单片机数字温度计设计(程序部分)

四 川 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )1数 字 温 度 计 （ 程 序 设 计 部 分 ）摘 要 ： 本 设 计 完 成 了 一 种 基 于 DS18B20的 高 精 度 的 数 字 温 度 计 。 我 们 设 计 温 度 系统 是 由 中 央 控 制 器 AT89S51、 DS18B20温 度 传 感 器 、 LED数 码 管 组 成 。 温 度 传 感 器 DS18B20高 精 度 的 数 字 温 度 信 号 送 给 单 片 机 AT89S51处 理 后 ， 实 现 将 温 度 数 据 送 LED显 示 ， 实 现了 高 精 度 的 数 字 温 度 显 示 。关 键 词 ： 温 度 计 数 字 控 制 DS18B20 AT89S51一 系 统 方 案 设 计1.1 方 案 设 计由 于 本 设 计 是 测 温 电 路 ， 可 以 使 用 热 敏 电 阻 之 类 的 器 件 将 温 度 转 换 为 电 学 量 ， 便 于电 路 处 理 。 而 具 体 的 处 理 方 案 和 电 路 较 多 ， 一 般 来 说 ， 有 下 面 两 种 情 况 。方 案 一 ：利 用 热 敏 元 件 的 感 温 效 应 ， 流 过 这 类 元 件 的 电 压 或 电 流 的 随 被 测 温 度 变 化 而 变 化 ，将 这 种 变 化 的 电 压 或 电 流 采 集 过 来 ， 通 过 一 系 列 的 电 路 处 理 后 ， 再 进 行 A/D转 换 ， 就 可以 用 单 片 机 进 行 数 据 的 处 理 并 送 显 示 电 路 ， 就 可 以 将 被 测 温 度 显 示 出 来 。 这 种 方 案 需 要用 到 A/D转 换 电 路 ， 缺 点 是 感 温 电 路 后 的 信 号 处 理 比 较 复 杂 和 不 易 克 服 干 扰 ， 其 优 点 是通 过 细 致 的 电 路 处 理 后 ， 能 达 到 较 高 的 精 度 。方 案 二 ：采 用 集 成 的 温 度 传 感 器 ， 在 这 类 器 件 中 ， 已 经 集 成 了 热 敏 器 件 、 信 号 调 理 电 路 、 AD转 换 电 路 ， 输 出 的 数 据 也 是 处 理 后 的 已 经 编 码 的 数 字 量 。 因 而 其 外 部 电 路 简 单 ， 但 其 内部 电 路 固 定 ， 所 以 其 精 度 有 限 。在 单 片 机 电 路 设 计 中 ， 大 多 都 是 使 用 这 类 集 成 温 度 传 感 器 ， 可 以 很 容 易 直 接 读 取 被测 温 度 对 应 的 数 据 ， 进 行 适 当 的 运 算 和 处 理 ， 就 可 以 满 足 设 计 要 求 。1.2 方 案 选 择从 以 上 两 种 方 案 ， 很 容 易 看 出 其 优 缺 点 ， 本 设 计 中 的 设 计 指 标 不 是 很 高 ， 为 了 可 靠和 降 低 成 本 ， 系 统 采 用 方 案 二 进 行 设 计 ， 选 择 使 用 一 只 温 度 传 感 器 DS18B20作 为 系 统 的核 心 器 件 。同 时 ， 为 了 能 够 可 靠 的 工 作 ， 能 够 使 电 路 比 较 简 单 ， 软 件 设 计 也 比 较 简 单 ， 故 采 用了 AT89S52作 为 系 统 的 控 制 芯 片 。四 川 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )21.3 系 统 功 能 和 模 块 的 描 述1.3.1 系 统 功 能本 设 计 所 介 绍 的 数 字 温 度 计 与 传 统 的 温 度 计 相 比 ， 具 有 读 数 方 便 ， 测 温 范 围 广 ， 测温 准 确 ， 其 输 出 温 度 采 用 数 字 显 示 ， 主 要 用 于 对 测 温 比 较 准 确 的 场 所 ， 或 科 研 实 验 室 使用 。1.3.2 模 块 描 述、 主 控 制 器 ： 负 责 温 度 参 数 的 采 集 和 显 示 的 控 制 。、 显 示 电 路 ： 对 温 度 数 字 进 行 显 示 。、 测 温 电 路 ： 其 主 要 部 件 为 温 度 传 感 器 ， 负 责 对 外 界 进 行 温 度 感 觉 。二 、 电 路 设 计2.1 主 要 电 子 元 件2.1.1 数 字 温 度 传 感 器 DS18B20由 DALLAS半 导 体 公 司 生 产 的 DS18B20型 单 线 智 能 温 度 传 感 器 ,属 于 新 一 代 适配 微 处 理 器 的 智 能 温 度 传 感 器 ,可 广 泛 用 于工 业 、 民 用 、 军 事 等 领 域 的 温 度 测 量 及 控 制仪 器 、 测 控 系 统 和 大 型 设 备 中 。 它 具 有 体 积小 ， 接 口 方 便 ， 传 输 距 离 远 等 特 点 。2.1.2 数 码 管 LED显 示 器 数 码 显 示 器 有 静 态 和 动 态 显 示 两 种 显 示 方 式 。 LED显 示 器 工 作 在 静 态 显 示 方 式 时 ， 其 阴 极 点 （ 或 阳 极 ） 连 接 在 一 起 接 地 （ 或+5V） ， 每 一 个 的 段 选 线（ a,b,c,d,e,f,g,p） 分 别 与 一 个 8位 口相 连 。 LED显 示 器 工 作 在 动 态 显 示 方主 控 电 路测 温 电 路 显 示 电 路图 1 系 统 硬 件 电 路 框 图图 2 DS18B20 引 脚 分 布 图四 川 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )3式 时 ， 段 选 码 端 口 I/O1用 来 输 出 显 示 字 符 的 段 选 码 ， I/O2输 出 位 选 码 。I/O1不 断 送 待 显 示 字 符 的 段 选 码 ， I/O2不 断 送 出 不 同 的 位 扫 描 码 ， 并 使 每 位 显 示字 符 显 示 一 段 时 间 ， 一 般 为 1 5mS。 利 用 眼 睛 的 礼 视 觉 惯 性 ， 从 显 示 器 上 便 可 以 见 到相 当 稳 定 的 数 字 显 示 。2.2 硬 件 模 块 关 系 图按 照 系 统 设 计 功 能 的 要 求 ， 确 定 系 统 由 3个 模 块 组 成 ： 主 控 制 器 、 测 温 电 路 和 显 示电 路 。 数 字 温 度 计 总 体 电 路 结 构 框 图 如 图 4所 示 。图 4 电 路 结 构 框 图图 3 四 位 数 码 管四 川 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )4三 、 程 序 设 计3.1 主 程 序主 程 序 的 主 要 功 能 是 负 责 温 度 的 实 时 显 示 、 读 出 并 处 理 DS18B20的 测 量 温 度 值 ，温 度 测 量 每 1s进 行 一 次 ， 其 程 序 流 程 图 如 图 5。图 5 主 程 序 流 程 图3.2 读 出 温 度 子 程 序读 出 温 度 子 程 序 的 主 要 功 能 是 读 出 RAM中 的 9字 节 ， 在 读 出 时 需 要 进 行 CRC校验 ， 校 验 有 错 时 不 进 行 温 度 数 据 的 改 写 。 其 程 序 流 程 图 如 图 6所 示 。四 川 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )5图 6 读 出 温 度 子 程 序 流 程 图3.3 温 度 转 换 命 令 子 程 序温 度 转 换 命 令 子 程 序 主 要 是 发 温 度 转 换 开 始 命 令 ， 当 采 用 12位 分 辩 率 时 转 换 时 间约 为 750ms， 在 本 程 序 设 计 中 采 用 1s显 示 程 序 延 时 法 等 待 转 换 的 完 成 。 温 度 转 换 命 令子 程 序 流 程 图 如 图 7所 示 。图 7 温 度 转 换 命 令 子 程 序 流 程 图3.4 计 算 温 度 子 程 序计 算 温 度 子 程 序 将 RAM中 读 取 值 进 行 BCD码 的 转 换 运 算 ， 并 进 行 温 度 值 正 负 的判 定 ， 其 流 程 图 如 图 8所 示 。四 川 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )6图 8 计 算 温 度 子 程 序 流 程 图3.5 显 示 数 据 刷 新 子 程 序显 示 数 据 刷 新 子 程 序 主 要 是 对 显 示 缓 冲 区 中 的 显 示 数 据 进 行 刷 新 操 作 ， 当 最 高 显 示位 为 0时 将 符 号 显 示 位 移 入 下 一 位 。 程 序 流 程 图 如 图 9所 示 。图 9 显 示 数 据 刷 新 子 程 序 流 程 图四 川 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )7四 源 程 序 代 码#include#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitDQ=P34; /定 义 通 信 端 口sbitx=0x90;uchar codediscode16=0x3f,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71; /0 Fuchara2=0,0;/显 示 两 位uchartemp_H,temp_L;/温 度 的 高 八 位 和 低 八 位 /延 时voiddelay(ucharuseconds)do;while(-useconds);/复 位ucharow_reset(void)ucharpresence;DQ=0; /拉 低 DQdelay(240);/ 等 至 少 480usDQ=1;/ 拉 高delay(15);/ 等 待 响 应presence=DQ;/ 得 到 器 件 响 应delay(240);/ 延 迟 480usreturn(presence);/ 返 回 器 件 响 应 ， 0=有 器 件 ,1= 无 器 件/从 1-wire 总 线 上 读 取 一 个 字 节ucharread_byte(void)uchari;/ACC=0;/ucharvalue=0;/初 始 值 为 0for(i=8;i>0;i-)/value>>=1;/右 移DQ=0;/ 拉 低 DQdelay(2);DQ=1;/ 再 拉 高delay(4);/CY=DQ;CY=ACC&0x01;/if(DQ)value|=0x80;/将 数 据 循 环 右 移 RLCAdelay(30);/ 等 60usreturn(ACC);/value);/返 回 读 出 的 数 据四 川 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )8/向 1-WIRE 总 线 上 写 一 个 字 节voidwrite_byte(charval)uchari;ACC=val;for(i=8;i>0;i-)/DQ=0;/ 拉 低CY=ACC&0x01;delay(2);DQ=CY;/DQ=val&0x01;/输 出 最 低 位delay(30);/ 等 60usDQ=1;/val=val/2;delay(30);/读 取 温 度voidRead_Temperature(void)ow_reset();write_byte(0xCC);/ 跳 过 序 列 号 检 测write_byte(0xBE);/ 读 内 部 单 元temp_L=read_byte(); /低 八 位temp_H=read_byte(); /高 八 位ow_reset(); /复 位write_byte(0xCC);/跳 过 ROMwrite_byte(0x44);/ 开 始 温 度 转 换temp_H=temp_H*16;temp_