单片机温度测量Word下载.docx

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采用美国Dallas半导体公司推出的数字温度传感器DS18B20，属于新一代适配微处理器的智能温度传感器。

它具有独特的单总线接口，仅需要占用一个通用I/O端口即可完成与微处理器的通信。

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。

1、本方案系统框图为：

本设计运用主从分布式思想，由一位上位机（pc微型计算机），下位机（单片机）多点温度数据采集，组成两级分布式多点温度测量的巡回检测系统。

该系统采用RS-232串行通讯标准，通过上位机（PC）控制下位机（单片机）进行现场温度采集。

温度值既可以送回主控PC进行数据处理，由显示器显示。

也可以由下位机单独工作，实时显示当前各点的温度值，对各点进行控制。

下位机采用的是单片机基于数字温度传感器DS18B20的系统。

DS18B20利用单总线的特点可以方便的实现多点温度的测量，轻松地组建传感器网络，系统的抗干扰性好、设计灵活、方便，而且适合于在恶劣的环境下进行现场温度测量。

2、它有如下特点：

（1）独特的单线接口，既可通过串行口线，也可通过其它I/O口线与微机接口，无需变换其他电路，直接输出被测温度值；

（2）多点能力使分布式温度检测应用得以简化；

（3）不需要外部元件；

（4）既可用数据线供电，也可采用外部电源供电；

（5）不需备份电源；

（6）测量范围为-55~125，固有测温分辨率为0.5；

（7）通过编程可实现9~12位的数字读数方式；

（8）用户可定义非易失性的温度告警设置；

（9）警告搜索命令能识别和寻址温度在编定的极限之外的器件（温度警告情况）；

（10）应用范围包括恒温控制、工业系统、消费类产品、温度计或任何热敏系统。

以上特性使得DS18B20非常适用于构建高精度、多点温度测量系统。

根据DS18B20以上特点，此方案实现本课题较好。

（三）硬件设计

本课题的整个系统是由单片机、显示电路、键盘电路、驱动电路、串口通信等构成。

1、温度传感器DS18B20的连线图：

2、单片机系统设计

本课题运用Intel公司的8051进行系统控制，运用到了复位电路、时钟电路、串口、I/O口。

1）常用的上电复位且开关复位电路如下

2）时钟电路如下图左侧部分：

89c51单片机串口主要有两个数据缓冲寄存器SBUF和一个输入移位寄存器组成，其内部还有一个串行控制寄存器SCON和一个波特率发生器。

接收缓冲器与发送缓冲器占用同一个地址99H，其名称亦同样为SBUF。

3）单片机连线图

4）显示电路设计

本课题用四个LED数码管，具体连接如下图（图中为六个LED，连线时只用四个）：

5）键盘电路设计

其原理图如下：

本课题使用行列扫描方式，在单片机的P1口上连接上4*4的键盘，单片机扫描键盘，如果有键按下，单片机会根据键码执行相应的程序，使整个系统的功能更加完善。

6）报警电路设计

为了实现多点温度检测报警系统，本课题采用AT89C51单片机作为主控制器，采用扫描的方式对多点DS18B20温度传感器获取对应该位置的温度值，经处理后通过串口可以立即发送到上位机，如温度不在设定的范围内，给出报警信号。

系统总体硬件电路图如下所示:

7）通信模块设计

PC机与单片机的串行通信接口电路如图所示

（四）软件设计

1、软件实现

系统软件设计主要包括系统程序和流程图，根据整个系统的要求，完成温度的测量与控制必须经过以下几个步骤：

单片机接受传感器的温度信号，并通过MAX7219驱动显示出来，单片机扫描键盘，接受控制信号，并将温度显示出来，若温度不在范围内则发出报警。

1）系统主程序流程图

温度测量程序流图

2）键盘程序设计

根据本课题的系统要求，采用4*4的键盘电路结构，P1.0-P1.3接四条行线，P1.4-P1.7接四条列线，整个系统的功能可以利用16个按键将系统完善化、系统化，对于键盘各键的功能如下图所示：

系统程序

;

****************************************************************

常数定义

TMELEQU0E0H；

20ms，定时器0时间常数

TMEHEQU0B1H

TMEPHEADEQU36H

工作内存定义

BITSTDATA20H

TIMEISOKBITBITST.1

TEMPONEOKBITBITST.2

TEMPLDATA26H

TEMPHDATA27H

TEMPHCDATA28H

TEMPLCDATA29H

引脚定义

TEMPDINBITP3.7

中断向量区

ORG000H

LJMPSTART

ORG00BH

LJMPT0IT

系统初始化

ORG100H

START:

MOVSP,#60H

CLSMEM:

MOVR0,#20H

MOVR1,#60H

CLSMEM1:

MOV@R0,#00H

INCR0

DJNZR1,CLSMEM1

MOVTMOD,#00100001B

MOVTH0,#TIMEL

MOVTL0,#TIMEH

SJMPINIT

ERROR:

NOP

LJMPSTART

INIT:

SETBET0

SETBTR0

SETBEA

MOVPSW,#00H

CLRTEMPONEOK

LJMPMAIN

定时器0中断服务程序

T0IT:

PUSHPSW

MOVPSW,#10H

MOVTH0,#TIMEH

MOVTL0,#TIMEL

INCR7

CJNER7,#32H，T0ITI

MOVR7,#00H

SETBTIMEISOK

TOIT1:

POPPSW

RETI

主程序

MAIN:

LCALLDISP1

JNBTIME1SOK,MAIN

CLRTIME1SOK

JNBTEMPONEOK,MAIN2

LCALLREADTEMP1

LCALLCONVTEMP

LCALLDISPBCD

LCALLDISP1

MAIN2:

LCALLREADTEMP

SETBTEMPONEOK

LJMPMAIN

子程序区

RESETDS18B20

INITDS1820:

SETBTEMPDIN

NOP

NOP

CLRTEMPDIN

MOVR6,#0A0H

DJNZR6,$

DJNZR6,$

MOVR6,#32H

MOVR6,#3CH

LOOP1820:

MOVC,TEMPDIN

JCINITDS1820OUT

DJNZR6,LOOP1820

MOVR6,#064H

SJMPINITDS1820

RET

INITDS1820OUT:

****************************************************************

读DS18B20的程序，从DS18B20中读出一个字节的数据

READDS1820:

MOVR7,#08H

SETBTEMPDIN

READDS1820LOOP:

CLRTEMPDIN

MOVR6,#07H

MOVC,TEMPDIN

MOVR6,#3CH

RRCA

DJNZR7,READDS1820LOOP

写DS18B20的程序，从DS18B20中写一个字节的数据

WRITEDS1820:

WRITEDS1820LOP:

MOVTEMPDIN,C

MOVR6,#34H

SETBTENPDIN

DJNZR7,WRITEDS1820LOP

READTEMP

READTEMP:

LCALLINITEDS1820

MOVA,#0CCH

LCALLWRITEDS1820

MOVA,#44H

READTEMP1:

LCALLINITDS1820

MOVA,#0BEH

MOVR5,#09H

MOVR0,#TEMPHEAD

MOVB,#00H

READTEMP2:

LCALLREADDS1820

MOV@R0,A

INCR0

READTEMP21:

LCALLCRC8CAL

DJNZR5,READTEMP2

MOVA,B

JNZREADTEMPOUT

MOVA,TEMPHEAD+0

MOVTEMPL,A

MOVA,TEMPHEAD+1

MOVTEMPH,A

READTEMPOUT:

RET

处理温度BCD码子程序

CONVTEAMP:

MOVA,TEMPH

ANLA,#80H

JZTEMPC1

CLRC

MOVA,TEMPL

CPLA

ADDA,#01H

MOVA,TEMPH

ADDCA,#00H

MOVTEMPHC,#0BH

SJMPTEMPCH

TEMPC1:

MOVTEMPHC,#0AH

TEMPC11:

MOVA,TEMPHC

SWAPA

MOVTEMPHC,A

ANLA,#0FH

MOVDPTR,#TEMPDOTTAB

MOVCA,@A+DPTR

MOVTEMPLC,A

ANLA,#0F0H

ORLA,TEMPL

LCALLHEX2BCD1

ORLA,TEMPHC

ORLA,TEMPLC

MOVA,R7

JZTEMPC12

MOVR7,A

MOVA,TEMPHC

ORLA,R7

TEMPC12:

小数部分码表

TEMPDOTTAB:

DB00H,01H,01H,02H,03H,03H,04H,04H,05H,06H

DB06H,07H,08H,09H,09H

显示区BCD码温度值刷新子程序

DISPBCD:

MOVA,TEMPLC

MOV70H,A

MOVA,TEMPLC

MOV71H,A

MOV72H,A

MOV73H,A

CJNZA,#010H,DISPBCD0

SJMPDISPBCD2

DISPBCD0:

ANLA,#0FH

JNZDISPBCD2

SWAPA

MOV73H,#0AH

DISPBCD2:

***************************************************************

显示子程序

显示数据在70H—73H单元内，用4位LED共阳数码管显示，P1口输出段码数据，；

P3口作扫描控制，每个LED数码管亮1ms时间再逐位循环。

DISP1:

MOVR1,#70H

MOVR5,#0FEH

PLAY:

MOVP1,#0FFH

MOVA,R5

MOVP3,A

MOVA,@R1

MOVDPTR,#TAB

MOVCA,@A+DPTR

MOVP1,A

JBACC.1,LOOP5

CLRP1.7

LOOP5:

LCALLDLIMS

INCR1

JNBACC.3,ENDOUT

RLA

MOVR5,A

AJMPPLAY

ENDOUT:

MOVP1,#0FEH

MOVP3,#0FEH

TAB:

DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,0FFH,0BFH

共阳段码表“0”“1”“2”“3”“4”“5”“6”“7”“8”“9”“不亮”“—”

DL1MS:

MOVR6,#14H

DL1:

MOVR7,#19H

DL2:

DJNZR7,DL2

DJNZR6,DL1

单字节十六进制转BCD

HEX2BCD1:

MOVB,#064H

DIVAB

MOVR7,A

MOVA,#0AH

XCHA,B

ORLA,B

CalculateCRC—8Values.UsesTheCCITT—8Polynomial,ExpressedAs

X^8+X^5+X^4+1

CRC8CAL:

PUSHACC

MOVR7,#08H

CRC8LOOP1:

XRLA,B

JNCCRC8LOOP2

XRLA,#18H

CRC8LOOP2:

RRCA

MOVB,A

POPACC

RRA

PUSHACC

DJNZR7,CRC8LOOP1

END

（五）结论

1、课题总结

本课题主要是实现对温度进行多点同时测量并准确显示。

整个系统由单片机控制，要能够接受传感器的数据并显示出来，可以从键盘输入命令，系统根据命令选择对应的传感器，并由驱动电路驱动温度显示，对异常情况进行报警。

2、心得

通过这次课程的设计，将课本的知识实际应用，摆脱考试的局限，锻炼自己的解决问题的能力，独立思考能力。

本课题使我熟悉了单片机设计原则，对51系列单片机内部构造、与其它芯片的接口技术及其工作情况有了更进一步了解，虽然是很简单的运用，但比为了考试而瞬时记忆的知识牢固多了，工作需要独立解决问题的的能力，还是希望多一些这样的机会。

（六）参考文献

[1]周慈航著·

单片机程序设计基础[M]·

北京：

北京航空航天大学出版社，2003

[2]方佩敏编著·

智能化集成温度传感器原理与应用[M]·

电子工业出版社，2002

[3]张毅刚主编·

单片机原理及应用[M]·

高等教育出版社，2008

[4]李道玲，李玲，朱艳编著·

传感器电路分析与设计[M]·

武汉：

武汉大学出版社，2003

[5]刘笃人，韩保军编著。

传感器及应用技术[M]·

西安：

西安电子科技大学出版社，2003

[6]陈小忠等，单片机接口技术实用子程序·

人民邮电出版社，2005

[7]李群芳编著，单片机原理、接口及应用—嵌入式系统计数基础·

清华大学出版社

数字温度及设计电路原理图