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一．任務(wù)及功能要求
設(shè)計制作一個數(shù)字溫度計，該溫度計要求測溫范圍在-30℃~110℃，誤差在±0.5℃以內(nèi)，用LED數(shù)碼管直讀顯示。
二．方案論證
傳統(tǒng)的測溫元件有熱電偶和熱電阻，而它們測出的一般都是電壓，再轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的溫度，需要比較多的外部硬件支持，電路復(fù)雜，軟件調(diào)試復(fù)雜，制作成本高。所以我們改用一種智能傳感器DS18B20作為檢測元件，測溫范圍-55℃~125℃，分辨率最大可達0.0625℃。DS18B20可以直接讀出被測溫度值。而且采用3線制與單片機相連，減少了外部硬件電路，具有低成本和易使用的特點。
三．系統(tǒng)硬件電路設(shè)計
系統(tǒng)由3個模塊組成：主控制器.測溫電路和顯示電路。結(jié)構(gòu)框圖如下所示。
 
3.1主控制器
單片機使用AT89S52。易于調(diào)試及燒錄。
3.2顯示電路
顯示電路采用4位共陽LED數(shù)碼管，從P1口輸出段碼，列掃描用P3.2~P3.5來實現(xiàn)，列驅(qū)動用9012三極管。
3.3系統(tǒng)設(shè)計電路原理圖：
四．系統(tǒng)程序的設(shè)計
系統(tǒng)程序的設(shè)計主要包括C程序主函數(shù).DS18B20復(fù)位函數(shù). DS18B20寫字節(jié)函數(shù). DS18B20讀字節(jié)函數(shù).溫度計算轉(zhuǎn)換函數(shù)和顯示函數(shù)等。
程序清單：
# include "reg51.h"
# include "intrins.h"
# define disdata P1
# define discan P3
# define uchar unsigned char
# define uint unsigned int
sbit DQ =P3^7;
sbit DIN =P1^7;
uint h;
uchar code ditab[16]=
{0X00,0x01,0x01,0x02,0x03,0x03,0x04,0x04,0x05,0x06,0x06,0x07,0x08,0x08,0x09,0x09};
uchar code dis_7[12]= {0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xff,0xbf};
uchar code scan_con[4]={0xfb,0xf7,0xef,0xdf};
uchar data temp_data[2]={0x00, 0x00,};
uchar data display[5]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00};
void delay(uint t)
{
for(;t>0;t--);
}
scan()
{
char k;
for(k=0;k<4;k++)
{
disdata=dis_7[display[k]];
if(k==1){DIN=0;}
discan=scan_con[k];delay(90);discan=0xff;
}
}
ow_reset(void)
{
char presence=1;
while(presence)
{
while(presence)
{
DQ=1;_nop_();_nop_();
DQ=0;
delay(50);
DQ=1;
delay(6);
presence=DQ;
}
delay(45);
presence =~DQ;
}
DQ=1;
}
void write_byte(uchar val)
{
uchar i;
for(i=8;i>0;i--)
{
DQ=1;_nop_();_nop_();
DQ=0;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
DQ=val&0x01;
delay(6);
val=val/2;
}
DQ=1;
delay(1);
}
uchar read_byte(void)
{
uchar i;
uchar value=0;
for(i=8;i>0;i--)
{
DQ=1;_nop_();_nop_();
value >>=1;
DQ=0;
_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
DQ=1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
if (DQ)value|=0x80;
delay(6);
}
DQ=1;
return(value);
}
read_temp()
{
ow_reset();
write_byte(0xcc);
write_byte(0xbe);
temp_data[0]=read_byte();
temp_data[1]=read_byte();
ow_reset();
write_byte(0xcc);
write_byte(0x44);
}
work_temp()
{
uchar n=0;
if(temp_data[1]>127)
{temp_data[1]=(256-temp_data[1]);
temp_data[0]=(256-temp_data[0]);n=1;}
display[4]=temp_data[0]&0x0f;display[0]=ditab[display[4]];
display[4]=((temp_data[0]&0xf0)>>4)|((temp_data[1]&0x0f)<<4) ;
display[3]=display[4]/100;
display[1]=display[4]%100;
display[2]=display[4]/10;
display[1]=display[4]%10;
if(!display[3]){display[3]=0x0a;
if(!display[2]){display[2]=0x0a;}}
if(n){display[3]=0x0b;}
}
main ()
{
disdata=0xff;
discan=0xff;
for(h=0;h<4;h++){display[h]=8;}
ow_reset();
write_byte(0xcc);
write_byte(0x44);
for(h=0;h<500;h++)
{scan();}
while(1)
{
read_temp();
work_temp();
for(h=0;h<500;h++)
{scan();}
}
}
本程序經(jīng)調(diào)試通過。
五．調(diào)試及性能分析
系統(tǒng)調(diào)試以程序為主。硬件調(diào)試首先檢查電路的焊接是否正確，然后用萬用表測試或通電檢測。軟件調(diào)試以編程序并進行硬件的正確性檢驗。由于DS18B20與單片機采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，對DS18B20進行讀/寫編程時必須嚴格地保證讀/寫時序，否則將無法讀取測量結(jié)果。本程序采用單片機C語言編寫，用Keil C51編譯器編程調(diào)試。軟件調(diào)試到能顯示溫度值，而且在有溫度變化時（例如用手去接觸），顯示溫度能改變就基本完成本設(shè)計。 |
66821730(技術(shù)支持)
