【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 第 9 頁(yè) 共 28 頁(yè)圖 321（a） 單片機(jī)控制數(shù)碼管顯示溫度值圖 321 （b） 單片機(jī)控制數(shù)碼管顯示溫度值d0 d0d1 d1d2 d2d3 d3d4 d4d5 d5d6 d6d7 d7d0d1d2d3d4d5d6d7ERSRSWEWXTAL218XTAL119ALE3031PSN29RST9P0./U1AT89S51C12PFC22PFC310uFX112MR110kD714613D51241D31029D1807E6RW5S4VS1D2VE3LCD1LM016L234567891RP1RESPACK8 GND1U2DS18B20D1LERED D2LEGRENLS1SOUNDERR320R420d0 d0d1 d1d2 d2d3 d3d4 d4d5 d5d6 d6d7 d7d0d1d2d3d4d5d6d7ERSRSWEWXTAL218XTAL119ALE3031PSN29RST9P0./U1AT89S51C12PFC22PFC310uFX112MR110kD714613D51241D31029D1807E6RW5S4VS1D2VE3LCD1LM016L234567891RP1RESPACK8 DQ2VC3GND1U2DS18B20D1LEDRED D2LEDGRENLS1SOUNDERR320R420 基于 AT89S51 單片機(jī)的數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì) 作者：王露 第 10 頁(yè) 共 28 頁(yè)圖 321（b） 單片機(jī)控制數(shù)碼管顯示溫度值 主控制器單片機(jī) AT89S51 具有低電壓供電和小體積等特點(diǎn)，兩個(gè)端口剛好滿足電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要，很合適攜手特式產(chǎn)品的使用。主機(jī)控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過(guò)三個(gè)步驟：初始化、ROM 操作指令、存儲(chǔ)器操作指令。必須先啟動(dòng)DS18B20 開(kāi)始轉(zhuǎn)換，再讀出溫度轉(zhuǎn)換值。 顯示電路LCD 顯示電路：采用三位數(shù)碼管顯示溫度值, 最高位的數(shù)碼管當(dāng)溫度是負(fù)值時(shí)顯示為。數(shù)碼管八段段碼利用單片機(jī) P0 口控制 , 3 個(gè)數(shù)碼管位碼利用 P2. 0P2. 2 控制,顯示溫度值用動(dòng)態(tài)掃描方式 [18]。 溫度檢測(cè)電路DS18B20 最大的特點(diǎn)是單總線數(shù)據(jù)傳輸方式， DS18B20 的數(shù)據(jù) I/O 均由同一條線來(lái)完成。DS18B20 的電源供電方式分為寄生電源和外部供電方式兩種。當(dāng)處于寄生電源方式時(shí) VDD 和 GND 都接地,很適合空間受限及需要遠(yuǎn)程溫度探測(cè)的場(chǎng)合 , 原理是信號(hào)線 DQ 為高電平時(shí), DS18B20 由竊取信號(hào)能量供電；當(dāng) DQ 為低電平時(shí) DS18B20 由釋放能量供電。但是寄生電源方式供電需強(qiáng)上拉電路, 軟件控制變得很復(fù)雜(特別是在溫度轉(zhuǎn)換完成及數(shù)據(jù)拷貝到 E178。PROM 完成時(shí)) , 同時(shí)芯片性能也會(huì)降低 [19]。因此, 在條件允許的情況下,應(yīng)盡量選擇外供電方式。無(wú)論是內(nèi)部寄生電源還是外部供電，I/O 口線要接 5KΩ 左右的上拉電。在這里采用前者方式供電。DS18B20 與芯片連接電路如圖 322 所示：圖322 DS18B20與單片機(jī)的連接 溫度報(bào)警電路 基于 AT89S51 單片機(jī)的數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì) 作者：王露 第 11 頁(yè) 共 28 頁(yè) 本設(shè)計(jì)采軟件處理報(bào)警，利用有源蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警輸出。當(dāng)所測(cè)溫度超過(guò)獲低于所預(yù)設(shè)的溫度時(shí)，數(shù)據(jù)口相應(yīng)拉高電平，報(bào)警輸出 [20]。 軟 件 設(shè) 計(jì) 概述整個(gè)系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)是由硬件電路配合軟件來(lái)完成的，軟件功能依據(jù)硬件大致確定了。可按軟件的不同功能分為兩大類：一類是監(jiān)控軟件（主程序） ，用來(lái)協(xié)調(diào)執(zhí)行模塊與操作者之間的關(guān)系。另一類是執(zhí)行軟件（子程序） ，用來(lái)完成實(shí)質(zhì)性的功能比如測(cè)量、顯示等。把每個(gè)執(zhí)行模塊分別列出并進(jìn)行功能和接口定義。規(guī)劃好各個(gè)執(zhí)行模塊繼而對(duì)監(jiān)控程序進(jìn)行規(guī)劃。選擇合適的監(jiān)控程序結(jié)構(gòu)然后依據(jù)實(shí)時(shí)性對(duì)監(jiān)控軟件與執(zhí)行模塊之間的調(diào)度關(guān)系進(jìn)行安排。運(yùn)行程序見(jiàn)附錄。 主程序模塊主程序需要調(diào)用 4 個(gè)子程序，分別為數(shù)碼管顯示程序，溫度測(cè)試及處理子程序，報(bào)警子程序，中斷設(shè)定子程序。各模塊程序功能如下 [21]主程序流程見(jiàn)圖 331：●數(shù)碼管顯示程序：向數(shù)碼的顯示送數(shù)，控制系統(tǒng)的顯示部分。●溫度測(cè)試及處理程序：對(duì)溫度芯片送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理判斷和顯示?！駡?bào)警子程序：進(jìn)行溫度上下限判斷及報(bào)警輸出。●中斷設(shè)定程序：實(shí)現(xiàn)設(shè)定上下限報(bào)警功能。 各模塊流程設(shè)計(jì)下面對(duì)主要子程序的流程圖做介紹 溫度檢測(cè)流程DS18B20 在單片機(jī)控制下分三個(gè)階段：●DS18B20 初始化：初始化流程圖見(jiàn) 332：●讀 DS18B20 時(shí)序：讀 DS18B20 流程見(jiàn)圖 333：●寫(xiě) DS18B20 時(shí)序：寫(xiě) DS18B20 流程見(jiàn)圖 334：報(bào)警模塊流程 流程見(jiàn)圖335： 基于 AT89S51 單片機(jī)的數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì) 作者：王露 第 12 頁(yè) 共 28 頁(yè) 中斷設(shè)定流程當(dāng)設(shè)計(jì)需要實(shí)現(xiàn)上限報(bào)警時(shí)，利用 INT0 口進(jìn)行中斷，設(shè)定上限報(bào)警溫度，當(dāng)溫度值達(dá)到上限會(huì)有蜂鳴器及時(shí)報(bào)警提示圖331主程序流程圖 圖 333 讀 DS18B20流 程 圖 基于 AT89S51 單片機(jī)的數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì) 作者：王露 第 13 頁(yè) 共 28 頁(yè)圖 332 DS18B20 初始化流程圖 圖 334 寫(xiě) DS18B20 流程圖圖335 報(bào)警模塊子程序流程圖 基于 AT89S51 單片機(jī)的數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì) 作者：王露 第 14 頁(yè) 共 28 頁(yè)第 4 章 基 于 單 片 機(jī) 的 數(shù) 字 溫 度 計(jì) 設(shè) 計(jì) 的 研 究 總 結(jié)本設(shè)計(jì)利用 AT89S51 芯片和控制溫度傳感器 DS18B20，再輔之以部分外圍電路實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境溫度的測(cè)控，性能穩(wěn)定，精度較高，而且擴(kuò)展性能很強(qiáng)大。由于 DS18B20 支持單總線協(xié)議，我們可以將多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)到 3 根或 2 根線上，CPU 只需一根端口線就能與諸多 DS18B20 通信，占用較少的微處理器的端口就可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫監(jiān)控系統(tǒng)。由于 DS18B20 的測(cè)量精度只有177。 度，往往很多場(chǎng)合需要更加精確的溫度，在所測(cè)溫度精度不變的基礎(chǔ)上必須對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校正。DS18B20 的測(cè)溫精度較高,但存在著一定的誤差。不過(guò),其誤差在時(shí)間和外部環(huán)境變化的條件下,保持相當(dāng)高的穩(wěn)定性。本次設(shè)計(jì)真的讓我進(jìn)步很多，單片機(jī)課程設(shè)計(jì)關(guān)鍵在于軟件算法的設(shè)計(jì)，需要有巧妙的程序算法，雖然以前寫(xiě)過(guò)程序，但我覺(jué)得寫(xiě)好一個(gè)程序并不是一件簡(jiǎn)單的事，例如，以前寫(xiě)的那幾次，數(shù)據(jù)加減時(shí)，我用的都是 BCD 碼，這一次，我全部用的都是 16 進(jìn)制的數(shù)直接加減，有好多的東西，只有我們真的做了，才能真正的掌握，只學(xué)習(xí)理論有些東西是無(wú)法理解的，更談不上掌握。從這次的課程設(shè)計(jì)中，我真正的意識(shí)到，在以后的學(xué)習(xí)中，要加強(qiáng)實(shí)踐，把我們所學(xué)的理論知識(shí)用到實(shí)際當(dāng)中，學(xué)習(xí)單機(jī)片機(jī)更是如此，程序只有在經(jīng)常的寫(xiě)和讀的過(guò)程中才能提高，這就是我在本次課程設(shè)計(jì)中的最大收獲。 基于 AT89S51 單片機(jī)的數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì) 作者：王露 第 15 頁(yè) 共 28 頁(yè)參 考 文 獻(xiàn)[1]張?jiān)?張炎 , DS18B20 溫度傳感器的數(shù)字溫度計(jì)[J].微電子學(xué),2022,37(5):709711,716.[2][J]華章,2022,(31):347.[3][J].硅谷,2022,(9):7171,192.[4]石樹(shù)正,徐政 ,計(jì)[J]. 河北建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào),2022,29(1):8993. 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