1、南京工程學院 通信工程學院 單片機原理及應用課程設計報告實驗學生班級 實驗學生姓名 實驗學生學號 實 驗 時 間 實 驗 地 點 指 導 教 師 實驗成績評定 指導教師簽字 年 月 日目錄摘要3方案論證3方案一3方案二3一.芯片介紹41.1 AT89C5141.2 DS18B205二.設計目的6三.設計要求6四.設計思路64.1硬件設計64.2 軟件設計64.2.1 主程序64.2.2 讀溫度函數74.2.3 溫度轉換函數74.2.4 溫度顯示函數8五 電路設計95.1 外部振蕩源設計95.2 1602液晶顯示電路95.3 數碼管報警次數電路設計95.4 LED報警閃爍電路105.5 蜂鳴器電

2、路105.6 DS18B20與AT89C51連接電路105.7 報警溫度改變電路11六.程序分析116.1主函數116.2 讀取溫度函數126.3 溫度轉換函數126.4 顯示函數126.5軟件運行時間函數146.6改變報警溫度146.7報警計數15七.單片機資源配置15八. 小結15九.參考文獻16附錄 總電路原理圖17附錄 C程序18 摘要 隨著國民經濟的發展，人們需要對各中加熱爐、熱處理爐、反應爐和鍋爐中溫度進行監測和控制。采用單片機來對他們控制不僅具有控制方便，簡單和靈活性大等優點，而且可以大幅度提高被控溫度的技術指標，從而能夠大大的提高產品的質量和數量。在日常生活及工業生產過程中，經

3、常要用到溫度的檢測及控制，溫度是生產過程和科學實驗中普遍而且重要的物理參數之一。在生產過程中，為了高效地進行生產，必須對它的主要參數，如溫度、壓力、流量等進行有效的控制。溫度控制在生產過程中占有相當大的比例。溫度測量是溫度控制的基礎，技術已經比較成熟。傳統的測溫元件有熱電偶和二電阻。而熱電偶和熱電阻測出的一般都是電壓，再轉換成對應的溫度，這些方法相對比較復雜，需要比較多的外部硬件支持。我們用一種相對比較簡單的方式來測量。我們采用美國DALLAS半導體公司繼DS18B20之后推出的一種改進型智能溫度傳感器DS18B20作為檢測元件，溫度范圍為-55125 ºC,最高分辨率可達0.062

4、5 ºC。DS18B20可以直接讀出北側溫度值，而且采用三線制與單片機相連，減少了外部的件電路，具有低成本和易使用的特點。本文介紹一種基于AT89C51單片機的一種溫度測量及報警電路,該電路采用DS18B20作為溫度監測元件，測量范圍0-+100，使用LED模塊顯示，能設置溫度報警上下限。正文著重給出了軟硬件系統的各部分電路，介紹了集成溫度傳感器DS18B20的原理，AT89C51單片機功能和應用。該電路設計新穎、功能強大、結構簡單 關鍵詞：溫度測量；DS18B20；AT89C51方案論證該系統主要由溫度測量和數據采集兩部分電路組成，實現的方法有很多種，下面將列出兩種在日常生活中和工

5、農業生產中經常用到的實現方案。 方案一：使用熱敏電阻由于本設計是測溫電路，可以使用熱敏電阻之類的器件利用其感溫效應，在將隨被測溫度變化的電壓或電流采集過來，進行A/D轉換后，就可以用單片機進行數據的處理，在顯示電路上，就可以將被測溫度顯示出來，這種設計需要用到A/D轉換電路，感溫電路比較麻煩。 方案二：采用數字溫度芯片DS18B20 采用數字溫度芯片DS18B20 測量溫度，輸出信號全數字化。便于單片機處理及控制，省去傳統的測溫方法的很多外圍電路。且該芯片的物理化學性很穩定，它能用做工業測溫元件，此元件線形較好。在0100 攝氏度時，最大線形偏差小于1 攝氏度。DS18B20 的最大特點之一采

6、用了單總線的數據傳輸，由數字溫度計DS18B20和微控制器AT89c51構成的溫度測量裝置,它直接輸出溫度的數字信號,可直接與計算機連接。這樣,測溫系統的結構就比較簡單,體積也不大。采用51 單片機控制，軟件編程的自由度大，可通過編程實現各種各樣的算術算法和邏輯控制，而且體積小，硬件實現簡單，安裝方便。從以上兩種方案，容易看出方案一的測溫裝置可測溫度范圍寬、體積小，但是線性誤差較大。方案二的測溫裝置電路簡單、精確度較高、實現方便、軟件設計也比較簡單，故本次設計采用了方案二。 一.芯片介紹1.1 AT89C51AT89C51 提供以下標準功能：4k 字節Flash 閃爍存儲器，128字節內部RA

7、M，32 個I/O 口線，兩個16位定時/計數器，一個5向量兩級中斷結構，一個全雙工串行接口，片內振蕩器及時鐘電路。同時，AT89C51可降至0Hz的靜態邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節電工作模式。空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時/計數器，串行通信口及中斷系統繼續工作。掉電方式保存RAM中的內容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復位。1.2 DS18B20性能描述：、 獨特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現微處理器與DS18B20的雙向通訊。 、測溫范圍 55+125，固有測溫誤差（注意，不是分辨率，這里之前是錯誤的）0.5。

8、、支持多點組網功能，多個DS18B20可以并聯在唯一的三線上，最多只能并聯8個，實現多點測溫，如果數量過多，會使供電電源電壓過低，從而造成信號傳輸的不穩定。、工作電源: 35V/DC （可以數據線寄生電源） 、在使用中不需要任何外圍元件、 測量結果以912位數字量方式串行傳送 、不銹鋼保護管直徑 6 、適用于DN1525, DN40DN250各種介質工業管道和狹小空間設備測溫、 標準安裝螺紋 M10X1, M12X1.5, G1/2”任選 、PVC電纜直接出線或德式球型接線盒出線,便于與其它電器設備連接。字節序號功能0溫度轉換后的低字節1溫度轉換后的低字節2高溫度觸發器TH3低溫度觸發器TL4

9、配置寄存器5保留6保留7保留8CRC校驗寄存器二.設計目的2.1掌握單總線協議的基本特點及通信過程；2.2掌握數字溫度傳感線DS18B20的基本特點及單總線控制協議；2.3掌握單片機IO端口模擬單總線時序控制程序的編寫方法；2.4掌握LCD液晶顯示器的顯示驅動方法。三.設計要求3.1單片機P0.0和DS18B20的數據端相連；3.2編寫單片機通過IO端口模擬單總線時序控制DS18B20的程序，讀出溫度；3.3在1602字符點陣液晶顯示模塊上顯示實測溫度。四.設計思路4.1硬件設計 按照系統設計功能的要求，確定系統由3個模塊組成：主控制器、測溫電路和顯示電路。數字溫度計總體電路結構框圖所示：DS

10、18B20掃描驅動顯示電路AT89C51 主 控 制 器4.2 軟件設計本系統的軟件系統主要可分為主程序，讀溫度函數，溫度轉換函數，顯示函數等幾個模塊。 4.2.1 主程序 主程序的主要功能是負責溫度的實時顯示、讀出并處理DS18B20的測量溫度值。溫度測量每1S進行一次。主流程圖如下： 4.2.2 讀溫度函數 4.2.3 溫度轉換函數流程圖如下： 4.2.4 溫度顯示函數流程圖如下：五 電路設計5.1 外部振蕩源設計5.2 1602液晶顯示電路5.3 數碼管報警次數電路設計5.4 LED報警閃爍電路5.5 蜂鳴器電路5.6 DS18B20與AT89C51連接電路5.7 報警溫度改變電路六.程

11、序分析6.1主函數void main()delay(10);flag=0;init();initds18b20();while(1)flag=0;Read_Temperature(); temperature_cov();display();6.2 讀取溫度函數 void Read_Temperature(void)ow_reset();write_byte(0xCC); write_byte(0x44); ow_reset();write_byte(0xCC);write_byte(0xBE); temp.c1=read_byte();temp.c0=read_byte();6.3 溫度轉換

12、函數 void temperature_cov(void) cc=temp.c0*256.0+temp.c1; /將溫度從兩個八位數表示成一個十六位數 if (temp.c0>0xF8)/判斷溫度是正數還是負數flag=1; /溫度為負數flag置1cc=cc+1; cc=cc*0.0625;xs = temp.x&0x0f;xs = xs*10;xs = xs/16; 6.4 顯示函數 void display()int i;wc51r(0x80); /寫入緩沖區起始地址為第一行第一列 wc51ddr(0x53); /szmwc51ddr(0x5a);wc51ddr(0x4d)

13、;wc51ddr(0x20);wc51ddr(0x20);time();buzzer=1;for( i=0;i<8;i+) delay(5000);zeng=1;jian=1;wc51r(0xc0);change();if(cc>high) buzzer=0;for(i=0;i<6;i+) wc51ddr(0x20);wc51r(0xc5); wc51ddr(0x41);wc51ddr(0x4c);wc51ddr(0x41);wc51ddr(0x52);wc51ddr(0x4d);for(i=0;i<6;i+) wc51ddr(0x20); wc51ddr(0x54);

14、 wc51ddr(0x4d);if(flag = 1)wc51ddr(0x2d); /如果flag為1表示溫度為負值，顯示-符號,否則顯示+if(cc <= -10) buzzer = 0;else wc51ddr(0x2b); count();wc51ddr(cc/10+0x30); /十位數轉換為LCD顯示模式 wc51ddr(cc%10+0x30); /個位數轉換為LCD顯示模式 wc51ddr(0x2e); /顯示'.'小數點wc51ddr(xs+0x30); wc51ddr(0xdf); /顯示'。符號 wc51ddr(0x43); /顯示C 符號wc5

15、1ddr(0x20); wc51ddr(0x41);wc51ddr(0x3a);wc51ddr(high/10+0x30);wc51ddr(high%10+0x30);s+;for( i=0;i<8;i+)delay (5000);6.5軟件運行時間函數void time() if(s>59) s = 0;m+;if(m>59)m = 0;h+;if(h>11)h=0;wc51ddr(h/10+0x30); wc51ddr(h%10+0x30);wc51ddr(0x3a);wc51ddr(m/10+0x30); wc51ddr(m%10+0x30);wc51ddr(0x

16、3a);wc51ddr(s/10+0x30);wc51ddr(s%10+0x30);6.6改變報警溫度 void change() delay(5); if(zeng = 0)high+;if(jian = 0)high-;delay(100); 6.7報警計數 unsigned char code CharCode=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e;void count()if(buzzer = 0)c+;if(c>15) c=0;P0 = CharCodec;

17、七.單片機資源配置引腳名稱用途P24DS18B20溫度傳感器P20RS1602數據命令選擇端P21E1602使能端P22LEDP27蜂鳴器報警P25加1按鍵溫度報警上限調整P26減1按鍵溫度報警上限調整P3LED燈報警閃爍燈P2數碼管報警次數P1D0D71602數據線八. 小結通過一周的課程設計，我對課上的知識理解的更加透徹，對c語言的編程也更加熟練，在收獲知識的同時，還收獲了閱歷，收獲了成熟，在此過程中，我們通過查找大量資料，請教老師，以及不懈的努力，不僅培養了獨立思考、動手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，在課上，我們學會了很多學習的方法，而這是日后最實用的，真的是受益

18、匪淺。九.參考文獻1. 單片機原理與應用及C51程序設計（第2版）【謝維成 楊加國 主編】2. 單片機原理與應用實驗與課程設計指導書 【岳俊生 宗慧 編】附錄 總電路原理圖附錄 C程序#include <reg51.h>#include <stdio.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intvoid fbusy();void init();void wc51r(uchar cmd) ;void wc51ddr(uchar dat);uchar ow_reset(void);void initds18b2

19、0(void);uchar read_byte(void);void write_byte(uchar val);void temperature_cov(void);void display();void delay(uint i);void time();void change();void count();sbit DQ =P24; /DS18B20端口sbit RS=P20;/LCD端口sbit RW=P21;sbit E=P22;sbit buzzer=P27; /定義蜂鳴器端口sbit zeng = P26;/定義報警溫度增減端口sbit jian = P25;unionuchar

20、 c2;uint x; temp; /聯合體uchar flag; /定義溫度正負值標志變量，正為'0'，負為'1'int cc,xs,h,m,s,high,c;h=0;m=0;s=0,c=0;high=29;unsigned char code CharCode=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e;/*/*延時函數 */*/void delay(uint i)for(;i>0;i-);/*/*復位函數 */*/uchar ow_re

21、set(void)uchar reset;DQ=0;delay(50);DQ=1;delay(3);reset=DQ;delay(25);return(reset);/*/*初始化DS18B20 */*/void initds18b20(void) ow_reset();write_byte(0xCC);write_byte(0x4E);write_byte(0x00);write_byte(0x00);write_byte(0x7F);/*/*從單總線讀取一個字節 */*/uchar read_byte(void)uchar i;uchar value=0;for (i=8;i>0;i

22、-)value>>=1;DQ=0;DQ=1;delay(1);if(DQ)value|=0x80;delay(6);return(value);/*/*向單總線上寫一個字節 */*/void write_byte(uchar val)uchar i;for(i=8;i>0;i-)DQ=0;DQ=val&0x01;delay(5);DQ=1;val=val/2;delay(5);/*/*讀取溫度 */*/ void Read_Temperature(void)ow_reset();write_byte(0xCC); write_byte(0x44); ow_reset(

23、);write_byte(0xCC);write_byte(0xBE); temp.c1=read_byte();temp.c0=read_byte();/*/*溫度轉換 */*/void temperature_cov(void) cc=temp.c0*256.0+temp.c1; /將溫度從兩個八位數表示成一個十六位數 if (temp.c0>0xF8)/判斷溫度是正數還是負數flag=1; /溫度為負數flag置1cc=cc+1; cc=cc*0.0625;xs = temp.x&0x0f;xs = xs*10;xs = xs/16; /*/*顯示 */*/void dis

24、play()int i;wc51r(0x80); /寫入緩沖區起始地址為第一行第一列 wc51ddr(0x53); /szmwc51ddr(0x5a);wc51ddr(0x4d);wc51ddr(0x20);wc51ddr(0x20);time();buzzer=1;for( i=0;i<8;i+) delay(5000);zeng=1;jian=1;wc51r(0xc0);change();if(cc>high) buzzer=0;for(i=0;i<6;i+) wc51ddr(0x20);wc51r(0xc5); wc51ddr(0x41);wc51ddr(0x4c);w

25、c51ddr(0x41);wc51ddr(0x52);wc51ddr(0x4d);for(i=0;i<6;i+) wc51ddr(0x20); wc51ddr(0x54); wc51ddr(0x4d);if(flag = 1)wc51ddr(0x2d); /如果flag為1表示溫度為負值，顯示-符號,否則顯示+if(cc <= -10) buzzer = 0;else wc51ddr(0x2b); count();wc51ddr(cc/10+0x30); /十位數轉換為LCD顯示模式 wc51ddr(cc%10+0x30); /個位數轉換為LCD顯示模式 wc51ddr(0x2e)

26、; /顯示'.'小數點wc51ddr(xs+0x30); wc51ddr(0xdf); /顯示'。符號 wc51ddr(0x43); /顯示C 符號wc51ddr(0x20); wc51ddr(0x41);wc51ddr(0x3a);wc51ddr(high/10+0x30);wc51ddr(high%10+0x30);s+;for( i=0;i<8;i+)delay (5000);/*/*檢查LCD忙狀態 */*fbusy為1時，忙，等待 fbusy為0時,閑，可寫指令與數據 */*/ void fbusy()P1=0xff;RS=0;RW=1;E=1;E=0;while(P1&0x80)E=0;E=1;delay(256);/*/* LCD初始化設定 */*/vo