DS18B20单片机课程设计任务书

《DS18B20单片机课程设计任务书》由会员分享，可在线阅读，更多相关《DS18B20单片机课程设计任务书（10页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、 课程设计任务书课程名称： 单片机课程设计 题 目： DS18B20测温计设计 学 院： 至诚学院 系： 电气工程及其自动化 专 业： 电气工程与自动化 班 级： 07级1班 起讫日期： 2009.12.21 2009.01.08 指导教师： 高伟 职称： 讲师 一 设计内容以及详细功能采用8051单片机和温度传感器DS18B20设计一种数字温度计,测温范围为-55128,测量精度为0.1,由按键设定报警上下限值TH和TL,采用点阵字符型液晶模块作为数字温度计的显示器。当实测温度超过设定温度限制范围时，发出声光报警信号。二 设计目的（1）加强对单片机和C51语言的认识，充分掌握和理解设计各部分

2、的工作原理、设计过程、选择芯片器件、模块化编程等多项知识。（2）用单片机模拟实现具体应用，使个人设计能够真正使用。（3）把理论知识与实践相结合，充分发挥个人能力，并在实践中锻炼。（4）提高利用已学知识分析和解决问题的能力。（5）提高实践动手能力。总体设计及核心器件简介一 总体设计整个设计以AT89C51单片机和温度传感器DS18B20芯片为核心，LCD液晶显示电路、按键电路、晶振电路、复位电路，声光报警电路组成。AT89C51DS18B20LCD液晶显示器按键电路晶振电路复位电路声光报警电路二 核心器件简介1AT89C51单片机简介AT89C51是美国ATMEL公司推出的系列单片机，将多种功能

3、的8位CPU与FPEROM（快闪可编程/擦除只读存储器）结合在一个芯片上，是一种低功耗、高性能的CMOS控制器，为很多嵌入式控制应用提供了非常灵活而又价格适宜的方案，其性能价格比远高于同类芯片。它与MCS-51指令系统兼容，片内FPEROM允许对程序存储器在线重复编程，也可用常规的EPROM编程器编程，可循环写入/擦除1000次。89C51内含4KB的FPEROM，一般的EEPROM的字节擦除时间和写入时间基本上均为10ms，对于任一个实时控制系统来说，这样长的时间是不可能在线修改程序的。图22 89C51内部结构图与EEPROM相比较，FPEROM大大缩短了存储内容擦除和写入的时间，为在线改

4、写程序提供了极大的方便，而且价格也比带EPROM87C系列单片机便宜，这更显示出了89C系列的优越性。它还有128*8Bit的片内RAM；32根I/O线；2个16位定时/计数器；5个中断源；一个全双工的异步串行口；间歇和掉电工作模式；三级程序存储器加密；全静态工作，晶振工作范围：0Hz24MHz。2管脚功能AT89C51单片机为40引脚芯片如图23所示。I/O口线: P0、P1、P2、P3共四个八位P0口是三态双向口, 通称数据总线口, 因为只有该口能直接用于对外部存储器的读写操作。P0口也用以输出外部存储器的低8位地址。由于是分时输出, 故应在外部加锁存器将此地址数据锁存, 地址锁存信号用A

5、LE。P1口是专门供用户使用的I/O口, 是准双向口。P2口是从系统扩展时作高8位地址线用。不扩展外部存储器时, P口也可以作为用户I/O口线使用, P2口也是准双向口。P3口是双功能口, 该口的每一位均可独立地定义为第一I/O 功能或第二I/O功能。作为第一功能使用时操作同P1口。P3口的第二功能如表21。图2-3 89C51引脚图控制口线: PSEN (片外取控制)、AL E( 地址锁存控制)、EA (片外储器选择)、RE2SET (复位控制) ;电源及时钟: CCC、VSS; XTAL 1, XTAL 2表2-1 引脚功能表2.3 DS18B20芯片 DS18B20温度传感器是美国DAL

6、LAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现位的数字值读数方式。DS18B20的性能特点如下：独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信；多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能；无须外部器件；可通过数据线供电，电压范围为3.05.5；零待机功耗；温度以或位数字；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采用脚PR35封装或脚SOIC封装，其内部结构框图如图2

7、所示。图2 DS18B20内部结构框图64位ROM的结构开始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。温度报警触发器和，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和一个非易失性的可电擦除的EERAM。高速暂存RAM的结构为字节的存储器，结构如图3所示。头个字节包含测得的温度信息，第和第字节和的拷贝，是易失的，每次上电复位时被刷新。第个字节，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

8、值。该字节各位的定义如图3所示。低位一直为，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，用户要去改动，R1和0决定温度转换的精度位数，来设置分辨率。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。 高速暂存的第、字节保留未用，表现为全逻辑。第字节读出前面所有字节的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、字节

9、。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0.0625LSB形式表示。 当符号位时，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。DS18B20完成温度转换后，就把测得的温度值与RAM中的TH、T字节内容作比较。若TH或TTL，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

10、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；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、温度寄存器中，计数器和温度寄存器被预置在55所对应的一个基数值。 减法计数器对低温度系数晶振产生的

11、脉冲信号进行减法计数，当减法计数器的预置值减到时，温度寄存器的值将加，减法计数器的预置将重新被装入，减法计数器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。单元电路模块设计1复位电路由按键来实现复位。复位信号是高电平有效，其有效时间应持续24个振荡周期以上可实现复位。2晶振电路选取原则：传统做法，但能够实现所需，即最简单也最是实用。电容选取22uF，晶振为11.0592Hz。3按键电路按键扫描子程序对

12、数字温度计的K1K4键进行扫描，得到键值完成相应操作。设计按下K1键查看温度报警值，按下K3键返回。按下K2键设定温度报警值，再次按下K2键调整TH的设定值，按下K3键调整TH的设定值，设定过程中可以通过按键K1来决定是增还是减调整，按下K4键将设定的温度报警值写入DS18B20。设定完毕，将温度报警值写入DS18B20的E2ROM中保存，每次开机时自动从DS18B20中读出温度报警值。4 LCD显示电路VSS：地线输入端。VDD：+5V电源输入端。RS：寄存器选择信号输入线，低电平选通指令寄存器，高电平选通数据寄存器。R/W)()：读/写信号输入线，低电平为写入，高电平为读出。E：片选信号输

13、入线，高电平有效。D0D7：数据总总线。5 DS18B20 与单片机接口电路VCC:+5CGND:地DQ:单线应用的数据输入/输出引脚软件编程设计预计设计的数字温度计软件程序主要有DS18B20复位与检测子程序、读温度子程序、温度数据处理子程序、温度显示子程序、按键扫描子程序、报警值设定子程序、温度比较子程序等。主程序首先进行初始化，当检测到DS18B20存在时发出温度转换命令和读温度命令，再分别调用相应的数据处理子程序，完成温度测量及显示工作。DS18B20复位与检测子程序的主要功能为检测DS18B20是否存在。若存在则将标志位置1，不存在则将标志位置0。后续程序可以通过判断标志位来决定进行

14、何种操作。读温度子程序只读出DS18B20暂存器前4个字节的数据：温度值LSB、温度值MSB、温度报警值TH和TL，并将它们分别存入相应的地址空间。温度数据处理子程度首先判断温度值MSB的标志位，当符号位为0时，表示测得的温度值为正值，可以直接将二进制转换为十进制；当符号位为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。计算时先将温度值LSB的低四位取出，进行小数部分数据处理。再将温度值LSB的高四位和温度值MSB的低四位取出，重新组合后进行整数部分数据处理。温度显示子程序将从DS18B20读出的温度值，经过数据处理后，送往LCD进行实测温度显示。参考文献：1李朝青.单片机原理及接口技术（第三版）.杭州：北京航空航天大学出版社，2009附:课设名单