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详细的程序分析:编程实现单片机ds18b20温度测量及显示系统

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ID:298068 发表于 2018-3-27 23:09 | 显示全部楼层 |阅读模式
编程实现基于单片机的温度测量及显示系统

  • 利用开发板上的ds18b20传感器测量当前温度，利用数码管输出当前温度值。
实现结果：
测试结果显示当前摄氏温度25.3度。
实现原理：
（1）独立数码管
数码管分为共阳极和共阴极数码管，
通过控制数码管中的8个二极管，来显示数字。
（2）多位共阴数码管和共阳数码管
本项目使用的是6位共阴数码管。
数码管控制主要通过段锁存和位锁存控制显示要显示的数字如温度。段锁存是指6位共阴极数码管段输出端连接锁存器74HC573的输出端，锁存器的输入端连接单片机接口P0。位锁存是指6位数码管位置输出端连接锁存器74HC573的输出端，锁存器的输入端连接单片机接口P0。段锁存器片选端接单片机接口P2.6，位锁存器片选端接单片机接口P2.7。
连接图如下：




程序分析：温度传感器DS18B20接单片机P2.2，段锁存接P2.6，位锁存接P2.7，unsigned char code table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};
显示段码值0~9，Unsigned char code table1[]={0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd,0x87,0xff,0xef};
分别对应相应的数码管点亮,即位码。
温度传感器的程序有测温的程序，测得的温度通过数码管显示出来。其中使用了延时和中断子程序。
  • 用液晶屏1602实现温度显示。
  • 利用按键实现摄氏温度和华氏温度的转换，并显示。
实现结果：
按下S2，显示摄氏温度如下
按下S2，显示华氏温度如下


实现原理：
在之前的温度显示模块加入按键功能程序，利用两种温度转换公式华氏温度=(摄氏温度*9/5)+32实现转换。
相关程序如下：
  1. void display(uint temp,uint hstemp)                                          //显示程序
  2. {

  4.    if(s2==0)                           
  5.    {

  7.    ser=temp/10;
  8.    SBUF=ser;
  9.    A1=temp/100;
  10.    A2t=temp%100;
  11.    A2=A2t/10;
  12.    A3=A2t%10;
  13.    dula=0;
  14.    P0=table[A1];                            //显示百位
  15.    dula=1;
  16.    dula=0;

  18.    wela=0;
  19.    P0=0x7e;
  20.    wela=1;
  21.    wela=0;
  22.    delay(1);

  24.    dula=0;
  25.    P0=table1[A2];                            //显示十位
  26.    dula=1;
  27.    dula=0;

  29.    wela=0;
  30.    P0=0x7d;
  31.    wela=1;
  32.    wela=0;
  33.    delay(1);

  35.    P0=table[A3];                            //显示个位
  36.    dula=1;
  37.    dula=0;

  39.    P0=0x7b;
  40.    wela=1;
  41.    wela=0;
  42.    delay(1);
  43.    }
  44.    if(s3==0)
  45.    {
  46.             
  47.    ser1=hstemp/10;
  48.    SBUF=ser1;
  49.    A11=hstemp/100;
  50.    A21t=hstemp%100;
  51.    A21=A21t/10;
  52.    A31=A21t%10;
  53.    dula=0;
  54.    P0=table[A11];                            //显示百位
  55.    dula=1;
  56.    dula=0;

  58.    wela=0;
  59.    P0=0x7e;
  60.    wela=1;
  61.    wela=0;
  62.    delay(1);

  64.    dula=0;
  65.    P0=table1[A21];                            //显示十位
  66.    dula=1;
  67.    dula=0;

  69.    wela=0;
  70.    P0=0x7d;
  71.    wela=1;
  72.    wela=0;
  73.    delay(1);

  75.    P0=table[A31];                            //显示个位
  76.    dula=1;
  77.    dula=0;

  79.    P0=0x7b;
  80.    wela=1;
  81.    wela=0;
  82.    delay(1);
  83.    }
  84. }
复制代码

程序分析：s2，s3代表按键分别接在单片机P3.4,p3.5上，当按键按下时单片机相应接口显示低电平，松开显示高电平。当检测到S2按下时，显示摄氏温度。当检测到S3按下时，显示华氏温度。主程序如下：
if(s2==0)
  {
  SendByte(A1*10+A2);
  SendStr(".");
  SendByte(A3);

  }
  if(s3==0)
  {            
                SendByte(A11*10+A21);
                 SendStr(".");
  SendByte(A3);
  }
  • 利用串口将当前温度值发送至电脑，电脑端利用串口助手进行接收和显示。
实现原理：
连接好串口或者usb转串口至电脑，下载该程序，打开电源， 打开串口调试程序，将波特率设置为9600，无奇偶校验，晶振11.0592MHz，发送和接收使用的格式相同。
串口通讯程序包括串口初始化，输出字节函数，输出字符串函数，主函数。温度传感器测得的温度数值通过串口通讯程序输出显示在电脑上。
实现结果：
当按下S2按键，电脑显示如下：
发送和接收都是16进制，1B=1*16+11*1=27，2E代表小数点，01=1，所以显示温度27.2摄氏度。
当按下S3按键，电脑显示如下：
发送和接收都是16进制，51=5*16+1*1=81，2E代表小数点，03=3，所以显示温度81.3华氏。

单片机源程序如下:
  1. //安装目录下的EXE文件打开后可在电脑上显示当前温度值
  2. #include <reg52.h>
  3. #define uchar unsigned char
  4. #define uint unsigned int
  5. sbit DS=P2^2;           //define interface
  6. uint temp;             // variable of temperature
  7. uchar flag1;            // sign of the result positive or negative
  8. sbit dula=P2^6;
  9. sbit wela=P2^7;
  10. sbit s2=P3^4;
  11. sbit s3=P3^5;
  12. uchar A1,A2,A2t,A3,ser,A11,A21,A21t,A31,ser1;
  13. unsigned char code table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,
  14.                         0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};
  15. unsigned char code table1[]={0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd,
  16.                         0x87,0xff,0xef}；


  19. void SendStr(unsigned char *s);
  20. /*------------------------------------------------
  21.                     串口初始化
  22. ------------------------------------------------*/
  23. void InitUART  (void)
  24. {

  26.     SCON  = 0x50;                                    // SCON: 模式 1, 8-bit UART, 使能接收
  27.     TMOD |= 0x20;               // TMOD: timer 1, mode 2, 8-bit 重装
  28.     TH1   = 0xFD;               // TH1:  重装值 9600 波特率 晶振 11.0592MHz
  29.     TR1   = 1;                  // TR1:  timer 1 打开                        
  30.     EA    = 1;                  //打开总中断
  31.     //ES    = 1;                  //打开串口中断
  32. }        
  33. void delay(uint count)      //delay
  34. {
  35.   uint i;
  36.   while(count)
  37.   {
  38.     i=200;
  39.     while(i>0)
  40.     i--;
  41.     count--;
  42.   }
  43. }
  44. void DelayUs2x(unsigned char t)
  45. {  
  46. while(--t);
  47. }
  48. /*------------------------------------------------
  49. mS延时函数，含有输入参数 unsigned char t，无返回值
  50. unsigned char 是定义无符号字符变量，其值的范围是
  51. 0~255 这里使用晶振12M，精确延时请使用汇编
  52. ------------------------------------------------*/
  53. void DelayMs(unsigned char t)
  54. {

  56. while(t--)
  57. {
  58.      //大致延时1mS
  59.      DelayUs2x(245);
  60.               DelayUs2x(245);
  61. }
  62. }
  63. ///////功能:串口初始化,波特率9600，方式1///////
  64. void Init_Com(void)
  65. {
  66.      TMOD = 0x20;
  67.      PCON = 0x00;
  68.      SCON = 0x50;
  69.      TH1 = 0xFd;
  70.      TL1 = 0xFd;
  71.      TR1 = 1;
  72. }

  74. void dsreset(void)       //send reset and initialization command
  75. {
  76.   uint i;
  77.   DS=0;
  78.   i=103;
  79.   while(i>0)i--;
  80.   DS=1;
  81.   i=4;
  82.   while(i>0)i--;
  83. }

  85. bit tmpreadbit(void)       //read a bit
  86. {
  87.    uint i;
  88.    bit dat;
  89.    DS=0;i++;          //i++ for delay
  90.    DS=1;i++;i++;
  91.    dat=DS;
  92.    i=8;while(i>0)i--;
  93.    return (dat);
  94. }

  96. uchar tmpread(void)   //read a byte date
  97. {
  98.   uchar i,j,dat;
  99.   dat=0;
  100.   for(i=1;i<=8;i++)
  101.   {
  102.     j=tmpreadbit();
  103.     dat=(j<<7)|(dat>>1);   //读出的数据最低位在最前面，这样刚好一个字节在DAT里
  104.   }
  105.   return(dat);
  106. }

  108. void tmpwritebyte(uchar dat)   //write a byte to ds18b20
  109. {
  110.   uint i;
  111.   uchar j;
  112.   bit testb;
  113.   for(j=1;j<=8;j++)
  114.   {
  115.     testb=dat&0x01;
  116.     dat=dat>>1;
  117.     if(testb)     //write 1
  118.     {
  119.       DS=0;
  120.       i++;i++;
  121.       DS=1;
  122.       i=8;while(i>0)i--;
  123.     }
  124.     else
  125.     {
  126.       DS=0;       //write 0
  127.       i=8;while(i>0)i--;
  128.       DS=1;
  129.       i++;i++;
  130.     }

  132.   }
  133. }

  135. void tmpchange(void)  //DS18B20 begin change
  136. {
  137.   dsreset();
  138.   delay(1);
  139.   tmpwritebyte(0xcc);  // address all drivers on bus
  140.   tmpwritebyte(0x44);  //  initiates a single temperature conversion
  141. }

  143. uint tmp()               //get the temperature
  144. {
  145.   float tt;
  146.   uchar a,b;
  147.   dsreset();
  148.   delay(1);
  149.   tmpwritebyte(0xcc);
  150.   tmpwritebyte(0xbe);
  151.   a=tmpread();
  152.   b=tmpread();
  153.   temp=b;
  154.   temp<<=8;             //two byte  compose a int variable
  155.   temp=temp|a;
  156.   tt=temp*0.0625;
  157.   temp=tt*10+0.5;
  158.   return temp;
  159. }

  161. void readrom()          //read the serial
  162. {
  163.   uchar sn1,sn2;
  164.   dsreset();
  165.   delay(1);
  166.   tmpwritebyte(0x33);
  167.   sn1=tmpread();
  168.   sn2=tmpread();
  169. }


  172. void delay10ms()            //delay
  173.   {
  174.     uchar a,b;
  175.     for(a=10;a>0;a--)
  176.       for(b=60;b>0;b--);
  177.    }

  179. void display(uint temp,uint hstemp)                                          //显示程序
  180. {

  182.    if(s2==0)                           
  183.    {

  185.    ser=temp/10;
  186.    SBUF=ser;
  187.    A1=temp/100;
  188.    A2t=temp%100;
  189.    A2=A2t/10;
  190.    A3=A2t%10;
  191.    dula=0;
  192.    P0=table[A1];                            //显示百位
  193.    dula=1;
  194.    dula=0;

  196.    wela=0;
  197.    P0=0x7e;
  198.    wela=1;
  199.    wela=0;
  200.    delay(1);

  202.    dula=0;
  203.    P0=table1[A2];                            //显示十位
  204.    dula=1;
  205.    dula=0;

  207.    wela=0;
  208.    P0=0x7d;
  209.    wela=1;
  210.    wela=0;
  211.    delay(1);

  213.    P0=table[A3];                            //显示个位
  214.    dula=1;
  215.    dula=0;

  217.    P0=0x7b;
  218.    wela=1;
  219.    wela=0;
  220.    delay(1);
  221.    }
  222.    if(s3==0)
  223.    {
  224.             
  225.    ser1=hstemp/10;
  226.    SBUF=ser1;
  227.    A11=hstemp/100;
  228.    A21t=hstemp%100;
  229.    A21=A21t/10;
  230.    A31=A21t%10;
  231.    dula=0;
  232.    P0=table[A11];                            //显示百位
  233.    dula=1;
  234.    dula=0;

  236.    wela=0;
  237.    P0=0x7e;
  238.    wela=1;
  239.    wela=0;
  240.    delay(1);

  242.    dula=0;
  243.    P0=table1[A21];                            //显示十位
  244.    dula=1;
  245.    dula=0;

  247.    wela=0;
  248.    P0=0x7d;
  249.    wela=1;
  250.    wela=0;
  251.    delay(1);

  253.    P0=table[A31];                            //显示个位
  254.    dula=1;
  255.    dula=0;

  257.    P0=0x7b;
  258.    wela=1;
  259.    wela=0;
  260.    delay(1);
  261.    }
  262. }

  264. void SendByte(unsigned char dat)
  265. {
  266. SBUF = dat;
  267. while(!TI);
  268.       TI = 0;
  269. }
  270. void main()
  271. {
  272. uchar a;
  273. InitUART();
  274. Init_Com();
  275.   do
  276.   {
  277.     tmpchange();

  279. for(a=10;a>0;a--)
  280.   {   display(tmp(),(tmp()*9/5)+320);
  281. // delay(200);
  282.   }
  283.   if(s2==0)
  284.   {
  285.   SendByte(A1*10+A2);
  286.   SendStr(".");
  287.   SendByte(A3);

  289.   }
  290.   if(s3==0)
  291.   {            
  292.                 SendByte(A11*10+A21);
  293.                  SendStr(".");
  294.   SendByte(A3);
  295.   }

  297.               DelayMs(240);//延时循环发送
  298.     DelayMs(240);
  299.   }                while(1);
  300. }

  302. /*------------------------------------------------
  303.                     发送一个字符串
  304. ------------------------------------------------*/
  305. void SendStr(unsigned char *s)
  306. {
  307. while(*s!='\0')// \0 表示字符串结束标志，
  308.                 //通过检测是否字符串末尾
  309.   {
  310.   SendByte(*s);
  311.   s++;
  312.   }
  313. }

  315. 液晶显示温度程序
  316. #include <reg52.H>
  317. #include <intrins.H>
  318. #include <math.H>

  320. #define uchar unsigned char
  321.   #define uint unsigned int
  322. sbit dula = P2^6;
  323. sbit wela = P2^7;

  325. sbit RS = P3^5;   
  326. sbit LCDEN = P3^4;

  328. void delayUs()
  329. {
  330.     _nop_();
  331. }

  333. void delayMs(uint a)
  334. {
  335.     uint i, j;
  336.     for(i = a; i > 0; i--)
  337.         for(j = 100; j > 0; j--);
  338. }


  341. void writeComm(uchar comm)
  342. {
  343.      RS = 0;   
  344.     P0 = comm;
  345.     LCDEN = 1;
  346.      delayUs();
  347.     LCDEN = 0;
  348.     delayMs(1);
  349. }

  351. //写数据:RS=1, RW=0;
  352. void writeData(uchar dat)
  353. {
  354.      RS = 1;
  355.      P0 = dat;
  356.      LCDEN = 1;
  357.     delayUs();
  358.     LCDEN = 0;
  359.     delayMs(1);
  360. }


  363. void init()
  364. {

  366.      dula = wela = 0;
  367.     writeComm(0x38);
  368.    writeComm(0x0c);
  369.     writeComm(0x06);
  370.     writeComm(0x01);
  371. }

  373. void writeString(uchar * str, uchar length)
  374. {
  375.      uchar i;
  376.     for(i = 0; i < length; i++)
  377.     {
  378.          writeData(str[i]);
  379.      }
  380. }

  382. /**//*****************************DS18B20*******************************/
  383. sbit ds = P2^2;
  384. void dsInit()
  385. {

  387.     unsigned int i;
  388.     ds = 0;
  389.     i = 100;
  390.      while(i>0) i--;
  391.     ds = 1;  
  392.     i = 4;
  393.      while(i>0) i--;
  394. }

  396. void dsWait()
  397. {
  398.       unsigned int i;
  399.       while(ds);
  400.       while(~ds);
  401.       i = 4;
  402.       while(i > 0) i--;
  403. }


  406. bit readBit()
  407. {
  408.     unsigned int i;
  409.     bit b;
  410.     ds = 0;
  411.     i++;  
  412.     ds = 1;
  413.    i++; i++;
  414.     b = ds;
  415.     i = 8;
  416.     while(i>0) i--;
  417.     return b;
  418. }

  420. unsigned char readByte()
  421. {
  422.     unsigned int i;
  423.     unsigned char j, dat;
  424.    dat = 0;
  425.     for(i=0; i<8; i++)
  426.     {
  427.         j = readBit();

  429.         dat = (j << 7) | (dat >> 1);
  430.     }
  431.     return dat;
  432. }


  435. void writeByte(unsigned char dat)
  436. {
  437.     unsigned int i;
  438.     unsigned char j;
  439.     bit b;
  440.     for(j = 0; j < 8; j++)
  441.     {
  442.         b = dat & 0x01;
  443.         dat >>= 1;

  445.         if(b)  
  446.         {
  447.            ds = 0;          i++; i++;
  448.             ds = 1;   
  449.             i = 8; while(i>0) i--;
  450.         }
  451.         else
  452.         {
  453.             ds = 0;
  454.           i = 8; while(i>0) i--;
  455.             ds = 1;
  456.            i++; i++;
  457.         }
  458.    }
  459. }


  462. void sendChangeCmd()
  463. {
  464.     dsInit();   
  465.     dsWait();  
  466.     delayMs(1);   
  467.     writeByte(0xcc);
  468.     writeByte(0x44);
  469. }

  471. void sendReadCmd()
  472. {
  473.     dsInit();
  474.     dsWait();
  475.     delayMs(1);
  476.     writeByte(0xcc);
  477.     writeByte(0xbe);
  478. }


  481. int getTmpValue()
  482. {
  483.     unsigned int tmpvalue;
  484.     int value;
  485.     float t;
  486.     unsigned char low, high;
  487.     sendReadCmd();

  489.     low = readByte();
  490.     high = readByte();

  492.     tmpvalue = high;
  493.     tmpvalue <<= 8;
  494.     tmpvalue |= low;
  495.     value = tmpvalue;

  497.   \
  498.     t = value * 0.0625;
  499.     \
  500.     value = t * 100 + (value > 0 ? 0.5 : -0.5); //大于0加0.5, 小于0减0.5
  501.     return value;
  502. }

  504. void display(int v)
  505. {
  506.     unsigned char count;
  507.     unsigned char datas[] = {0, 0, 0, 0, 0};
  508.     unsigned int tmp = abs(v);
  509.     datas[0] = tmp / 10000;
  510.     datas[1] = tmp % 10000 / 1000;
  511.     datas[2] = tmp % 1000 / 100;
  512.     datas[3] = tmp % 100 / 10;
  513.     datas[4] = tmp % 10;
  514.     writeComm(0xc0+3);
  515.     if(v < 0)
  516.     {
  517.         writeString("- ", 2);
  518.    }
  519.     else
  520.     {
  521.        writeString("+ ", 2);
  522.     }
  523.     if(datas[0] != 0)
  524.     {
  525.         writeData('0'+datas[0]);
  526.     }
  527.     for(count = 1; count != 5; count++)
  528.     {
  529.         writeData('0'+datas[count]);
  530.         if(count == 2)
  531. ……………………

  533. …………限于本文篇幅 余下代码请从51黑下载附件…………
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ID:359772 发表于 2018-6-26 23:14 | 显示全部楼层
非常感谢分享
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ID:359889 发表于 2018-6-27 08:49 | 显示全部楼层
GANXIE
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ID:437709 发表于 2018-12-2 16:02 | 显示全部楼层
谢谢楼主的分享，现在我已经大致明白了单片机内部这个部件的构造了，但可能我们的板子不一样，还有你的一些变量名我看不懂，我还是要好好学习才行。
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ID:686251 发表于 2020-1-16 19:54 | 显示全部楼层
感谢分享
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ID:915491 发表于 2022-6-24 11:39 | 显示全部楼层
可以使用，代码详细
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