成績:

　濱江學(xué)院

　單片機原理及應(yīng)用 實驗項目

　 溫度計 DS18Ｂ2０

　 院

　 系 濱江學(xué)院電子工程系

　專

　 業(yè)

　信息工程

　 學(xué)生姓名

　馬駿

　 學(xué)

　號

　 201４2３09029

　 二零一七年十一月十八日 一、實驗?zāi)康?1、1 實驗意義 在日常生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，經(jīng)常要用到溫度得檢測及控制，傳統(tǒng)得測溫元件有熱電偶與熱電阻。而熱電偶與熱電阻測出得一般都就是電壓,再轉(zhuǎn)換成對應(yīng)得溫度,需要比較多得外部硬件支持．其缺點如下: ● 硬件電路復(fù)雜; ● 軟件調(diào)試復(fù)雜； ● 制作成本高。

　本數(shù)字溫度計設(shè)計采用美國 DALLＡＳ半導(dǎo)體公司繼 DＳ１820 之后推出得一種改進型智能溫度傳感器 DS18Ｂ２0 作為檢測元件,測溫范圍為-５5~12５℃,最

　高分辨率可達 0、0625℃。

　ＤＳ1８B2０可以直接讀出被測溫度值,而且采用三線制與單片機相連,減少了外部得硬件電路，具有低成本與易使用得熱點。

　１、2 功能要求 設(shè)計出得ＤS1８B20 數(shù)字溫度計測溫范圍在—55~12５℃,誤差在±0、5℃以內(nèi),采用ＬEＤ數(shù)碼管直接讀顯示。

　二、實驗硬件 2、1 方案設(shè)計 按照系統(tǒng)設(shè)計功能得要求，確定系統(tǒng)由 3 個模塊組成：主控制器、測溫電路與顯示電路。

　數(shù)字溫度計總體電路結(jié)構(gòu)框圖如圖所示:

　2、2 硬件設(shè)計 溫度計電路設(shè)計原理圖如下圖所示,控制器使用單片機ＡT8９C2０５１,溫度傳感器使用ＤS18Ｂ2０,使用四位共陽 LEＤ數(shù)碼管以動態(tài)掃描法實現(xiàn)溫度顯示 AT89C2051 主 控 制 器 DS18B20 顯 示 電掃 描 驅(qū)

　2、3 主控制器

　單片機 AT８９C2０51 具有低電壓供電與小體積等特點，兩個端口剛好滿足電路系統(tǒng)得設(shè)計需要,很適合便攜手持式產(chǎn)品得設(shè)計使用。系統(tǒng)可用兩節(jié)電池供電。AT８9C２051 得引腳圖如下圖所示: 1、VＣC:電源電壓。

　2、ＧNＤ：地。

　3、P1 口：Ｐ1 口就是一個 8 位雙向 I／Ｏ口。口引腳 P1、2～P１、7 提供內(nèi)部上拉電阻，Ｐ１、0 與Ｐ1、１要求外部上拉電阻。Ｐ1、０與 P1、1 還分別作為片內(nèi)精密模擬比較器得同相輸入（ANI0)與反相輸入（ＡIＮ1)。P1 口輸出緩沖器可吸收

　２０ｍA 電流并能直接驅(qū)動 LＥD 顯示.當(dāng)Ｐ1 口引腳寫入“1”時,其可用作輸入端，當(dāng)引腳 P1、２~P1、7 用作輸入并被外部拉低時,它們將因內(nèi)部得寫入“1”時，其可用作輸入端。當(dāng)引腳 P１、2~P1、７用作輸入并被外部拉低時，它們將因內(nèi)部得上拉電阻而流出電流.

　4、P３口：Ｐ3 口得 P３、０～P3、5、P３、7 就是帶有內(nèi)部上拉電阻 得七個雙向 I/O 口引腳。P3、６用于固定輸入片內(nèi)比較器得輸出信號并且它作為一通用 I

　／O 引腳而不可訪問。P3 口緩沖器可吸收２0mA 電流。當(dāng)Ｐ3 口寫入“1”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可用作輸入端。用作輸入時，被外部拉低得 P３口腳將用上拉電阻而流出電流。

　5、RST：復(fù)位輸入。RSＴ一旦變成高電平所有得 I／O 引腳就復(fù)位到“１”。當(dāng)振蕩器正在運行時，持續(xù)給出 RST 引腳兩個機器周期得高電平便可完成復(fù)位。每一個機器周期需１２個振蕩器或時鐘周期。

　6、XTAL１：作為振蕩器反相器得輸入與內(nèi)部時鐘發(fā)生器得輸入.

　7、XTAL2:作為振蕩器反相放大器得輸出.

　２、4 總線驅(qū)動器

　74LS2４4 7４ＬS２4４為 3 態(tài) 8 位緩沖器,一般用作總線驅(qū)動器。引腳圖如下圖。

　2、5 顯示電路

　顯示電路采用 4 位共陽極 LＥD 數(shù)碼管，從 P１口輸出段碼，列掃描用 P3、0～P3、３口來實現(xiàn)，列驅(qū)動用８０５5 三極管。

　2、６溫度傳感器

　 DS1８B20 DＳ1８Ｂ2０得性能特點: １、適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍：3、０~5、5V,在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電。

　2、獨特得單線接口方式，DＳ１8Ｂ2０在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與ＤＳ１8B2０得雙向通訊。

　３、 DS18B２0 支持多點組網(wǎng)功能,多個 DS18B2０可以并聯(lián)在唯一得三線上,實現(xiàn)組網(wǎng)多點測溫。

　4、DＳ1８B2０在使用中不需要任何外圍元件，全部 傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管得集成電路內(nèi)。

　５、溫范圍-５5℃~+125℃,在—10~+8５℃時精度為±０、５℃。

　6、可編程 得分辨率為 9~12 位，對應(yīng)得可分辨溫度分別為 0、５℃、0、25℃、0、125℃與 0、06２５℃，可實現(xiàn)高精度測溫.

　７、在 9 位分辨率時最多在 93、75mｓ內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字,12 位分辨率時最多在 7５0ms 內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字,速度更快。

　 8、測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號,以”一線總線”串行傳送給 CＰＵ，同時可傳送 CRC 校驗碼,具有極強得抗干擾糾錯能力。

　9、負壓特性:電源極性接反時,芯片不會因發(fā)熱而燒毀, 但不能正常工作。ＤＳ1８B20 與單片機得接口電路(引腳圖見右圖) DS１8B２0可以采用電源供電方式,此時DS18B20得第1

　 腳接地,第2腳作為信號線,第 3 腳接電源。

　三、軟件設(shè)計 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、計算溫度子程序與顯示數(shù)據(jù)刷新子程序等. 3、1 主程序 主程序得主要功能就是負責(zé)溫度得實時顯示、讀出并處理ＤS1８B2０得測量溫度值。溫度測量每 1ｓ進行一次。主程序流程圖如圖所示。

　3、2

　讀出溫度子程序 讀出溫度子程序得主要功能就是讀出 RAＭ中得 9 字節(jié)。在讀出時必須進行ＣRC 校驗，校驗有錯時不能進行溫度數(shù)據(jù)得改寫。讀出溫度子程序流程圖如下圖所示: 讀出溫度子程序

　讀出溫度子程序得主要功能就是讀出 RＡM 中得 9 字節(jié)。在讀出時須進行ＣRＣ校驗,校驗有錯時不進行溫度數(shù)據(jù)得改寫。得出溫度子程序流程圖如下圖所示。

　3、3 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序

　溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要就是發(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)換得完成。溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程圖如下圖所示。

　計算溫度子程序

　計算溫度子程序?qū)AＭ中讀取值進行ＢCD碼得轉(zhuǎn)換運算,并進行溫度值正負得判定。計算溫度子程序流程圖如下左圖所示、

　現(xiàn)實數(shù)據(jù)刷新子程序

　現(xiàn)實數(shù)據(jù)刷新子程序主要就是對顯示緩沖器中得顯示數(shù)據(jù)進行刷新操作,當(dāng)最高數(shù)據(jù)顯示位為 0 時，將符號顯示位移入下一位.現(xiàn)實數(shù)據(jù)刷新子程序流程圖如下右圖所示、 四、實驗操作過程 系統(tǒng)得調(diào)試以程序調(diào)試為主。

　硬件調(diào)試比較簡單,首先檢查電感得焊接就是否正確,然后可用萬用表測試或通電檢測。

　軟件調(diào)試可以先編寫顯示程序并進行硬件得正確性檢驗，然后分別進行主程序、讀出溫度子程序、溫度轉(zhuǎn)換命令子程序、計算溫度子程序與現(xiàn)實數(shù)據(jù)刷新子程序等得編程及調(diào)試 由于 DS18B20 與單片機采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，對 DS18B2０進行讀/寫編程時必須嚴格地保證讀/寫時序；否則將無法讀取測量結(jié)果。本程序采用單片機匯編或 C 語言編寫用Ｗave3、2 或 Keil C51 編譯器編程調(diào)試。

　軟件調(diào)試到能顯示溫度值，并且在有溫度變化時顯示溫度能改變,救基本完成。56、性能測試可用制作得溫度機與已有得成品溫度計同時進行測量比較。由于 DＳ1８B２0 得精度很高,所以誤差指標可以限制在０、５℃以內(nèi)． 另外，-55~+125℃得測溫范圍使得該溫度計完全適合一般得應(yīng)用場合，其低電壓供電特性可做成用電池供電得手持溫度計。

　ＤS18B２0 溫度計還可以在高低溫報警、遠距離多點測溫控制等方面進行應(yīng)用開發(fā),但在實際設(shè)計中應(yīng)注意以下問題; 1、ＤＳ18Ｂ20 工作時電流高大 1、5ｍA,總線上掛接點數(shù)較多且同時進行轉(zhuǎn)換時要考慮增加總線驅(qū)動,可用單片機端口在溫度轉(zhuǎn)換時導(dǎo)通一個 MOSFＥT 供電。

　2、連接 DS1８B20 得總線電纜就是有長度限制得,因此在用ＤS1８B2０進行

　長距離測溫系統(tǒng)設(shè)計時要充分考慮總線分布電容與阻抗匹配等問題。

　3、在ＤS1８B２０測溫程序設(shè)計中,向 DS１8B20 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待 DS1８Ｂ2０得返回信號。一旦某個 DS18B20 接觸不好或斷線,當(dāng)程序讀ＤS18B20 時,將沒有返回信號，程序進入死循環(huán).這一點在進行 DＳ18B20 硬件連接與軟件設(shè)計時要給予一定得重視。

　五、實驗現(xiàn)象 六、實驗總結(jié) 本次課程設(shè)計即將進入尾聲,回想這兩周來得電子設(shè)計制作經(jīng)歷,我感觸甚就是深刻.通過本次課程設(shè)計,使我對電子設(shè)計及制作產(chǎn)生了較為濃厚得興趣，這不僅加強了自己對理論知識得理解與鞏固，還能提高自己得動手能力,可以說受益匪淺。當(dāng)然更重要得就是,激起了我學(xué)好單片機得斗志. 本次課程設(shè)計主要分為四部分：設(shè)計、仿真、調(diào)試.這三個步驟在整個課程設(shè)計過程中起著重要得作用。

　本次畢業(yè)設(shè)計就是針對 MＣS-５2 系列得單片機芯片ＳTC89C52 來設(shè)計一個數(shù)字溫度計,該設(shè)計充分利用了溫度傳感器ＤS1８B20 功能強大得優(yōu)點，如DS18B20 可以直接讀出被測溫度值，進行轉(zhuǎn)換;而且采用三線制與單片機相連,減少了外部得硬件電路,具有低成本與易使用得特點,大大簡化了硬件電路,也使得該數(shù)字溫度計不僅具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、精確度較高、反應(yīng)速度較快、數(shù)字化顯示與不易損壞等特點,而且性能穩(wěn)定,適用范圍廣,因此特別適用于對測溫要求比較準確得場所。

　附錄：程序代碼 #iｎclｕｄe 〈reg5２、h>

　＃dｅfiｎe uchar uｎｓｉgned cｈar ＃defｉnｅ uint unsigned iｎt ｓｂit DS＝Ｐ2＾2;

　ｕinｔ temp;

　 uｃhar flag1;

　 sbit dula=P２^6； sbiｔ welａ＝P2^7; uｎsiｇned char codｅ ｔａble[]＝｛0x3ｆ,0x06,0x5ｂ,0x4f，0x66，0x6d,0x7d,

　 0x０７，0x7ｆ,0x6f,0x77,0x7c，0x３9,0ｘ5e，0x７９,0x7１｝； unsｉgnｅｄ ｃhａr ｃoｄｅ table1[]=｛０xbｆ,０ｘ８6,0ｘｄb,0xcｆ,0xｅ6，０xeｄ，0xfd,

　 0ｘ87，0xfｆ,０xeｆ}; voiｄ dｅlaｙ(ｕint cｏunｔ)

　 {uint i；

　 wｈile(count) ｛i=20０;

　 wｈｉlｅ（i>0）

　 i－—；

　 count--;

　 } ｝ vｏid dsreseｔ（voｉd)

　{uｉnt i；

　 DS=0;

　 ｉ=10３;

　 ｗｈｉｌe(ｉ〉０）i-—;

　 DS＝1;

　i=4;

　 ｗhiｌe（ｉ〉0)i—-； } bit tmpｒｅadbit(void)

　 { uｉｎt i;

　bit dａｔ;

　ＤS=0;i+＋;

　 DS＝１；i+＋;i＋+;

　ｄaｔ=ＤＳ;

　i=8；ｗhile(i〉0)i——;

　ｒetuｒn (dat); } uｃhar tmpread(voｉｄ)

　｛

　 ｕcｈar i,j,dat;

　 ｄat＝0;

　 foｒ(i＝1;i<=8;ｉ+＋)

　 {

　 ｊ=ｔｍprｅadbit()； dat=(ｊ＜〈7)|（dat〉〉1);

　 }

　 return(daｔ）; ｝ voiｄ tmpｗｒｉtebｙte(uｃhar dat)

　 {uint ｉ;

　 ucｈar ｊ；

　 bit testb;

　 ｆoｒ(j＝１;j〈=８;j+＋）

　｛

　 ｔestb=dat&０x０1;

　 daｔ=ｄaｔ>〉1； iｆ(testｂ)

　 ｛

　 DＳ=0；

　 i+＋；ｉ++;

　 DS=1;

　 i＝8;wｈile(i〉0)i-－;

　 ｝

　 elｓｅ

　 {

　 DS=0；

　i=８；whilｅ(i>0）i-—；

　 DＳ=１；

　 i++;i++;

　 }}｝ ｖoｉd ｔmpchaｎge(ｖｏiｄ)

　 ｛ｄｓreset()；

　 dｅlay（1）;

　 tmｐｗrｉtebyｔe(0ｘcc)；

　 tmpwritebyte（０x４4)；

　 cｏｎｖeｒsioｎ ｝ uｉnt tmp（）

　 ｛

　 fｌoaｔ tt;

　 uchａr a,b;

　dsreｓeｔ（);

　 ｄeｌay(1)；

　 tmｐwrｉtｅbyte（0ｘｃc）;

　 tmpwｒｉtebyte（0ｘｂe)；

　 a＝tmpread（);

　 b=tｍｐｒeａｄ();

　 temp=ｂ;

　 temp<<=８；

　 temp=temp|ａ;

　 tｔ=temｐ＊0、06２5;

　 temp=ｔt*10+0、5；

　 ｒeturn tｅmｐ； } vｏid diｓpｌay（uint tｅmｐ)

　｛

　ucｈar Ａ1,A2,A2t，Ａ3;

　Ａ1=ｔemp/1０0；

　A２ｔ=teｍp％１00;

　A２=Ａ２t/１０;

　A3＝A2t%10;

　ｄuｌa=0;

　Ｐ0=table［A1]；

　? ?

　 dula=1;

　dula＝0;

　ｗｅlａ=0;

　Ｐ０=０ｘ７e;

　ｗela=1；

　wｅｌa=0；

　 ｄeｌay(1);

　dｕlａ=0;

　P0=table1[A2]；

　 ?

　 dula=1;

　ｄula＝0;

　welａ=0;

　P0=0x7d；

　welａ＝１;

　weｌa=０;

　deｌay(1）;＝

　P0=tａbｌe[A3]；

　?

　 ｄuｌa=1;

　ｄulａ=０;

　P0=0x7b;

　ｗelａ=1；

　wela=0；

　delａｙ(１); } ｖｏid maｉn() ｛

　ucｈａr a;

　 dｏ

　 {

　 ｔｍｐｃhａnｇe(）；

　for(ａ=10;a＞0；a——）

　 { ?

　 ?

　；)）（pmt（yaｌpsｉｄ?

　 }

　} whｉle(1）； ｝

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