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单片机DS18B20水温控制系统设计

作者:佚名   来源:本站原创   点击数:  更新时间:2007年08月25日   【字体:

 

单片机DS18B20水温控制系统设计程序源码
 


        TEMPERATURE_L DATA 31H ;DS18B20低8位Buffer
        TEMPERATURE_H DATA 30H ;DS18B20高8位Buffer
           
        TEMPERATURE_HC DATA 32H   ;计算后的百位和十位的BCD码存放BUFFER
        TEMPERATURE_LC DATA 33H   ;计算后的个位和小数位的BCD码存放BUFFER
        TEMPERATURE_ZH DATA 34H   ;计算后十位和个位HEX码的存放BUFFER
   
        DIS_BUF_X DATA 35H ;数码管小数位Buffer
        DIS_BUF_G DATA 36H  ;数码管个位Buffer
        DIS_BUF_S DATA 37H  ;数码管十位Buffer
        DIS_BUF_B DATA 38H  ;数码管百位Buffer
       
        KEY_BUF_G DATA 39H ;键盘输入后,的个位值
        KEY_BUF_S DATA 49H ;键盘输入后,的十位值
        KEY_BUF_B DATA 41H ;键盘输入后,的百位值
       
        K_UP EQU P1.5     ;上调按钮
        K_DOWN EQU P1.6   ;下调按钮
        K_ENTER EQU P1.7  ;输入数据确认按钮
 
        P_DS18B20 EQU P3.3  ;读取DS18B20的输入端口
        P_SWITCH EQU P1.3   ;继电器控制端口,1-风扇,0-电炉
       
        FLAG EQU 20H.0        ;标志位,确定是否存在DS18B20
        ENTER_FLAG EQU 20H.1  ;键盘输入的标志位,为0说明键盘正在输入,为1说明键盘输入退出

;程序开始执行
        ORG 0000H
        LJMP MAIN
        ORG 0100H
MAIN:  MOV SP,#60H           ;初始化
        MOV KEY_BUF_G,#00H   ;由于KEY_BUF是由用户输入的,所以先赋值初始化
        MOV KEY_BUF_S,#00H
        MOV KEY_BUF_B,#00H
   
NEXT:
        LCALL   READ_TEMP ;调用读温度子程序
        JB FLAG,NORMAL    ;判断是否有DS18B20的存在
        CALL ERR              ;不存在时显示错误信息
AJMP    NEXT
NORMAL: LCALL DATA_DEA      ;处理从DS18B20得到的数据
        LCALL SET_DIS_BUF       ;赋值给DIS_BUF_X,G,S,B
        LCALL DISPLAY       ;调用数码管显示子程序
        LCALL SCAN_KEY      ;扫描键盘
        LCALL SWITCH            ;处理继电器
        AJMP    NEXT

;程序名称:ERR
;功能:程序出错处理,显示四个8,即8888
;入口参数:无
;出口参数:DIS_BUF_X,DIS_BUF_G, DIS_BUF_S, DIS_BUF_B
ERR:    MOV DIS_BUF_X,#08H ;如果没有找到DS18B20,那么就显示错误,错误显示为888
        MOV DIS_BUF_G,#08H     
        MOV DIS_BUF_S,#08H
        MOV DIS_BUF_B,#08H
        LCALL DISPLAY
        RET

;程序名称:DATA_DEAL
;功能:处理采集后的的数据
;入口参数:TEMPERATURE_L
;出口参数:DIS_BUF_G, DIS_BUF_S, DIS_BUF_B
DATA_DEAL:
        MOV  A,TEMPERATURE_H    ;判温度是否零下
        ANL  A,#80H
        JZ  TEMPC1          ;A为0,说明是正数,跳往TEMPC1,如果是负数,则对低8为进行补码处理
        CLR  C
        MOV  A,TEMPERATURE_L    ;二进制数求补(双字节)
        CPL  A              ;取反加1
        ADD  A,#01H
        MOV  TEMPERATURE_L,A    ;取补码后存回TEMPERATURE_L,此时TEMPERATURE_L里面的值就能表示温
;度了,不过还要继续处理一下。
        MOV  A,TEMPERATURE_H
        CPL  A
        ADDC  A,#00H               ;高位TEMPERATURE_H取反,加上从低位TEMPERATURE_L进来的位
        MOV  TEMPERATURE_H,A       ;写回TEMPERATURE_H
        MOV  TEMPERATURE_HC,#0BH
        SJMP  TEMPC11

TEMPC1: MOV  TEMPERATURE_HC,#0AH    
TEMPC11:MOV  A,TEMPERATURE_HC
        SWAP  A
        MOV  TEMPERATURE_HC,A
        MOV  A,TEMPERATURE_L
        ANL  A,#0FH              ;取A低4位(小数位,单位是0.0625),得出来的数要乘以0.0625,通过查表来算出值
        MOV  DPTR,#TEMPDOTTAB
        MOVC  A,@A+DPTR          ;查表
        MOV  TEMPERATURE_LC,A    ;TEMPERATURE_LC  LOW=小数部分 BCD
        MOV  DIS_BUF_X,A         ;小数位的BCD码送入显示buffer中

        MOV  A,TEMPERATURE_L     ;整数部分
        ANL  A,#0F0H             ;得到个位‘单个数值
        SWAP  A                  ;SWAP后就得到个位真正的个位
        MOV  TEMPERATURE_L,A
        MOV  A,TEMPERATURE_H
        ANL  A,#0FH
        SWAP  A
        ORL  A,TEMPERATURE_L
        MOV  TEMPERATURE_ZH,A     ;组合后的值存入TEMPERATURE_ZH
        LCALL  HtoB               ;转换HEx值成为BCD码
        MOV  TEMPERATURE_L,A      ;TEMPERATURE_L目前存入的是十位和个位的BCD编码
        ANL  A,#0F0H
        SWAP  A
        ORL  A,TEMPERATURE_HC     ;TEMPERATURE_HC LOW位 = 十位数 BCD
        MOV  TEMPERATURE_HC,A
        MOV  A,TEMPERATURE_L
        ANL  A,#0FH
        SWAP  A                   ;TEMPERATURE_LC HI位 = 个位数 BCD
        ORL  A,TEMPERATURE_LC
        MOV  TEMPERATURE_LC,A
        MOV  A,R7
        JZ  TEMPC12
        ANL  A,#0FH
        SWAP  A
        MOV  R7,A
        MOV  A,TEMPERATURE_HC      ;TEMPERATURE_HC HI = 百位数 BCD
        ANL  A,#0FH
 
        ORL  A,R7
        MOV  TEMPERATURE_HC,A
TEMPC12:RET
;  小数部分码表
TEMPDOTTAB:  DB   00H,01H,01H,02H,03H,03H,04H,04H,05H,06H,06H,07H,08H,08H,09H,09H
;0.0625->00H
;0.0625*2 = 0.125->01H
;0.0625*3 = 0.1875->01H
;0.0625*4 = 0.25->02H
;0.0625*5 = 0.3125->03H
;以此类推..........

;程序名称:HtoB
;功能:十六进制转 BCD
;入口参数:A
;出口参数:R7
HtoB:   MOV  B,#064H  ;100       
        DIV  AB       ;a/100       
        MOV  R7,A     ;       
        MOV  A,#0AH
        XCH  A,B
        DIV  AB              
        SWAP  A
        ORL  A,B
        RET

;程序名称:INIT_TEMP
;功能:初始化DS18B20,确定DS18B20是否是存在的
;入口参数:无
;出口参数:FLAG
INIT_TEMP:                 
        SETB    P_DS18B20
        NOP
        CLR P_DS18B20                ;主机发出延时537微秒的复位低脉冲
        MOV R0,#6BH
        MOV R1,#04H
TSR1:   DJNZ    R0,$
        MOV     40,#6BH
        DJNZ    R1,TSR1
        SETB    P_DS18B20               ;然后拉高数据线,释放总线进入接受状态
        NOP
        NOP
        NOP
        MOV R0,#32H
TSR2:   JNB     P_DS18B20,TSR3       ;等待DS18B20回应
        DJNZ    R0,TSR2
        LJMP    TSR4                ;延时
TSR3:   SETB    FLAG                ;置标志位,表示DS1820存在
        LJMP    TSR5
TSR4:   CLR FLAG                ;清标志位,表示DS1820不存在
        LJMP    TSR7
TSR5:   MOV R0,#06BH
TSR6:   DJNZ    R0,TSR6         ;时序要求延时一段时间
TSR7:   SETB    P_DS18B20
        RET

;程序名称:READ_TEMP
;功能:读取DS18B20的数据
;入口参数:TEMPERATURE_L,TEMPERATURE_H
;出口参数:无
READ_TEMP:
        SETB    P_DS18B20
        LCALL   INIT_TEMP     ;先复位DS18B20
        JB  FLAG,TSS2
        RET                   ;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_18B20
        MOV A,#44H            ;发出温度转换命令
        LCALL   WRITE_18B20
        ;LCALL  DISPLAY       ;等待AD转换结束,12位的话750微秒
        LCALL   INIT_TEMP     ;准备读温度前先复位
        MOV A,#0CCH           ;跳过ROM匹配
        LCALL   WRITE_18B20
        MOV A,#0BEH           ;发出读温度命令
        LCALL   WRITE_18B20
        LCALL   READ_18B20    ;将读出的温度数据保存到35H/36H
        RET

;具体的步骤:初始化完后当拉低电平开始产生写时隙-》15微妙之内送入一位数据-》15~60微妙1820来
;采样读取它  

;程序名称:WRITE_18B20
;功能:将A保存的数值写入DS1820中,有具体的时序要求,详细参考附图的说明
;入口参数:A 寄存器
;出口参数:无
WRITE_18B20:   
        MOV R2,#8           ;一共8位数据,串行通信
        CLR C
WR1:    CLR P_DS18B20
        MOV R3,#07
        DJNZ    R3,$
        RRC A               ;循环右移
        MOV P_DS18B20,C
        MOV R3,#3CH
        DJNZ    R3,$                ;23*2 = 46微妙
        SETB    P_DS18B20
        NOP
        DJNZ    R2,WR1          ;A里面一共是8位,所以要送8次
        SETB    P_DS18B20       ;释放总线
        RET

;程序名称:READ_18B20
;功能:读取18B20中的数据,由于是串行通信,每次读取一个,循环8次读取
;入口参数:TEMPRATURE_L
;出口参数:无
READ_18B20:
        MOV R4,#4               ;将温度高位和低位从DS18B20中读出
        MOV R1,#TEMPERATURE_L  
RE00:   MOV R2,#8               ;数据一共有8位
RE01:   CLR C
        SETB    P_DS18B20
        NOP
        NOP
        CLR P_DS18B20
        NOP
        NOP
        NOP
        SETB    P_DS18B20
        MOV R3,#09
RE10:   DJNZ R3,RE10
        MOV C,P_DS18B20
        MOV R3,#3CH
RE20:   DJNZ R3,RE20
        RRC A
        DJNZ R2,RE01
        MOV @R1,A
        DEC R1
        DJNZ R4,RE00
        RET

;程序名称:SCAN_KEY
;功能:扫描键盘
;入口参数:DIS_BUF_G,DIS_BUF_S,DIS_BUF_B
;出口参数:KEY_BUF_G,KEY_BUF_S,kEY_BUF_B
SCAN_KEY:
      JB K_ENTER,QUIT           ;如果又Enter键入,则开始键盘输入
      LCALL K_DELAY
      JB K_ENTER,QUIT
      CLR ENTER_FLAG                ;每次进来都赋值输入标志,设置为0
      MOV KEY_BUF_G,DIS_BUF_G ;将当前的温度赋值给KEY_BUF,也就是说是以当前温度为基准,进行加减的
      MOV KEY_BUF_S,DIS_BUF_S
      MOV KEY_BUF_B,DIS_BUF_B
K_LOOP:
      JB ENTER_FLAG,QUIT            ;如果输入完成,ENTER_FLAG则为1,退出键盘程序
      JB K_ENTER,KUP
      CALL PRO_ENTER
KUP:  JB K_UP,KDOWN
      CALL PRO_UP
KDOWN:JB K_DOWN,LOOPA
      CALL PRO_DOWN
LOOPA:LCALL DISPLAY
      SJMP K_LOOP
QUIT: RET

;程序名称:PRO_ENTER
;功能:确认键盘输入和退出键盘输入
;入口参数:ENTER_FLAG
;出口参数:ENTER_FLAG
PRO_ENTER:
      CALL K_DELAY
      JB K_ENTER,K_LOOP ;按钮抖动处理
      SETB ENTER_FLAG
      CALL K_DELAY
      RET

;程序名称:PRO_UP
;功能:数值上调处理
;入口参数:KEY_BUF_G,KEY_BUF_S,KEY_BUF_B
;出口参数:DIS_BUF_G,DIS_BUF_S,DIS_BUF_B
PRO_UP:
      CALL K_DELAY
      JB K_UP,K_LOOP    ;按钮抖动处理
      INC KEY_BUF_G     ;个位增一
      MOV A,KEY_BUF_G
      CJNE A,#0AH,UPNEXT;个位增加到10,回0
      MOV KEY_BUF_G,#00H
      INC KEY_BUF_S     ;十位加一
      MOV A,KEY_BUF_S
      CJNE A,#0AH,UPNEXT;十位超过99,溢出了
      MOV R0,#200
ERROR1:LCALL ERR        ;出错,显示8888
      DJNZ R0,ERROR1
      DEC KEY_BUF_S     ;退回99
      MOV KEY_BUF_G,#09H
UPNEXT:
      MOV DIS_BUF_G,KEY_BUF_G
      MOV DIS_BUF_S,KEY_BUF_S
      MOV DIS_BUF_B,KEY_BUF_B
      CALL K_DELAY
      RET

;程序名称:PRO_DOWN
;功能:数值下调处理
;入口参数:KEY_BUF_G,KEY_BUF_S,KEY_BUF_B
;出口参数:DIS_BUF_G,DIS_BUF_S,DIS_BUF_B
PRO_DOWN:
      CALL K_DELAY
      JB K_DOWN,K_LOOP    ;按钮抖动处理
      DEC KEY_BUF_G       ;个位减一
      MOV A,KEY_BUF_G
      CJNE A,#0FFH,DOWNNEXT;个位减到0,回到9
      MOV KEY_BUF_G,#09H
      DEC KEY_BUF_S        ;十位减一
      MOV A,KEY_BUF_S
      CJNE A,#0FFH,DOWNNEXT;十位低于0,溢出了
      MOV R0,#200
ERROR2:LCALL ERR           ;出错,显示8888
      DJNZ R0,ERROR2
      INC KEY_BUF_S        ;退回00
      MOV KEY_BUF_G,#00H
DOWNNEXT:
      MOV DIS_BUF_G,KEY_BUF_G ;增加完成后,赋值退出,然后DISPLAY显示出来
      MOV DIS_BUF_S,KEY_BUF_S
      MOV DIS_BUF_B,KEY_BUF_B
      CALL K_DELAY
      RET
 
K_DELAY:            ;键盘抖动延时子程序
    MOV R6,#250
D
L20MS_1:
    MOV R7,#200
    DJNZ R7,$
    DJNZ R6, DL20MS_1
    RET

;继电器控制
SWITCH:
        MOV A,KEY_BUF_G     ;三个Buffer都是0的话,说明还没有输入数值,直接退出
        JNZ SNEXT
        MOV A,KEY_BUF_S
        JNZ SNEXT
        MOV A,KEY_BUF_B
        JZ  SQUIT
SNEXT:  CALL SET_DIS_BUF
    MOV A,KEY_BUF_S
    SUBB A,DIS_BUF_S
    JC COOL
    JNZ HOT                 ;十位如果相等,那么继续比较个位
    MOV A,KEY_BUF_G
    SUBB A,DIS_BUF_G
    JC COOL
HOT:  CLR P_SWITCH              ;P_SWITCH 为0说明当前温度小于设定温度,要升温,所以接电炉
      SJMP SQUIT
COOL: SETB P_SWITCH         ;P_SWITCH 为1说明当前温度大于设定温度,要降温,所以接风扇
SQUIT:RET

;程序名称:SET_DIS_BUF
;功能:赋值给DIS_BUF_G, DIS_BUF_S, DIS_BUF_B
;入口参数:TEMPERATURE_LC,TEMPERATURE_HC
;出口参数:DIS_BUF_G, DIS_BUF_S, DIS_BUF_B
SET_DIS_BUF:
     MOV  A,TEMPERATURE_LC
         ANL  A,#0FH
         MOV  DIS_BUF_X,A                 ;小数位
         MOV  A,TEMPERATURE_LC
         SWAP  A
         ANL  A,#0FH
         MOV  DIS_BUF_G,A                 ;个位
         MOV  A,TEMPERATURE_HC
         ANL  A,#0FH
         MOV  DIS_BUF_S,A                 ;十位
         MOV  A,TEMPERATURE_HC
         SWAP  A
         ANL  A,#0FH
         MOV  DIS_BUF_B,A                 ;百位
         MOV  A,TEMPERATURE_HC
         ANL  A,#0F0H
         CJNE  A,#010H,NEXT0
         SJMP  NEXT1

NEXT0:  MOV  A,TEMPERATURE_HC
         ANL  A,#0FH
         JNZ  NEXT1                 ;十位数是0
         MOV  A,TEMPERATURE_HC
         SWAP A
         ANL  A,#0FH
         MOV  73H,#0AH               ;符号位不显示
         MOV  72H,A                  ;十位数显示符号
NEXT1:  RET

;程序名称:DISPLAY
;功能:显示数据到数码管中。
;入口参数:DIS_BUF_G, DIS_BUF_S, DIS_BUF_B
;出口参数:无
DISPLAY:
        MOV DPTR,#DISTAB
        MOV R3,#0FEH
        MOV R1,#DIS_BUF_B
DPLOP:  MOV A,@R1
        MOVC A,@A+DPTR
        MOV P2,R3
        MOV P0,A
        CJNE R3,#0FBH,DPNEXT
        CLR P0.7
DPNEXT: MOV A,R3
        RL A
        MOV R3,A
        DEC R1
    CALL DS1M
        CJNE R3,#0EFH,DPLOP
        MOV  P0,#0FFH            ;一次显示结束,P0口复位
        MOV  P2,#0FFH            ;P2口复位
        RET
DS1M:
        MOV R7,#0FFH
        DJNZ R7,$
        RET

;数码管TAB
DISTAB:
        DB  0C0H ;0
        DB  0F9H ;1
        DB  0A4H ;2
        DB  0B0H ;3
        DB  099H ;4
        DB  092H ;5
        DB  082H ;6
        DB  0F8H ;7
        DB  080H ;8
        DB  090H ;9
        DB  0FFH ;NONE
END

 

1. 显示模块

该显示模块的动态显示数码管,我们用到前面四个数码管,P0口是送字符的,P2口是用来位选数码管的。

 

芯片系统

本系统采用的是AT89S52芯片。下面是它的引脚图。

 

八.软件设计说明

本系统采用的是循环查询方式,来显示和控制温度的。

1.总模块的流程图

 

2.各个模块的流程图

读取温度DS18B20模块的流程

 

键盘扫描处理流程

 

九.操作指引

按键功能

1.      Enter   → P1.5(k2)

2.      Up      → P1.6(k3)

3.      Down        → P1.7(k4)

 

显示温度

1.      未插DS18B20时,数码管显示错误888.8.

2.      插入DS18B20是,数码管显示当前温度XX.X

 

设定温度

1.按下Enter,数码管温度显示停止,显示的数字变的比以前亮。

2.这时可以按Up和Down来调节当前温度。

3.调节好后,按Enter退出。这时数字变的又暗了,数码管继续显示当前温度

继电器随着设定的温度,依据情况跳变。

十.参考文献

[1].              单片机原理与应用技术 .江力 主编 .清华大学出版社 .2006

[2].              微型计算机接口技术 . 王兆月等 编著. 机械工业出版社 .2006

[3].              数字电子技术 . 江晓安等 编著. 西安电子科技大学出版社 .1993

[4].              ME300B说明书 .伟纳电子 编著. 伟纳电子出版 .2006

[5].              DS18B20官方英文文档 . DS18B20官方英文站点下载 .

 

 

五.温度控制总体方案与原理

1.系统模块图

系统模块分为:DS18B20模块,显示模块,继电器模块,键盘输入模块,DS18B20可以被编程,所以箭头是双向的,CPU(89S52)首先写入命令给DS18B20,然后DS18B20开始转换数据,转换后通过89S52来处理数据。数据处理后的结果就显示到数码管上。

<单片机DS18B20水温控制系统设计总体图>
 

1.系统模块总关系图

本系统的执行方法是循环查询执行的,键盘扫描也是用循环查询的办法,由于本系统对实时性要求不是很高,所以没有用到中断方式来处理。


<单片机DS18B20水温控制系统设计程序结构图>

 

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