1、廊坊师范学院本科生毕业论文廊 坊 师 范 学 院 本科生毕业论文题 目：基于单片机的温度控制系统设计学生姓名：XXX指导教师：XXXX二级学院：XXXXXXX系 别：专 业：电气工程及其自动化年 级：2007 级 学 号：XXXXXXX廊坊师范学院本科生毕业论文完成日期：2011 年 5 月廊坊师范学院本科生毕业论文论文题目：基于单片机的温度控制系统设计论文摘要：该文介绍了一种基于 DS1820 的温度检测控制系统。随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，其中数字温度计就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、
2、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。本文旨在介绍一种基于 MCS-51 系列单片机和 DS1820 数字温度传感器的温度检测控制系统的开发，包括其开发背景、系统分析、电路原理、以及程序的编写与分析。关键词：单片机；温度控制系统；DS18B20 温度传感器廊坊师范学院本科生毕业论文目录1 引言 .11.1 温度控制系统设计的背景、发展历史及意义 .11.2 温度控制系统的目的 .11.3 温度控制系统完成的功能 .12 总体设计方案 .12.1 方案一 .12.2 方案二 .23 DS18B20 温度传感器简介 63.1 温度传感器的历史
3、及简介 .63.2 DS18B20 的工作原理 63.2.1 DS18B20 工作时序 63.2.2 ROM 操作命令 83.3 DS18B20 的测温原理 83.3.1 DS18B20 的测温原理: 83.3.2 DS18B20 的测温流程 104 单片机接口设计 .104.1 设计原则 .104.2 引脚连接 .114.2.1 晶振电路 .114.2.2 串口引脚 .114.2.3 其它引脚 .115 系统整体设计 .115.1 系统硬件电路设计 .115.1.1 主板电路设计 .115.1.2 各部分电路 .115.2 系统软件设计 .145.2.1 系统软件设计整体思路 .145.2.
4、2 系统程序流图 .145.3 调试 .186 总结 .19附录 .20参考文献 .27廊坊师范学院本科生毕业论文11 引言1.1 温度控制系统设计的背景、发展历史及意义 温度是生产过程和科学实验中普遍而且重要的物理参数，随着社会的发展，科技的进步，以及测温仪器在各个领域的应用，智能化已是现代温度控制系统发展的主流方向。特别是近年来，温度控制系统已应用到人们生活的各个方面，但温度控制一直是一个未开发的领域，却又是与人们息息相关的一个实际问题。针对这种实际情况，设计一个温度控制系统，具有广泛的应用前景与实际意义。温度是一个重要的物理量，它反映了物体冷热的程度，与自然界中的各种物理和化学过程相联系
5、。在工、农业生产和日常生活中，各个环节都与温度紧密相联，温度的准确监测及控制占据着极其重要地位。比如，发电厂锅炉的温度必须控制在一定的范围之内；许多化学反应的工艺过程必须在适当的温度下才能正常进行等。没有合适的温度环境，许多电子设备就不能正常工作，粮仓的储粮就会变质霉烂，酒类的品质就没有保障。可见，温度的测量和控制是非常重要的。随着电子技术和微型计算机的迅速发展，单片机在电子产品中的应用已经越来越广泛。利用单片机对温度进行控制的技术也随之而生，并日益发展和完善，且越来越显示出它的优越性。1.2 温度控制系统的目的本设计的内容是温度测试控制系统，控制对象是温度。温度控制在日常生活及工业领域应用相
6、当广泛，比如温室、水池、发酵缸、电源等场所的温度控制。而以往温度控制是由人工完成的而且不够重视，其实在很多场所温度都需要监控以防止发生意外。针对此问题，本系统设计的目的是实现一种可连续高精度调温的温度控制系统，它应用广泛，功能强大，小巧美观，便于携带，是一款既实用又廉价的控制系统。1.3 温度控制系统完成的功能本设计是对温度进行实时监测与控制，设计的温度控制系统实现了基本的温度控制功能：当温度低于设定下限温度时，系统自动启动加热继电器加温，使温度上升，同时绿灯亮。当温度上升到下限温度以上时，停止加温；当温度高于设定上限温度时，系统自动启动风扇降温，使温度下降，同时红灯亮。当温度下降到上限温度以
7、下时，停止降温。温度在上下限温度之间时，执行机构不执行。三个数码管即时显示温度，精确到小数点一位。2 总体设计方案2.1 方案一测温电路的设计，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度廊坊师范学院本科生毕业论文2变化的电压或电流采集过来，进行 A/D 转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到 A/D 转换电路，感温电路比较麻烦。2.2 方案二考虑使用温度传感器，结合单片机电路设计，采用一只 DS18B20 温度传感器，直接读取被测温度值，之后进行转换，依次完成设计要求。比较以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，
8、软件设计容易实现，故实际设计中拟采用方案二。在本系统的电路设计方框图如图 1.1 所示，它由三部分组成:控制部分主芯片采用单片机 AT89S51；显示部分采用 3 位 LED 数码管以动态扫描方式实现温度显示；温度采集部分采用 DS18B20 温度传感器。单 片 机DS18B20LED 显示指示灯图 21 温度计电路总体设计方案1. 控制部分单片机 AT89S51 具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用，系统应用三节电池供电。2. 显示部分显示电路采用 3 位共阳 LED 数码管，从 P0 口送数，P2 口扫描。3. 温度采
9、集部分DS18B20 温度传感器是美国 DALLAS 半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温。这一部分主要完成对温度信号的采集和转换工作，由 DS18B20 数字温度传感器及其与单片机的接口部分组成。数字温度传感器 DS18B20 把采集到的温度通过数据引脚传到单片机的 P1.0 口，单片机接受温度并存储。此部分只用到 DS18B20 和单片机，硬件很简单1) DS18B20 的性能特点如下 9：1) 独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信；加热继电器电风扇继电器廊坊师范学院本科生毕业论文32) 多个 DS18B20 可以并联在惟一的
10、三线上，实现多点组网功能；3) 无须外部器件；4) 可通过数据线供电，电压范围为 3.05.5V；5) 零待机功耗；6) 温度以 3 位数字显示；7) 用户可定义报警设置；8) 报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件；9) 负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。 (2) DS18B20 的内部结构DS18B20 采用 3 脚 PR35 封装，如图 1.2 所示；DS18B20 的内部结构，如图 3 所示。 引 脚 说 明 ：地 数 据 线可 选图 22 DS18B20 封装(3) DS18B20 内部结构主要由四部分组成 5：1) 64 位光
11、刻 ROM。开始 8 位是产品类型的编号，接着是每个器件的惟一的序号，共有 48 位，最后 8 位是前 56 位的 CRC 校验码，这也是多个 DS18B20 可以采用一线进行通信的原因 10。64 位闪速 ROM 的结构如下.表 21 ROM 结构8b 检验 CRC 48b 序列号 8b 工厂代码（10H）MSB LSB MSB LSB MSB LSB廊坊师范学院本科生毕业论文4内 部电 源探 测 位 和单 线 端 口 位产 生 器暂 存 器 下 限 触 发上 限 触 发温 度 传 感 器存 储 器 和 控 制 逻 辑图 23 DS18B20 内部结构2) 非挥发的温度报警触发器 TH 和
12、TL，可通过软件写入用户报警上下限值。3) 高速暂存存储，可以设置 DS18B20 温度转换的精度。DS18B20 温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存 RAM 和一个非易失性的可电擦除的 E2PRAM。高速暂存 RAM 的结构为 8 字节的存储器，结构如图 1.3 所示。头 2 个字节包含测得的温度信息，第 3 和第 4 字节 TH 和 TL 的拷贝，是易失的，每次上电复位时被刷新。第 5 个字节，为配置寄存器，它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率。DS18B20工作时寄存器中的分辨率转换为相应精度的温度数值。它的内部存储器结构和字节定义如图 1.3 所示。低 5 位一直为，TM 是工
13、作模式位，用于设置 DS18B20 在工作模式还是在测试模式。 表 22 DS18B20 内部存储器结构Byte0 温度测量值 LSB（50H）Byte1 温度测量值 MSB（50H） E2PROMByte2 TH 高温寄存器 - TH 高温寄存器Byte3 TL 低温寄存器 - TL 低温寄存器Byte4 配位寄存器 - 配位寄存器Byte5 预留（FFH）Byte6 预留（0CH）Byte7 预留（IOH）Byte8 循环冗余码校验（CRC）廊坊师范学院本科生毕业论文52) 非挥发的温度报警触发器 TH 和 TL，可通过软件写入用户报警上下限值。3) 高速暂存存储，可以设置 DS18B20
14、 温度转换的精度。DS18B20 出厂时该位被设置为 0，用户要去改动，R1 和 R0 决定温度转换的精度位数，来设置分辨率,如图 1.4。图 23 DS18B20 字节定义TM R1 R0 1 1 1 1 1由表 1.1 可见，分辨率越高，所需要的温度数据转换时间越长。因此，在实际应用中要将分辨率和转换时间权衡考虑。高速暂存 RAM 的第 6、7、8 字节保留未用，表现为全逻辑 1。第 9 字节读出前面所有8 字节的 CRC 码，可用来检验数据，从而保证通信数据的正确性。当 DS18B20 接收到温度转换命令后，开始启动转换。转换完成后的温度值就以 16 位带符号扩展的二进制补码形式存储在高
15、速暂存存储器的第 1、2 字节。单片机可以通过单线接口读出该数据，读数据时低位在先，高位在后，数据格式以 0.0625LSB 形式表示。当符号位 S0 时，表示测得的温度值为正值，可以直接将二进制位转换为十进制；当符号位 S1 时，表示测得的温度值为负值，要先将补码变成原码，再计算十进制数值。表 1.2 是一部分温度值对应的二进制温度数据 6。表 24 DS18B20 温度转换时间表R1 R0 分辨率/位 温度最大转向时间/ms0 0 9 93.750 1 10 187.51 0 11 3751 1 12 750表 25 一部分温度对应值表温度/ 二进制表示 十六进制表示+125 0000 0
16、111 1101 0000 07D0H+85 0000 0101 0101 0000 0550H+25.0625 0000 0001 1001 0000 0191H+10.125 0000 0000 1010 0001 00A2H+0.5 0000 0000 0000 0010 0008H0 0000 0000 0000 1000 0000H廊坊师范学院本科生毕业论文6-0.5 1111 1111 1111 0000 FFF8H续表 25-10.125 1111 1111 0101 1110 FF5EH-25.0625 1111 1110 0110 1111 FE6FH-55 1111 110
17、0 1001 0000 FC90H4) CRC 的产生在 64 b ROM 的最高有效字节中存储有循环冗余校验码（ CRC） 。主机根据 ROM 的前 56位来计算 CRC 值，并和存入 DS18B20 中的 CRC 值做比较，以判断主机收到的 ROM 数据是否正确。另外，由于 DS18B20 单线通信功能是分时完成的，它有严格的时隙概念，因此读写时序很重要。系统对 DS18B20 的各种操作按协议进行。操作协议为：初使化DS18B20（发复位脉冲）发 ROM 功能命令发存储器操作命令 处理数3 DS18B20温度传感器简介3.1 温度传感器的历史及简介温度的测量是从金属(物质)的热胀冷缩开始
18、。水银温度计至今仍是各种温度测量的计量标准。可是它的缺点是只能近距离观测，而且水银有毒，玻璃管易碎。代替水银的有酒精温度计和金属簧片温度计，它们虽然没有毒性，但测量精度很低，只能作为一个概略指示。不过在居民住宅中使用已可满足要求。在工业生产和实验研究中为了配合远传仪表指示，出现了许多不同的温度检测方法，常用的有电阻式、热电偶式、PN 结型、辐射型、光纤式及石英谐振型等。它们都是基于温度变化引起其物理参数(如电阻值，热电势等)的变化的原理。随着大规模集成电路工艺的提高，出现了多种集成的数字化温度传感器。3.2 DS18B20的工作原理3.2.1 DS18B20工作时序根据 DS18B20 的通讯
19、协议，主机控制 DS18B20 完成温度转换必须经过三个步骤：1. 每一次读写之前都必须要对 DS18B20 进行复位；2. 复位成功后发送一条 ROM 指令；3. 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，DS18B20 收到信号后等待1560 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。其工作时序包括初始化时序、写时序和读时序，具体工作方法如图 2.1，2.2，2.3 所示。(1) 初始化时序廊坊师范学院本科生毕业论文7响 应 脉冲 6024等 待 15-主 机 最 小
20、 8主 机 复 位 脉 冲最 小 480US图 31 初始化时序总线上的所有传输过程都是以初始化开始的，主机响应应答脉冲。应答脉冲使主机知道，总线上有从机设备，且准备就绪。主机输出低电平，保持低电平时间至少 480us，以产生复位脉冲。接着主机释放总线，4.7K 上拉电阻将总线拉高，延时 1560us，并进入接受模式，以产生低电平应答脉冲，若为低电平，再延时 480us12。(2) 写时序 采样 154采样 1541主 机 写 “1时 序主 机 写 “0时 序图 32 写时序写时序包括写 0 时序和写 1 时序。所有写时序至少需要 60us，且在 2 次独立的写时序之间至少需要 1us 的恢复
21、时间，都是以总线拉低开始。写 1 时序，主机输出低电平，延时 2us，然后释放总线，延时 60us。写 0 时序，主机输出低电平，延时 60us，然后释放总线，延时 2us8。(3) 读时序廊坊师范学院本科生毕业论文8主 机 采 样主 机 采 样 45451主 机 写 “时 序主 机 写 “0时 序图 33 读时序总线器件仅在主机发出读时序是，才向主机传输数据，所以，在主机发出读数据命令后，必须马上产生读时序，以便从机能够传输数据。所有读时序至少需要60us，且在2次独立的读时序之间至少需要1us的恢复时间。每个读时序都由主机发起，至少拉低总线1us。主机在读时序期间必须释放总线，并且在时序起
22、始后的15us之内采样总线状态。主机输出低电平延时2us，然后主机转入输入模式延时12us，然后读取总线当前电平，然后延时50us 43.2.2 ROM操作命令当主机收到DSl8B20 的响应信号后，便可以发出ROM 操作命令之一，这些命令如表2.2：ROM操作命令。3.3 DS18B20的测温原理3.3.1 DS18B20的测温原理:每一片 DSl8B20 在其 ROM 中都存有其唯一的 48 位序列号，在出厂前已写入片内 ROM 中。主机在进入操作程序前必须用读 ROM(33H)命令将该 DSl8B20 的序列号读出。程序可以先跳过 ROM，启动所有 DSl8B20 进行温度变换，之后通过
23、匹配 ROM，再逐一地读回每个 DSl8B20 的温度数据。DS18B20 的测温原理如图 2.4 所示，图中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器 1，高温度系数晶振随温度变化其震荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器 2 的脉冲输入，图中还隐含着计数门，当计数门打开时，DS18B20 就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲后进行计数，进而完成温度测量。计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将-55 所对应的基数分别置入减法计数器 1 和温度寄存器中，减法计数器 1 和温度寄存器被预置在-55 所对应的一个基数值。减法计数器 1
24、 对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器 1 的预置值减到 0 时温度寄存器的值将加 1，减法计数器 1 的预置将重新被装入，减法计数器 1 重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到减法计数器 2 计数到 0 时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。图 2.3 中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输廊坊师范学院本科生毕业论文9出用于修正减法计数器的预置值，只要计数门仍未关闭就重复上述过程，直至温度寄存器值达到被测温度值. 表 31 ROM 操作命令指令 约定代码 功 能读 ROM 33H 读 DS18B20 ROM 中
25、的编码符合 ROM 55H发出此命令之后，接着发出 64 位 ROM 编码，访问单线总线上与该编码相对应的 DS18B20 使之作出响应，为下一步对该 DS18B20 的读写作准备搜索 ROM 0F0H 用于确定挂接在同一总线上 DS18B20 的个数和识别 64位 ROM 地址，为操作各器件作好准备跳过 ROM 0CCH 忽略 64 位 ROM 地址，直接向 DS18B20 发温度变换命令，适用于单片工作。续表 31告警搜索命 令0ECH 执行后，只有温度超过设定值上限或者下限的片子才做出响应温度变换 44H 启动 DS18B20 进行温度转换，转换时间最长为 500MS，结果存入内部 9
26、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 的第 3，4 字节写上、下限温度数据命令，紧跟读命令之后，是传送两字节的数据复制暂存器 48H 将 E2PRAM 中第 3，4 字节内容复制到 E2PRAM 中重调 E2PRAM 0BBH 将 E2PRAM 中内容恢复到 RAM 中的第 3，4 字节读 供 电方 式0B4H 读 DS18B20 的供电模式，寄生供电时 DS18B20 发送“0” ，外接电源供电 DS18B20 发送“1”另外，由于 DS18B20 单线通信功能是分时完成的，他有严格的时隙概念，因此读写时序很重要。系统对
27、DS18B20 的各种操作必须按协议进行。操作协议为：初始化DS18B20（发复位脉冲）发 ROM 功能命令发存储器操作命令处理数据。廊坊师范学院本科生毕业论文10减法计数器斜坡累加器减到 0减法计数器预 置低温度系数振 荡 器高温度系数振 荡 器计数比较器预 置温度寄存器减到 0图 34 测温原理内部装置3.3.2 DS18B20的测温流程初始化DS18B20跳过 ROM匹配温度变换 延时 1S跳过 ROM匹配读暂存器转换成显示码数码管显示图 35 DS18B20 测温流程.4 单片机接口设计4.1 设计原则DS18B20 可以采用两种方式供电，一种是采用电源供电方式，此时 DS18B20
28、的 1 脚接地，2 脚作为信号线，3 脚接电源。另一种是寄生电源供电方式，如图 3.1 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 MOSFET管来完成对总线的上拉。本设计采用电源供电方式， P1.1 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 MOSFET 管和 89S51 的 P1.0 来完成对总线的上拉。当 DS18B20 处于写存储器操作和温度 A/D 变换操作时，总线上必须有强的上拉，上拉开启时间最大为 10 s。采用寄生电源供电方式是 VDD和 GND 端均接地。由于单线制只有一根线，因此发送接收口
29、必须是三状态的。主机控制 DS18B20 完成温度转换必须经过 3 个步骤： 初始化； ROM 操作指令；廊坊师范学院本科生毕业论文11 存储器操作指令。4.2 引脚连接4.2.1 晶振电路单片机 XIAL1 和 XIAL2 分别接 30PF 的电容，中间再并个 12MHZ 的晶振，形成单片机的晶振电路。4.2.2 串口引脚P0 口接 9 个 2.2K 的排阻然后接到显示电路上。P1.0 温度传感器 DS18B20 如图 3.1所示。图 41 DS18B20 与单片机的接口电路P1.1 和 P1.2 引脚接继电器电路的 4.7K 电阻上，P1 口其他引脚悬空P2 口中 P2.0、P2.1、P2
30、.2、P2.3 分别接到显示电路的 4.7K 电阻上，P2.5 接蜂鸣器电路，其他引脚悬空P3 口中 P3.5、P3.6、P3.7 接到按键电路4.2.3 其它引脚ALE 引脚悬空，复位引脚接到复位电路、VCC 接电源、VSS 接地、EA 接电源5 系统整体设计5.1 系统硬件电路设计5.1.1 主板电路设计单片机的 P1.0 接 DS18B20 的 2 号引脚，P0 口送数 P2 口扫描，P1.1、P1.2 控制加热器和电风扇的继电器。如附录 2。5.1.2 各部分电路(1) 显示电路显示电路采用了7段共阴数码管扫描电路，节约了单片机的输出端口，便于程序的编写。单 片 机18B20VCCGN
31、DP1.0廊坊师范学院本科生毕业论文12图51 显示电路图(2) 单片机电路图52 单片机电路引脚图(3) DS18B20温度传感器电路图5-3 温度传感器电路引脚图(4) 继电器电路廊坊师范学院本科生毕业论文13图中P1.1引脚控制加热器继电器。给.P1.1低电平，三极管导通，电磁铁触头放下来开始工作. 图5-4 继电器电路图(5) 晶振控制电路图5-5 晶振控制电路图(6) 复位电路图5-6复位电路图廊坊师范学院本科生毕业论文145.2 系统软件设计5.2.1 系统软件设计整体思路一个应用系统要完成各项功能，首先必须有较完善的硬件作保证。同时还必须得到相应设计合理的软件的支持，尤其是微机应
32、用高速发展的今天，许多由硬件完成的工作，都可通过软件编程而代替。甚至有些必须采用很复杂的硬件电路才能完成的工作，用软件编程有时会变得很简单，如数字滤波，信号处理等。因此充分利用其内部丰富的硬件资源和软件资源，采用与 S51 系列单片机相对应的 51 汇编语言和结构化程序设计方法进行软件编程。程序设计语言有三种：机器语言、汇编语言和高级语言。机器语言是机器唯一能“懂”的语言，用汇编语言或高级语言编写的程序（称为源程序）最终都必须翻译成机器语言的程序（成为目标程序） ，计算机才能“看懂” ，然后逐一执行。高级语言是面向问题和计算过程的语言，它可通过于各种不同的计算机，用户编程时不必仔细了解所用的计
33、算机的具体性能与指令系统，而且语句的功能强，常常一个语句已相当于很多条计算机指令，于是用高级语言编制程序的速度比较快，也便于学习和交流，但是本系统却选用了汇编语言。原因在于，本系统是编制程序工作量不大、规模较小的单片机微控制系统，使用汇编语言可以不用像高级语言那样占用较多的存储空间，适合于存储容量较小的系统。同时，本系统对位处理要求很高，需要解决大量的逻辑控制问题。MCS51 指令系统的指令长度较短，它在存储空间和执行时间方面具有较高的效率，编成的程序占用内存单元少，执行也非常的快捷，与本系统的应用要求很适合。而且MCS51 指令系统有丰富的位操作（或称位处理）指令，可以形成一个相当完整的位操
34、作指令子集，这是 MCS51 指令系统主要的优点之一。对于要求反应灵敏与控制及时的工控、检测等实时控制系统以及要求体积小、系统小的许多“电脑化”产品，可以充分体现出汇编语言简明、整齐、执行时间短和易于使用的特点。本装置的软件包括主程序、读出温度子程序、复位应答子程序、写入子程序、以及有关DS18B20的程序（初始化子程序、写程序和读程序）5.2.2 系统程序流图系统程序主要包括主程序，读出温度子程序，复位应答子程序，写入子程序等。1）主程序主程序的主要功能是负责温度的实时显示、读出并处理 DS18B20 的测量的当前温度值，温度测量每 1s 进行一次。这样可以在一秒之内测量一次被测温度，其程序
35、流程见图19 所示。通过调用读温度子程序把存入内存储中的整数部分与小数部分分开存放在不同的两个单元中，然后通过调用显示子程序显示出来廊坊师范学院本科生毕业论文15图 5-7 主程序流程图图 5-8 读出温度子程序跳过 ROM 匹配命令写入子程序温度转换命令显示子程序(延时)写入子程序写入子程序DS18B20 复位、应答子程序DS18B20 复位、应答子程序跳过 ROM 匹配命令读温度命令子程序终 止廊坊师范学院本科生毕业论文162）读出温度子程序读出温度子程序的主要功能是读出 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。DS18B20 的各个命令对时序
36、的要求特别严格，所以必须按照所要求的时序才能达到预期的目的，同时，要注意读进来的是高位在后低位在前，共有 12 位数，小数 4 位，整数 7位，还有一位符号位。3）复位、应答子程序图 5-9 复位、应答子程序开始P1.0 口清 0延时 537USP1.0 口置 1标志位置 150US 是否有低电平有 234US 低电平P1.0 口置 1终止标志位置 1是否廊坊师范学院本科生毕业论文174）写入子程序图 5-10 写入子程序5)系统总的流程图进位 C 清 0P1.0 清 0延时 12US带进位右移延时 46USP1.0 置 0R2 是否为 0终止开始廊坊师范学院本科生毕业论文18开 始初始化 D
37、S18B20显示当前温度判断当前温度值超过设定温度上限启动风扇降低温度红灯亮设定温度上、下限启动电热炉升高温度是否低于设定温度下限是绿灯亮否图 5-11 系统总的流程图5.3 调试主程序的功能是：启动 DS18B20 测量温度，将测量值与给定值进行比较，若测得温度小于设定值，则进入加热阶段，置 P1.1 为低电平，这期间继续对温度进行监测，直到温度在设定范围内，置 P1.1 为高电平断开可控硅，关闭加热器，等待下一次的启动命令。当测得温度大于设定值，则进入降温阶段，则置 P1.2 为低电平，这期间继续对温度进行监测，直到温度在设定范围内，置 P1.2 为高电平断开，关闭风扇，等待下一次的启动命
38、令。廊坊师范学院本科生毕业论文19第一次接电调试，设置温度上限为 90 摄氏度，温度下限为 20 摄氏度。加热后，温度有时超过 90 摄氏度却不报警，后经检查，发现是进位 C 没有清 0，于是在如下写入程序中加入进位 C 清零，便排除了这个异常。WR1:CLR P1.0MOV R3,#6DJNZ R3,$RRC AMOV P1.0,CMOV R3,#23DJNZ R3,$SETB P1.0NOPDJNZ R2,WR1RET; 读 DS18B2再经实际接电调试，一切运行正常。加热到 90 摄氏度时，红灯亮起，自动断电，而低于 20 摄氏度时，绿灯亮起，开始加热。6 总结本设计使用的温度控制器结构
39、简单、测温准确，具有一定的实际应用价值。该智能温度控制器只是 DS18B20 在温度控制领域的一个简单实例，还有许多需要完善的地方，例如可以将测得的温度通过单片机与通讯模块相连接，以手机短消息的方式发送给用户，使用户能够随时对温度进行监控。此外，还能广泛地应用于其他一些工业生产领域，如建筑，仓储等行业。本温度控制系统可以应用于多种场合，像的温度、育婴房的温度、水温的控制。用户可灵活选择本设计的用途，有很强的实用价值。廊坊师范学院本科生毕业论文- 20 -附录附录 1主板电路图廊坊师范学院本科生毕业论文21附录 2程序代码ORG 0000HTEMPER_L EQU 29HTEMPER_H EQU
40、 28HFLAG1 EQU 38H;是否检测到 DS18B20 标志位A_BIT EQU 20H ;数码管个位数存放内存位置B_BIT EQU 21H ;数码管十位数存放内存位置XS EQU 30HMOV A,#00HMOV P2,AMAIN:LCALL GET_TEMPER;调用读温度子程序MOV A,29HMOV B,ACLR CRLC ACLR CRLC ACLR CRLC ACLR CRLC ASWAP AMOV 31H,AMOV A,BMOV C,40H;将 28H 中的最低位移入 CRRC AMOV C,41HRRC AMOV C,42H廊坊师范学院本科生毕业论文22RRC AMO
41、V C,43HRRC AMOV 29H,ALCALL DISPLAY;调用数码管显示子程序AJMP MAIN; 这是 DS18B20 复位初始化子程序INIT_1820:SETB P1.0NOPCLR P1.0;主机发出延时 537 微秒的复位低脉冲MOV R1,#3TSR1:MOV R0,#107DJNZ R0,$DJNZ R1,TSR1SETB P1.0;然后拉高数据线NOPNOPNOPMOV R0,#25HTSR2:JNB P1.0,TSR3;等待 DS18B20 回应DJNZ R0,TSR2LJMP TSR4 ; 延时TSR3:SETB FLAG1 ; 置标志位,表示 DS1820 存
42、在LJMP TSR5TSR4:CLR FLAG1 ; 清标志位,表示 DS1820 不存在LJMP TSR7TSR5:MOV R0,#117TSR6:DJNZ R0,TSR6 ; 时序要求延时一段时间TSR7:SETB P1.0RET; 读出转换后的温度值GET_TEMPER:SETB P1.0LCALL INIT_1820;先复位 DS18B20JB FLAG1,TSS2廊坊师范学院本科生毕业论文23RET ; 判断 DS1820 是否存在?若 DS18B20 不存在则返回TSS2:MOV A,#0CCH ; 跳过 ROM 匹配LCALL WRITE_1820MOV A,#44H ; 发出温
43、度转换命令LCALL WRITE_1820;这里通过调用显示子程序实现延时一段时间,等待 AD 转换结束,12 位的话 750 微秒LCALL DISPLAYLCALL INIT_1820;准备读温度前先复位MOV A,#0CCH ; 跳过 ROM 匹配LCALL WRITE_1820MOV A,#0BEH ; 发出读温度命令LCALL WRITE_1820LCALL READ_18200; 将读出的温度数据保存到 35H/36H RET;写 DS18B20 的子程序(有具体的时序要求)WRITE_1820:MOV R2,#8;一共 8 位数据CLR CWR1:CLR P1.0MOV R3,#
44、6DJNZ R3,$RRC AMOV P1.0,CMOV R3,#23DJNZ R3,$SETB P1.0NOPDJNZ R2,WR1RET; 读 DS18B20 的程序,从 DS18B20 中读出两个字节的温度数据 READ_18200:MOV R4,#2 ; 将温度高位和低位从 DS18B20 中读出MOV R1,#29H ; 低位存入 29H(TEMPER_L),高位存入 28H(TEMPER_H)RE00:MOV R2,#8;数据一共有 8 位RE01:CLR CSETB P1.0廊坊师范学院本科生毕业论文24NOPNOPCLR P1.0NOPNOPNOPSETB P1.0MOV R3
45、,#9RE10: DJNZ R3,RE10MOV C,P1.0MOV R3,#23RE20: DJNZ R3,RE20RRC ADJNZ R2,RE01MOV R1,ADEC R1DJNZ R4,RE00RETDISPLAY:CLR CSUBB A, #30JNB CY, T1MOV A, BCLR CSUBB A,#25JNB CY, XIANSHICLR P1.1LJMP XIANSHIT1:CLR P1.2XIANSHI:MOV A,BMOV B,#10 ;10 进制/10=10 进制DIV ABMOV B_BIT,A ;十位在 A廊坊师范学院本科生毕业论文25MOV A_BIT,B ;
46、个位在 BMOV R0,#4 CLR C;多加的DPL1: MOV R1,#250 ;显示 1000 次DPLOP:MOV DPTR,#NUMTAB1MOV A,A_BIT ;取个位数MOVC A,A+DPTR ;查个位数的 7 段代码MOV P0,A ;送出个位的 7 段代码CLR P2.1 ;开个位显示ACALL D1MS ;显示 1MSSETB P2.1MOV DPTR,#NUMTABMOV A,B_BIT ;取十位数MOVC A,A+DPTR ;查十位数的 7 段代码MOV P0,A ;送出十位的 7 段代码CLR P2.2 ;开十位显示ACALL D1MS ;显示 1MSSETB P
47、2.2JC XSW;多加的MOV A,31HMOV B,#160DIV ABMOV XS,BXSW:MOV A,XS MOVC A,A+DPTRMOV P0,A CLR P2.0 ACALL D1MS SETB P2.0SETB C;多加的DJNZ R1,DPLOP ;250 次没完循环DJNZ R0,DPL1 ;4 个 250 次没完循环廊坊师范学院本科生毕业论文26RET;1MS 延时(按 12MHZ 算)D1MS: MOV R7,#80 DJNZ R7,$RETNUMTAB:DB 3FH，06H，5BH，4FH，66H，6DH，7DH，07H，7FH，6FH，7FH，7FH,7FH,7F
48、H,7FH,7FHNUMTAB1: DB 0BFH,86H,0DBH,0CFH,0E6H,0EDH,0FDH,87H,0FFH,0EFHEND廊坊师范学院本科生毕业论文27参考文献1李朝青,单片机原理及接口技术(简明修订版)M. 北京:北京航空航天大学出版社，19982李广弟.单片机基础M. 北京:北京航空航天大学出版社，19943金伟正.单线数字温度传感器的原理与应用J.电子技术与应用，20004李 钢.1-Wire 总线数字温度传感器 DS18B20 原理及应用.现代电子技术J,20055苏麟祥.DS1820 数字温度传感器的功能特性及其应用.世界采矿快报，2000（9）6. 沙占友等.智能化集成温度传感器原理与应用.北京：机械工业出版社，20027. 阎石.数字电子技术基础（第三版）M. 北京：高等教育出版社，1989
