单片机温度采集与显示Word格式.docx
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仪器设备清单9
附3:
程序清单9
一、设计任务及要求
使用DS18B20、数码管和单片机实现温度采集和控制系统的设计。
(1)使用DS18B20传感器实现温度测量,并使用数码管显示当前测量结果;
(1)做好隔水处理,要求进行水温测量;
(1)使用DS18B20和简易加热装置,实现一个水温控制系统,具有水温设定和恒温控制功能。
(+0.6)
二、硬件设计
2.1MCS—51系列单片机
图1MCS-51系列单片机引脚图
(1)主电源引脚VCC
VCC正常工作电压+5V。
(2)时钟电路引脚XTAL1、XYAL2
XTAL1片内振荡电路输入端
XTAL2片内振荡电路输出端
(3)控制信号引脚RST/Vpd、ALE。
RST/Vpd复位控制输入/断电时,提供备用电源输入。
ALE允许地址锁存输出。
(4)输入输出引脚P0.0~P0.7、P1.0~P1.7、P2.0~P2.7、P3.0~P3.7
其中P3口具有双重功能。
2.1.28051中断引脚
AT89S51单片机的P3.0~P3.5构成了8051单片的中断引脚。
2.1.38051中断源
表1
中断服务程序
中断号
(n)
中断源名称
中断优先级
中断入口ROM地址(8n+3)
voidINT0_ISR(void)interrupt0{}
外部中断0(INT0)
高
0x0003
voidTIMER0_ISR(void)interrupt1{}
1
定时/计数器中断0(T0)
0x000B
voidINT1_ISR(void)interrupt2{}
2
外部中断1(INT1)
0x0013
voidTIMER1_ISR(void)interrupt3{}
3
定时/计数器中断1(T1)
0x001B
voidUART_ISR(void)interrupt4{}
4
串行口中断(TXD、RXD)
低
0x0023
2.2DS18B20工作原理
DS18B20的温度检测与数字数据输出全集成于一个芯片之上,从而抗干扰力更强。
其一个工作周期可分为两个部分,即温度检测和数据处理。
它的内在原理是电桥一个桥臂用对温度敏感的材料做成,在温度改变的时候电阻随着改变,使得电桥失去平衡,达到测量温度的效果。
2.2.1温度检测
DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量,以12位转化为例:
用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供,以0.0625℃/LSB形式表达,其中S为符号位。
这是12位转化后得到的12位数据,存储在18B20的两个8比特的RAM中,二进制中的前面5位是符号位,如果测得的温度大于0,这5位为0,只要将测到的数值乘于0.0625即可得到实际温度;
如果温度小于0,这5位为1,测到的数值需要取反加1再乘于0.0625即可得到实际温度。
表2
Bit7bit6bit5bit4bit3bit2bit1bit0
LsByte
23
22
21
20
2-1
2-2
2-3
2-4
Bit15bit14bit13bit12bit11bit10bit9bit8
MsByte
S
26
25
24
2.2.2数值计算
例如+125℃的数字输出为07D0H,+25.0625℃的数字输出为0191H,-25.0625℃的数字输出为FF6FH,-55℃的数字输出为FC90H。
表3
温度
二进制值
十六进制值
+125°
C
0000011111010000
07D0H
+85°
0000010101010000
0550H
+25.0625°
0000000110010001
0191H
+10.125°
0000000010100010
00A2H
+0.5°
0000000000001000
0008H
0°
0000000000000000
0000H
-0.5°
1111111111111000
FFF8H
-10.125°
1111111101011110
FF5EH
-25.0625°
1111111001101111
FE6FH
-55°
1111110010010000
FC90H
DS18B20的主要特征:
(1)全数字温度转换及输出。
(2)先进的单总线数据通信。
(3)最高12位分辨率,精度可达土0.5摄氏度。
(4)12位分辨率时的最大工作周期为750毫秒。
(5)可选择寄生工作方式。
(6)检测温度范围为–55°
C~+125°
C(–67°
F~+257°
F)
(7)内置EEPROM,限温报警功能。
(8)64位光刻ROM,内置产品序列号,方便多机挂接。
(9)多样封装形式,适应不同硬件系统。
三、软件设计
3.1总体设计
对题目进行深入的分析和思考,可将整个系统分为以下几个部分:
测温电路、控制电路、功率电路和加热装置。
统框图如下所示。
3.2单元电路设计
3.2.1测温电路设计
如下图:
利用温度传感器DS18B20直接对水温进行测量,直接输出数字量。
可直接与单片机进行通信,读取测温数据,电路结构简单,它能够达到0.5摄氏度的固有分辨率。
3.2.2控制、键盘和显示电路设计
控制、键盘和显示电路
这部分是一个单片机最小系统的基本电路,这里我们选用了AT89C51来满足系统需求。
键盘部分由2个,来实现用户自行设定温度,上面的实现十位加一,下面的实现个位加一,左边显示器显示实际温度,直接通过传感器显示实际温度,右边的显示自行设定的温度,操作简单
3.2.3加热装置和功率电路设计
利用继电器可以很容易的通过较高的电压和电流,在正常的情况下,工作十分可靠,使用继电器无需外加光耦,自身就可实现电气隔离。
3.2.4打印设计
利用MAX232对RS-232和TTL点平进行转换实现数据的通信
五、参考文献
[1]康华光等.《电子技术基础(数字部分)》[m].北京:
高等教育出版社,2008
[2]王楚、余道衡,《电子线路》,北京大学出版社
[3]王楚、沈伯弘,《数字逻辑电路》北京大学出版社,1999年
[4]蔡美琴等,《MCS-51系列单片机系统及其应用》第二版,高等教育出版社
[5]常熟理工学院物电学院单片机技术实验与指导书
六、附录
1、4位共阳数码管2
2、74HC2451
3、AT89C511
4、按钮2
5、电解电容1uf4
6、MAX2321
7、电炉丝1
8、发光二极管1
9、温度传感器DS18B201
10、固态继电器TLP5211
仪器设备清单
1、数字示波器
2、稳压电源
3、数字万用表
4、温度计
5、打印机
6、秒表
程序清单
TMPLEQU29H
TMPHEQU28H
FLAG1EQU38H
DATAINBITP3.7
ORG00H
LJMPMAIN1
ORG03H
LJMPZINT0
ORG13H
LJMPZINT1
ORG30H
MAIN1:
SETBIT0
SETBEA
SETBEX0
SETBIT1
SETBEX1
SETBP3.6
SETBP3.2
MOV74H,#0
MOV75H,#0
MOV76H,#9
MOV77H,#0
MAIN:
LCALLGET_TEMPER
LCALLCVTTMP
LCALLDISP1
AJMPMAIN
INIT_1820:
SETBDATAIN
NOP
CLRDATAIN
MOVR1,#3
TSR1:
MOVR0,#107
DJNZR0,$
DJNZR1,TSR1
MOVR0,#25H
TSR2:
JNBDATAIN,TSR3
DJNZR0,TSR2
CLRFLAG1
SJMPTSR7
TSR3:
SETBFLAG1
CLRP1.7
MOVR0,#117
TSR6:
TSR7:
RET
GET_TEMPER:
LCALLINIT_1820
JBFLAG1,TSS2
TSS2:
MOVA,#0CCH
LCALLWRITE_1820
MOVA,#44H
ACALLDISP1
MOVA,#0BEH
LCALLREAD_1820
WRITE_1820:
MOVR2,#8
CLRC
WR1:
MOVR3,#6
DJNZR3,$
RRCA
MOVDATAIN,C
MOVR3,#23
DJNZR2,WR1
READ_1820:
MOVR4,#2
MOVR1,#29H
RE00:
RE01:
MOVR3,#9
RE10:
DJNZR3,RE10
MOVC,DATAIN
RE20:
DJNZR3,RE20
DJNZR2,RE01
MOV@R1,A
DECR1
DJNZR4,RE00
CVTTMP:
MOVA,TMPH
ANLA,#80H
JZTMPC1
MOVA,TMPL
CPLA
ADDA,#1
MOVTMPL,A
ADDCA,#0
MOVTMPH,A
MOV73H,#0BH
SJMPTMPC11
TMPC1:
MOV73H,#0AH
TMPC11:
MOVA,TMPL
ANLA,#0FH
MOVDPTR,#TMPTAB
MOVCA,@A+DPTR
MOV70H,A
ANLA,#0F0H
SWAPA
ORLA,TMPL
H2BCD:
MOVB,#100
DIVAB
JZB2BCD1
MOV73H,A
B2BCD1:
MOVA,#10
XCHA,B
MOV72H,A
MOV71H,B
TMPC12:
DISBCD:
MOVA,73H
CJNEA,#1,DISBCD0
SJMPDISBCD1
DISBCD0:
MOVA,72H
JNZDISBCD1
DISBCD1:
TMPTAB:
DB0,1,1,2,3,3,4,4,5,6,6,7,8,8,9,9
DISP1:
MOVR1,#70H
MOVR0,#74H
MOVR5,#0FEH
PLAY:
MOVP1,#0FFH
MOVA,R5
MOVP2,A
MOVA,@R1
MOVDPTR,#TAB
MOVP1,A
MOVA,@R0
MOVP0,A
JBACC.1,LOOP1
CLRP0.7
LOOP1:
LCALLDL1MS
INCR1
INCR0
JNBACC.3,ENDOUT
RLA
MOVR5,A
CJNEA,#1,DD2
SJMPLEDH
DD2:
CJNEA,#0AH,DD3
MOV72H,#0
DD3:
MOVA,76H
CJNEA,72H,DDH
SJMPDDL
DDH:
JNCPLAY1
DDL:
MOVA,75H
CJNEA,71H,DDL1
DDL1:
LEDH:
CLRP3.6
SJMPPLAY
PLAY1:
ENDOUT:
MOVP2,#0FFH
TAB:
DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H
DB92H,82H,0F8H,80H,90H,0FFH,0BFH
DL1MS:
MOVR6,#50
DL1:
MOVR7,#100
DJNZR7,$
DJNZR6,DL1
ZINT0:
PUSHACC
INC75H
CJNEA,#10,ZINT01
ZINT01:
POPACC
RETI
ZINT1:
INC76H
CJNEA,#10,ZINT11
MOV76H,#0
ZINT11:
ZZZ1:
END
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