圖表庫。它是具有控制原理圖畫圖的外觀的超強的設

31、計環(huán)境。無論用戶的要求是快速實現(xiàn)復雜設計的仿真以及PCB設計,還是設計精美的原理圖以供出版,ISIS都可以很好的完成。</p><p>　　ISIS提供給用戶圖形外觀包括線寬、填充類型、字符等的全部控制，使用戶能夠生成如雜志上看到一樣精美的原理圖，遠勝過CAD軟件繪制出的稀薄的線條。畫完圖可以以圖形文件輸出，或者拷貝到剪切板以便其他文件使用。這就使得ISIS成為制作技術(shù)文件，學術(shù)論文，項目報告的理想工具，也是PC

32、B設計的一個出色的前端。畫圖的外形由風格模板定義。此外，此方案允許用戶定制元件庫提供的庫部件的外觀。</p><p>　　2.1.4 Proteus簡單應用</p><p>　　圖2-1 proteus界面圖</p><p>　　1. 繪制原理圖：繪制原理圖要在原理圖編輯窗口中的藍色方框內(nèi)完成。原理圖編輯窗口的操作是不同于常用的WINDOWS應用程序的，正確的操作是

33、：用左鍵放置元件；右鍵選擇元件；雙擊右鍵刪除元件；右鍵拖選多個元件；先右鍵后左鍵編輯元件屬性；先右鍵后左鍵拖動元件；連線用左鍵，刪除用右鍵；改連接線：先右擊連線，再左鍵拖動；中鍵放縮原理圖。</p><p>　　2. 定制自己的元件：有三個個實現(xiàn)途徑，一是用PROTEUS VSM SDK開發(fā)仿真模型，并制作元件；另一個是在已有的元件基礎上進行改造，比如把元件改為bus接口的；還有一個是利用已制作好(別人的)的元件

34、，我們可以到網(wǎng)上下載一些新元件并把它們添加到自己的元件庫里面。</p><p>　　3. Sub-Circuits應用：用一個子電路可以把部分電路封裝起來，這樣可以節(jié)省原理圖窗口的空間。</p><p>　　2.2 Keil軟件</p><p>　　2.2.1 Keil軟件簡介</p><p>　　Keil C51是美國Keil Softwa

35、re公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。用過匯編語言后再使用C來開發(fā)，體會更加深刻。Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到Keil C51生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言

36、的優(yōu)勢。Keil C51軟件是一個基于32位Windows環(huán)境的應用程序，支持C語言和匯編語言編程，其6.0以上的版本將編譯和仿真軟件統(tǒng)一為μVision(通常稱為μV2)。Keil提供包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，由以下幾部分組成：μVision IDE集成開發(fā)環(huán)境C51編譯器、A51匯編器、LIB51庫管理器、BL51連接/定位器、OH51目標文件生成器以及 Monitor-51

37、、RTX51實時操作系統(tǒng)。</p><p>　　2.2.2 Keil軟件調(diào)試功能</p><p>　　應用Keil進行軟件仿真開發(fā)的主要步驟為：編寫源程序并保存—建立工程并添加源文件—設置工程—編譯/匯編、連接，產(chǎn)生目標文件—程序調(diào)試。Keil使用“工程”(Project)的概念，對工程(而不能對單一的源程序)進行編譯/匯編、連接等操作。工程的建立、設置、編譯/匯編及連接產(chǎn)生目標文件的方法

38、非常易于掌握。首先選擇菜單File-New…，在源程序編輯器中輸入?yún)R編語言或C語言源程序(或選擇File-Open…，直接打開已用其它編輯器編輯好的源程序文檔)并保存，注意保存時必須在文件名后加上擴展名.asm(.a51)或.c；然后選擇菜單Project-New Project…，建立新工程并保存(保存時無需加擴展名，也可加上擴展名.uv2)；工程保存后會立即彈出一個設備選擇對話框，選擇CPU后點確定返回主界面。這時工程管理窗口的文件

39、頁(Files)會出現(xiàn)“Target1”，將其前面+號展開，接著選擇Source Group1，右擊鼠標彈出快捷菜單，選擇“Add File to Group ‘Source Group1’”，出現(xiàn)一個對話框，要求尋找并加入源文件(在加入一個源文件后，該對話框不會消失，</p><p>　　成功編譯/匯編、連接后，選擇菜單Debug-Start/Stop Debug Session(或按Ctrl+F5鍵)進入程序

40、調(diào)試狀態(tài)，Keil提供對程序的模擬調(diào)試功能，內(nèi)建一個功能強大的仿真CPU以模擬執(zhí)行程序。Keil能以單步執(zhí)行(按F11或選擇Debug-Step)、過程單步執(zhí)行(按F10或選擇Debug-Step Over)、全速執(zhí)行等多種運行方式進行程序調(diào)試。如果發(fā)現(xiàn)程序有錯，可采用在線匯編功能對程序進行在線修改(Debug-Inline Assambly…)，不必執(zhí)行先退出調(diào)試環(huán)境、修改源程序、對工程重新進行編譯/匯編和連接、然后再次進入調(diào)試狀態(tài)的

41、步驟。對于一些必須滿足一定條件(如按鍵被按下等)才能被執(zhí)行的、難以用單步執(zhí)行方式進行調(diào)試的程序行，可采用斷點設置的方法處理(Debug-Insert/Remove Breakpoint或Debug-Breakpoints…等)。在模擬調(diào)試程序后，還須通過編程器將.hex目標文件燒寫入單片機中才能觀察目標樣機真實的運行狀況。</p><p>　　3 系統(tǒng)硬件設計及總體方案</p><p>　

42、　3.1 數(shù)字溫度計設計方案論證</p><p>　　3.1.1 方案一 </p><p>　　由于本設計是測溫電路，可以使用熱敏電阻之類的器件利用其感溫效應，在將隨被測溫度變化的電壓或電流采集過來，進行 A/D 轉(zhuǎn)換后，就可以用單片機進行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測溫度顯示出來，這種設計需要用到 A/D 轉(zhuǎn)換電路，其中還涉及到電阻與溫度的對應值的計算，感溫電路比較麻煩。而且在對

43、采集的信號進行放大時容易受溫度的影響出現(xiàn)較大的偏差。</p><p>　　3.1.2 方案二 </p><p>　　進而考慮到用溫度傳感器，在單片機電路設計中，大多都是使用傳感器，所以這是非常容易想到的，所以可以采用一只溫度傳感器 DS18B20，此傳感器，可以很容易直接讀取被測溫度值，進行轉(zhuǎn)換，電路簡單，精度高，軟硬件都以實現(xiàn)，而且使用單片機的接口便于系統(tǒng) 的再擴展，滿足設計要求。<

44、;/p><p>　　從以上兩種方案，很容易看出，采用方案二，電路比較簡單，費用較低，可靠性高，軟件設計也比較簡單，故采用了方案二。</p><p>　　3.2 系統(tǒng)總體設計</p><p>　　溫度計電路設計總體設計方框圖如圖 3.2-1 所示，控制器采用單片機 AT89S51，溫度傳感器 采用 DS18B20，用 3 位 LED 數(shù)碼管以串口傳送數(shù)據(jù)實現(xiàn)溫度顯示。&l

45、t;/p><p>　　圖 3.2-1 總體設計方框圖</p><p><b>　　3.3 系統(tǒng)模塊</b></p><p>　　系統(tǒng)由單片機最小系統(tǒng)、顯示電路、按鍵、溫度傳感器等組成如圖3.2-2。</p><p>　　圖 3.2-2 系統(tǒng)仿真圖</p><p>　　3.3.1 主控制器</

46、p><p>　　單片機 AT89S51 具有低電壓供電和體積小等特點，四個端口只需要兩個口就能滿足電 路系統(tǒng)的設計需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設計使用系統(tǒng)可用二節(jié)電池供電。</p><p>　　晶振采用 12MHZ。復位電路采用上電加按鈕復位。</p><p>　　圖 3.3.1-1 晶振電路</p><p>　　圖 3.3.1-2 復位電路&l

47、t;/p><p>　　3.3.2 顯示電路</p><p>　　顯示電路采用 4 位共陽極 LED 數(shù)碼管，P0 口由上拉電阻提高驅(qū)動能力，作為段碼輸出 并作為數(shù)碼管的驅(qū)動。P2 口的低四位作為數(shù)碼管的位選端。采用動態(tài)掃描的方式顯示如圖3.3.2：</p><p>　　圖 3.3.2 數(shù)碼管顯示電路</p><p>　　3.3.3 溫度傳感器&

48、lt;/p><p>　　DS18B20 溫度傳感器是美國 DALLAS 半導體公司最新推出的一種改進型智能溫度傳感 器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實際要求通過 簡單的編程實現(xiàn)9～12位的數(shù)字值讀數(shù)方式。</p><p>　　DS18B20 的性能特點如下：</p><p>　　1、全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換及輸出；</p><

49、;p>　　2、最高12位分辨率，精度可達土0.5攝氏度；</p><p>　　3、12位分辨率時的最大工作周期為 750 毫秒；</p><p>　　4、可選擇寄生工作方式；</p><p>　　5、檢測溫度范圍為–55°C~+125°C (–67°F ~+257°F)；</p><p>　　6、

50、內(nèi)置 EEPROM，限溫報警功能。用戶可定義報警設置 ；</p><p>　　7、64 位光刻 ROM，內(nèi)置產(chǎn)品序列號，方便多機掛接；</p><p>　　8、多樣封裝形式，適應不同硬件系統(tǒng)；</p><p>　　9、獨特的單線接口僅需要一個端口引腳進行通信；</p><p>　　10、多個DS18B20 可以并聯(lián)在惟一的三線上，實現(xiàn)多點組網(wǎng)

51、功能；</p><p>　　11、無須外部器件；</p><p>　　12、可通過數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為3.0～5.5V；</p><p><b>　　13、零待機功耗；</b></p><p>　　14、溫度以9 或12 位數(shù)字；</p><p>　　15、報警搜索命令識別并標志超過程序限定溫度

52、（溫度報警條件）的器件；</p><p>　　16、負電壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作；</p><p>　　DS18B20它有64 位ROM 的結(jié)構(gòu)開始8 位是產(chǎn)品類型的編號，接著是每個器件的惟一的序號，共有48 位，最后8 位是前面56位的CRC 檢驗碼，這也是多個DS18B20 可以采用一線進行通信的原因。溫度報警觸發(fā)器TH 和TL，可通過軟件寫入戶報

53、警上下限[6]。</p><p>　　另外，由于DS18B20 單線通信功能是分時完成的，它有嚴格的時隙概念，因此讀寫時序很重要。系統(tǒng)對DS18B20 的各種操作按協(xié)議進行。操作協(xié)議為：初始化DS18B20（發(fā)復位脈沖）→發(fā)ROM 功能命令→發(fā)存儲器操作命令→處理數(shù)據(jù)。</p><p>　　DS18B20芯片封裝結(jié)構(gòu)如圖3.33-1：</p><p>　　圖 3.3

54、3-1 DS18B20芯片封裝結(jié)構(gòu) </p><p>　　DS18B20采用3腳PR－35封裝或8腳SOIC封裝，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖3.33-2所示。</p><p>　　圖 3.33-2 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)框</p><p>　　DS18B20 工作原理 </p><p>　　DS18B20 的溫度檢測與數(shù)字數(shù)據(jù)輸出全集成于一個芯片

55、之上，從而抗干擾力更強。其一個工作周期可分為兩個部分，即溫度檢測和數(shù)據(jù)處理。在講解其工作流程之前我們有必要了解18B20的內(nèi)部存儲器資源。DS18B20 共有三種形態(tài)的存儲器資源，它們分別是：ROM只讀存儲器，用于存放 DS18B20ID 編碼，其前8位是單線系列編碼（DS18B20 的編碼是19H），后面48位是芯片唯一的序列號，最后8位是以上56的位的 CRC碼（冗余校驗）。數(shù)據(jù)在出產(chǎn)時設置不由用戶更改。DS18B20 共64位 R

56、OM。 </p><p>　　RAM 數(shù)據(jù)暫存器，用于內(nèi)部計算和數(shù)據(jù)存取，數(shù)據(jù)在掉電后丟失，DS18B20 共9個字節(jié) RAM，每個字節(jié)為8位。第1、2 個字節(jié)是溫度轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)值信息，第3、4個字節(jié)是用戶 EEPROM（常用于溫度報警值儲存）的鏡像。在上電復位時其值將被刷新。第5個字節(jié)則是用戶第3個 EEPROM的鏡像。第6、7、8個字節(jié)為計數(shù)寄存器，是為了讓用戶得到更高的溫度分辨率而設計的，同樣也是內(nèi)部溫度

57、轉(zhuǎn)換、計算的暫存單元。第9個字節(jié)為前8個字節(jié)的 CRC碼。</p><p>　　EEPROM 非易失性記憶體，用于存放長期需要保存的數(shù)據(jù)，上下限溫度報警值和校驗數(shù)據(jù)，DS18B20共3位EEPROM，并在 RAM 都存在鏡像，以方便用戶操作[7]。</p><p>　　DS18B20工作時寄存器中的分辨率轉(zhuǎn)換為相應精度的溫度數(shù)值。該字節(jié)各位的定義如表3.33-3所示。低5位一直為1，TM

58、是工作模式位，用于設置DS18B20在工作模式還是在測試模式，DS18B20出廠時該位被設置為0，用戶要去改動，R1和R0決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)，來設置分辨率。</p><p>　　表3.33-3　DS18B20字節(jié)定義</p><p>　　DS18B20 可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時 DS18B20 的 1腳接地，2腳作為信號線，3腳接電源?？偩€，為保證在有效的

59、DS18B20 時鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個 MOSFET 管來完成對 總線的上拉。</p><p>　　當 DS18B20 處于寫存儲器操作和溫度 A/D 轉(zhuǎn)換操作時，總線上必須有強的上拉，上拉開啟時間最大為10us。采用寄生電源供電方式時 VDD 端接地。由于單線制只有一根線，因此 發(fā)送接口必須是三態(tài)的。</p><p>　　圖 3.3.3-4 溫度傳感器與單片機的連接<

60、/p><p>　　3.3.4 報警溫度調(diào)整按鍵</p><p>　　本系統(tǒng)設計三個按鍵，采用查詢方式，一個用于選擇切換設置報警溫度和當前溫度，另 外兩個分別用于設置報警溫度的加和減。均采用軟件消抖。</p><p>　　圖 3.3.4 按鍵電路</p><p>　　4 系統(tǒng)軟件算法分析</p><p>　　系統(tǒng)程序主要包

61、括主程序，讀出溫度子程序，溫度轉(zhuǎn)換命令子程序，計算溫度子程序， 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序，按鍵掃描處理子程序等。</p><p>　　4.1 主程序流程圖</p><p>　　主程序的主要功能是負責溫度的實時顯示、讀出并處理 DS18B20 的測量的當前溫度值， 溫度測量每 1s 進行一次。這樣可以在一秒之內(nèi)測量一次被測溫度，其程序流程見圖 4.1 所 示。</p><p&g

62、t;　　圖 4.1 主程序流程圖</p><p>　　4.2 讀出溫度子程序</p><p>　　讀出溫度子程序的主要功能是讀出 RAM 中的9字節(jié)，在讀出時需進行 CRC 校驗，校驗 有錯時不進行溫度數(shù)據(jù)的改寫。其程序流程圖如圖 4.2 示</p><p>　　4.3 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序</p><p>　　溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是發(fā)溫度

63、轉(zhuǎn)換開始命令，當采用12位分辨率時轉(zhuǎn)換時間約為750ms，在本程序設計中采用1s顯示程序延時法等待轉(zhuǎn)換的完成。溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程 圖如上圖，圖 4.3 所示</p><p>　　圖4.3 溫度轉(zhuǎn)換流程圖</p><p>　　圖4.2 讀溫度流程圖</p><p>　　4.4 計算溫度子程序</p><p>　　計算溫度子程序?qū)?RAM

64、中讀取值進行 BCD 碼的轉(zhuǎn)換運算，并進行溫度值正負的判定，其程序流程圖如圖 4.4 所示。</p><p>　　4.5 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序</p><p>　　顯示數(shù)據(jù)刷新子程序主要是對分離后的溫度顯示數(shù)據(jù)進行刷新操作，當標志位位為 1時將符號顯示位移入第一位。程序流程圖如圖 4.5</p><p>　　圖 4.4 計算溫度流程圖

65、 圖 4.5 顯示數(shù)據(jù)刷新流程圖</p><p>　　4.6 按鍵掃描處理子程序</p><p>　　按鍵采用掃描查詢方式，設置標志位，當標志位為1時，顯示設置溫度，否則顯示當前溫度。如下圖 4.6 示。</p><p>　　圖 4.6 按鍵掃描處理子程序</p><p><b>　　5 實驗仿真

66、</b></p><p><b>　　5.1軟件仿真</b></p><p>　　進入 protuse 后，連接好電路，并將程序下載進去。將 DS18B20 的改為1.0，數(shù)碼管顯 示溫度與傳感器的溫度相同。</p><p>　　圖 5-1 溫度顯示仿真</p><p>　　當按下 SET 鍵一次時，進入溫度

67、報警上線調(diào)節(jié)，此時顯示軟件設置的溫度報警上線，按 ADD或 DEC 分別對報警溫度進行加一或減一。</p><p>　　當再次按下 SET 鍵時，進入溫度報警下線調(diào)節(jié)，此時顯示軟件設置的溫度報警下線，按 ADD或 DEC 分別對報警溫度進行加一或減一</p><p>　　圖 5-2 溫度調(diào)試仿真</p><p>　　當?shù)谌伟聪?SET 鍵時，退出溫度報警線設置。顯

68、示當前溫度。</p><p><b>　　6 總結(jié)與體會</b></p><p>　　通過這次對數(shù)字溫度計的設計與制作，讓我了解了設計電路的程序，也讓我了解了關(guān)于數(shù)字溫度計的原理與設計理念，要設計一個電路總要先用仿真仿真成功之后才實際接線的。但是最后的成品卻不一定與仿真時完全一樣，因為，再實際接線中有著各種各樣的條件制約著。而且，在仿真中無法成功的電路接法，在實際中因

69、為芯片本身的特性而能夠成功。所以，在設計時應考慮兩者的差異，從中找出最適合的設計方法。</p><p>　　通過這次學習，讓我對各種電路都有了大概的了解，所以說，坐而言不如立而行，對于這些電路還是應該自己動手實際操作才會有深刻理解。</p><p>　　從這次的課程設計中，我真真正正的意識到，在以后的學習中，要理論聯(lián)系實際，把我們所學的理論知識用到實際當中，學習單機片機更是如此，程序只有在

70、經(jīng)常的寫與讀的過程中才能提高，這就是我在這次課程設計中的最大收獲。</p><p><b>　　7致 謝</b></p><p>　　非常感謝xx老師在我大學的最后學習階段——畢業(yè)設計階段給自己的指導，從最初的選題，到資料收集，到寫作、修改，到論文定稿，他給了我耐心的指導和無私的幫助，在此我向他表示我誠摯的謝意。同時，感謝所有任課老師和所有同學在這三年來給自己的幫助

71、和關(guān)愛，是他們教會了我專業(yè)知識，教會了我如何學習，教會了我如何做人。通過這一階段的努力，畢業(yè)論文終于完成了，這意味著大學生活即將結(jié)束。在大學階段，我在學習上和思想上都受益匪淺，這除了自身的努力外，與各位老師、同學和朋友的關(guān)系、支持和鼓勵是分不開的。最后，感謝各位導師的指導批評。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]樓然苗，胡佳文，李

72、光飛，劉玉良，俞紅杰，李良兒.單片機實驗與課程設計[M].杭州：浙江大學出版社，2010:127-148</p><p>　　[2]劉雨剛，洪炳林，郝文慧.基于DS18B20的高精度礦用溫度計傳感器設計[J].國外電子元器件，2006（12）:35-37.</p><p>　　[3]黃亞，張益維.溫度傳感器DS75LX與單片機的接口技術(shù)[J].國外電子元器件，2007（10）:47-49.

73、</p><p>　　[4]胡雪海.單片機原理及應用系統(tǒng)設計[M].北京：電子工業(yè)出版社，2004:59-75.</p><p>　　[5]談根林，李慧文，汪慶寶，李禮賢.微型計算機及其在測量中的應用[M].北京：計量出版社，1983:89-105.</p><p>　　[6] 樓然苗，李光飛.單片機課程設計指導[M].北京：北京航空航天大學出版社，2007:46-

74、55.</p><p>　　[7]胡翔駿.電路分析（第2版）[M].北京：高等教育出版社，2007:68-80.</p><p><b>　　附 1 源程序代碼</b></p><p>　　//DS18B20 的讀寫程序,數(shù)據(jù)腳 P2.7 //</p><p>　　//溫度傳感器 18B20 匯編程序,采用器件默認的 1

75、2 位轉(zhuǎn)化//</p><p>　　//最大轉(zhuǎn)化時間 750 微秒,顯示溫度-55 到+125 度,顯示精度//</p><p>　　//為 0.1 度，顯示采用 4 位 LED 共陽顯示測溫值//</p><p>　　//P0 口為段碼輸入,P34~P37 為位選//</p><p>　　/*************************

76、**************************/</p><p>　　#include<reg52.h></p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　sbit d1=P2^2;</p>&

77、lt;p>　　sbit d2=P2^1;</p><p>　　sbit d3=P2^0;</p><p>　　sbit d4=P2^3;</p><p>　　sbit key1=P3^0;</p><p>　　sbit key2=P3^1;</p><p>　　sbit key3=P3^2;</p>

78、<p>　　sbit beep=P3^3;</p><p>　　sbit DS=P1^2;</p><p>　　sbit ACC_7=ACC^7;</p><p>　　uint count=1000,alarm=300;</p><p>　　uchar shu;</p><p>　　uchar shi,fe

79、n,ri,yue,nian,xq,miao,ss; </p><p>　　uint temp; // 溫度變量</p><p>　　uchar flag;</p><p>　　uchar code tab[]=</p><p>　　{0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,</p><p

80、>　　0x99,0x92,0x82,0xf8,</p><p><b>　　0x80,0x90</b></p><p><b>　　};</b></p><p>　　uchar code tab1[]=//小數(shù)點點亮</p><p>　　{0x40,0x79,0x24,0x30,</p&

81、gt;<p>　　0x19,0x12,0x02,0x78,0x00,0x10</p><p><b>　　};</b></p><p>　　void delay(uint z)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uint x,y;</b

82、></p><p>　　for(x=z;x>0;x--)</p><p>　　for(y=120;y>0;y--);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void dsreset()//發(fā)復位</p><p><b>　　{ </

83、b></p><p><b>　　uint i;</b></p><p><b>　　DS=0;</b></p><p><b>　　i=103;</b></p><p>　　while(i>0)i--;</p><p><b>　

84、　DS=1;</b></p><p><b>　　i=4;</b></p><p>　　while(i>0)i--;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　uchar tmpread() //讀取一字節(jié)</p><p><b&

85、gt;　　{</b></p><p>　　uchar j,k,dat;</p><p><b>　　uint i;</b></p><p>　　for(j=1;j<=8;j++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　DS=0;i++;

86、 //延時</p><p>　　DS=1;i++;i++;</p><p><b>　　k=DS;</b></p><p>　　i=8;while(i>0)i--;</p><p>　　dat=(k<<7)|(dat>>1);//讀出的數(shù)據(jù)最低位在最前面存一個字節(jié)在DAT里

87、 </p><p><b>　　} </b></p><p>　　return(dat);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void tmpwritebyte(uchar dat) //寫一個字節(jié)</p><p><b>　　{&l

88、t;/b></p><p><b>　　uint i;</b></p><p><b>　　uchar j;</b></p><p>　　bit testb;</p><p>　　for(j=1;j<=8;j++)</p><p><b>　　{<

89、/b></p><p>　　testb=dat&0x01;</p><p>　　dat=dat>>1;</p><p>　　if(testb) //寫 1</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　DS=0;</b>

90、</p><p><b>　　i++;i++;</b></p><p><b>　　DS=1;</b></p><p>　　i=8;while(i>0)i--;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else

91、</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　DS=0; //寫 0</p><p>　　i=8;while(i>0)i--;</p><p><b>　　DS=1;</b></p><p><b>　　i++;

92、i++;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void tmpchange() //DS18B20溫度變換</p><p>&l

93、t;b>　　{</b></p><p>　　dsreset();</p><p><b>　　delay(1);</b></p><p>　　tmpwritebyte(0xcc); //跳過讀取內(nèi)存rom</p><p>　　tmpwritebyte(0x44); //開始轉(zhuǎn)換</p>

94、<p><b>　　}</b></p><p>　　uint tmp() //讀取溫度</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　float tt;</b></p><p>　　uchar a,b;</p&

95、gt;<p>　　dsreset();</p><p><b>　　delay(1);</b></p><p>　　tmpwritebyte(0xcc);</p><p>　　tmpwritebyte(0xbe);</p><p>　　a=tmpread(); //a為低字節(jié)8位</p>&l

96、t;p>　　b=tmpread(); //b為高字節(jié)8位</p><p>　　temp=b; //temp為溫度值UINT 16bit</p><p>　　temp<<=8; //兩個字節(jié)組合到一起</p><p>　　temp=temp|a; </p><p><b>　　i

97、f(b>127)</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　flag=1;</b></p><p><b>　　ss=flag;</b></p><p>　　temp=~temp+1;</p><p>

98、<b>　　}</b></p><p>　　tt=temp*0.0625; // temp/16 則是溫度的真實值tt.7位整數(shù),4位小數(shù)</p><p>　　temp=tt*10+0.5; // 擴大十倍取出了第一位小數(shù)</p><p>　　return(temp);</p><p><b>　　}</

99、b></p><p>　　void displayTemp(uint temp) //顯示溫度程序</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar ge,shi,bai,qian,ser;</p><p><b>　　d1=0;</b></p><

100、;p><b>　　d1=0;</b></p><p><b>　　d3=0;</b></p><p><b>　　d4=0;</b></p><p>　　dsreset();</p><p>　　ser=temp/10; //分離出三位要顯示的數(shù)字 </p&

101、gt;<p><b>　　SBUF=ser;</b></p><p>　　qian=temp/1000;</p><p>　　bai=temp/100%10; // 百位數(shù)字</p><p>　　shi=temp/10%10; // 十位數(shù)字</p><p>　　ge=temp%10; // 個位數(shù)

102、字</p><p>　　if(flag==1)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　flag=0;</b></p><p><b>　　P0=0xbf;</b></p><p><b>　　d1=1;</b

103、></p><p><b>　　delay(2);</b></p><p><b>　　d1=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(qian!=0)</p><p><b>　　{</b&g

104、t;</p><p>　　P0=tab[qian];</p><p><b>　　d1=1;</b></p><p><b>　　delay(2);</b></p><p><b>　　d1=0;</b></p><p><b>　　}<

105、;/b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　P0=0xff;</b></p><p><b>　　d1=1;</b></p><p><b&

106、gt;　　delay(2);</b></p><p><b>　　d1=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(temp>99)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　P0

107、=tab[bai];</p><p><b>　　d2=1;</b></p><p><b>　　delay(2);</b></p><p><b>　　d2=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　

108、　P0=tab1[shi];</p><p><b>　　d3=1;</b></p><p><b>　　delay(2);</b></p><p><b>　　d3=0;</b></p><p>　　P0=tab[ge];</p><p><b&

109、gt;　　d4=1;</b></p><p><b>　　delay(2);</b></p><p><b>　　d4=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　uint keyscan()</p><p>&

110、lt;b>　　{</b></p><p>　　if(key1==0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　delay(5);</b></p><p>　　if(key1==0)</p><p><b>　　{<

111、/b></p><p>　　while(!key1);</p><p><b>　　shu++;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(key2==0)</p>

112、<p><b>　　{</b></p><p><b>　　delay(5);</b></p><p>　　if(key2==0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　while(!key2);</p><p>　　

113、count=count+10;</p><p>　　if(shu==2)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　alarm+=10;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p>

114、<p><b>　　}</b></p><p>　　if(key3==0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　delay(5);</b></p><p>　　if(key3==0)</p><p><

115、b>　　{</b></p><p>　　while(!key3);</p><p>　　count=count-10;</p><p>　　if(shu==2)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　alarm-=10;</p><p&g

116、t;<b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　return(count);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void ma

117、in()</p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　beep=0;</b></p><p>　　delay(10);</p><p>　　while( 1 )</p><p><b>　　{</b></p>&l

118、t;p>　　tmpchange();</p><p>　　if(shu==0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　displayTemp(tmp( ));</p><p><b>　　}</b></p><p>　　keyscan();<

119、/p><p>　　if(shu==1)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　displayTemp(count);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(shu==2)</p><p><b>

120、　　{</b></p><p>　　displayTemp(alarm);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(shu==3)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　shu=0;</b&

121、gt;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(temp>count||(temp<alarm))</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　beep=0;</b></p><p><

122、b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　beep=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>