数字温度计设计报告Word文档下载推荐.docx
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●温度以９或１２位数字；
●用户可定义报警设置；
●报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件；
●负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作；
DS18B20采用３脚PR－35封装或８脚SOIC封装，其内部结构框图如图2所示。
图2DS18B20内部结构
64位ROM的结构开始８位是产品类型的编号，接着是每个器件的惟一的序号，共有48位，最后８位是前面56位的CRC检验码，这也是多个DS18B20可以采用一线进行通信的原因。
温度报警触发器ＴＨ和ＴＬ，可通过软件写入户报警上下限。
DS18B20温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存ＲＡＭ和一个非易失性的可电擦除的EERAM。
高速暂存RAM的结构为８字节的存储器，结构如图3所示。
头２个字节包含测得的温度信息，第３和第４字节ＴＨ和ＴＬ的拷贝，是易失的，每次上电复位时被刷新。
第５个字节，为配置寄存器，它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率。
DS18B20工作时寄存器中的分辨率转换为相应精度的温度数值。
该字节各位的定义如图3所示。
低５位一直为１，ＴＭ是工作模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式，DS18B20出厂时该位被设置为０，用户要去改动，R1和Ｒ0决定温度转换的精度位数，来设置分辨率。
温度LSB
温度MSB
TH用户字节1
TL用户字节2
配置寄存器
保留
CRC
图3 DS18B20字节定义
由表1可见，DS18B20温度转换的时间比较长，而且分辨率越高，所需要的温度数据转换时间越长。
因此，在实际应用中要将分辨率和转换时间权衡考虑。
高速暂存ＲＡＭ的第６、７、８字节保留未用，表现为全逻辑１。
第９字节读出前面所有８字节的CRC码，可用来检验数据，从而保证通信数据的正确性。
当DS18B20接收到温度转换命令后，开始启动转换。
转换完成后的温度值就以16位带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存存储器的第１、２字节。
单片机可以通过单线接口读出该数据，读数据时低位在先，高位在后，数据格式以0.0625℃／LSB形式表示。
当符号位Ｓ＝０时，表示测得的温度值为正值，可以直接将二进制位转换为十进制；
当符号位Ｓ＝１时，表示测得的温度值为负值，要先将补码变成原码，再计算十进制数值。
表2是一部分温度值对应的二进制温度数据。
表1DS18B20温度转换时间表
DS18B20完成温度转换后，就把测得的温度值与RAM中的TH、TＬ字节内容作比较。
若Ｔ＞TH或T＜TL，则将该器件内的报警标志位置位，并对主机发出的报警搜索命令作出响应。
因此，可用多只DS18B20同时测量温度并进行报警搜索。
在64位ROM的最高有效字节中存储有循环冗余检验码（CRC）。
主机ROM的前56位来计算CRC值，并和存入DS18B20的CRC值作比较，以判断主机收到的ROM数据是否正确。
DS18B20的测温原理是这这样的,器件中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器１；
高温度系数晶振随温度变化其振荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器２的脉冲输入。
器件中还有一个计数门，当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲进行计数进而完成温度测量。
计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将－55℃所对应的一个基数分别置入减法计数器１、温度寄存器中，计数器１和温度寄存器被预置在－55℃所对应的一个基数值。
减法计数器１对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器１的预置值减到０时，温度寄存器的值将加１，减法计数器１的预置将重新被装入，减法计数器１重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到减法计数器计数到０时，停止温度寄存器的累加，此时温度寄存器中的数值就是所测温度值。
其输出用于修正减法计数器的预置值，只要计数器门仍未关闭就重复上述过程，直到温度寄存器值大致被测温度值。
表2 一部分温度对应值表
温度/℃
二进制表示
十六进制表示
+125
0000011111010000
07D0H
+85
0000010101010000
0550H
+25.0625
0000000110010000
0191H
+10.125
0000000010100001
00A2H
+0.5
0000000000000010
0008H
0000000000001000
0000H
-0.5
1111111111110000
FFF8H
-10.125
1111111101011110
FF5EH
-25.0625
1111111001101111
FE6FH
-55
1111110010010000
FC90H
另外，由于DS18B20单线通信功能是分时完成的，它有严格的时隙概念，因此读写时序很重要。
系统对DS18B20的各种操作按协议进行。
操作协议为：
初使化DS18B20（发复位脉冲）→发ROM功能命令→发存储器操作命令→处理数据
主板电路
系统整体硬件电路包括，传感器数据采集电路，温度显示电路，上下限报警调整电路，单片机主板电路等，如图5所示。
图5单片机主板电路
温度计程序
#include<
reg51.h>
intrins.h>
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
sbitDQ=P3^6;
sbitbeep=P3^7;
sbitHled=P1^4;
sbitLled=P1^5;
bitds18b20_ok=1;
//18b20正常标志
bithalarm=0,lalarm=0;
//高低温警报标志
uintTime0_Count=0;
chartempvalaue_hl[2]={70,-20};
ucharCurrentT=0;
//当前读取温度整数部分
uchartemp_value[]={0x00,0x00};
//从18b20读取的温度
uchardisplay_digit[]={0,0,0,0};
//待显示的的温度数位
ucharcodeDSY_CODE[]=
{
0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00
};
ucharcodedf_Table[]=
0,1,1,2,3,3,4,4,5,6,6,7,8,8,9,9
/**********************延时函数**************/
voiddelay（uintm）
while（m--）;
}
/**********************初始化DS18b20**************/
ucharresetDS18B20（）
ucharflag;
DQ=1;
delay（8）;
DQ=0;
delay（90）;
flag=DQ;
delay（100）;
returnflag;
/**********************DS18b20读指令**************/
ucharReadOnebyte（）
uchari,dat=0;
_nop_（）;
for（i=0;
i<
8;
i++）
{
dat>
>
=1;
if（DQ）
dat|=0x80;
delay（30）;
}
returndat;
/**********************DS18b20写指令**************/
voidWriteOnebyte（uchardat）
uchari;
DQ=0;
DQ=dat&
0x01;
delay（5）;
DQ=1;
dat>
/**********************读取温度**************/
voidRead_Temperature（）
if（resetDS18B20（）==1）
ds18b20_ok=0;
//有问题
else
WriteOnebyte（0xcc）;
WriteOnebyte（0x44）;
resetDS18B20（）;
WriteOnebyte（0xbe）;
temp_value[0]=ReadOnebyte（）;
temp_value[1]=ReadOnebyte（）;
tempvalaue_hl[0]=ReadOnebyte（）;
tempvalaue_hl[1]=ReadOnebyte（）;
ds18b20_ok=1;
/**********************设置温度报警**************/
voidSet_Alarm_Temp_Value（）
resetDS18B20（）;
WriteOnebyte（0xcc）;
WriteOnebyte（0x4e）;
WriteOnebyte（tempvalaue_hl[0]）;
//高八位
WriteOnebyte（tempvalaue_hl[1]）;
//低八位
WriteOnebyte（0x7f）;
WriteOnebyte（0x48）;
/**********************温度显示程序**************/
voidDisplay_Temperature（）
uchart=150;
ucharng=0,np=0;
charSigned_Current_Temp;
if（（temp_value[1]&
0xf8）==0xf8）
temp_value[1]=~temp_value[1];
temp_value[0]=~temp_value[0]+1;
if（temp_value[0]==0x00）temp_value[1]++;
ng=1;
np=0xfd;
//查表得到小数
display_digit[0]=df_Table[temp_value[0]&
0x0f];
//zhengshubufen
CurrentT=（（temp_value[0]&
0xf0）>
4）|（（temp_value[1]&
0x07）<
<
4）;
//有符号的温度值
Signed_Current_Temp=ng?
-CurrentT:
CurrentT;
//高低文警报
halarm=Signed_Current_Temp>
=tempvalaue_hl[0]?
1:
0;
lalarm=Signed_Current_Temp<
=tempvalaue_hl[1]?
//将整数部分分解为三位待显示数字
display_digit[3]=CurrentT/100;
display_digit[2]=CurrentT%100/10;
display_digit[1]=CurrentT%10;
if（display_digit[3]==0）
display_digit[3]=10;
np=0xfe;
if（display_digit[2]==0）
{
display_digit[2]=10;
np=0xfd;
}
30;
P0=DSY_CODE[display_digit[0]];
P2=0xf7;
delay（t）;
P2=0xff;
P0=（DSY_CODE[display_digit[1]]）|0x80;
P2=0xfb;
P0=DSY_CODE[display_digit[2]];
P2=0xfd;
P0=DSY_CODE[display_digit[3]];
P2=0xfe;
if（ng）//如果为负数则在调整后的位置显示—
P0=0x40;
P2=np;
delay（t）;
P2=0xff;
}
/**********************zhuchengxu**************/
voidmain（void）
IE=0x82;
TMOD=0x01;
TH0=-1000/256;
TL0=-1000%256;
TR0=0;
Hled=1;
Lled=1;
Set_Alarm_Temp_Value（）;
Read_Temperature（）;
delay（50000）;
while
（1）
Read_Temperature（）;
if（ds18b20_ok）
if（halarm==1||lalarm==1）
TR0=1;
else
TR0=0;
Display_Temperature（）;
else
P0=P2=0x00;
/**********************报警中断服务程序******/
voidT0_INT（）interrupt1
beep=!
beep;
if（++Time0_Count==400）
Time0_Count=0;
if（halarm）
Hled=~Hled;
elseHled=1;
if（lalarm）
Lled=~Lled;
elseLled=1;
主程序
主程序的主要功能是负责温度的实时显示、读出并处理DS18B20的测量的当前温度值，温度测量每1s进行一次。
这样可以在一秒之内测量一次被测温度，其程序流程见图7所示。
图7主程序流程图图8读温度流程图
读出温度子程序
读出温度子程序的主要功能是读出RAM中的9字节，在读出时需进行CRC校验，校验有错时不进行温度数据的改写。
其程序流程图如图8示
图9温度转换流程图
心得与体会
经过一周的单片机课程设计，终于完成了我们的数字温度计课程设计，虽然课程设计做的不是特别好，但从心底里说，还是高兴的，因为我们收获了很多很多，这些在平常的学习当中是收获不到的，但高兴之余不得不静下来深思！
在本次课程设计的过程中，让我学到了很多、长进了很多，单片机课程设计的重点在于软件算法的设计，需要有很巧妙的程序算法，虽然以前写过一些程序，但觉的要写好一个程序并不是一件简单的事，所以我们只能不断的调试不断的修改才能把程写的更好。
所以得出结论是：
有好多的东西，只有我们去试着做了，才能真正的掌握，只学习理论有些东西是很难理解的，更谈不上掌握，实践才是硬道理，实践是检验真理的唯一标准。
通过这次的课程设计，我们真正的意识到，在以后的学习中，要理论联系实际，把我们所学的理论知识用到实际当中，这样我们才能更好的理解、掌握这些知识，学习单机片机更是如此，程序只有在经常的写与读的过程中才能提高，这就是我在这次课程设计中的最大收获。
通过这次对数字温度计的设计与制作，让我们了解了设计电路的程序，也让我们了解了关于数字温度计的原理与设计理念，要设计一个电路总要先用仿真仿真成功之后才实际接线的。
但是最后的成品却不一定与仿真时完全一样，因为，在实际接线中有着各种各样的条件制约着。
并且，在仿真中无法成功的电路接法，在实际中因为芯片本身的特性而能够成功。
所以，在设计时应考虑两者的差异，从中找出最适合的设计方法。
从这次的课程设计中，我真正的意识到，在以后的学习中，要理论联系实际，把我们所学的理论知识应用到实际当中，学习单机片机更是如此，程序只有在经常的写与读的过程中才能提高，这就是我在这次课程设计中的最大收获。
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