設(shè)計（論文）基于atc的數(shù)字溫度計的設(shè)計

1、<p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）報告</p><p>　　系 別： 電子與電氣工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)： 電子信息工程 </p><p>　　班 號： 電子0 8 5 </p><p>　　學(xué) 生

2、姓 名： 傅浩 </p><p>　　學(xué) 生 學(xué) 號： 080012212 </p><p>　　設(shè)計（論文）題目： 基于AT89C51的數(shù)字溫度計的設(shè)計 </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師： 傅浩 </p>

3、<p>　　設(shè) 計 地 點： </p><p>　　起 迄 日 期： 2010.5.4-2010.7.3 </p><p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書</p><p>　　專業(yè) 電子信息工程 班級 電子085 姓名 傅浩 </p><p>　　一、課

4、題名稱：基于AT89C51的數(shù)字溫度計的設(shè)計 </p><p>　　二、主要技術(shù)指標(biāo)： </p><p>　　1、測溫范圍-50℃-110℃

5、 </p><p>　　2、精度誤差小于0.5℃ </p><p>　　3、LED數(shù)碼直讀顯示 </p><p>　　4、可通過人機接口任

6、意設(shè)定溫度報警閥值 </p><p>　　三、工作內(nèi)容和要求： </p><p>　?。?）、要求數(shù)字溫度計能對環(huán)境的溫度進行實時監(jiān)測。 </p

7、><p>　?。?）、數(shù)字溫度計要能夠?qū)崟r顯示環(huán)境的溫度信息，使用戶及時了解到環(huán)境溫度情況。 </p><p>　?。?）、數(shù)字溫度計能夠在程序跑飛的情況下自動重啟，對環(huán)境溫度進行正確的測量。 </p><p>　　四、主要參考：

8、 </p><p>　　[1].李勛.劉源單片機實用教程[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2000 </p><p>　　[2].李朝青.單片機原理及接口技術(shù)（簡明修訂版）[M].杭州：北京航空航天大學(xué)出版社，1998 </p><p>

9、　　[3].李廣弟.單片機基礎(chǔ)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1994 </p><p>　　[4].閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第三版）[M].北京：高等教育出版社，1989 </p><p>　　[5].廖常初.現(xiàn)場總線概述[J].電工技

10、術(shù)，1999 </p><p>　　[6].王津.單片機原理與應(yīng)用[M].重慶大學(xué)出版社，2000 </p><p>　　學(xué) 生（簽名）

11、 年 月 日</p><p>　　指 導(dǎo) 教師（簽名） 年 月 日 </p><p>　　教研室主任（簽名） 年 月 日</p><p>　　系 主 任（簽名）

12、 年 月 日</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p><b>　　Abstract</b></p><p><b>　

13、　第1章 前言1</b></p><p>　　第2章 數(shù)字溫度計總體設(shè)計方案2</p><p>　　2.1 數(shù)字溫度計設(shè)計方案2</p><p>　　2.2 總體設(shè)計框圖2</p><p>　　第3章 數(shù)字溫度計的硬件設(shè)計3</p><p>　　3.1 主控制器AT89C513<

14、;/p><p>　　3.1.1 AT89C51的特點及特征3</p><p>　　3.1.2 管腳功能說明3</p><p>　　3.1.3 片內(nèi)振蕩器5</p><p>　　3.1.4 芯片擦除5</p><p>　　3.2 單片機的主板電路6</p><p>　　3.3 溫

15、度采集部分的設(shè)計6</p><p>　　3.3.1 溫度傳感器DS18B206</p><p>　　3.3.2 DS18B20溫度傳感器與單片機的接口電路10</p><p>　　3.4 顯示部分設(shè)計10</p><p>　　3.4.1 74LS164引腳功能及特征10</p><p>　　3.4.2

16、 溫度顯示電路11</p><p>　　3.5 報警系統(tǒng)電路12</p><p>　　第4章 數(shù)字溫度計的軟件設(shè)計13</p><p>　　4.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計流程圖13</p><p>　　4.2 數(shù)字溫度計部分程序清單15</p><p>　　第5章 結(jié)束語20</p><

17、;p><b>　　答謝辭</b></p><p><b>　　參考文獻</b></p><p><b>　　摘 要</b></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(biāo)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。</p>

18、<p>　　本設(shè)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(zhǔn)確，其輸出溫度采用數(shù)字顯示。該設(shè)計控制器使用單片機AT89C51，測溫傳感器使用DS18B20，用3位共陽極LED數(shù)碼管以串口傳送數(shù)據(jù)，實現(xiàn)溫度顯示。本溫度計屬于多功能溫度計，可以設(shè)置上下報警溫度，當(dāng)溫度不在設(shè)置范圍內(nèi)時，可以報警。</p><p>　　此外本文還介紹了數(shù)字溫度計的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計，硬件設(shè)計主要

19、包括主控制器、單片機的主板電路、溫度采集部分電路、顯示電路以及報警系統(tǒng)電路。 </p><p>　　軟件設(shè)計包括系統(tǒng)軟件的流程圖和數(shù)字溫度計的部分程序清單。</p><p>　　關(guān)鍵詞：AT89C51單片機，數(shù)字控制，測溫傳感器，多功能溫度計 </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　A

20、s people's living standard rising, SCM is undoubtedly one of the objectives pursued by the people, the convenience it brings is equally negative, and one digital thermometer is a typical example.</p><p>

21、　　The design presented in the traditional thermometer digital thermometer and compared with a reading convenience, a wide range of temperature measurement, temperature measurement accuracy, the output of the temperature

22、digital display. The design of the controller using microcontroller AT89C51, temperature sensor uses DS18B20, with three common anode LED digital tube to serial transmission of data, to achieve temperature display. The t

23、hermometer is multi-functional thermometer, you can set the up</p><p>　　Besides, the paper also describes the digital thermometer in hardware design and software design, hardware design includes the main con

24、troller, microcontroller circuit board, the temperature acquisition part of the circuit, display circuit and the alarm system circuit. Software design, including system software flow chart and the digital thermometer in

25、the part of the program list.</p><p>　　Key words: AT89C51 microcontroller, digital control, temperature sensor, multi-function thermometer</p><p><b>　　第1章 前言</b></p><p>

26、;　　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(lǐng)域，已經(jīng)成為一種比較成熟的技術(shù)，本文將介紹一種基于單片機控制的數(shù)字溫度計，本溫度計屬于多功能溫度計，可以設(shè)置上下報警溫度，當(dāng)溫度不在設(shè)置范圍內(nèi)時，可以報警。</p><p>　　現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展和傳統(tǒng)工業(yè)改造的逐步實現(xiàn)。能夠獨立工作的溫度檢測和顯示系統(tǒng)應(yīng)用于諸多領(lǐng)域。傳統(tǒng)的溫度檢測以熱敏電阻為溫度敏感元件。熱敏電阻的成本低，但需后續(xù)

27、信號處理電路，而且可靠性相對較差，測溫準(zhǔn)確度低，檢測系統(tǒng)也有一定的誤差，所以傳統(tǒng)的溫度計有反應(yīng)速度慢、讀數(shù)麻煩、測量精度不高、誤差大等缺點。</p><p>　　本文是以單片機AT89C51為核心，通過DALLAS公司的單總線數(shù)字溫度傳感器DS18B20來實現(xiàn)環(huán)境溫度的采集和A/D轉(zhuǎn)換，用來測量環(huán)境溫度，溫度分辨率為0.0625℃，并能數(shù)碼顯示。因此本文設(shè)計的數(shù)字溫度計具有讀數(shù)方便，測溫范圍廣，測溫精確，數(shù)字顯示

28、，適用范圍寬其電路簡單，軟硬件結(jié)構(gòu)模塊化，易于實現(xiàn)等特點。</p><p>　　數(shù)字式溫度計的設(shè)計將給人們的生活帶來很大的方便，為人們生活水平的提高做出了貢獻。數(shù)字溫度計在以后將應(yīng)用于我們生產(chǎn)和生活的各個方面，數(shù)字式溫度計的眾多優(yōu)點告訴我們：數(shù)字溫度計將在我們的未來生活中應(yīng)用于各個領(lǐng)域，它將會是傳統(tǒng)溫度計的理想的替代產(chǎn)品。</p><p>　　第2章 數(shù)字溫度計總體設(shè)計方案</p&

29、gt;<p>　　2.1 數(shù)字溫度計設(shè)計方案</p><p><b>　　方案 一：</b></p><p>　　采用熱敏電阻器件，利用其感溫效應(yīng)，再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，利用單片機進行數(shù)據(jù)的處理，然后在顯示電路上，將被測溫度顯示出來。</p><p><b>　　方案 二：</

30、b></p><p>　　利用溫度傳感器，在單片機電路設(shè)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)換就可以滿足設(shè)計要求。</p><p>　　分析上述兩種方案可以看出方案一是使用熱敏電阻之類的器件利用其感溫效應(yīng)，進行A/D轉(zhuǎn)換后，利用單片機進行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上被測溫度顯示出來，這種

31、設(shè)計需要用到A/D轉(zhuǎn)換電路，感溫電路比較麻煩。方案二是利用溫度傳感器直接讀取被測溫度，讀數(shù)方便，測溫范圍廣，測溫精確，適用范圍寬而且電路簡單易于實現(xiàn)。</p><p>　　綜合方案一和方案二的優(yōu)缺點，我們選擇方案二。</p><p>　　2.2 總體設(shè)計框圖</p><p>　　溫度計電路設(shè)計總體設(shè)計方框圖如圖2-1所示，控制器采用單片機AT89C51，溫度傳感器

32、采用DS18B20，用4位LED數(shù)碼管以串口傳送數(shù)據(jù)實現(xiàn)溫度顯示。</p><p>　　圖2-1　總體設(shè)計方框圖</p><p>　　第3章 數(shù)字溫度計硬件設(shè)計</p><p>　　3.1 主控制器AT89C51</p><p>　　3.1.1 AT89C51的特點及特性：</p><p>　　40個引腳，4K

33、Bytes FLASH片內(nèi)程序存儲器，128 Bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），32個外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計數(shù)器，2個全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。</p><p>　　此外，AT89C51在空閑模式下，CPU暫停工作，而RAM定時計數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其

34、它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。</p><p><b>　　主要功能特性： </b></p><p>　　兼容MCS-51指令系統(tǒng) </p><p>　　4k可反復(fù)擦寫(>1000次）ISP FLASH ROM </p><p>

35、　　32個雙向I/O口 </p><p>　　4.5-5.5V工作電壓</p><p>　　2個16位可編程定時/計數(shù)器 </p><p>　　時鐘頻率0-33MHZ</p><p>　　全雙工UART串行中斷口線 </p><p>　　128X8 BIT內(nèi)部R

36、AM</p><p>　　2個外部中斷源 </p><p>　　低功耗空閑和省電模式</p><p>　　中斷喚醒省電模式 </p><p><b>　　3級加密位</b></p><p>　　看門狗（WDT）電路

37、 </p><p>　　軟件設(shè)置空閑和省電功能</p><p>　　靈活的ISP字節(jié)和分頁編程 </p><p><b>　　雙數(shù)據(jù)寄存器指針</b></p><p>　　3.1.2 管腳功能說明：</p><p>　　AT89C51管腳如圖3-1所示：</p&

38、gt;<p>　　圖3-1 AT89C51管腳圖</p><p>　?。?）VCC：供電電壓。</p><p>　?。?）GND：接地。</p><p>　?。?）P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在

39、FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。</p><p>　　（4）P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。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，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。</p>&

40、lt;p>　?。?）P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊

41、功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。</p><p>　　（6）P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：</p><p&

42、gt;　　P3.0 RXD（串行輸入口）</p><p>　　P3.1 TXD（串行輸出口）</p><p>　　P3.2 /INT0（外部中斷0）</p><p>　　P3.3 /INT1（外部中斷1）</p><p>　　P3.4 T0（記時器0外部輸入）</p><p>　　P3.5 T1（記時器1外部輸入）&l

43、t;/p><p>　　P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）</p><p>　　P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）</p><p>　　P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。</p><p>　　（7）RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。</p><p>　　（

44、8）ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引

45、腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。</p><p>　　（9）/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。</p><p>　?。?0）/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲

46、器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。</p><p>　　（11）XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。</p><p>　?。?2）XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。</p><p>　　3.1.3 片內(nèi)振蕩器：<

47、/p><p>　　該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器，如圖3-2所示。</p><p>　　圖3-2 片內(nèi)振蕩器</p><p>　　3.1.4 芯片擦除：</p><p>　　整個PEROM陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲字節(jié)被

48、重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。</p><p>　　此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM、定時器、計數(shù)器、串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復(fù)位為止。單片機AT89C51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(shè)計需

49、要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計使用系統(tǒng)可用二節(jié)電池供電。</p><p>　　單片機AT89C51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(shè)計需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計使用系統(tǒng)可用二節(jié)電池供電。</p><p><b>　　單片機主板電路</b></p><p>　　單片機AT89C51是數(shù)字溫度計的核心元件，

50、單片機的主板電路如圖3-3所示，包括單片機芯片、報警系統(tǒng)電路、晶振電路、上拉電阻以及與單片機相連的其他電路。</p><p>　　圖3-3 單片機的主板電路</p><p>　　3.3 溫度采集部分的設(shè)計</p><p>　　3.3.1 溫度傳感器DS18B20</p><p>　　DS18B20溫度傳感器是美國DALLAS半導(dǎo)體公司最

51、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>　　TO－92封裝的DS18B20的引腳排列見圖3-4，其引腳功能描述見表3-1。</p><p>　　表3-1　DS18B20詳細引腳功能描述</p><p>　　圖3-4 DS18B20引腳

52、排列</p><p>　　DS18B20的性能特點如下：</p><p>　　●獨特的單線接口僅需要一個端口引腳進行通信；</p><p>　　●多個DS18B20可以并聯(lián)在惟一的三線上，實現(xiàn)多點組網(wǎng)功能；</p><p><b>　　●無須外部器件；</b></p><p>　　●可通過數(shù)據(jù)線供

53、電，電壓范圍為3.0~5.5V；</p><p><b>　　●零待機功耗；</b></p><p>　　●溫度以9或12位數(shù)字；</p><p>　　●用戶可定義報警設(shè)置；</p><p>　　●報警搜索命令識別并標(biāo)志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件；</p><p>　　●負電壓特性，電

54、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3-5所示。</p><p>　　圖3-5 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　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

55、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警上下限。</p><p>　　DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲器還包括一個高速暫存RAM和一個非易失性的可電擦除的EERAM。高速暫存RAM的結(jié)構(gòu)為8字節(jié)的存儲器，結(jié)構(gòu)如圖3-6所示。頭8個字節(jié)包含測得的溫度信息，第8和第8字節(jié)TH和TL的拷貝，是易失的，每次上電復(fù)位時被刷新。第8個字節(jié)，為配置寄存器，它的內(nèi)容用于確定

56、溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率。DS18B20工作時寄存器中的分辨率轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的溫度數(shù)值。該字節(jié)各位的定義如圖3-6所示。低8位一直為１，TM是工作模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測試模式，DS18B20出廠時該位被設(shè)置為8，用戶要去改動，R1和R0決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)，來設(shè)置分辨率。</p><p>　　圖3-6　DS18B20字節(jié)定義</p><p>　　由表3-2可見，D

57、S18B20溫度轉(zhuǎn)換的時間比較長，而且分辨率越高，所需要的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時間越長。因此，在實際應(yīng)用中要將分辨率和轉(zhuǎn)換時間權(quán)衡考慮。</p><p>　　表3-2 DS18B20溫度轉(zhuǎn)換時間表</p><p>　　高速暫存RAM的第6、7、8字節(jié)保留未用，表現(xiàn)為全邏輯1。第9字節(jié)讀出前面所有8字節(jié)的CRC碼，可用來檢驗數(shù)據(jù)，從而保證通信數(shù)據(jù)的正確性。</p><p>

58、;　　當(dāng)DS18B20接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開始啟動轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以16位帶符號擴展的二進制補碼形式存儲在高速暫存存儲器的第1、2字節(jié)。單片機可以通過單線接口讀出該數(shù)據(jù)，讀數(shù)據(jù)時低位在先，高位在后，數(shù)據(jù)格式以0.0625℃／LSB形式表示。</p><p>　　當(dāng)符號位S＝0時，表示測得的溫度值為正值，可以直接將二進制位轉(zhuǎn)換為十進制；當(dāng)符號位S＝1時，表示測得的溫度值為負值，要先將補碼變成原碼，再計算

59、十進制數(shù)值。表3-3是一部分溫度值對應(yīng)的二進制溫度數(shù)據(jù)。</p><p>　　DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換后，就把測得的溫度值與RAM中的TH、TL字節(jié)內(nèi)容作比較。若T>TH或T<TL，則將該器件內(nèi)的報警標(biāo)志位置位，并對主機發(fā)出的報警搜索命令作出響應(yīng)。因此，可用多只DS18B20同時測量溫度并進行報警搜索。</p><p>　　在64位ROM的最高有效字節(jié)中存儲有循環(huán)冗余檢驗碼（

60、CRC）。主機ROM的前56位來計算CRC值，并和存入DS18B20的CRC值作比較，以判斷主機收到的ROM數(shù)據(jù)是否正確。</p><p>　　DS18B20的測溫原理是這這樣的，器件中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給減法計數(shù)器1；高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為減法計數(shù)器2的脈沖輸入。器件中還有一個計數(shù)門，當(dāng)計數(shù)門打開時，DS18B20就對低溫

61、度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖進行計數(shù)進而完成溫度測量。計數(shù)門的開啟時間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定，每次測量前，首先將－55℃所對應(yīng)的一個基數(shù)分別置入減法計數(shù)器1、溫度寄存器中，計數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在－55℃所對應(yīng)的一個基數(shù)值。</p><p>　　減法計數(shù)器1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當(dāng)減法計數(shù)器1的預(yù)置值減到0時，溫度寄存器的值將加1，減法計數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，減法計數(shù)器1重新開始對低

62、溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)直到減法計數(shù)器計數(shù)到0時，停止溫度寄存器的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值就是所測溫度值。其輸出用于修正減法計數(shù)器的預(yù)置值，只要計數(shù)器門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直到溫度寄存器值大致被測溫度值。</p><p>　　表3-3 一部分溫度對應(yīng)值表</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

63、重要。系統(tǒng)對DS18B20的各種操作按協(xié)議進行。操作協(xié)議為：初使化DS18B20（發(fā)復(fù)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>　　3.3.2 DS18B20溫度傳感器與單片機的接口電路</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；另一種是寄生電源供電方式，如圖3

64、-7所示單片機端口接單線總線，為保證在有效的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>　　圖3-7 DS18B20與單片機的接口電路</p><p>　　當(dāng)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

65、須是三態(tài)的。由于DS18B20是在一根I/O線上讀寫數(shù)據(jù)，因此，對讀寫的數(shù)據(jù)位有著嚴格的時序要求。DS18B20有嚴格的通信協(xié)議來保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。</p><p>　　3.4 顯示部分電路設(shè)計</p><p>　　3.4.1 74LS164引腳功能及特性</p><p>　　74LS164是一個串入并出的8位移位寄存器，他常用于單片機系統(tǒng)中，下

66、面總結(jié)一下這個元件的基本知識．如圖3-10為74LS164引腳圖， 圖3.11為74LS164內(nèi)部功能圖。</p><p>　　圖3-10 74LS164引腳</p><p>　　圖3-11 74LS164內(nèi)部功能圖</p><p>　　? 串行輸入帶鎖存 </p><p>　　? 時鐘輸入,串行輸入帶緩沖 </p>

67、<p><b>　　? 異步清除 </b></p><p>　　? 最高時鐘頻率可高達36MHZ </p><p>　　? 功耗：10mW/bit </p><p>　　? 74系列工作溫度： 0°C — 70°C </p><p>　　? Vcc最高電壓：7V </p&g

68、t;<p>　　? 輸入最高電壓：7V </p><p>　　? 高電平：-0.4mA. </p><p>　　? 低電平：8mA.</p><p><b>　　溫度顯示電路</b></p><p>　　溫度顯示電路（如圖3-12）采用4位共陽LED數(shù)碼管，從P3口RXD,TXD串口輸出段碼。顯示電路

69、是使用的串口顯示，這種顯示最大的優(yōu)點就是使用口資源比較少，該顯示電路只使用單片機的3個端口：P1.7，P3.0，P3.1，并配以4片串入并出移位寄存器74LS164（LED驅(qū)動）四只數(shù)碼管采用74LS164右移寄存器驅(qū)動，顯示比較清晰。</p><p><b>　　其工作過程如下：</b></p><p>　　1.串行數(shù)據(jù)由P3.0發(fā)送，移位時鐘由P3.1送出。<

70、;/p><p>　　2.在移位時鐘的作用下，串行口發(fā)送緩沖器的數(shù)據(jù)一位一位地移入74LS164中。</p><p>　　3.四片74LS164串級擴展為4個8位并行輸出口，分別連接到4個LED顯示器的段選端作靜態(tài)顯示。</p><p>　　圖3-12 溫度顯示電路</p><p>　　3.5 報警系統(tǒng)電路</p><p&g

71、t;　　在圖3-13中蜂鳴器可以在被測溫度不在上下限范圍內(nèi)時，發(fā)出報警鳴叫聲音，同時LED數(shù)碼管將沒有被測溫度值顯示。圖中有三個獨立式按鍵可以分別調(diào)整溫度計的上下限報警設(shè)置,圖中蜂鳴器可以在被測溫度不在上下限范圍內(nèi)時，發(fā)出報警鳴叫聲音，同時LED數(shù)碼管將沒有被測溫度值顯示，這時可以調(diào)整報警上下限，從而測出被測的溫度值。圖中的按健復(fù)位電路是上電復(fù)位加手動復(fù)位，使用比較方便，在程序跑飛時，可以手動復(fù)位，這樣就不用在重起單片機電源，就可以實現(xiàn)

72、復(fù)位。</p><p>　　圖3-13 報警系統(tǒng)電路</p><p>　　第4章 數(shù)字溫度計的軟件設(shè)計</p><p>　　4.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計的流程圖</p><p>　　系統(tǒng)程序主要包括主程序，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)刷新子程序等。</p><p>　　主程序的主要功能是負責(zé)

73、溫度的實時顯示、讀出并處理DS18B20的測量的當(dāng)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>　　圖4-1 主程序流程圖</p><p>　　溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令，當(dāng)采用12位分辨率時轉(zhuǎn)換時間約為750ms，在本程序設(shè)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4-2

74、所示。</p><p>　　圖 4-2溫度轉(zhuǎn)換流程圖</p><p>　　計算溫度子程序?qū)AM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4-3示。</p><p>　　圖4-3計算溫度流程圖</p><p>　　顯示數(shù)據(jù)刷新子程序主要是對顯示緩沖器中的顯示數(shù)據(jù)進行刷新操作，當(dāng)最高顯示位為0時將符號顯示位移入下一

75、位。程序流程圖如圖4-4。</p><p>　　圖4-4顯示數(shù)據(jù)刷新流程圖</p><p>　　4.2 數(shù)字溫度計部分程序清單</p><p><b>　　(1)初始化程序</b></p><p>　　S1OK　 EQU 5FH</p><p>　　TEMPUTER　 EQU 39H</

76、p><p>　　TEMPH EQU 5EH</p><p>　　TEMPL　EQU 5DH</p><p>　　MS50　 EQU 5CH</p><p>　　SIGN 　EQU 5BH</p><p>　　S1 BIT P1.0</p><p>　　S2 BIT P1.1

77、</p><p>　　S3 BIT P1.2</p><p>　　S4 BIT P1.3</p><p>　　ORG 0000H</p><p>　　LJMP MAIN</p><p>　　ORG 000BH</p><p>　　LJMP 　TOIT</p>

78、<p>　　ORG 0030H</p><p>　　MAIN: MOV SP, #60H</p><p>　　MOV TMOD, #01H</p><p>　　MOV TH0, #3CH</p><p>　　MOV TL0, #0B0H</p><p><b>　　SETB

79、 ET0</b></p><p><b>　　SETB TR0</b></p><p><b>　　SETB EA</b></p><p>　　MOV TEMPH, #30</p><p>　　MOV TEMPL, #9</p><p>　　MOV T

80、EMPUTER, #15 </p><p>　　MOV S1OK, #00H</p><p>　　MOV 38H, #0BH</p><p>　　MOV 37H, #0CH</p><p>　　MOV 36H, #0BH</p><p>　　ACALL DISP</p><p&g

81、t;<b>　　ACALL T1S</b></p><p><b>　　(2)主程序</b></p><p>　　START: JB S1, NET1</p><p>　　ACALL T12MS</p><p>　　JB S1, NET1</p><p>　　JNB

82、 S1, $</p><p><b>　　INC SIGN</b></p><p>　　MOV A, SIGN</p><p>　　CJNE A, #1, TIAO</p><p>　　ACALL TIAOTL</p><p>　　TIAO:CJNE A, #2, NET1</p>

83、<p>　　MOV SIGN, #0</p><p>　　ACALL TIAOTH</p><p>　　NET1: MOV A, S1OK</p><p>　　CJNE A, #1, START</p><p>　　MOV A, TEMPUTER</p><p>　　SUBB A, TEMPH

84、</p><p>　　JNB ACC.7, ALEM</p><p>　　MOV A, TEMPUTER</p><p>　　SUBB A, TEMPL</p><p>　　JB ACC.7, ALEM</p><p>　　SETB P2.1</p><p>　　ACALL

85、WENDU</p><p>　　ACALL DISP</p><p>　　MOV S1OK, #00H</p><p>　　AJMP START</p><p>　　ALEM: MOV 36H, #0CH</p><p>　　MOV 37H, #0CH</p><p>　　MOV

86、 38H, #0CH</p><p>　　CLR P2.1</p><p>　　ACALL DISP</p><p><b>　　ACALL T1S</b></p><p>　　LCALL WENDU</p><p>　　LCALL DISP</p><p>　　M

87、OV S1OK, #00H</p><p>　　SJMP START</p><p><b>　　(3)溫度總子程序</b></p><p>　　ACALL INIT_1820</p><p>　　ACALL RE_CONFIG</p><p>　　ACALL GET_TEMP

88、ER</p><p>　　ACALL TEMPER_COV</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　(4)DS18B20初始化程序</p><p>　　INIT_1820:</p><p><b>　　SETB P2.0</b></p>

89、<p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　CLR P2.0</b></p><p>　　MOV R0,#06BH</p><p>　　MOV R1,#03H</p><p><b>　　TSR1:</b></p><p&g

90、t;　　DJNZ R0,TSR1 ; 延時</p><p>　　MOV R0,#6BH</p><p>　　DJNZ R1,TSR1</p><p><b>　　SETB P2.0</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NO

91、P</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　MOV R0,#25H</p><p><b>　　TSR2:</b></p><p>　　JNB P2.0,TSR3</p><p>　　DJNZ R0,TSR2</p>

92、<p>　　LJMP TSR4 ; 延時</p><p><b>　　TSR3:</b></p><p>　　SETB 20H.1 ; 置標(biāo)志位,表示DS1820存在</p><p><b>　　LJMP TSR5</b></p><p><b>　　TSR4:</b>

93、;</p><p>　　CLR 20H.1 ; 清標(biāo)志位,表示DS1820不存在</p><p><b>　　LJMP TSR7</b></p><p><b>　　TSR5:</b></p><p>　　MOV R0,#06BH</p><p>　　MOV R1,#03H

94、</p><p>　　TSR6:DJNZ R0,TSR6 ; 延時</p><p>　　MOV R0,#6BH</p><p>　　DJNZ R1,TSR6</p><p>　　TSR7:SETB P2.0</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　

95、(5)讀出轉(zhuǎn)換后的溫度值</p><p>　　GET_TEMPER:</p><p>　　SETB P2.0 ; 定時入口</p><p>　　LCALL INIT_1820</p><p>　　JB 20H.1,TSS2</p><p>　　RET ; 若DS18B20不存在則返回</p><p&

96、gt;<b>　　TSS2:</b></p><p>　　MOV A,#0CCH ; 跳過ROM匹配</p><p>　　LCALL WRITE_1820</p><p>　　MOV A,#44H ; 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令</p><p>　　LCALL WRITE_1820</p><p>　　LC

97、ALL INIT_1820</p><p>　　MOV A,#0CCH ; 跳過ROM匹配</p><p>　　LCALL WRITE_1820</p><p>　　MOV A,#0BEH ; 發(fā)出讀溫度命令</p><p>　　LCALL WRITE_1820</p><p>　　LCALL READ_18200&l

98、t;/p><p>　　MOV 37H,A ; 將讀出的溫度數(shù)據(jù)保存</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　(6)寫DS18B20的程序</p><p>　　WRITE_1820:</p><p><b>　　MOV R2,#8</b></p&g

99、t;<p><b>　　CLR C</b></p><p>　　WR1:CLR P2.0</p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p>

100、<p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　RRC A</b></p><p>　　MOV P2.0,C</p><p>　　MOV R3,#35</p><p><b>　　DJNZ R3,$</b></p><p>&

101、lt;b>　　SETB P2.0</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　DJNZ R2,WR1</p><p><b>　　SETB P2.0</b></p><p><b>　　RET</b></p><

102、p>　　讀DS18B20的程序,從DS18B20中讀出兩個字節(jié)的溫度數(shù)據(jù)</p><p>　　READ_18200:</p><p>　　MOV R4,#2 ; 將溫度高位和低位DS18B20中讀 </p><p>　　RE00:MOV R2,#8</p><p>　　RE01:CLR C</p><p>&l

103、t;b>　　SETB P2.0</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　CLR P2.0</b></p><p><b>　　NOP</b></p&

104、gt;<p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　SETB P2.0</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b

105、></p><p>　　MOV C,P2.0</p><p>　　MOV R3,#35</p><p><b>　　RE20:</b></p><p>　　DJNZ R3,RE20</p><p><b>　　RRC A</b></p><p>

106、　　DJNZ R2,RE01</p><p><b>　　MOV @R1,A</b></p><p><b>　　DEC R1</b></p><p>　　DJNZ R4,RE00</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　將從DS

107、18B20中讀出的溫度數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換</p><p>　　TEMPER_COV:</p><p>　　MOV A,#0F0H</p><p>　　ANL A,36H ; 舍去溫度低位中小數(shù)點</p><p><b>　　SWAP A</b></p><p><b>　　MOV 37H,A&

108、lt;/b></p><p><b>　　MOV A,36H</b></p><p>　　NB ACC.3,TEMPER_COV1 ; 四舍五入去溫度值</p><p><b>　　INC 37H</b></p><p>　　TEMPER_COV1:</p><p>&

109、lt;b>　　MOV A,35H</b></p><p>　　ANL A,#07H</p><p><b>　　SWAP A</b></p><p>　　ADD A,37H</p><p>　　MOV 37H,A ; 保存變換后的溫度數(shù)據(jù)</p><p>　　LCALL BIN

110、_BCD</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　將16進制的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成壓縮BCD碼</p><p>　　; 38H中放百位，37十位，36個位</p><p><b>　　BIN_BCD:</b></p><p>　　MOV 39H,37H&

111、lt;/p><p>　　MOV A,37H</p><p>　　MOV B,#100</p><p><b>　　DIV AB</b></p><p>　　MOV 38H,A</p><p>　　MOV 37H,B</p><p>　　XCH A,

112、B</p><p>　　MOV B,#10</p><p>　　DIV AB</p><p>　　MOV 37H,A</p><p>　　MOV 36H,B</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　DISP: SET

113、B RS0</p><p>　　MOV R0, #36H</p><p>　　MOV R7, #3</p><p>　　LOOPP:MOV A, @R0</p><p>　　MOV DPTR, #TAB</p><p>　　MOVC A, @A+DPTR</p><p>　　MO

114、V SBUF, A</p><p>　　JNB TI, $</p><p><b>　　CLR TI</b></p><p><b>　　NC R0</b></p><p>　　DJNZ R7, LOOPP</p><p><b>　　CLR RS0&l

115、t;/b></p><p><b>　　RET</b></p><p>　　TAB: DB 11H, 0D7H, 32H, 92H, 0D4H, 98H, 18H, 0D1H, 10H, 90H ,0FFH, 070H, 0FEH</p><p><b>　　結(jié)束語</b></p><p>

116、　　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(biāo)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(shè)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。</p><p>　　目前溫度計的發(fā)展很快，從原始的玻璃管溫度計發(fā)展到了現(xiàn)在的熱電阻溫度計、熱電偶溫度計、數(shù)字溫度計、電子溫度計等等。目前

117、的溫度計中傳感器是它的重要組成部分，它的精度靈敏度基本決定了溫度計的精度、測量范圍、控制范圍和用途等。本文設(shè)計的數(shù)字溫度計選用AT89C51型單片機作為主控制器件，DS18B20作為測溫傳感器通過4位共陽極LED數(shù)碼管串口傳送數(shù)據(jù)，實現(xiàn)溫度顯示。通過DS18B20直接讀取被測溫度值，進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，該器件的物理化學(xué)性能穩(wěn)定，線性度較好，在0~100℃最大線性偏差小于0.1℃。該器件可直接向單片機傳輸數(shù)字信號，便于單片機處理及控制。傳感器應(yīng)

118、用極其廣泛，目前已經(jīng)研制出多種新型傳感器。但是，作為應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計人員需要根據(jù)系統(tǒng)要求選用適宜的傳感器，并與自己設(shè)計的系統(tǒng)連接起來，從而構(gòu)成性能優(yōu)良的監(jiān)控系統(tǒng)。</p><p>　　本設(shè)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(zhǔn)確，其輸出溫度采用數(shù)字顯示，主要用于對測溫比較準(zhǔn)確的場所，或科研實驗室使用。數(shù)字溫度計具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、價格低廉、精確度高、反應(yīng)速度快、數(shù)字化顯示和不易損壞

119、等特點，且性能穩(wěn)定，適用范圍廣，因此特別適用于對測溫要求比較準(zhǔn)確的場所。</p><p><b>　　答謝辭</b></p><p>　　在這里，我首先要感謝在三年的大學(xué)學(xué)習(xí)和生活中給過我?guī)椭乃欣蠋熀屯瑢W(xué)，以及提供給我良好學(xué)習(xí)環(huán)境的學(xué)校，因為他們才有我充實而又豐富的大學(xué)生活。同樣，我也要特別感謝我的課題指導(dǎo)老師梅奕老師，這次畢業(yè)設(shè)計中，她給予我很大幫助，讓我學(xué)到很

120、多課堂上學(xué)不到的知識！最后，再次對關(guān)心、幫助我的老師和同學(xué)表示衷心地感謝！</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]李勛，劉源，李新民 單片機實用教程[M] 北京航空航天大學(xué)出版社，2000 </p><p>　　[2]李朝青 單片機原理及

121、接口技術(shù)（簡明修訂版）[M] 杭州：北京航空航天大學(xué)出版社，1998 </p><p>　　[3]李廣弟 單片機基礎(chǔ)［M］ 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1994 </p><p>　　[4]閻石 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第三版）[M] 北京：高等教育出版社，1989

122、 </p><p>　　[5]廖常初 現(xiàn)場總線概述[J] 電工技術(shù)，1999 </p><p>　　[6]王津 單片機原理與應(yīng)用[M] 重慶大學(xué)出版社，2000 </p>