单片机DS18B20数字温度计课程设计报告

1南京工程学院通信工程学院课程设计任务书题目DS18B20数字温度计设计课程名称单片机原理及应用B专业班级学生姓名学号设计地点指导教师设计起止时间：年月日至年月日成绩2目录一、绪论........................................................................................................................21.1设计目的..........................................................................................................21.2设计内容...........................................................................................................21.3设计要求...........................................................................................................2二、基本设计...................................................................................................................................32.1基本思路………………………………………………………………………………….32.2系统设计原理…………………………………………………………………………….,32.3系统组成…………………………………………………………………………………..3三、系统硬件设计………………………………………………………………………………….63.1系统电路接线图................................................................................................63.2主系统...............................................................................................................63.3显示电路LM016L...........................................................................................93.4蜂鸣器报警.....................................................................................................103.5DS18B20传感器.............................................................................................10四、系统软件设计......................................................................................................144.1具体步骤和设计内容……………………………………………………………………144.1程序流程图...................................................................................................1234.2源程序清单....................................................................................................16.五、结果验证5.1测试结果.........................................................................................................235.2仿真结果.........................................................................................................23六、学习小结错误!未定义书签。、参考文献…………………………………………………………………………253绪论1.1设计目的1．掌握单总线协议的基本特点及通信过程；2.掌握数字温度传感器DS18B20的基本特点及单总线控制协议；3.掌握单片机IO端口模拟单总线时序控制程序的编写方法；4.掌握LCD液晶显示器的显示驱动方法。1.2设计内容（1）基本内容：在nKDE51单片机实验教学系统上，利用DS18B20数字温度传感器连续测试环境温度，对测试数据进行处理计算，在RT-1602字符点阵LCD上实时显示环境温度值；（2）附加内容：实现环境温度越限告警功能。1.3设计要求1．单片机I/O口和DS18B20的数据段相连；2．编写单片机通过IO端口模拟单总线时序控制DS18B20的程序，独出温度；3．在1602字符点阵液晶显示模块上显示实时温度。4二、基本设计2.1基本思路本次课程设计主要是数字式环境温度测试仪设计，实现环境温度越限告警功能。当LCD液晶显示器显示的温度小于29度时，只显示温度，当显示的温度大29度时，LCD液晶显示器显示“HOT!”，蜂鸣器鸣叫。2.2系统设计原理利用温度传感器DS18B20可以直接读取被测温度值，进行转换的特性，模拟温度值经过DS18B20处理后转换为数字值，然后送到单片机中进行数据处理，并与设置的温度报警限比较，超过限度后通过扬声器报警。同时处理后的数据送到LCD中显示。2.3系统组成本课题以是AT89C51单片机为核心设计的一种数字温度控制系统，系统整体硬件电路包括，传感器数据采集电路DS18B20，温度显示电路，蜂鸣器报警电路，单片机主板电路等组成。系统框图主要由主控制器、单片机复位、蜂鸣器报警、时钟振荡、LCD显示、温度传感器组成。系统框图如图所示：图2-1方案设计1主控制器单片机复位温度传感器LCD显示电路蜂鸣器报警主控制器时钟振荡电路5单片机AT89C51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可用二节电池供电。2温度显示电路字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等的点阵式液晶显示模块。它是由若干个5*7或5*11等点阵字符位组成，每一个点阵字符位都可以显示一个字符。点阵字符位之间有一定的间隔，起到字符间距和行距的作用。3温度传感器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度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现9～12位的数字值读数方式。4蜂鸣器报警当温度达到设定上下限时，蜂鸣器会发出报警，同时有液晶显示“LOW！”或者“HOT!”，同时可看到被测物体温度或环境实时温度。6三、系统硬件设计3.1系统电路接线图图3-1系统电路接线图3.2主系统AT89C51是一个低功耗，高性能8位单片机，片内含4kBytesISP(In-systemprogrammable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元，AT89C51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。主要性能特点1、4kBytesFlash片内程序存储器；2、128bytes的随机存取数据存储器；3、32个外部双向输入/输出（I/O）口；4、5个中断优先级、2层中断嵌套中断5、6个中断源；6、2个16位可编程定时器/计数器7、2个全双工串行通信口；8、片内振荡器和时钟电路；79、与MCS-51兼容；10、全静态工作：0Hz-33MHz；11、三级程序存储器保密锁定；12、可编程串行通道；13、低功耗的闲置和掉电模式。管脚说明：VCC：电源电压输入端。GND：电源地。图3-2单片机引脚图引脚功能说明：P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的在FLASH3作为第八编程和校验时，P1口编程和校验时，P1口作为第八位地址P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作8为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口除了作为普通I/O口，还有第二功能：P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2/INT0（外部中断0）P3.3/INT1（外部中断1）P3.4T0（T0定时器的外部计数输入）P3.5T1（T1定时器的外部计数输入）P3.6/WR（外部数据存储器的写选通）P3.7/RD（外部数据存储器的读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。I/O口作为输入口时有两种工作方式，即所谓的读端口与读引脚。读端口时实际上并不从外部读入数据，而是把端口锁存器的内容读入到内部总线，经过某种运算或变换后再写回到端口锁存器。只有读端口时才真正地把外部的数据读入到内部总线。89C51的P0、P1、P2、P3口作为输入时都是准双向口。除了P1口外P0、P2、P3口都还有其他的功能。RST：复位输入端，高电平有效。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：地址锁存允许/编程脉冲信号端。当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。PSEN：外部程序存储器的选通信号，低电平有效。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/