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1、河南理工大学单片机应用与仿真训练设计报告多机温度检测系统设计姓名：李汀立 /韩福霞学号：310808030114/310808030102 专业班级：电信 08-1 指导老师：王新/张宏伟所在学院： 电气工程与自动化学院2011年 11月 22 日精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 34 页摘要本设计是以 AT89S52 单片机为控制核心，利用新型一线制温度传感器DS18B20测量温度值，实现环境温度的检测和报警。系统测温范围为-40+85，测量精度为 0.5 。用户可以自定义报警上、下限，一旦温度超过极限值，单片机便启动声
2、光报警。该系统精度高、测温范围广、报警及时，可广泛应用于基于单片机的测温报警场合。系统抗干扰性强、设计灵活方便，适合在恶劣的环境下进行温度测量。系统硬件电路包括传感器数据采集、温度显示、模式选择、上、下限报警主电路等。整个装置的控制核心是 AT89S52 单片机。温度传感器 DS18B20 采用外部电源供电，传感器输出引脚直接和单片机相连。电路支持模式选择功能，可以选择设定报警极限值或显示当前温度值。当被测温度越限时，报警主电路产生声光报警。拨动开关可以对设定报警极限值进行写保护。采用2 片单片机，组成多机温度检测系统；下位单片机采集温度，通过串行通信传送至上位单片机；上位单片机用数码管显示温
3、度大小；基本范围0100；精度误差小于0.5 ；可以任意设定温度的上下限报警功能关 键 字 ： AT89S52； DS18B20 温 度 传 感 器 ； 数 码 管 ； 测 温 报 警精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 34 页目录摘要 2 1.概述 4 1.1 课题背景 错误！未定义书签。1.2 系统概述4 2 系统方案设计5 2.1 主控制部分设计5 2.2 传感器部分设计6 3 系统总体方案及硬件设计14 3.1 AT89S52 单片机的最小相系统14 3.2 DS18B20 的 I/O 接线图 15 3.3 数据显示
4、部分16 3.4 整体电路16 4 软件设计16 4.1 概述 16 4.2 主程序方案17 4.3 DS18B20 的相处理子程序17 4.4 各模块工作流程图19 5 Proteus 软件仿真22 6 课程设计体会22 7 参考文献23 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 34 页1. 概述1.1 设计应用背景在现代社会，不管是在工农业生产还是在人们的日常生活中，对温度的测量及控制都扮演着很重要的角色。首先让我们了解一下多点温度检测系统在各个方面的应用领域：电力、电讯设备之过热故障预知检测，空调系统的温度检测，保全与监视
5、系统之应用，医疗与健诊的温度测试，化工、机械等设备温度过热测。温度检测系统应用十分广阔。单片机的产生，使计算机正式形成了通用计算机系统和嵌入式计算机系统的分支。温度检测系统的应用遍布社会生活的各个层面。1.2 系统概述本设计运用主从分布式思想，由上位机，下位机多点温度数据采集，组成两级分布式多点温度测量的巡回检测系统。该系统采用 RS-232 串行通讯标准，通过上位机控制下位机进行现场温度采集。温度值由下位机单独工作，实时显示当前各点的温度值，对各点进行控制。上位机采用的是单片机基于数字温度传感器DS18B20的系统。 DS18B20 利用单总线的特点可以方便的实现多点温度的测量，轻松的组建传
6、感器网络，系统的抗干扰性好、设计灵活、方便，而且适合于在恶劣的环境下进行现场温度测量。本系统可以应用在大型工业及民用常温多点监测场合。如粮食仓储系统、楼宇自动化系统、温控制程生产线之温度影像检测、医疗与健诊的温度测试、空调系统的温度检测、石化、机械等。温度检测系统有则共同的特点：测量点多、环境复杂、布线分散、现场离监控室远等。若采用一般温度传感器采集温度信号，则需要设计信号调理电路、 A/D 转换及相应的接口电路，才能把传感器输出的模拟信号转换成数字信号送到计算机去处理。这样，由于各种因素会造成检测系统较大的偏差；又因为检测环境复杂、测量点多、信号传输距离远及各种干扰的影响，会使检测系统的稳定
7、性和可靠性下降。所以多点温度检测系统的设计的关键在于两部分：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 34 页温度传感器的选择和主控单元的设计。温度传感器应用范围广泛、使用数量庞大，也高居各类传感器之首。2 系统方案设计2.1 主控制部分设计方案一：此方案采用PC机实现。它可在线编程，可在线仿真的功能，这让调试变得方便。且人机交互友好。但是PC机输出信号不能直接与DS18B20 通信。需要通过 RS232电平转换兼容，硬件的合成在线调试，较为繁琐，很不简便。而且在一些环境比较恶劣的场合，PC 机的体积大，携带安装不方便，性能不稳定
8、，给工程带来很多麻烦！方案二：此方案采用AT89S52八位单片机实现。单片机软件编程的自由度大，可通过编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制。而且体积小，硬件实现简单，安装方便。既可以单独对多DS18B20控制工作，还可以与PC机通信. 运用主从分布式思想，由一台上位机，下位机多点温度数据采集，组成两级分布式多点温度测量的巡回检测系统 , 实现远程控制。另外AT89S52在工业控制上也有着广泛的应用，编程技术及外围功能电路的配合使用都很成熟2.1.1 对STC功能的认识AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8 位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。 89C51 产品指令和引脚
9、完全兼容。片上Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位 CPU 和在系统可编程Flash ，使得 AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 AT89S52具有以下标准功能： 8k 字节 Flash ，256 字节 RAM ，32 位 I/O 口线，看门狗定时器， 2 个数据指针，三个16 位定时器 / 计数器，一个 6 向量 2 级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，可降精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 34 页至 0Hz 静态逻辑操作
10、，支持2 种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM 、定时器 / 计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。图 1 AT89S52 2.2 传感器部分设计方案一：采用热敏电阻，可满足40 摄氏度至90 摄氏度测量范围，但热敏电阻精度、重复性、可靠性较差，对于检测1 摄氏度的信号是不适用的。而且在温度测量系统中 , 采用单片温度传感器 , 比如 AD590,LM35等. 但这些芯片输出的都是模拟信号 , 必须经过A/D 转换后才能送给计算机 , 这样就使得测温装置的结构较复杂 . 另外, 这种
11、测温装置的一根线上只能挂一个传感器, 不能进行多点测量 . 即使能实现，也要用到复杂的算法，一定程度上也增加了软件实现的难度。方案二：在多点测温系统中，传统的测温方法是将模拟信号远距离采样进行AD 转精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 34 页换，而为了获得较高的测温精度，就必须采用措施解决由长线传输，多点测量切换及放大电路零点漂移等造成的误差补偿问题。采用数字温度芯片DS18B20测量温度，输出信号全数字化。便于单片机处理及控制，省去传统的测温方法的很多外围电路。且该芯片的物理化学性很稳定，它能用做工业测温元件，此元件线形
12、较好。在0100 摄氏度时，最大线形偏差小于1 摄氏度。 DS18B20的最大特点之一采用了单总线的数据传输，由数字温度计DS1820 和微控制器AT89S52 构成的温度测量装置, 它直接输出温度的数字信号, 可直接与计算机连接。这样 , 测温系统的结构就比较简单, 体积也不大 , 且由于 AT89S52可以带多个DSB1820, 因此可以非常容易实现多点测量. 轻松的组建传感器网络。采用温度芯片DS18B20测量温度，可以体现系统芯片化这个趋势。部分功能电路的集成，使总体电路更简洁，搭建电路和焊接电路时更快。而且，集成块的使用，有效地避免外界的干扰，提高测量电路的精确度。所以集成芯片的使用
13、将成为电路发展的一种趋势。本方案应用这一温度芯片，也是顺应这一趋势。综上所述 , 温度传感器以及主控部分都采用第二方案。系统采用针对传统温度测温系统测温点少，系统兼容性及扩展性较差的特点，运用分布式通讯的思想。设计一种可以用于大规模多点温度测量的巡回检测系统。该系统采用的是RS-232串行通讯的标准，通过上位机进行现场的温度采集，温度数据既可以由下位机模块实时显示，也可以送回上位机进行数据处理，具有巡检速度快，扩展性好，成本低的特点。2.2.1 对数字温度传感器DS18B20 功能的认识DS18B20一线式数字温度传感器，具有3 引脚 TO 92 小体积封装形式。测温分辨率可达0.0625，被
14、测温度用符号扩展的16 位数字量方式串行输出。其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生。CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信，占用微处理器的端口少，可节省大量的引线和逻辑电路。DS18B20的主要特性适应电压范围更宽，电压范围：3.0 5.5V，在寄生电源方式下可由数据线供精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 34 页电。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支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，
15、实现组网多点测温。DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。温范围 55 125，在 -10 +85时精度为 0.5。可编程的分辨率为912 位，对应的可分辨温度分别为0.5 、0.25 、 0.125 和0.0625，可实现高精度测温。在9 位分辨率时最多在93.75ms 内把温度转换为数字， 12 位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字，速度更快。DS18B20 的外形图 1 DS18B20的外形 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。 D
16、S18B20的外形及管脚排列如上图。 DS18B20引脚定义：DQ为数字信号输入/输出端；GND为电源地；VDD 为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。图 2： DS18B20内部结构图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 34 页DS18B20 有 4 个主要的数据部件：、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（28H ）是产品类型标号，接着的 48 位是该 DS18B20自身的序列号，最后8 位是前面 56 位
17、的循环冗余校验码（ CRC=X8+X5+X4+1）。光刻 ROM 的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20 的目的。、DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量，以12 位转化为例：用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以0.0625/LSB 形式表达，其中 S为符号位。表 1: DS18B20 温度值格式表这是 12 位转化后得到的12 位数据，存储在18B20的两个 8 比特的 RAM 中，二进制中的前面 5 位是符号位，如果测得的温度大于0，这 5 位为 0，只要将测到的数值乘于 0.0625 即可得到实际温度；如果温度小于0，这
18、5 位为 1，测到的数值需要取反加1 再乘于 0.0625 即可得到实际温度。表 2: DS18B20 温度数据表精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 34 页例如 +125的数字输出为07D0H(0 x7D) ，+25.0625的数字输出为0191H，-25.0625的数字输出为 FE6FH ，-55的数字输出为 FC90H 。、DS18B20 温度传感器的存储器DS18B20温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的 EEPRAM, 后者存放高温度和低温度触发器TH 、TL 和结构寄存器。、配置
19、寄存器该字节各位的意义如下：表 3： 配置寄存器结构TM R1 R0 1 1 1 1 1 低五位一直都是 1 ，TM是测试模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式。在 DS18B20 出厂时该位被设置为0，用户不要去改动。 R1和 R0用来设置分辨率，如下表所示：（DS18B20 出厂时被设置为 12 位）表 4： 温度分辨率设置表R1 R0 分辨率温度最大转换时间0 0 9 位93.75ms 0 1 10 位187.5ms 1 0 11 位375ms 1 1 12 位750ms 、高速暂存存储器高速暂存存储器由9 个字节组成，其分配如表5 所示。当温度转换命令发精选学习资料 -
20、 - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 34 页布后，经转换所得的温度值以二字节补码形式存放在高速暂存存储器的第0 和第 1 个字节。单片机可通过单线接口读到该数据，读取时低位在前，高位在后，数据格式如表1 所示。对应的温度计算：当符号位S=0时，直接将二进制位转换为十进制；当 S =1 时，先将补码变为原码，再计算十进制值。表2 是对应的一部分温度值。第九个字节是冗余检验字节。表 5： DS18B20暂存寄存器分布寄存器内容字节地址温度值低位（LS Byte ）0 温度值高位（MS Byte）1 高温限值（ TH ）2 低温限值（ TL）3
21、 配置寄存器4 保留5 保留6 保留7 CRC 校验值8 根据 DS18B20的通讯协议，主机（单片机）控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤：每一次读写之前都要对DS18B20进行复位操作，复位成功后发送一条ROM指令，最后发送RAM指令，这样才能对DS18B20进行预定的操作。复位要求主CPU将数据线下拉500 微秒，然后释放，当 DS18B20收到信号后等待 1660 微秒左右后发出 60240 微秒的存在低脉冲，主CPU 收到此信号表示复位成功。表 6： ROM 指令表指 令约 定代码功 能读 ROM 33H 读 DS1820温度传感器 ROM 中的编码（即 64 位地址）符合
22、 ROM 55H 发出此命令之后，接着发出 64 位 ROM 编码，访问单总线上与该编码相对应的 DS1820 使之作出响应，为下一步对该 DS1820 的读写作准备。搜索 ROM 0FOH 用于确定挂接在同一总线上 DS1820 的个数和识别 64 位 ROM 地址。为操作各器件作好准备。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 34 页跳过 ROM 0CCH 忽略 64 位 ROM 地址，直接向 DS1820发温度变换命令。适用于单片工作。告警搜索命令0ECH 执行后只有温度超过设定值上限或下限的片子才做出响应。表 7： R
23、AM指令表指 令约定代码功 能温 度 变换44H 启动DS1820进行温度转换，12 位转换时最长为750ms (9 位为 93.75ms)。结果存入内部9字节 RAM 中读 暂 存器0BEH 读内部 RAM 中 9 字节的内容写 暂 存器4EH 发出向内部RAM的 3、4 字节写上、下限温度数据命令，紧跟该命令之后，是传送两字节的数据。复 制 暂存器48H 将 RAM 中第 3 、4 字节的内容复制到EEPROM中。重调EEPROM 0B8H 将 EEPROM中内容恢复到 RAM 中的第 3 、4 字节。读 供 电方式0B4H 读 DS1820的供电模式。寄生供电时DS1820发送“ 0 ”
24、，外接电源供电 DS1820发送“ 1”、 DS18B20 工作原理DS18B20的读写时序和测温原理与DS1820相同，只是得到的温度值的位数因分辨率不同而不同，且温度转换时的延时时间由2s 减为 750ms 。 DS18B20测温原理如图3 所示。图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器2 的脉冲输入。计数器1 和温度寄存器被预置在 55所对应的一个基数值。计数器1 对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1 的预置值减到0 时，温度寄存器的值将加1，计数器 1 的预置将
25、重新被装入，计数器1 重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2 计数到 0 时，停止温度寄存器值的累加，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 34 页此时温度寄存器中的数值即为所测温度。图3 中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正计数器1 的预置值。2.2.2DS18B20 温度检测DS18B20连接从机的 P1.6 对温度进行检测。 DS18B20采用寄生电源供电方式，如下图所示。单片机端口接单线总线，为保证在有效的DS18B20时钟周期内提供足够的电流，可用一个MOSF
26、ET 管来完成对总线的上拉。当DS18B20 处于写存储器操作和温度A/D 转化操作时，总线上必须有强的上拉，上拉开启时间最长为 500ms 。采用寄生电源供电方式时，VDD和 GND 端均接地。由于单线制只有一根线，因此发送接口必须是三态的。对 DS18B20 的设计，需要注意以下问题（1）对硬件结构简单的单线数字温度传感器DS18B20 进行操作，需要用较为复杂的程序完成。编制程序时必须严格按芯片数据手册提供的有关操作顺序进行，读、写时间片程序要严格按要求编写。尤其在使用DS18B20 的高测温分辨力时，对时序及电气特性参数要求更高。（2）有多个测温点时，应考虑系统能实现传感器出错自动指示
27、，进行自动DS18B20 序列号和自动排序，以减少调试和维护工作量。（3）测温电缆线建议采用屏蔽4 芯双绞线，其中一对线接地线与信号线，另一组接VCC和地线，屏蔽层在源端单点接地。DS18B20 在三线制应用时，应将其三线焊接牢固；在两线应用时，应将VCC与 GND 接在一起，焊接牢固。若VCC脱开未接，传感器只送85.0 的温度值。（4）实际应用时，要注意单线的驱动能力，不能挂接过多的DS18B20 ，同时还应注意最远接线距离。另外还应根据实际情况选择其接线拓扑结构。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 34 页3 系统总
28、体方案及硬件设计3.1 STC89C51单片机的最小相系统精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 34 页图 2 AT89S52最小相系统3.2 DS18B20的 I/O 接线图图 3 DS18B20接线图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 34 页3.3 数据显示部分图 4 数据显示部分3.4 整体电路见附件二：系统原理图4 软件设计4.1 概述整个系统的功能是由硬件电路配合软件来实现的，当硬件基本定型后，软件的功能也就基本定下来了。从软件的功能不同可分
29、为两大类：一是监控软件（主程序），它是整个控制系统的核心，专门用来协调各执行模块和操作者的关系。二是执行软件（子程序），它是用来完成各种实质性的功能如测量、计算、显示、通讯等。每一个执行软件也就是一个小的功能执行模块。这里将各执行模块一一列出，并为每一个执行模块进行功能定义和接口定义。各执行模块规划好后，就可以规划监控程序了。首先要根据系统的总体功能和键盘设置选择一种最合适的监控程序结构，然后根据实时性的要求，合理地安排监控软件和各执行模块之间地调度关系。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 34 页4.2 主程序方案主程序
30、调用了数码管显示程序、温度测试程序、中断控制程序、单片机与PC 机串口通讯等程序。温度测试程序：对温度芯片送过来的数据进行处理，进行判断和显示。数码管显示程序：向数码的显示送数，控制系统的显示部分。中断控制程序：实现循环显示功能。串口通讯程序：实现PC 机与单片机通讯，将温度数据传送给PC机将各个功能程序以子程序的形式写好，当写主程序的时候，只需要调用子程序，然后在寄存器的分配上作一下调整，消除寄存器冲突和I/O冲突即可。程序应该尽可能多的使用调用指令代替跳转指令。因为跳转指令使得程序难以看懂各程序段之间的结构关系。而调用指令则不同，调用指令使得程序结构清晰，无论是修改还是维护都比较方便。将功
31、能程序段写成子程序的形式，除了方便调用之外，还有一个好处那就是以后写程序的时候如果要用到，就可以直接调用这个单元功能模块。4.3DS18B20的相处理子程序4.3.1 DS18B20 初始化子程序DS18B20的使用必须遵循初始化到 ROM操作命令到存储器操作命令的规定协议。每完成一次测温，要重新进行初始化。单片机先发一个复位脉冲，保持低电平时间最少 480s，最多不能超过960s。然后，单片机释放总线，等待 DS18B20的应答。 DS18B20在接收到复位脉冲后等待1560s 发出应答脉冲，应答脉冲持续60240s。开始系统初始化系统硬件测试程序串口通讯子程序温度显示子程序拨码开关扫描子程
32、序温度测试及处理子程序精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 34 页4.3.2 DS18B20写控制字子程序当主机把数据线从逻辑高电平拉到逻辑低电平的时候，写时间开始。写一位数据最少需要60s，两个数据位之间最少有 1 s 的间隔。 I/O总线拉低后，DS18B20 在 15s 后开始采样，如果线上是高电平，就写1，如果线上是低电平，就写0，写时间需要1575s，且在 2 次独立的写时间之间至少需要1s 的恢复时间。4.3.3 DS18B20 读出温度子程序当主机把数据线从高电平拉到低电平时，读时间开始。读出温度子程序的主要
33、功能是读出 RAM中的 9 字节，在读出时需进行 CRC 校验，校验有错时不进行温度数据的改写。读时间需1560 s，且在 2 次独立的读时间之间至少需要 1 s 的恢复时间。 DSl8B20 在读时间开始 15 s 后开始采样总线电平。4.3.4 DS18B20温度转换子程序温度转换命令子程序主要是发温度转换开始命令，DS18B20用 12 位存贮温度值，最高位为符号位，低四位为小数，最高精度可达 0.0625度。温度数据转换完成的任务是把用二进制表示的温度转换成 1 个字节的两位压缩 BCD码。转换的方法有两种，一种是通过计算，另一种是通过查表，该装置设计方案采用前者。计算温度子程序温度读
34、取值进行 BCD 码的转换运算，并进行温度值正负的判断。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 34 页4.4 各模块工作流程图4.4.1 上位机工作过程等待串口中断响应中断并接收数据中断请求判断是否等于上下限值相应指示灯亮（上 -红）（下 -绿）四位数是否发送完毕显示当前温度是否图 5 上位机工作流程图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 34 页4.4.2 DS18B20 工作过程18B20初始化初始化成功否跳过读序号列号操作是启动温度转换跳过读序号列号
35、操作读取温度寄存器处理读数图 6 DS18B20工作流程图本次通讯中，测控系统分位上位机和下位机之间的通信，系统中单片机负责数据采集、处理和控制，上位机进行现场可视化检测，通信协议采用半双工异步串行通信方式，通过RS232的 RTS信号进行收发转换，传输数据采用二进制数据，上位机与下位机之间采用主从式通讯。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页，共 34 页4.4.3 下位机接收过程读取当前温度实现温度转换判断是否有键按下判断增减键增加上限值并显示减小上线值并显示G=0UP=0DW=0判断增减键增加上限值并显示减小上线值并显示UP
36、=0DW=0与当前温度值比较与当前温度值比较判断是否超限发出报警信号是否发送当前温度图 7 下位机工作流程图下位机采用的是单片机基于数字温度传感器DS18B20的系统。 DS18B20 利用单总线的特点可以方便的实现多点温度的测量，轻松的组建传感器网络，系统的抗干扰性好、设计灵活、方便，而且适合于在恶劣的环境下进行现场温度测精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页，共 34 页量。本系统可以应用在大型工业及民用常温多点监测场合。如粮食仓储系统、楼宇自动化系统、温控制程生产线之温度影像检测、医疗与健诊的温度测试、空调系统的温度检测、石
37、化、机械等。5 Proteus软件仿真见附三： proteus 软件仿真图6 课程设计体会通过此次课程设计，我更加扎实的掌握了有关单片机方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。让我明白纸上得来总觉浅，须知此事要躬行的深刻内涵。在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。最终的检测调试环节，本身就是在践行“ 过而能改，善莫大焉 ” 的知行观。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在自己的不断调试中得到解决。在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不
38、懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决。我认为，在这学期的实验中，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的方法。而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。这对于我们的将来也有很大的帮助。以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在实验结束之后变的更加成熟，会面对需要面对的事情。此课程设计，我感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多
39、很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页，共 34 页7 参考文献（1） 单片机原理及应用技术余发山 , 王福忠主编 , 徐州；中国矿业大学出版社 2008. （2） 数字温度
40、传感器DS18B20 及其应用 .pdf （3）余永权 . ATMEL 89 系列单片机应用技术M. 北京 : 北京航空航天大学出版社2002. （4）贾振国 . DS1820 及高精度温度测量的实现J. 电子技术应用，2000（1）： 58 - 59. 1余发山，王福忠 单片机原理及应用技术徐州: 中国矿业大学出版社 , 2008 2张靖武 .单片机原理应用与 PROTEUS仿真. 电子工业出版社， 2009 3 郭天祥 新概念 51单片机 C语言教程 北京: 电子工业出版社 , 2009 4 戴胜华，蒋大明 .单片机原理与应用 .北京：清华大学出版社，2005 5张毅刚 .单片机原理及应用
41、 .高等教育出版社 ,2004 6 马忠梅 .单片机的 C语言应用程序设计（第三版）.北京航空航天大学出版社,2004 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 23 页，共 34 页附件一：源程序代码上位机源程序#include unsigned char t=0,0,tt1=0,0,0,0,0,tt24,flag=1。unsigned char *pt 。/用来存放温度值,测温程序就是通过这个数组与主函数通信的unsigned char code dotcode=0,25,50,75 。sbit DQ = P16 。sbit UP=P10
42、 。sbit DW=P11 。sbit G=P12 。void delay(unsigned char i) while(i-) 。 void delay_18B20(unsigned int i) while(i-) 。 /*ds18b20初始化函数 */ void Init_DS18B20(void) unsigned char x=0。 DQ = 1 。 /DQ 复位 delay_18B20(8) 。 /稍做延时 DQ = 0 。 /单片机将DQ 拉低 delay_18B20(80) 。 /精确延时 大于 480us DQ = 1 。 /拉高总线 delay_18B20(14) 。 x=
43、DQ 。 /稍做延时后如果 x=0 则初始化成功 x=1 则初始化失败 delay_18B20(20) 。 /*ds18b20读一个字节 */ unsigned char ReadOneChar(void) unsigned char i=0。unsigned char dat = 0。for (i=8 。i0。 i-) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 24 页，共 34 页 DQ = 0 。 / 给脉冲信号 dat=1 。 DQ = 1 。 / 给脉冲信号 if(DQ) dat|=0 x80。 delay_18B20(4) 。 r
44、eturn(dat)。 /*ds18b20写一个字节 */ void WriteOneChar(unsigned char dat) unsigned char i=0。for (i=8 。 i0。 i-) DQ = 0 。DQ = dat&0 x01 。delay_18B20(5) 。DQ = 1 。dat=1。 /*读取 ds18b20 当前温度 */ unsigned char *ReadTemperature(char TH,char TL,unsigned char RS) unsigned char tt=0,0。Init_DS18B20() 。WriteOneChar(0 xCC
45、) 。/ 跳过读序号列号的操作WriteOneChar(0 x4E) 。/ /写入 写暂存器 命令 ,修改TH 和 TL 和分辩率配置寄存器/先写TH,再写TL, 最后写配置寄存器WriteOneChar(TH) 。/写入想设定的温度报警上限WriteOneChar(TL) 。/写入想设定的温度报警下限WriteOneChar(RS) 。/写配置寄存器 ,格式为 0 R1 R0 1,1 1 1 1 /R1R0=00 分辨率娄9 位,R1R0=11分辨率为12 位精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 25 页，共 34 页delay_18B
46、20(80) 。 / this message is very important Init_DS18B20() 。WriteOneChar(0 xCC) 。/ 跳过读序号列号的操作WriteOneChar(0 x44) 。/ 启动温度转换delay_18B20(80) 。 / this message is wery important Init_DS18B20() 。WriteOneChar(0 xCC) 。 /跳过读序号列号的操作WriteOneChar(0 xBE) 。 /读取温度寄存器等（共可读9个寄存器）前两个就是温度delay_18B20(80) 。tt0=ReadOneChar
47、() 。/读取温度值低位tt1=ReadOneChar() 。/读取温度值高位return(tt) 。 void init() SCON=0X40 。 /多机通信方式，接收允许PCON=0X00 。 /波特率加倍TMOD=0 x20 。 /定时器 1，模式 2 TH1=0 xf3 。TL1=0 xf3 。 /定时器初值TR1=1。 /启动定时器1 void senddata(unsigned char tt2) int i 。init() 。for(i=0 。 i4。i+) SBUF=tt2i 。 /写 SBUF，开始发送while(!TI) 。 /等待发送TI=0 。 /清发送标志位dela
48、y_18B20(100) 。 void main() 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 26 页，共 34 页unsigned char x,y。 /下一步扩展时可能通过这两个变量,调节上下限 unsigned int TH=50,TL=5 。 /测温函数返回这个数组的头地址while(1) pt=ReadTemperature(TH,TL,0 x1f) 。 /上限温度50,下限 5,分辨率 9 位,也就是 0.25C,TM R1 R0 1 1 1 1 1 t0=*pt 。/读取温度 ,温度值存放在一个两个字节的数组中pt+。t1=*
49、pt 。t1=4 。/右移 4 位x=x&0 x0f 。/和前面两句就是取出t0的高四位t1=t1|x 。/将高低字节的有效值的整数部分拼成一个字节tt10=(t1%100)/10 。/分离出十位tt11=(t1%100)%10。/分离出个位t0=t0&0 x0c。/取有效的两位小数t0=2 。/左移两位 ,以便查表x=t0 。y=dotcodex 。/查表换算成实际的小数tt12=y/10 。/分离出十分位tt13=y%10 。/分离出百分位if(G=0|UP=0|DW=0) /是否改变温度上、下限 flag=0 。if(G=0) if(UP=0) TH+ 。if(DW=0) 精选学习资料
50、- - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 27 页，共 34 页TH- 。if(TH=100|TH=100|TL=(TH/10)&(tt11=(TH%10) tt10=10 。tt11=10 。tt12=10 。tt13=10 。 if(tt10=TL/10)&(tt11=TL%10)|(tt10=TL/10) tt10=11 。tt11=11 。tt12=11 。tt13=11 。 flag=1 。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 28 页，共 34 页senddata(tt1)。 下位机源代码