成都航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告 班級(jí)： 210311 項(xiàng)目： 數(shù)字溫度計(jì) 專業(yè)： 電子信息工程技術(shù) 姓名： 鄭嵐芮 摘要隨著時(shí)代的進(jìn)步和發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)已經(jīng)普及到我們生活、工作、科研、各個(gè)領(lǐng)域，已經(jīng)成為一種比較成熟的技術(shù), 本文重要簡介了一種基于89S52單片機(jī)的測溫系統(tǒng)，具體描述了運(yùn)用數(shù)字溫度傳感器DS18B20開發(fā)測溫系統(tǒng)的過程，重點(diǎn)對(duì)傳感器在單片機(jī)下的硬件連接，軟件編程以及各模塊系統(tǒng)流程進(jìn)行了詳盡分析，對(duì)各部分的電路也一一進(jìn)行了簡介,該系統(tǒng)可以以便的實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)溫度采集和顯示，并可根據(jù)需要任意設(shè)定上下限報(bào)警溫度，它使用起來相稱以便，具有精度高、量程寬、敏捷度高、體積小、功耗低等長處，適合于我們平常生活和工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的溫度測量，也可以當(dāng)作溫度解決模塊嵌入其他系統(tǒng)中，作為其她主系統(tǒng)的輔助擴(kuò)展。DS18B20與AT89S52結(jié)合實(shí)現(xiàn)最簡溫度檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)構(gòu)造簡樸，抗干擾能力強(qiáng)，適合于惡劣環(huán)境下進(jìn)行現(xiàn)場溫度測量，有廣泛的應(yīng)用前景。 核心詞：單片機(jī)；溫度檢測；AT89S52；DS18B20；AbstractWith the progress of the times and development, microcontroller technology has spread to our life, work, scientific research, each domain, has become a relatively mature technology, this paper introduces a temperature measurement system based on 89S52 SCM, detailed description of the process of digital temperature sensor DS18B20 temperature measurement system development, focusing on the hardware sensors in a single connection, software programming and system flow of each module are analyzed in detail, on the part of the circuit are one one are introduced, the system can realize temperature acquisition and display and convenient, and can be arbitrarily set the alarm temperature, it is very convenient to use, has high accuracy, measuring range wide, high sensitivity, small size, low power consumption, suitable for our daily lives and industrial, agricultural production in the temperature measurement, but also can be used as a temperature processing module embedded in other systems, as other auxiliary system. DS18B20 combined with AT89S52 to achieve the most simple temperature measuring system, this system has simple structure, strong anti-jamming capability, suitable for harsh environment on-site temperature measurement, and has wide application prospect.Keywords: single chip microcomputer; temperature detection; AT89S52; DS18B20;目錄一、綜合設(shè)計(jì)任務(wù)-11.1 綜合設(shè)計(jì)目的-11.2 綜合設(shè)計(jì)規(guī)定-1二、總體設(shè)計(jì)-12.1 系統(tǒng)功能原理及硬件構(gòu)成-12.2 系統(tǒng)構(gòu)成框圖-22.3 原理圖-22.4 AT89C51單片機(jī)-32.5 DS18B20溫度采集及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路-32.6 溫度顯示及時(shí)鐘、復(fù)位電路-5三、程序設(shè)計(jì)及調(diào)試-53.1系統(tǒng)主程序-53.2 十進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)子程序-63.3 十進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)子程序流程圖-73.4 LED數(shù)碼顯示子程序-73.5 顯示子程序流程圖-8四、總結(jié)-9 五、附錄-10 元件清單-10程序-10實(shí)物圖-18道謝-18一、綜合設(shè)計(jì)任務(wù)隨著單片機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，單片機(jī)在日用電子產(chǎn)品中的應(yīng)用越來越廣泛，溫度傳感器DS18B20具有線性優(yōu)良、性能穩(wěn)定、敏捷度高、抗干擾能力強(qiáng)、使用以便等長處，廣泛應(yīng)用于冰箱、空調(diào)器、糧倉等平常生活中溫度的測量和控制。老式的溫度計(jì)有反映速度慢、讀數(shù)麻煩、測量精度不高、誤差大等缺陷，本文作者運(yùn)用集成溫度傳感器AD590設(shè)計(jì)并制作了一款基于AT89C51的4位數(shù)碼管顯示的數(shù)字溫度計(jì)，其電路簡樸，軟硬件構(gòu)造模塊化，易于實(shí)現(xiàn)。1.1綜合設(shè)計(jì)目的 1培養(yǎng)同窗的設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力； 2鍛煉小構(gòu)成員的協(xié)作能力； 3提高同窗們的動(dòng)手能力。1.2 綜合設(shè)計(jì)任務(wù)1、制做數(shù)字溫度計(jì)2、綜合設(shè)計(jì)規(guī)定3、基本范疇01004、精度誤差不不小于0.15、LED數(shù)碼直讀顯示、可以任意設(shè)定溫度的上限報(bào)警功能二、總體設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)功能原理及硬件構(gòu)成該數(shù)字溫度計(jì)運(yùn)用DS18B20集成溫度傳感器及其接口電路完畢溫度的測量并轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號(hào)，經(jīng)由模數(shù)轉(zhuǎn)換器74LS241轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可以解決的數(shù)字信號(hào)，然后送到單片機(jī)AT89C51中進(jìn)行解決變換，最后將溫度值顯示在D4、D3、D2、D1共位七段碼LED顯示屏上。2.2 系統(tǒng)構(gòu)成框圖系統(tǒng)以AT89C51單片機(jī)為控制核心，加上DS18B20測溫電路、ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、4位溫度數(shù)據(jù)顯示電路以及外圍電源、時(shí)鐘電路等構(gòu)成。系統(tǒng)構(gòu)成框圖如圖2.1所示。  圖2.1 系統(tǒng)構(gòu)成框圖2.3 原理圖圖2.2 原理圖2.4 AT89C51單片機(jī)Atmel公司的生產(chǎn)的AT89C51單片機(jī)是一種低功耗/低電壓、高性能的8位單片機(jī)，內(nèi)部除CPU外，還涉及128字節(jié)RAM，4個(gè)8位并行I/O口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)，2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定期計(jì)數(shù)器，片內(nèi)集成4K字節(jié)可變化程序Flash存儲(chǔ)器，具有低功耗，速度快，程序擦寫以便等長處，完全滿足本系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要。單片機(jī)P0口作為ADC0804轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的輸入端，P2.0接ADC0804的INTR端檢測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與否結(jié)束。P1.0P1.3的輸出信號(hào)接到譯碼器7447上作為數(shù)碼管的顯示，P1.4P1.7則作為個(gè)數(shù)碼管的位選信號(hào)控制。P3口有特殊的功能，P3.6用于控制ADC0804的啟動(dòng)，P3.7用于控制讀取ADC0804的轉(zhuǎn)換成果。2.5 DS18B20溫度采集及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路AD590是美國模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源。AD590測溫范疇為55150，滿足人們平常生產(chǎn)和生活中的溫度范疇。AD590電源電壓可在4V6V范疇變化，可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，因而器件反接也不會(huì)被損壞。AD590產(chǎn)生的電流與絕對(duì)溫度成正比，它有非常好的線性輸出性能，溫度每增長1，其電流增長1A。AD590溫度與電流的關(guān)系如下表所示：攝氏溫度AD590電流經(jīng)10K電壓0273.2 A2.732 V10283.2 A2.832 V20293.2 A2.932 V30303.2 A3.032 V40313.2 A3.132 V50323.2 A3.232 V60333.2 A3.332 V100373.2 A3.732 V表2.1為了提高精度，擴(kuò)大測量范疇，在A/D轉(zhuǎn)換前還要將信號(hào)加以放大并進(jìn)行零點(diǎn)遷移，因而一種高穩(wěn)定性的、高精度的放大電路是必須的。當(dāng)溫度變化時(shí)，AD590會(huì)產(chǎn)生電流變化，當(dāng)DS18B20的電流通過一種10k的電阻時(shí)，這個(gè)電阻上的壓降為10mV，即轉(zhuǎn)換成10mVK，為了使此10k電阻精確，可用一種9k的電阻與一種2k的電位器串聯(lián)，然后通過調(diào)節(jié)電位器來獲得精確的10k。運(yùn)算放大器A1被接成電壓跟隨器形式，以增長信號(hào)的輸入阻抗，由運(yùn)放A2減去2.732做零位調(diào)節(jié)（即把絕對(duì)溫度轉(zhuǎn)成攝氏溫度），最后由運(yùn)放A3反相并放大倍輸送給A/D轉(zhuǎn)換器。具體硬件連接圖如圖2.4所示。   圖2.4  DS18B20溫度采集及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路ADC0804模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD590測溫電路輸出的電壓信號(hào)為模擬信號(hào)，要進(jìn)行數(shù)碼顯示，還需將此信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。為此我們通過A/D轉(zhuǎn)換器ADC0804將輸入的模擬值轉(zhuǎn)換成數(shù)字值，經(jīng)AT89C51單片機(jī)解決后輸出到P1以控制溫度顯示電路。ADC0804是用CMOS集成工藝制成的逐次比較型摸數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，辨別率8位，轉(zhuǎn)換時(shí)間100s，輸入電壓范疇為05V，增長某些外部電路后，輸入模擬電壓可為5V。該芯片內(nèi)有輸出數(shù)據(jù)鎖存器，當(dāng)與計(jì)算機(jī)連接時(shí)，轉(zhuǎn)換電路的輸出可以直接連接在CPU數(shù)據(jù)總線上，不必附加邏輯接口電路。具體硬件連接圖如圖2.4所示。2.6 七段碼LED溫度顯示電路由發(fā)光二極管構(gòu)成的七段碼LED顯示屏是單片機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品中最常用的便宜輸出設(shè)備，用于顯示多種數(shù)字和字符。該數(shù)字溫度計(jì)的溫度顯示由4位七段碼LED顯示屏構(gòu)成，單片機(jī)以并行通信方式從P1.0P1.7口輸出段碼和控制信號(hào)，通過7447 TTL BCD譯碼器譯碼，用4個(gè)共陽極LED動(dòng)態(tài)顯示溫度的各個(gè)數(shù)位。具體硬件連接圖如圖2.5所示。  圖2.5 溫度顯示及單片機(jī)時(shí)鐘、復(fù)位電路三、程序設(shè)計(jì)及調(diào)試該數(shù)字溫度計(jì)軟件部分用MCS-51匯編語言編程實(shí)現(xiàn)，采用模塊化程序設(shè)計(jì)思想，將軟件劃提成若干單元，重要涉及主程序、十進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及調(diào)節(jié)子程序、LED數(shù)碼顯示子程序和延時(shí)子程序等。本系統(tǒng)具體匯編源程序見后附。3.1 系統(tǒng)主程序 在主程序中，系統(tǒng)上電自動(dòng)復(fù)位后來一方面設(shè)立堆棧，然后啟動(dòng)ADC0804，開始轉(zhuǎn)換AD590測溫電路輸入的電信號(hào)，待數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換結(jié)束后讀入到累加器A，然后進(jìn)行十進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)，輸出給顯示電路。主程序流程圖如圖3.1所示。                              圖3.1 主程序流程圖3.2 十進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)子程序由于ADC0804轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)是二進(jìn)制數(shù)據(jù)，而七段碼LED顯示屏所要顯示的數(shù)據(jù)是十進(jìn)制數(shù)據(jù)，因此需要進(jìn)行二、十進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。ADC0804輸出的最大轉(zhuǎn)換值為FFH(255)，由于運(yùn)放放大倍，因此本數(shù)字溫度計(jì)的最大測量溫度為5.1V/51.02，即102。由255*=102，得知0.4，即先乘再除10。255*4=1020，其中高位10送高位顯示緩沖區(qū)R4，低位20送低位顯示緩沖區(qū)R5，將小數(shù)點(diǎn)設(shè)在D2位上，并將其分別顯示為1(D4) 0(D3) 2(D2) . 0(D1) 。因此，十進(jìn)制轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)流程為A/D（二進(jìn)制）十進(jìn)制乘顯示。程序流程圖如圖3.2所示。3.3 十進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)子程序流程圖                 圖3.2 十進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)子程序流程圖3.4 LED數(shù)碼顯示子程序十進(jìn)制轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)后的數(shù)據(jù)送到寄存器R5、R4中，然后通過P1口把數(shù)據(jù)輸出給D4、D3、D2、D1四個(gè)數(shù)碼顯示屏中，從而最后把測得的溫度顯示出來。顯示子程序流程圖如圖3.3所示。3.5 顯示子程序流程圖                                    圖3.3顯示子程序流程圖四、總結(jié)系統(tǒng)以AT89C52單片機(jī)為控制核心，加上DS18B20測溫電路、ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、4位溫度數(shù)據(jù)顯示電路以及外圍電源、時(shí)鐘電路等構(gòu)成本文采用AT89C51單片機(jī)做主控芯片，運(yùn)用溫度傳感器DS18B20測量溫度，并配上相應(yīng)的外部接口電路，簡介了一款簡易數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)與制作過程。該溫度計(jì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)簡樸、功能穩(wěn)定、使用以便，合用于人們平常生活和工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的多種溫度測量。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我充足理解了AT89C52和DS18B20的功能特性，以及對(duì)于電子這種精細(xì)的焊接也是必要的，必須要在設(shè)計(jì)的時(shí)候?qū)ζ湔J(rèn)真看待，焊接安裝的時(shí)候靈活應(yīng)對(duì)，報(bào)著務(wù)實(shí)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度才干完畢，其中也有諸多自己未知的東西也需要自己虛心去面對(duì)，去理解，才干完畢到最后。 五、附錄元件清單程序#include<reg52.h> /涉及單片機(jī)寄存器的頭文獻(xiàn)#include<intrins.h> /涉及_nop_()函數(shù)定義的頭文獻(xiàn)#define uint unsigned int#define uchar unsigned charunsigned char flag,tltemp/負(fù)溫度標(biāo)志 和臨時(shí)暫存變量sbit wei1=P22;/SMGsbit wei2=P21;sbit wei3=P20;sbit wei4=P23;sbit key1=P35; /KEYsbit key2=P36;sbit key3=P37;sbit DQ=P24;/DS18B20sbit FMQ=P25;uchar TN; /儲(chǔ)存溫度的整數(shù)部分uchar TD; /儲(chǔ)存溫度的小數(shù)部分uchar time; /設(shè)立全局變量，專門用于嚴(yán)格延時(shí)uint BJwendu=20; /設(shè)立報(bào)警溫度，默覺得20bit keybit=0;uchar code SMG10=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;/共陰數(shù)碼管void Delaynms(int i)/延時(shí) int j;for(;i>0;i-)for(j=0;j<115;j+);void Display(uint TN,uint TD) uint t1,t2,t3;t1=TN/100;t2=(TN%100)/10;t3=TN%10;P0=SMGt1;wei1=1;Delaynms(2);wei1=0;P0=SMGt2;wei2=1;Delaynms(2);wei2=0;P0=SMGt3|0x80;wei3=1;Delaynms(2);wei3=0;P0=SMGTD;wei4=1;Delaynms(2);wei4=0;bit Init_DS18B20(void) flag; /儲(chǔ)存DS18B20與否存在的標(biāo)志，flag=0，表達(dá)存在；flag=1，表達(dá)不存在DQ = 1; /先將數(shù)據(jù)線拉高for(time=0;time<2;time+); /略微延時(shí)約6微秒DQ = 0; /再將數(shù)據(jù)線從高拉低，規(guī)定保持480960usfor(time=0;time<200;time+); /略微延時(shí)約600微秒 /以向DS18B20發(fā)出一持續(xù)480960us的低電平復(fù)位脈沖 DQ = 1; /釋放數(shù)據(jù)線（將數(shù)據(jù)線拉高） for(time=0;time<10;time+);/延時(shí)約30us（釋放總線后需等待1560us讓DS18B20輸出存在脈沖）flag=DQ; /讓單片機(jī)檢測與否輸出了存在脈沖（DQ=0表達(dá)存在） for(time=0;time<200;time+); /延時(shí)足夠長時(shí)間，等待存在脈沖輸出完畢return (flag); /返回檢測成功標(biāo)志uchar ReadOneChar(void) har i=0;uchar dat; /儲(chǔ)存讀出的一種字節(jié)數(shù)據(jù)for (i=0;i<8;i+) DQ =1; / 先將數(shù)據(jù)線拉高_(dá)nop_(); /等待一種機(jī)器周期 DQ = 0; /單片機(jī)從DS18B20讀書據(jù)時(shí),將數(shù)據(jù)線從高拉低即啟動(dòng)讀時(shí)序_nop_(); 待一種機(jī)器周期 DQ = 1; /將數(shù)據(jù)線"人為"拉高,為單片機(jī)檢測DS18B20的輸出電平作準(zhǔn)備for(time=0;time<2;time+);/延時(shí)約6us，使主機(jī)在15us內(nèi)采樣dat>>=1;if(DQ=1)dat|=0x80; /如果讀到的數(shù)據(jù)是1，則將1存入datelsedat|=0x00;/如果讀到的數(shù)據(jù)是0，則將0存入dat /將單片機(jī)檢測到的電平信號(hào)DQ存入rifor(time=0;time<8;time+);/延時(shí)3us,兩個(gè)讀時(shí)序之間必須有不小于1us的恢復(fù)期 return(dat); /返回讀出的十六進(jìn)制數(shù)據(jù)WriteOneChar(uchar dat) hari=0; for (i=0; i<8; i+)DQ =1; / 先將數(shù)據(jù)線拉高 _nop_(); /等待一種機(jī)器周期 DQ=0; /將數(shù)據(jù)線從高拉低時(shí)即啟動(dòng)寫時(shí)序 DQ=dat&0x01; /運(yùn)用與運(yùn)算取出要寫的某位二進(jìn)制數(shù)據(jù), /并將其送到數(shù)據(jù)線上等待DS18B20采樣 for(time=0;time<10;time+) ;/延時(shí)約30us，DS18B20在拉低后的約1560us期間從數(shù)據(jù)線上采樣 DQ=1; /釋放數(shù)據(jù)線 for(time=0;time<1;time+) ;/延時(shí)3us,兩個(gè)寫時(shí)序間至少需要1us的恢復(fù)期 dat>>=1; /將dat中的各二進(jìn)制位數(shù)據(jù)右移1位 for(time=0;time<4;time+) ; /稍作延時(shí),給硬件一點(diǎn)反映時(shí)間void ReadyReadTemp(void) uint i=0;Init_DS18B20(); /將DS18B20初始化WriteOneChar(0xCC); / 跳過讀序號(hào)列號(hào)的操作WriteOneChar(0x44); / 啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換 if(keybit=0)for(i=0;i<30;i+) /轉(zhuǎn)換一次需要延時(shí)一段時(shí)間 Display(TN,TD); /顯示溫度elsefor(i=0;i<30;i+) /轉(zhuǎn)換一次需要延時(shí)一段時(shí)間 Display(BJwendu,0); /顯示溫度Init_DS18B20(); /將DS18B20初始化WriteOneChar(0xCC); /跳過讀序號(hào)列號(hào)的操作WriteOneChar(0xBE); /讀取溫度寄存器,前兩個(gè)分別是溫度的低位和高位void main(void) uchar TL,i; /儲(chǔ)存暫存器的溫度低位uchar TH; /儲(chǔ)存暫存器的溫度高位FMQ=0;Delaynms(5); /延時(shí)5ms給硬件一點(diǎn)反映時(shí)間while(1) /不斷檢測并顯示溫度 flag=0;ReadyReadTemp(); /讀溫度準(zhǔn)備TL=ReadOneChar(); /先讀的是溫度值低位TH=ReadOneChar(); /接著讀的是溫度值高位if(TH&0xf8)!=0x00)/判斷高五位 得到溫度正負(fù)標(biāo)志 flag=1;TL=TL; /取反TH=TH; /取反 tltemp=TL+1; /低位加1TL=tltemp;if(tltemp>255) TH+; /如果低8位不小于255，向高8位進(jìn)1TN=TH*16+TL/16; /實(shí)際溫度值=(TH*256+TL)/16,即：TH*16+TL/16 /這樣得出的是溫度的整數(shù)部分,小數(shù)部分被丟棄了TD=(TL%16)*10/16; /計(jì)算溫度的小數(shù)部分,將余數(shù)乘以10再除以16取整TN=TH*16+TL/16; /實(shí)際溫度值=(TH*256+TL)/16,即：TH*16+TL/16/這樣得出的是溫度的整數(shù)部分,小數(shù)部分被丟棄了TD=(TL%16)*10/16; /計(jì)算溫度的小數(shù)部分,將余數(shù)乘以10再除以16取整 /這樣得到的是溫度小數(shù)部分的第一位數(shù)字(保存1位小數(shù))if(keybit=0)Display(TN,TD); /顯示溫度elseDisplay(BJwendu,0); /顯示報(bào)警溫度if(key1=0) /與否設(shè)立報(bào)警溫度 if(keybit=0)for(i=0;i<2;i+)Display(TN,TD); /顯示溫度elsefor(i=0;i<2;i+)Display(BJwendu,0); /顯示報(bào)警溫度if(key1=0)keybit=keybit;while(!key1)Display(BJwendu,0); if(key2=0)&&(keybit=1)/報(bào)警溫度加1 if(keybit=0) for(i=0;i<2;i+)Display(TN,TD); /顯示溫度elsefor(i=0;i<2;i+)Display(BJwendu,0); /顯示報(bào)警溫度if(key2=0)BJwendu+;while(!key2)Display(BJwendu,0);if(key3=0)&&(keybit=1)/報(bào)警溫度剪1 if(keybit=0)for(i=0;i<2;i+)Display(TN,TD); /顯示溫度elsefor(i=0;i<2;i+)Display(BJwendu,0); /顯示報(bào)警溫度if(key3=0)BJwendu-;while(!key3)Display(BJwendu,0);if(BJwendu<=TN)FMQ=1;elseFMQ=0; 實(shí)物圖道謝：成都航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院航空電子系劉慧英教師在畢業(yè)設(shè)計(jì)方面的指引黃俊杰同窗在焊接方面的指引姜波同窗在程序上的指引