论文:单片机测试DS18B20温度并通过两个按键设置温度上下限 LCD12864显示

ID:322775 · 发表于 2018-5-5 14:32

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内容摘要

摘要：本系统利用单片机AT89C52采用程序设计方法来测试温度，还可以通过两个按键设置温度报警上限，当测试温度超过设定的温度上限时，蜂鸣器器就会报警且绿灯关闭，红灯点亮；当温度低于上限时蜂鸣器关闭且红灯关闭，绿灯点亮。并通过液晶屏LCD12864显示其测试温度以及设置的上限温度。

１系统设计2

1.1设计任务 2

1.2基本功能 2

1.3扩展功能 2

2系统方案论证2

2.1主控模块 2

2.2显示模块 3

3 DS18B20的理论分析与计算3

4电路与程序设计6

4.1系统总体框图 6

4.2总体电路 6

4.3程序的设计

总结

附录1

附录2

１系统设计
1.1设计任务

设计一数字温度测量系统，能自动实现实际温度的测量与显示。

1.2基本功能

（1）测温范围-30℃～+120℃。

（2）测量误差在±0.5℃之内。

（3）能正常显示测量的温度。

（4）能正常显示测量的温度的变换曲线图。

1.3扩展功能

（1）增加温控功能，并可修改设置温控的上下限。

（2）增加温控报警功能。

2系统方案论证

本系统主要由主控模块、显示模块、按键模块、蜂鸣器模块、LED模块、传感器模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。

2.1主控模块

方案：AT89C52单片机是一种高性能8位单片微型计算机。内核本身具有丰富的指令集，足够实现本次作品的全部基本功能和部分拓展功能，相比Atmega16我们对AT89C52更为熟悉，且芯片价格较低，性价比高。

2.2显示模块

方案：采用LCD12864显示。LCD12864屏幕显示细腻直观，且可以显示中文，但是相对昂贵。

3 DS18B20的理论分析与计算

DS18B20 通过编程，可以实现最高 12 位的温度存储值，在寄存器中，以补码的格式存储，如图1所示。

图1 DS18B20 温度数据格式

寄存器一共 2 个字节，LSB 是低字节，MSB 是高字节，其中 MSb 是字节的高位，LSb 是字节的低位。大家可以看出来，二进制数字，每一位代表的温度的含义，都表示出来了。其中 S表示的是符号位，低 11 位都是 2 的幂，用来表示最终的温度。DS18B20 的温度测量范围是从-55 度到+125 度，而温度数据的表现形式，有正负温度，寄存器中每个数字如同卡尺的刻度一样分布，如图 2所示。

图2 DS18B20 温度值

二进制数字最低位变化 1，代表温度变化 0.0625 度的映射关系。当 0 度的时候，那就是0x0000，当温度 125 度的时候，对应十六进制是 0x07D0，当温度是零下 55 度的时候，对应的数字是 0xFC90。反过来说，当数字是 0x0001 的时候，那温度就是 0.0625 度了。

DS18B20 简单介绍:

DALLAS 最新单线数字温度传感器DS18B20是一种新型的“一线器件”，其体积更小、更适用于多种场合、且适用电压更宽、更经济。DALLAS 半导体公司的数字化温度传感器DS18B20是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。温度测量范围为-55～+125 摄氏度，可编程为9位～12 位转换精度，测温分辨率可达0.0625摄氏度，分辨率设定参数以及用户设定的报警温度存储在EEPROM 中，掉电后依然保存。被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出；其工作电源既可以在远端引入，也可以采用寄生电源方式产生；多个DS18B20可以并联到3 根或2 根线上，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较少，可节省大量的引线和逻辑电路。因此用它来组成一个测温系统，具有线路简单，在一根通信线，可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。

DS18B20 的性能特点如下：

●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，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

●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电

●测温范围－55℃～＋125℃，精度为±0.5℃

●零待机功耗

●测量结果直接输出数字信号，以“一线总线”穿行传送给CPU，同时可传送CRC校验位，具有极强的抗干扰纠错能力

●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

以上特点使DS18B20非常适用与多点、远距离温度检测系统。

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。DS18B20的管脚排列、各种封装形式如图 4.2 所示，DQ 为数据输入/输出引脚。开漏单总线接口引脚。当被用着在寄生电源下，也可以向器件提供电源；GND为地信号；VDD为可选择的VDD引脚。当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。

外部封装形式传感器电路图

4电路与程序设计4.1系统总体框图

系统总体框图如图3所示

图3 系统总体框图

4.2总体电路

总体电路图见附录2。

4.3程序的设计4.3.1程序功能描述

（1）能够测试-30℃～+120℃的温度。

（2）按下S1能增加温度报警上限，按下S2能减少温度报警上限。

4.3.2试验程序

实验程序见附录1。

总结

本系统以单片机STC89C52芯片为核心部件，利用LCD12864、独立按键、DS18B20并配合C语言算法实现了简易数字温度计设计，完成此次设计题目中的全部基本功能和部分拓展功能。在系统设计过程中，力求硬件线路简单，充分发挥软件编程方便灵活的特点，来满足系统设计要求。

在本次设计的过程中，遇到了许多突发事件和困难，设计制作曾一度止步不前，但通过仔细分析和调整后解决了一个又一个的问题。在整个过程中我们深刻的体会到团队精神的重要性，并提高了自己解决问题的能力。在课程设计的整个过程中，我遇到了许多意想不到的困难，如自己设计电路，进行软件编译等等。不仅如此，很多从未遇见过的问题和现象困扰着我，比如在调试的过程中，时常出现问题，但每次经过仔细反复查找，终于可以将这些问题针对性的找到并进行合理的改正，确保其正常实现对应的功能，在自己处理难题的过程中，真正学到了很多新的知识。

单片机源程序如下:

#include<reg51.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>//头文件
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
sbit DQ=P2^2;//ds18b20与单片机连接口
sbit PWM=P1^0;//控制信号的输出
sbit TTT=P2^3;//控制信号的输出
unsigned char code str[]={"my name is lhh "};
unsigned char code str_[]={"MADE IN NUPT... "};
unsigned char code str1[]={"temper:"};
unsigned char code str2[]={" "};
unsigned char code nul[]={" "};
unsigned char code str3[]={"target: "};
unsigned char str4[6];//设定温度的存储
uchar data disdata[5];
uchar a[4]={0,0,0,0},j,i,k,num=0; //定义变量
sbit js=P3^2; //红外接收端
uchar zhb_flag=0;//保证一次解码，只执行一次代码
uint tvalue;//温度值
uchar tflag;//温度正负标志
uint count=0;//按键次数初始化为0
uint number=4;//暂时规定输入的温度为xx.x的形式
uchar j,key;
uint time_flag=0;
bit enterflag=0; // 确认键按下与否标志
uint new_t; //转化后的十进制实时温度
uint target=0; //转化后的十进制的目标温度---有键盘输入
//------------定义接口-------------//
sbit RS=P3^5 ;
sbit RW=P3^6;
sbit E=P3^4;
sbit PSB= P3^7; //H=并口; L="串口";
#define Lcd_Bus P0
// P0 接 LCM
#define uchar unsigned char
#define FIRST_ADDR 0
//定义字符/汉字显示起始位置
/*------------------检查忙位-----------------------------*/
void chk_busy()
{
RS=0 ;
RW=1 ;
E=1 ;
Lcd_Bus=0xff ;
while((Lcd_Bus&0x80)==0x80);
E=0 ;
}
/*------------------延时子程序-----------------------------*/
void lcd_delay(unsigned int t)
{
unsigned int i,j ;
for(i=0;i<t;i++)
for(j=0;j<10;j++);
}
/*------------------写命令到LCD------------------------------*/
void write_com(unsigned char cmdcode)
{
chk_busy();
RS=0 ;
RW=0 ;
E=1 ;
Lcd_Bus=cmdcode ;
lcd_delay(5);
//------------------在数据写入的时候加入适当的延时
E=0 ;
lcd_delay(5);
}
/*-------------------写数据到LCD----------------------------*/
void write_data(unsigned char Dispdata)
{
chk_busy();
RS=1 ;
RW=0 ;
E=1 ;
Lcd_Bus=Dispdata ;
lcd_delay(5);
//------------------在数据写入的时候加入适当的延时
E=0 ;
lcd_delay(5);
}
/*------------------初始化LCD屏--------------------------*/
void lcdreset()
{
PSB = 1;
lcd_delay(2000);
write_com(0x30);
lcd_delay(10);
//选择基本指令集
write_com(0x30);
//选择8bit数据流
lcd_delay(5);
write_com(0x0c);
//开显示(无游标、不反白)
lcd_delay(10);
write_com(0x01);
//清除显示，并且设定地址指针为00H
lcd_delay(500);
write_com(0x06);
//指定在资料的读取及写入时，设定游标的移动方向及指定显示的移位
lcd_delay(0);
}
/*------------------显示字符串--------------------------*/
void hzkdis(unsigned char code*s)
{
while(*s>0)
{
write_data(*s);
s++;
lcd_delay(50);
}
}
/*------------------首屏显示--------------------------*/
void ceshi()
{
write_com(0x01);
//清除显示，并且设定地址指针为00H
lcd_delay(5);
write_com(0x80);
//第一行（如果是地址是：80H，即LCD的第一行的第一个位置显示）
hzkdis("通信1503");
write_com(0x90);
//第二行（如果是地址是：90H，即LCD的第二行的第一个位置显示）
hzkdis(str);
write_com(0x88);
//第三行（如果是地址是：88H，即LCD的第二行的第一个位置显示）
hzkdis("李浩浩常凡");
write_com(0x98);
//第四行（如果是地址是：98H，即LCD的第二行的第一个位置显示）
hzkdis("1513024090");
}
//------------------清整个GDRAM空间----------------------------
void clrgdram()
{
unsigned char x,y ;
for(y=0;y<64;y++)
for(x=0;x<16;x++)
{
write_com(0x34);
write_com(y+0x80);
//行地址
write_com(x+0x80);
//列地址
write_com(0x30);
write_data(0x00);
write_data(0x00);
}
}
//------------------------------------------------------------
void clrscreen()
{
write_com(0x01);
lcd_delay(10);
}
unsigned char ReadByte(void)
{
unsigned char byReturnValue ;
chk_busy();
Lcd_Bus=0xff ;
RS=1 ;
RW=1 ;
E=0 ;
E=1 ;
byReturnValue=Lcd_Bus ;
E=0 ;
return byReturnValue ;
}
/*增加画点子程序
函数功能：在坐标为（x,y)点画一个点
参数意义
X：12864屏幕的横坐标，范围是0到128(从左到右)
Y:12864的纵坐标，范围是0到64(从上到下)
Color：为1的时候表示为黑点
*/
void DrawPoint(unsigned char X,unsigned char Y,unsigned char Color)
{
unsigned char Row,Tier,Tier_bit ;
unsigned char ReadOldH,ReadOldL ;
write_com(0x34);
write_com(0x36);
Tier=X>>4 ;
Tier_bit=X&0x0f ;
if(Y<32)
{
Row=Y ;
}
else
{
Row=Y-32 ;
Tier+=8 ;
}
write_com(Row+0x80);
write_com(Tier+0x80);
ReadByte();
ReadOldH=ReadByte();
ReadOldL=ReadByte();
write_com(Row+0x80);
write_com(Tier+0x80);
if(Tier_bit<8)
{
switch(Color)
{
case 0 :
ReadOldH&=(~(0x01<<(7-Tier_bit)));
break ;
case 1 :
ReadOldH|=(0x01<<(7-Tier_bit));
break ;
case 2 :
ReadOldH^=(0x01<<(7-Tier_bit));
break ;
default :
break ;
}
write_data(ReadOldH);
write_data(ReadOldL);
}
else
{
switch(Color)
{
case 0 :
ReadOldL&=(~(0x01<<(15-Tier_bit)));
break ;
case 1 :
ReadOldL|=(0x01<<(15-Tier_bit));
break ;
case 2 :
ReadOldL^=(0x01<<(15-Tier_bit));
break ;
default :
break ;
}
write_data(ReadOldH);
write_data(ReadOldL);
}
write_com(0x30);
}
void send_to_pc(void)
{
uint pc_flag=0;
SCON=0x50;//串口方式1，允许接收
TMOD=0x20;//定时器1，定时方式2
TCON=0x40;//设定时器1开始计数
TH1=0xE8;//11.0592MHz, 1200波特率
TL1=0xE8;
TI=1;
TR1=1;
while(1)
{
if(pc_flag==1)
{
TMOD=1;
}
else
{
printf("Now temperture is ");
printf(disdata);
printf("*0.1 C");
pc_flag++;
}
}
}
void delay_18B20(unsigned int i)//延时1微秒
{
while(i--);
}
void ds1820rst()/*ds1820复位*/
{
unsigned char x=0;
DQ = 1; //DQ复位
delay_18B20(4); //延时
DQ = 0; //DQ拉低
delay_18B20(100); //精确延时大于480us
DQ = 1; //拉高
delay_18B20(40);
}
uchar ds1820rd()/*读数据*/
{
unsigned char i=0;
unsigned char dat = 0;
for (i=8;i>0;i--)
{
DQ = 0; //给脉冲信号
dat>>=1;
DQ = 1; //给脉冲信号
if(DQ)
dat|=0x80;
delay_18B20(10);
}
return(dat);
}
void ds1820wr(uchar wdata)/*写数据*/
{
unsigned char i=0;
for (i=8; i>0; i--)
{
DQ = 0;
DQ = wdata&0x01;
delay_18B20(10);
DQ = 1;
wdata>>=1;
}
}
read_temp1()/*读取温度值并转换*/
{
ds1820rst();
ds1820wr(0xcc);//*跳过读序列号*/
ds1820wr(0x44);//*启动温度转换*/
ds1820rst();
}
read_temp2()
{
uchar a,b;
ds1820wr(0xcc);//*跳过读序列号*/
ds1820wr(0xbe);//*读取温度*/
a=ds1820rd();
b=ds1820rd();
tvalue=b;
tvalue<<=8;
tvalue=tvalue|a;
if(tvalue<0x0fff)
tflag=0;
else
{
tvalue=~tvalue+1;
tflag=1;
}
tvalue=tvalue*(0.625);//温度值扩大10倍，精确到1位小数
return(tvalue);
}
/*******************************************************************/
void ds1820disp1()//温度值显示
{
uchar flagdat;
if (tvalue>4200)
{
TTT=0;
}
disdata[0]=tvalue/1000+0x30;//百位数
disdata[1]=tvalue%1000/100+0x30;//十位数
disdata[2]=tvalue%100/10+0x30;//个位数
disdata[3]=tvalue%10+0x30;//小数位
if(tflag==0)
flagdat=0x20;//正温度不显示符号
else
flagdat=0x2d;//负温度显示负号:-
if(disdata[0]==0x30)
{
disdata[0]=0x20;//如果百位为0，不显示
if(disdata[1]==0x30)
{
disdata[1]=0x20;//如果百位为0，十位为0也不显示
}
}
}
void ds1820disp2()
{
lcd_delay(5);
write_com(0x80);
hzkdis("温度为：");
lcd_delay(50);
write_com(0x84);
write_data(disdata[1]);
write_com(0x85);
write_data(disdata[2]);
write_com(0x86);
write_data(0x2e);
write_com(0x87);
write_data(disdata[3]);
if(disdata[1]>=3+0x30||(disdata[2]>=8+0x30))
{ write_com(0x98);
hzkdis("sos"); }
else
{ write_com(0x98);
hzkdis(" "); }
lcd_delay(50);
new_t=disdata[1]*10+disdata[2];
}
void delay(uint us) //delay time
{
while(us--);
}
void HW_key(void)
{
if(zhb_flag==1)
{
if((a[2]+a[3])==0xff) //判断接收到数据是否正确
{
switch(a[2]) //将接受到的数据与所建表一一对应
{
case 0x00:
{
num=0;
if (count<number)
{
str4[count]='0';
count++;
}break;//数字键0
}
case 0x01:
{
num=1;
if (count<number)
{
str4[count]='1';
count++;
}break;//数字键1
}
case 0x02:
{
num=2;
if (count<number)
{
str4[count]='2';
count++;
}break;//数字键2
}
case 0x03:
{
num=3;
if (count<number)
{
str4[count]='3';
count++;
}break;//数字键3
}
case 0x04:
{
num=4;
if (count<number)
{
str4[count]='4';
count++;
}break;//数字键4
}
case 0x05:
{
num=5;
if (count<number)
{
str4[count]='5';
count++;
}break;//数字键5
}
case 0x06:
{
num=6;
if (count<number)
{
str4[count]='6';
count++;
}break;//数字键6
}
case 0x07:
{
num=7;
if (count<number)
{
str4[count]='7';
count++;
}break;//数字键7
}
case 0x08:
{
num=8;
if (count<number)
{
str4[count]='8';
count++;
}break;//数字键8
}
case 0x09:
{
num=9;
if (count<number)
{
str4[count]='9';
count++;
}break;//数字键9
}
case 0x0a:
{
num=10;
if (count<number)
{
str4[count]='.';
count++;
}break;//键"--/-"
}
case 0x0b:
{
num=11;
break;//键LG
}
case 0x0f:
{
num=12; break;//AV键
}
case 0x10:
{
num=13;
send_to_pc();break;//静音键
}
case 0x15:
{
num=14;
break;//开关键
}
case 0x16:
{
num=15;break;//选台键
}
case 0x17:
{
/* num=16; count = 0;//清零
for (j=0;j<number;j++)
{
str4[j]=' ';
}
str4[j]='/0';
PWM=1;
time_flag=0;
wr_com(0xcd);
display(nul);
target=0;
enterflag = 0;break;//睡眠键*/
}
default:break;
}
if (enterflag==1) // 如果按下确认键
{
// enterflag = 0; // 标志位置回0
/* wr_com(0xcd);
wr_dat(0xdf);
wr_dat(0x43);
target=str4[0]*10+str4[1];
time_flag=1;*/
}
/* wr_com(0xc0);
display(str3);
wr_com(0xc8);
display(str4);
zhb_flag=0;*/
}
}
}
/*void pitu_wave(void)
{
uchar i,a;
uchar colour=1;
for(i=0;i<128;i+=2)
{
a=64-new_t;
DrawPoint(i,a,colour);
}
}*/
/********************主程序***********************************/
void main()
{
uchar wave=0;
uchar i=0,a;
uchar colour=1;
RW=0 ;
lcdreset();
ceshi();
clrgdram();
delay(2000);
clrscreen();
EA=1; //初始化
ET0=1; //开计数中断0
EX0=1; //开外部中断0
TMOD=1; //设置工作方式
IT0=1; //启动计时器
while(1)
{
read_temp1();//读取温度
read_temp2();//读取温度
ds1820disp1();//显示
ds1820disp2();//显示
wave++;
if(wave>=10)
{
a=64-new_t;
if(i>=128)
{
i=0;
clrgdram();
delay(2000);
clrscreen();
}
DrawPoint(i++,a,colour);
wave=0;
}
HW_key();
}
}
void zhb(void) interrupt 0 // 外部中断子程序（译码过程）
{
zhb_flag=1;
TH0=0; //计数器清零
TL0=0;
TR0=1; //启动计数器
while(!js) //等待低电平结束
{
delay(5);
if(TH0>45) //判断低电平是否高于11.52ms如果高于则跳出等待和中断
return;
}
TR0=0;
if(TH0<30) //判断低电平是否低于7.68ms如果低于跳出中断
return;
TH0=0;
TR0=1;
while(js) //等待高电平结束
{
delay(5);
if(TH0>28) //判断高电平是否高于7.168ms如果高于则跳出等待和中断
return;
}
//至此为起始信号检测
TR0=0;
TH0=0;
for(i=0;i<4;i++) //一次锁存红外接收的四个十六进制数到a[4]中
{
for(j=0;j<8;j++)
{
…………
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复制代码

ID:171111 · 发表于 2018-5-13 19:03

这个很不错谢谢分享

ID:496717 · 发表于 2019-4-5 09:38

为啥看不到附件

ID:461985 · 发表于 2019-4-14 22:38

谢谢分享

ID:512294 · 发表于 2019-4-15 08:32

不错，有pcb图吗

ID:569657 · 发表于 2019-9-10 19:27

菜花呵呵哒发表于 2019-4-14 22:38
谢谢分享

很实用

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