基于单片机温度传感器课程设计.docx

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基于单片机温度传感器课程设计

HUBEINORMALUNIVERSITY

单片机课程设计

所在院系

教育信息与技术学院

专业名称

电子信息工程

班级

1005

题目

基于数字温度传感器的数字温度计

指导教师

成员

完成时间

2012.12.27

一、设计任务及要求：

设计任务：

基于数字温度传感器的数字温度计的设计。

要求：

1.利用数字温度传感器DS18B20与单片机结合来测量温度；

2.利用数字温度传感器DS18B20测量温度信号，计算后在LCD数码管上显示相应的温度值。

其温度测量范围为−55℃～125℃，精确到0.5℃；

3.数字温度计所测量的温度采用数字显示，控制器使用单片机AT89C51，测温传感器使用DS18B20；

4.用蜂鸣器设置警告音。

指导教师签名：

2012年12月28日

二、指导教师评语：

指导教师签名：

2012年12月28日

三、成绩

验收盖章

2012年12月28日

基于数字温度传感器的数字温度计的设计

1.芯片DS18B20的说明

美国Dallas半导体公司的数字化温度传感器DS1820是世界上第一片支持"一线总线"接口的温度传感器，在其内部使用了在板（ON-B0ARD）专利技术。

全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管

的集成电路内。

一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。

现在，新一代的DS18B20体积更小、更经济、更灵活。

使你可以充分发挥“一线总线”的优点。

DS18B20的主要特性

1.1芯片DS18B20的特点

（1）适应电压范围更宽，电压范围：

3.0～5.5V，在寄生电源方式下可由数据线供电

（2）独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理与DS18B20的双向通讯

（3）DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温

（4）DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内

（5）温范围－55℃～＋125℃，在-10～+85℃时精度为±0.5℃

（6）可编程的分辨率为9～12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可以实现高精度测温。

（7）在9位分辨率最多在93.75ms把温度转换成数字，12位分辨率是最多可在750ms内将温度转换成数字，速度更快。

（8）温度测试结果直接转换成数字温度信号，以“一线总线”串行传输给CPU，同事科传送SRC检验码，菊友极强的抗干扰校正能力。

（9）负压特性：

电源极性接反时芯片不会因发热而烧毁，但不会正常工作。

2.液晶显示器LM016L的说明

接口信号说明：

编号

符号

引脚说明

编号

符号

引脚说明

1

VSS

电源地

9

D2

DataI/0

2

VDD

电源正极

10

D3

DataI/0

3

VL

液晶显示偏压信号

11

D4

DataI/0

4

RS

数据/命令选择端

12

D5

DataI/0

5

R/W

读/写选择端

13

D6

DataI/0

6

E

使能信号

14

D7

DataI/0

7

D0

DataI/0

15

BLA

背光级正极

8

D1

DataI/0

16

BLK

背光级负极

下表为控制命令表：

序号

指令

RS

R/W

D7

D6

D5

D4

D3

D2

D1

D0

1

清显示

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

2

光标返回

0

0

0

0

0

0

0

0

1

*

3

置输入模式

0

0

0

0

0

0

0

1

I/D

S

4

显示开/关控制

0

0

0

0

0

0

1

D

C

B

5

光标或字符移位

0

0

0

0

0

1

S/C

R/L

*

*

6

置功能

0

0

0

0

1

DL

N

F

*

*

7

置字符发生存贮器地址

0

0

0

1

字符发生存贮器地址

8

置数据存贮器地址

0

0

1

显示数据存贮器地址

9

读忙标志或地址

0

1

BF

计数器地址

10

写数到CGRAM或DDRAM）

1

0

要写的数据内容

11

从CGRAM或DDRAM读数

1

1

读出的数据内容

●液晶显示模块是一个慢显示器件，所以在执行每条指令之前一定要确认模块的忙标志为低电平，表示不忙，否则此指令失效。

要显示字符时要先输入显示字符地址，也就是告诉模块在哪里显示字符，图一是016L的内部显址。

图一

液晶显示简介

①液晶显示原理

 液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示，这样即可以显示出图形。

液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域。

②液晶显示器的分类

 液晶显示的分类方法有很多种，通常可按其显示方式分为段式、字符式、点阵式等。

除了黑白显示外，液晶显示器还有多灰度有彩色显示等。

如果根据驱动方式来分，可以分为静态驱动（Static）、单纯矩阵驱动（SimpleMatrix）和主动矩阵驱动（ActiveMatrix）三种。

③字符的显示

 用LCD显示一个字符时比较复杂，因为一个字符由6×8或8×8点阵组成，既要找到和显示屏幕上某几个位置对应的显示RAM区的8字节，还要使每字节的不同位为“1”，其它的为“0”，为“1”的点亮，为“0”的不亮。

这样一来就组成某个字符。

但由于内带字符发生器的控制器来说，显示字符就比较简单了，可以让控制器工作在文本方式，根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数找出显示RAM对应的地址，设立光标，在此送上该字符对应的代码即可。

3.总体电路流程图

4.总体电路设计

LCD与AT89C51的连接，（如图一所示）将LCD的D0~D7引脚分别与单片机的P0.1~P0.7相连，使LCD能接受来自单片机的信号。

电路如图二所示

如图可见，电路主要是由AT89C51芯片和LM016L和蜂鸣器构成了主要电路。

开关的控制，可调整温度的范围。

5.系统程序设计

程序清单：

#include

#include

#include

#defineuintunsignedint

#defineuncharunsignedchar

unchartempl,temph,i,y,z,n;

unchara,b;//LCD的变量

uncharsign=0;//标志变量

bitk;//判断正负变量

sbitdq=P3^5;

sbitrs=P2^0;//LCD显示的定义取值

sbitrw=P2^1;

sbite=P2^2;

sbitbf=P0^7;

sbitDQ=P2^5;

//键盘定义

sbitread=P3^0;

sbitincH=P3^2;

sbitdesH=P3^3;

sbitreset=P3^4;

//蜂鸣器

sbitBUZZER=P2^6;

floatt4,t5,t6,t7,tt;//温度转换的变量

uinttp;

unchartemperature,Htemp,Ltemp;

uncharD1,D2,D3;

uintD4,D5,D6,D9,D7,D8;

uncharcodedis1[]={"0123456789"};

uncharcodedis2[]={"temp:

"};

uncharcodedis3[]={"WARN"};

uncharcodedis4[]={"Htemp:

"};

uncharcodedis5[]={"working"};

uncharcodedis6[]={"Ltemp:

"};

bitflag_1820_1;

bitflag_1820_2;

voiddelay_ms（unsignedchartime）;

voidledshow（void）;

voidkeypress（void）;

voidinit（void）;

voidgettemp（）;

voidinit1820（void）;

voidwrite1820（unchar）;

unsignedcharread1820（void）;

voiddelay_us（unchar）;

voiddelay3（unchar）;

/*延时*/

voiddelay（uintt）

{uinti;

while（t--）

{for（i=0;i<125;i++）

{}

}

}

//LCD显示函数

voiddelay1（unchartime）

{uncharn;

n=0;

while（n

{n++;}

return;

}

voiddelay3（uncharx）

{for（y=x;y>0;y--）

for（z=x;z>0;z--）;

}

unchartestBF（）

{bitresult;

rs=0;rw=1;e=1;

_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;

result=bf;e=0;

returnresult;

}

voidwritecmd（uncharZL）

{while（testBF（）==1）;

rs=0;rw=0;e=0;

_nop_（）;_nop_（）;

P0=ZL;e=1;

_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;

e=0;

}

voidpos（uncharpos）

{writecmd（pos|0x80）;

}

voidwritedate（unchardate）

{while（testBF（）==1）;

rs=1;rw=0;e=0;

_nop_（）;_nop_（）;

P0=date;e=1;

_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;

e=0;

}

voidinit（）

{delay3（20）;

writecmd（0x38）;

delay3（30）;

writecmd（0x0d）;

delay3（30）;

writecmd（0x06）;

delay3（30）;

writecmd（0x01）;

delay3（30）;

}

//键盘程序

//主程序

voidmain（void）

{

TMOD=0x01;

TH0=50000/256;

TL0=50000%256;

Htemp=124;Ltemp=-24;

P3=0xFF;

init（）;

if（sign==0）

{

EA=1;TR0=1;ET0=1;

EX0=0;//关闭外部中断0

EX1=0;//关闭外部中断1

while

（1）

{

if（read==0）

{

delay3（2000）;

if（read==0）

{

sign++;

}

}

}

}

if（sign==1）

{

BUZZER=1;//关闭蜂鸣器

EX0=1;//开启外部中断0

EX1=1;//开启外部中断1

init（）;

pos（0）;

for（i=0;i<6;）

{writedate（dis4[i]）;i++;

}

D6=Htemp%10;

D7=Htemp%100/10;

D8=Htemp/100;

pos（0x6）;

writedate（dis1[D8]）;

writedate（dis1[D7]）;

}

if（sign==2）

{

BUZZER=1;//关闭蜂鸣器

EX0=1;//开启外部中断0

EX1=1;//开启外部中断1

init（）;

pos（0）;

for（i=0;i<6;）

{writedate（dis6[i]）;i++;}

D6=Htemp%10;

D7=Htemp%100/10;

D8=Htemp/100;

pos（0x6）;

writedate（dis1[D8]）;

writedate（dis1[D7]）;

writedate（dis1[D6]）;

}

if（sign>2）

{sign=0;}

}

//中断程序

voidint0（void）interrupt0

{

EX0=0;//关外部中断0

if（desH==0&&sign==1）

{

Htemp--;

if（Htemp

Htemp=Ltemp;

}

elseif（desH==0&&sign==2）

{

Ltemp--;

}

}

/*****外部中断1服务程序*****/

voidint1（void）interrupt2

{

EX1=0;//关外部中断1

if（incH==0&&sign==1）

{

Htemp++;

}

elseif（incH==0&&sign==2）

{

Ltemp++;

if（Ltemp>Htemp）

Ltemp=Htemp;

}

}

//定时器T0服务程序

voidisr_t0（void）interrupt1

{TH0=50000/256;

TL0=50000%256;

TMOD=0x10;

TH1=50000/256;

TL1=50000%256;

gettemp（）;

delay（50）;

if（tp

{BUZZER=1;

pos（0x04）;

for（i=0;i<7;）

{

writedate（dis5[i]）;

i++;

}

pos（0x40）;

for（i=0;i<5;）

{writedate（dis2[i]）;

i++;}

D1=（unchar）（tp%10）;

D2=（unchar）（tp%100/10）;

D3=（unchar）（tp/100）;

D4=（uint）（tt*10）;

D5=（（uint）（tt*100））%10;

if（k==1）

{pos（0x46）;

writedate（'-'）;}

else

{pos（0x46）;

writedate（）;}

pos（0x47）;

writedate（dis1[D3]）;

writedate（dis1[D2]）;

writedate（dis1[D1]）;

writedate（'.'）;

writedate（dis1[D4]）;

writedate（dis1[D5]）;

writedate（0xdf）;

writedate（'C'）;

}

else

{init（）;

pos（0x04）;

for（i=0;i<4;）

{

writedate（dis3[i]）;

i++;}

BUZZER=0;

}

}

//DS18B20读取温度

voidgettemp（）

{

init1820（）;

write1820（0xcc）;

write1820（0x44）;

init1820（）;

write1820（0xcc）;

write1820（0xbe）;

templ=read1820（）;//低8位（其中的第四位是小数点后的）

temph=read1820（）;//高8位（其中前五位是符号值）

z=temph;//把符号位留下判断正负

k=（bit）（z>>7）;

if（k==1）//负数就取反加一

{templ=~templ;

templ=templ+1;

temph=~temph;

}

else

{templ=templ;

temph=temph;}

n=templ;

y=n&0x01;

t7=y*0.0625;

n>>=1;

y=n&0x01;//小数点最后的数

t4=y*0.125;

n>>=1;

y=n&0x01;

t5=y*0.25;

n>>=1;

y=n&0x01;

t6=y*0.5;

tt=t4+t5+t6+t7;

init1820（）;

tp=temph*256+templ;

temperature=tp;

tp=tp>>4;

}

//1820初始化

voidinit1820（）

{

DQ=1;_nop_（）;

DQ=0;

delay_us（125）;//延时510us，

delay_us（125）;

DQ=1;

delay_us（15）;

while（DQ）

{_nop_（）;}

delay_us（60）;

DQ=1;

}

//******write********

voidwrite1820（unchara）

{

unchari;

for（i=0;i<8;i++）

{if（a&0x01）//低位在前；

{DQ=0;

_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;

DQ=1;}

else

DQ=0;

_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;

delay_us（30）;

DQ=1;

_nop_（）;

a>>=1;

}

}

//*******read************

unsignedcharread1820（void）

{

unsignedchari;

unsignedchartmp=0;

DQ=1;_nop_（）;

for（i=0;i<8;i++）

{

tmp>>=1;

DQ=0;

_nop_（）;

DQ=1;

delay_us

（2）;

_nop_（）;

if（DQ）

tmp|=0x80;

delay_us（30）;

DQ=1;_nop_（）;

}

returntmp;}

voiddelay_us（unchara）

{

while（--a）;

}

voiddelay_ms（unchara）

{

unchari,j;

for（i=0;i

for（j=0;j<200;j++）

{

_nop_（）;

_nop_（）;

}

}

6.总结

1）在编写程序的过程中，遇到一些C语言的语法问题，需要查找资料或者咨询同学才能完成。

2）在连接电路图时会时常将接口的位置混淆，记清每个接口的位置十分重要。

3）蜂鸣器偶尔一直响，偶尔一直不响。

需用一个三极管解决。

参考文献

51单片机C语言教程郭天祥电子工业出版社