基于ds18b20的数字温度计设计—刘升硕20xx62

基于ds18b20的数字温度计设计—刘升硕20xx62内容摘要：

常工作状态下复位管脚为低电平。 单片机的引脚图如图 32 所示。 扬州工业职业技术学院毕业论文 4 X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 .01P 1 .12P 1 .23P 1 .34P 1 .45P 1 .56P 1 .67P 1 .78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 /R D17P 3 .6 /W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 /A 821P 2 .1 /A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 S 5 1 图 32 单片机引脚 图 P0 口： P0 为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。 当P1 口的管教第一次写 1 时，被定义为高阻输 入。 P0 能够用于外部程序数据存储器， 它可以被定义为数据 /地址的第八位。 在 FIASH 编程时， P0 口作为原码输入口，当 FIASH 进行校验时， P0 输出原码，此时 P0 外部必须被拉高。 P1 口： P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P1 口缓冲器能接收输出 4TTL 门电流。 P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入，P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。 在 FLASH编程和校验时， P1 口作为第八位地址接收。 P2 口： P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P2 口缓冲器可接收，输 出 4 个 TTL 门电流，当 P2 口被写 “1” 时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。 并因此作为输入时， P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。 这是由于内部上拉的缘故。 P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时， P2 口输出地址的高八位。 在给出地址 “1” 时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时， P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。 P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3 口： P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4 个TTL 门电流。 当 P3 口 写入 “1” 后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。 扬州工业职业技术学院毕业论文 5 作为输入，由于外部下拉为低电平， P3 口将输出电流（ ILL）这是由于上拉的缘故。 管脚 和 备选功能 RXD（串行输入口） TXD（串行输出口） /INT0（外部中断 0） /INT1（外部中断 1） T0（记时器 0 外部输入） T1（记时器 1 外部输入） /WR（外部数据存储器写选通） /RD（外部数据存储器读选通） P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号 RST：复位输入。 当振荡 器复位器件时，要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。 在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。 在平时， ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6。 因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。 然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 ALE 脉冲。 如想禁止 ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置 0。 此时， ALE 只有在执行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。 另外，该引脚被略微拉高。 如果微 处理器在外部执行状态 ALE 禁止，置位无效。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。 在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次 /PSEN 有效。 但在访问外部数据存储器时，这两次有效的 /PSEN 信号将不出现。 /EA/VPP：当 /EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（ 0000HFFFFH），不管是否有内部程序存储器。 注意加密方式 1 时， /EA 将内部锁定为 RESET；当/EA 端保持高电平时，此间内部程序存储器。 在 FLASH 编程期间，此引脚也用于施加 12V 编程电源（ VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入 及内部时钟工作电路的输入。 扬州工业职业技术学院毕业论文 6 XTAL2：来自反向振荡器的输出。 振荡器特性 : XTAL1 和 XTAL2 分别为反向放大器的输入和输出。 该反向放大器可以配置为片内振荡器。 石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。 如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2 应不接。 有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。 温度采集电路 温度采集电路即为 DS18B20 和单片机的连接电路。 温度采集电路如图 33所示， 通信方式 为单总线通信。 1.0DQ2VCC3GND1U6DS 1 8 B 2 0R64 .7 K 图 33 温度采集电路图 DS18B20 是单总线控制器件，其体积小，适用电压宽，经济实用。 其测量温度范围为 50— +110℃ ，系统的抗干扰能力强。 适合于恶劣环境的温度测量。 其内部境结构有四部分组成： 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，引脚排列和封装如图 34 所示。 扬州工业职业技术学院毕业论文 7 图 34 DS18B20 的引脚图 2━数字信号输入﹨输出端 1━电源地 3━为外接供电电源输入端 DS18B20 工作过程 的协议是：初始化 ROM 操作命令 RAM 操作命 令 处理数据。 此外 DS18B20 有严格的时序要求。 对于 DS18B20 的读时序分为读 0 时序和读 1 时序两个过程。 读时序是从主机把单总线拉低之后，在 15 秒之内就得释放单总线，以让 DS18B20 在完成一个读时序过程，至少需要 60 微妙才能完成。 报警电路 报警电路由一个 PNP 三极管和电阻 R1,R2 以及蜂鸣器和红色发光二极管组成，报警电路如图 35 当单片机未检测到 18B20 正常存在时或所测温度超过设定温度上下限时，通过软件对 口送底电平，使 PNP 三极管导通，蜂鸣器长鸣，并且红色发光二极管导通发光，起警示作用。 扬州工业职业技术学院毕业论文 8 Q1P N PL S 1S P E A K E RR2 5 .1 kD1L E DR14 .7 k 图 35 报警电路图 按键接口电路 按键接口电路比较简单，按键接口电路如图 36 所示，当第一次按下中间那个键时，通过程序可以使数码管显示温度上限，此时按上键或下键使温度上限加一或减一。 如果连续两次按中间键，则数码管显示温度下限，此时可以用上下键实现温度调整。 R95 .1 KR85 .1 kR75 .1 k 图 36 按键接口电路图 扬州工业职业技术学院毕业论文 9 显示电路 显示电路采用串行口显示，利用 4 个 74LS164 来驱动 4 个共阳的数码管显示。 显示电路图如图 37 所示。 74LS164 是串行输入的移位寄存器，并带有清除端，其中 Q0Q7 为并行输出端， MR 为清楚端，当它为零电平时使 74LS164 保持原来的数据 状态。 图中外接 4 片 74LS164 作为 4 位 LED 显示器的静态连接口，74LS164 的低电平输出电流为 8mA，可直接驱动共阳极 LED。 采用软件译码向74LS164 输出字型码，由于显示器是静态的，主程序可不必扫描。 从而节省很多时间。 RXD TXD 图 37 LED 数码管 显示电路 扬州工业职业技术学院毕业论文 10 第四章 系统软件设计 系统主程序设计 系统 程序 设计 主要包括主程序，显示数据子程序， DS18B20 复位与检测子程序， DS18B20 初始化程序，读出温度子程序，计算温度子程序，温度比较子程序等。 主程序首先对 DS18B20 进行复位与检测，然后对它进行分辨率的设定，如果检测出 DS18B20 正常存在，则程序正常往下执行，否则，则进入报警子程序。 如果继续执行，则依次为温度转换命令， DS18B20 读出数据命令，单片机读出数据命令，温度整合，温度比较，如果超出温度上下限则报警，如果在上下限范围内则执行二进制转换子程序，显示子程序，最后回到主程序循环。 其中显示子程序 采用定 时中断方式，为中断服务子程序，实现每次中断都进行一 次温度采集，即时采 集温度的要求。 程序流程图如图 41 所。