【正文】 .......................................... 11 第三章 軟件仿真與實物的檢測、調(diào)試 ............................ 16 軟件仿真 ................................................................................................................. 16 實物的調(diào)試 ............................................................................................................. 17 設計結論 ..................................................... 19 致 謝 ....................................................... 20 參考文獻 ..................................................... 20 附 件 ....................................................... 21 元件清單 ............................................................. 21 2 摘 要 本設計 是 一種基于 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器 的數(shù)字溫度計設計制作 ， 本 設計 中的 數(shù)字 溫度 溫度計 是由 MCU(Micro Control Un， 微控制單元 )、溫度 采集 器、顯示器 三 部分組成。5 湖南理工職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計任務書 畢業(yè)設計題目： 數(shù)字溫度計設計與制作 題目類型 實驗研究 題目來源 教師科研題 畢業(yè)設計時間從 2021425 至 2021525 1. 畢業(yè)設計內(nèi)容要求： 本設計采用 AT89C51 作 MCU(Micro Control Unit,微控制單元 )， DS18B20 作溫度采 集芯片，四位數(shù)碼管（或液晶屏）作顯示電路，對環(huán)境溫度進行 測量并顯示出來。接通 電源，數(shù)碼管點亮先不顯示溫度數(shù)據(jù)，稍微延時，數(shù)碼管顯示當前環(huán)境溫度，環(huán)境溫度改變，數(shù)碼管不延時隨之變換顯示數(shù)據(jù)，數(shù)碼管顯示溫度范圍為 ℃ ℃，精度為 ℃，每次溫度變化以 ℃跳變。 MCU 采用單片機 AT89C51 芯 片，溫度采集器采用 DS18B20 溫度傳感器，顯示器采用四位數(shù)碼管。 單片機程序使用 KeiluVision2 編程軟件編寫程序，本設計采用單片機匯編語言編寫程序。精度為 ℃。主控制器 數(shù)碼管顯示 設計總體框圖 本設計中的數(shù)字溫度計可以直接對環(huán)境溫度進行測量并顯示出來，設計方框圖（圖 11），主控制器對溫度信號處理并輸出，時鐘振蕩給主控制器提供內(nèi)部時序，單片機復位，溫度傳感器用于采集溫度信號，數(shù)碼管顯示溫度讀數(shù)。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除 100 次。 性能參數(shù) : 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲器 數(shù)據(jù)保留時間： 10年 三級程序存儲器鎖定 32 可編程 I/O線 5 個中斷源 低功耗的閑置和掉電模式 特征說明 : 每個器件有唯一的 64 位的序列號存儲 在內(nèi)部存儲器中 無需外部器件 供電范圍為 到 。 測溫范圍為 55～＋ 125℃（－ 67～＋ 257℉） 5℃ 最多在 750ms 內(nèi)將溫度轉換為 12 位數(shù)字 報警搜索命令識別并標志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的 器件 應用包括溫度控制 、工業(yè)系統(tǒng)、消費品、溫度計或任何 熱感測系統(tǒng) 6 圖 13 DS18B20S 實物引腳圖 數(shù)碼管 本設計中的顯示數(shù)碼管采用的是四位數(shù)碼管（圖 14,15），數(shù)碼管共 12 個引腳， 4個引腳為公共控制端，另外 8 個分別控制數(shù)碼管上 7 段橫線和小數(shù)點亮滅。 溫度傳感器采用 DS18B20 溫度傳感器 ,其 獨特的單線接口僅需一個端口引腳進行通訊。數(shù)碼管的 8個控制顯示字符腳與 AT89C51 之間需并聯(lián)上拉電阻。 原理圖的繪制 圖 16 溫度計原理圖 本設計中原理圖 (圖 16)的繪制使用 protel 99 se ,圖中 U1 為 AT89C51 芯片 ,芯片 18和 19腳之間接一個 或 12MHz晶振 ,晶振之后分接 2個 22pF瓷片 8 電容 ,此 處就是時鐘振蕩電路。 U2表示 DS18B20 溫度傳感器，其 3 腳電源和 2 腳信號端之間并聯(lián)一個 ， 3腳接地。芯片 共 4 個端口分接數(shù)碼管 4 個公共控制端，控制端與 P1端之間為數(shù)碼管驅(qū)動電路，驅(qū)動電路中兩種電阻可分選 200Ω電阻， PNP型三極管可選購 9012 型 號三極管。首先制作 PCB 板，講圖 17按照 100%的比例打印到熱轉印紙上，圖紙需打印在紙張光滑的一面，打印好后將圖紙平鋪在以打磨拋光好的 PCB 板上，將紙張固定，通過熱轉 印機將紙張上的圖形轉印到 PCB 板上，轉印好后檢查是否有沒轉印到地方，這些地方可用字跡涂改液涂抹，涂抹完后可以開始腐蝕 PCB 板。如在繪制 PCB 板時放置了焊盤，就可以用打孔機對照板上焊孔打孔，如之前沒有放置焊盤，還需對照原圖自己瞄點在打孔，打孔完成后， PCB 板就制作完成，可以對照原圖插放焊接元器件。電解電容，三極管， DS18B20 溫度傳感器，排阻都有正負極性之分，插元件時要注意分清方向和極性，特別是三極管的基極、集電極和發(fā)射極要對照實物引腳插放，一旦插錯引腳就會影響試驗成功。所有元件插放好后，開始焊接固定，焊接時要注意焊接的時間，時間過長可能會將 PCB板上的銅箔焊掉，影響電路的連接，焊點要求光滑美觀，焊接完后減去元件過長引腳，以防引腳接觸是電路斷路，引腳剪完可用萬用表檢測電路是否短路，是否存在虛焊，電路是否連通。 圖 18 實物圖 10 第二章 溫度計的軟件設計 程序編寫軟件 本設計需要從硬件和軟件兩方面來完成設計，其中軟件設計中程序的編寫選擇了 KeiluVision2 編程軟件來完成。 AT89C51 芯片將高低電平信號轉換為 BCD 碼，就可以由數(shù)碼管顯示出數(shù)據(jù)，溫度計程序的關鍵在于從 DS18B20 溫度傳感器中讀出溫度以及 DS18B20內(nèi)部溫度數(shù)據(jù)轉換，編程中主要語句應該用于描敘從 DS18B20 中讀出溫度信號。這是關于 DS18B20 的讀寫程序 ,數(shù)據(jù)腳 ,晶振 12MHZ 。進行溫度顯示 ,這里我們考慮用四位數(shù)碼管來顯示溫度 。單片機內(nèi)存分配申明 TEMPER_L EQU 29H 。用于保存讀出溫度的高 8 位 FLAG1 EQU 38H 。數(shù)碼管個位數(shù)存放內(nèi)存位置 B_BIT EQU 21H 。數(shù)碼管小數(shù)存放內(nèi)存位置 ORG 0000H 。清所有標志位 LCALL INIT_1820 。調(diào)用讀溫度子程序 。將 28H 中的低 3 位移入 29H 中的高 4 位的相應位，且最高位補 0,這樣獲得一個新字節(jié) ,這個字節(jié)就是實際測量獲得的溫度值整數(shù)部分 MOV R0,29H MOV A,29H MOV C,40H 。調(diào)用數(shù)碼管顯示子程序 AJMP MAIN 。主機發(fā)出延時 600us 的復位低脈沖 DJNZ R0,$ DJNZ R1,LT1 SETB 。等待 DS18B20 回應 DJNZ R0,LT2 LJMP LT4 LT3: SETB FLAG1 。清標志位 ,表示 DS1820 不存在 LJMP LT7 LT5: MOV R0,210 LT6: DJNZ R0,LT6 。讀出轉換后的溫度值 GET_TEMPER: JB FLAG1,GT2 RET 。跳過 ROM 匹配 LCALL WRITE_1820 MOV A,44H 。延時一段時間 ,等待 AD 轉換結束 LCALL INIT_1820 。跳過 ROM 匹配 LCALL WRITE_1820 MOV A,0BEH 。將讀出的溫度數(shù)據(jù) 保存到 28H/29H RET 13 。一共 8位數(shù)據(jù) CLR C WR1: CLR 。在寫開始 15us 之前要讀入數(shù)據(jù)，也即在寫 1時要在啟動后 15us 內(nèi) DJNZ R3,$ 。延時 15us60us 讓 DS18B20 采樣數(shù)據(jù)線，此處延時約 51us DJNZ R3, 。8 位數(shù)據(jù)是否寫完 SETB RET 。將溫度高位和低位從 DS18B20 中讀出 MOV R1,29H 。數(shù)據(jù)一共有 8 位 RE2: CLR C SETB NOP NOP 。設為數(shù)據(jù)輸入 MOV R3,5 。讀與寫一樣，啟動后 15us 之前讀入數(shù)據(jù)，這里延時 13us后讀入數(shù)據(jù) MOV R3,25 。8 位數(shù)據(jù)是否讀完？ MOV R1,A DEC R1 。兩字節(jié)溫度值是否讀完，讀完則返回，否則繼續(xù) RET