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（HtempHtemp=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;ifor（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
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