1、基于DS18B20的数字温度计 学院: 专业: 姓名: 指导老师:摘要:随着时代的进步和发展,单片机技术已经普及到我们生活,工作,科研,各个领域,已经成为一种比较成熟的技术,本文将介绍一种基于单片机控制的数字温度计。关键词:单片机 DS18B20 LCD1602 温度计1引言随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一,它所给人带来的方便也是不可否定的,其中数字温度计就是一个典型的例子,但人们对它的要求越来越高,要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手,一切向着数字化控制,智能化控制方向发展。本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比,具有读
2、数方便,测温范围广,测温准确,其输出温度采用数字显示,主要用于对测温比较准确的场所,或科研实验室使用,该设计控制器使用单片机AT89S51,测温传感器使用DS18B20,用LCD1602显示温度。2 设计方案2.1数字温度计设计方案论证2.1.1方案一由于本设计是测温电路,可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应,在将随被测温度变化的电压或电流采集过来,进行A/D转换后,就可以用单片机进行数据的处理,在显示电路上,就可以将被测温度显示出来,这种设计需要用到A/D转换电路,感温电路比较麻烦。2.1.2 方案二 进而考虑到用温度传感器,在单片机电路设计中,大多都是使用传感器,所以这是非常容易想到的
3、,所以可以采用一只温度传感器DS18B20,此传感器,可以很容易直接读取被测温度值,进行转换,就可以满足设计要求。从以上两种方案,很容易看出,采用方案二,电路比较简单,软件设计也比较简单,故采用了方案二。2.2总体设计图3 程序流图:4 原件介绍DS1B2B20:DS18B20采用了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器与DS18B20的双向通讯。 DS18B20的管脚排列1. GND为电源 地;2. DQ为数字信号输入输出端;3. VDD为外接供电电源输入端(在寄生电源接线方式时接地, DS18B20 内部结构主要由四部分组成: 64 位光刻 RO
4、M 、温度传感器、非挥发的温度报警触发器 TH 和 TL 、配置寄存器。 光刻 ROM 中的 64 位序列号是出厂前被光刻好的,它可以看作是该 DS18B20 的地址序列码。 64 位光刻 ROM 的排列是:开始 8 位(地址: 28H )是产品类型标号,接着的 48 位是该 DS18B20 自身的序列号,并且每个 DS18B20 的序列号都不相同,因此它可以看作是该 DS18B20 的地址序列码;最后 8 位则是前面 56 位的循环冗余校验码( CRC=X8+X5+X4+1 )。由于每一个 DS18B20 的 ROM 数据都各不相同,因此微控制器就可以通过单总线对多个 DS18B20 进行寻
5、址,从而实现一根总线上挂接多个 DS18B20 的目的。 DS18B20中的温度传感器完成对温度的测量,用16位二进制形式提供,形式表达,其中S为符号位。DS18B20的工作时序DS18B20的一线工作协议流程是:初始化ROM操作指令存储器操作指令数据传输。其工作时序包括:初始化时序,写时序,读时序初始化时序 主机首先发出一个480960微秒的低电平脉冲,然后释放总线变为高电平,并在随后的480微秒时间内对总线进行检测,如果有低电平出现说明总线上有器件已做出应答。若无低电平出现一直都是高电平说明总线上无器件应答。做为从器件的DS18B20在一上电后就一直在检测总线上是否有480960微秒的低电
6、平出现,如果有,在总线转为高电平后等待1560微秒后将总线电平拉低60240微秒做出响应存在脉冲,告诉主机本器件已做好准备。若没有检测到就一直在检测等待。LCD1602:1602LCD主要技术参数:显示容量:162个字符芯片工作电压:4.55.5V工作电流:2.0mA(5.0V)模块最佳工作电压:5.0V字符尺寸:2.954.35(WH)mm引脚功能说明1602LCD采用标准的14脚(无背光)或16脚(带背光)接口,各引脚接口说明如表10-13所示:编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液晶显示偏压11D4数据4RS数据/命令选择12D5数据
7、5R/W读/写选择13D6数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA背光源正极8D1数据16BLK背光源负极第1脚:VSS为地电源。第2脚:VDD接5V正电源。第3脚:VL为液晶显示器对比度调整端,接正电源时对比度最弱,接地时对比度最高,对比度过高时会产生“鬼影”,使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。第4脚:RS为寄存器选择,高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。第5脚:R/W为读写信号线,高电平时进行读操作,低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址,当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号,当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。
8、第6脚:E端为使能端,当E端由高电平跳变成低电平时,液晶模块执行命令。第714脚:D0D7为8位双向数据线。第15脚:背光源正极。第16脚:背光源负极。LCD1602的一般初始化(复位)过程延时15mS写指令38H(不检测忙信号)延时5mS写指令38H(不检测忙信号)延时5mS写指令38H(不检测忙信号)以后每次写指令、读/写数据操作均需要检测忙信号写指令38H:显示模式设置写指令08H:显示关闭写指令01H:显示清屏写指令06H:显示光标移动设置写指令0CH:显示开及光标设置#include /包含单片机寄存器的头文件#include /包含_nop_()函数定义的头文件unsigned c
9、har code digit10=0123456789; /定义字符数组显示数字unsigned char code Str=Test by DS18B20; /说明显示的是温度unsigned char code Error=Error!Check!; /说明没有检测到DS18B20unsigned char code Temp=Temp:; /说明显示的是温度unsigned char code Cent=Cent; /温度单位/*以下是对液晶模块的操作程序*sbit RS=P20; /寄存器选择位,将RS位定义为P2.0引脚sbit RW=P21; /读写选择位,将RW位定义为P2.1引
10、脚sbit E=P22; /使能信号位,将E位定义为P2.2引脚sbit BF=P07; /忙碌标志位,将BF位定义为P0.7引脚/*函数功能:延时1ms(3j+2)*i=(333+2)10=1010(微秒),可以认为是1毫秒*/void delay1ms() unsigned char i,j; for(i=0;i10;i+) for(j=0;j33;j+) ; /*函数功能:延时若干毫秒入口参数:n*/ void delaynms(unsigned char n) unsigned char i;for(i=0;in;i+) delay1ms(); /*函数功能:判断液晶模块的忙碌状态返回
11、值:result。result=1,忙碌;result=0,不忙*/bit BusyTest(void) bit result;RS=0; /根据规定,RS为低电平,RW为高电平时,可以读状态 RW=1; E=1; /E=1,才允许读写 _nop_(); /空操作 _nop_(); _nop_(); _nop_(); /空操作四个机器周期,给硬件反应时间 result=BF; /将忙碌标志电平赋给result E=0; /将E恢复低电平 return result; /*函数功能:将模式设置指令或显示地址写入液晶模块入口参数:dictate*/void WriteInstruction (un
12、signed char dictate) while(BusyTest()=1); /如果忙就等待 RS=0; /根据规定,RS和R/W同时为低电平时,可以写入指令 RW=0; E=0; /E置低电平(根据表8-6,写指令时,E为高脉冲, / 就是让E从0到1发生正跳变,所以应先置0 _nop_(); _nop_(); /空操作两个机器周期,给硬件反应时间 P0=dictate; /将数据送入P0口,即写入指令或地址 _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); /空操作四个机器周期,给硬件反应时间 E=1; /E置高电平 _nop_(); _nop_(); _nop
13、_(); _nop_(); /空操作四个机器周期,给硬件反应时间 E=0; /当E由高电平跳变成低电平时,液晶模块开始执行命令 /*函数功能:指定字符显示的实际地址入口参数:x*/ void WriteAddress(unsigned char x) WriteInstruction(x|0x80); /显示位置的确定方法规定为80H+地址码x /*函数功能:将数据(字符的标准ASCII码)写入液晶模块入口参数:y(为字符常量)*/ void WriteData(unsigned char y) while(BusyTest()=1); RS=1; /RS为高电平,RW为低电平时,可以写入数据
14、 RW=0; E=0; /E置低电平(根据表8-6,写指令时,E为高脉冲, / 就是让E从0到1发生正跳变,所以应先置0 P0=y; /将数据送入P0口,即将数据写入液晶模块 _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); /空操作四个机器周期,给硬件反应时间 E=1; /E置高电平 _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); /空操作四个机器周期,给硬件反应时间 E=0; /当E由高电平跳变成低电平时,液晶模块开始执行命令 /*函数功能:对LCD的显示模式进行初始化设置*/void LcdInitiate(void) delaynms(15
15、); /延时15ms,首次写指令时应给LCD一段较长的反应时间 WriteInstruction(0x38); /显示模式设置:162显示,57点阵,8位数据接口delaynms(5); /延时5ms,给硬件一点反应时间 WriteInstruction(0x38);delaynms(5); /延时5ms,给硬件一点反应时间WriteInstruction(0x38); /连续三次,确保初始化成功delaynms(5); /延时5ms,给硬件一点反应时间WriteInstruction(0x0c); /显示模式设置:显示开,无光标,光标不闪烁delaynms(5); /延时5ms,给硬件一点反
16、应时间WriteInstruction(0x06); /显示模式设置:光标右移,字符不移delaynms(5); /延时5ms,给硬件一点反应时间WriteInstruction(0x01); /清屏幕指令,将以前的显示内容清除delaynms(5); /延时5ms,给硬件一点反应时间 /*以下是DS18B20的操作程序 */ sbit DQ=P33;unsigned char time; /设置全局变量,专门用于严格延时/*函数功能:将DS18B20传感器初始化,读取应答信号出口参数:flag */bit Init_DS18B20(void) bit flag; /储存DS18B20是否存在
17、的标志,flag=0,表示存在;flag=1,表示不存在 DQ = 1; /先将数据线拉高 for(time=0;time2;time+) /略微延时约6微秒 ; DQ = 0; /再将数据线从高拉低,要求保持480960us for(time=0;time200;time+) /略微延时约600微秒 ; /以向DS18B20发出一持续480960us的低电平复位脉冲 DQ = 1; /释放数据线(将数据线拉高) for(time=0;time10;time+) ; /延时约30us(释放总线后需等待1560us让DS18B20输出存在脉冲) flag=DQ; /让单片机检测是否输出了存在脉冲
18、(DQ=0表示存在) for(time=0;time200;time+) /延时足够长时间,等待存在脉冲输出完毕 ; return (flag); /返回检测成功标志/*函数功能:从DS18B20读取一个字节数据出口参数:dat*/ unsigned char ReadOneChar(void) unsigned char i=0;unsigned char dat; /储存读出的一个字节数据for (i=0;i=1; _nop_(); /等待一个机器周期 DQ = 1; /将数据线人为拉高,为单片机检测DS18B20的输出电平作准备 for(time=0;time2;time+) ; /延时
19、约6us,使主机在15us内采样 if(DQ=1) dat|=0x80; /如果读到的数据是1,则将1存入datelsedat|=0x00;/如果读到的数据是0,则将0存入dat /将单片机检测到的电平信号DQ存入ri for(time=0;time8;time+) ; /延时3us,两个读时序之间必须有大于1us的恢复期 return(dat); /返回读出的十进制数据/*函数功能:向DS18B20写入一个字节数据入口参数:dat*/ WriteOneChar(unsigned char dat)unsigned char i=0;for (i=0; i8; i+) DQ =1; / 先将数
20、据线拉高 _nop_(); /等待一个机器周期 DQ=0; /将数据线从高拉低时即启动写时序 DQ=dat&0x01; /利用与运算取出要写的某位二进制数据, /并将其送到数据线上等待DS18B20采样 for(time=0;time10;time+) ;/延时约30us,DS18B20在拉低后的约1560us期间从数据线上采样 DQ=1; /释放数据线 for(time=0;time=1; /将dat中的各二进制位数据右移1位 for(time=0;time4;time+) ; /稍作延时,给硬件一点反应时间/*以下是与温度有关的显示设置 */ /*函数功能:显示没有检测到DS18B20*/ void display_error(void) unsigned char i; WriteAddress(0x00); /写显示地址,将在第1行第1列开始显示 i = 0; /从第一个字符开始显示while(Errori != 0) /只要没有写到结束标志,就继续写
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