基于dsb的数字温度计.doc
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基于DS18B20的数字温度计
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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DS18B20LCD1602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,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ROM、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480-960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480-960微秒的低电平出现,如果有,在总线转为高电平后等待15-60微秒后将总线电平拉低60-240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:
16×2个字符
芯片工作电压:
4.5—5.5V
工作电流:
2.0mA(5.0V)
模块最佳工作电压:
5.0V
字符尺寸:
2.95×4.35(W×H)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
1
VSS
电源地
9
D2
数据
2
VDD
电源正极
10
D3
数据
3
VL
液晶显示偏压
11
D4
数据
4
RS
数据/命令选择
12
D5
数据
5
R/W
读/写选择
13
D6
数据
6
E
使能信号
14
D7
数据
7
D0
数据
15
BLA
背光源正极
8
D1
数据
16
BLK
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。
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7~14脚:
D0~D7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
#include
unsignedcharcodedigit[10]={"0123456789"};//定义字符数组显示数字
unsignedcharcodeStr[]={"TestbyDS18B20"};//说明显示的是温度
unsignedcharcodeError[]={"Error!
Check!
"};//说明没有检测到DS18B20
unsignedcharcodeTemp[]={"Temp:
"};//说明显示的是温度
unsignedcharcodeCent[]={"Cent"};//温度单位
/******************************************************************************
以下是对液晶模块的操作程序
*******************************************************************************
sbitRS=P2^0;//寄存器选择位,将RS位定义为P2.0引脚
sbitRW=P2^1;//读写选择位,将RW位定义为P2.1引脚
sbitE=P2^2;//使能信号位,将E位定义为P2.2引脚
sbitBF=P0^7;//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=(3×33+2)×10=1010(微秒),可以认为是1毫秒
***************************************************/
voiddelay1ms()
{
unsignedchari,j;
for(i=0;i<10;i++)
for(j=0;j<33;j++)
;
}
/*****************************************************
函数功能:
延时若干毫秒
入口参数:
n
***************************************************/
voiddelaynms(unsignedcharn)
{
unsignedchari;
for(i=0;i delay1ms(); } /***************************************************** 函数功能: 判断液晶模块的忙碌状态 返回值: result。 result=1,忙碌;result=0,不忙 ***************************************************/ bitBusyTest(void) { bitresult; 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 returnresult; } /***************************************************** 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 ***************************************************/ voidWriteInstruction(unsignedchardictate) { 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_(); _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 ***************************************************/ voidWriteAddress(unsignedcharx) { 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) ***************************************************/ voidWriteData(unsignedchary) { while(BusyTest()==1); RS=1;//RS为高电平,RW为低电平时,可以写入数据 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 ***************************************************/ voidLcdInitiate(void) { delaynms(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: 16×2显示,5×7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 ************************************************************************/ sbitDQ=P3^3; unsignedchartime;//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 ***************************************************/ bitInit_DS18B20(void) { bitflag;//储存DS18B20是否存在的标志,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;time<2;time++)//略微延时约6微秒 ; DQ=0;//再将数据线从高拉低,要求保持480~960us for(time=0;time<200;time++)//略微延时约600微秒 ;//以向DS18B20发出一持续480~960us的低电平复位脉冲 DQ=1;//释放数据线(将数据线拉高) for(time=0;time<10;time++) ;//延时约30us(释放总线后需等待15~60us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(DQ=0表示存在) for(time=0;time<200;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 ***************************************************/ unsignedcharReadOneChar(void) { unsignedchari=0; unsignedchardat;//储存读出的一个字节数据 for(i=0;i<8;i++) { DQ=1;//先将数据线拉高 _nop_(); //等待一个机器周期 DQ=0;//单片机从DS18B20读书据时,将数据线从高拉低即启动读时序 dat>>=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;time<2;time++) ;//延时约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dat else dat|=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r[i] for(time=0;time<8;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(unsignedchardat) { unsignedchari=0; for(i=0;i<8;i++) { DQ=1;//先将数据线拉高 _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;time<10;time++) ;//延时约30us,DS18B20在拉低后的约15~60us期间从数据线上采样 DQ=1;//释放数据线 for(time=0;time<1;time++) ;//延时3us,两个写时序间至少需要1us的恢复期 dat>>=1;//将dat中的各二进制位数据右移1位 } for(time=0;time<4;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 ***************************************************/ voiddisplay_error(void) { unsignedchari; 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(Error[i]! ='\0')//只要没有写到结束标志,就继续写
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