1、.基于18B20的溫度測(cè)量?jī)x 目 錄第一章 單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)課程設(shè)計(jì)的目的意義21.1 設(shè)計(jì)目的21.2 課程在教學(xué)計(jì)劃中的地位和作用2第二章 基于18B20的溫度測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì)任務(wù)22.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求22.2 課程設(shè)計(jì)的要求2 2.2.1 控制要求2 2.2.2 設(shè)計(jì)要求2第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與選型3 3.1 總體設(shè)計(jì)思想與選型33.2 硬件設(shè)計(jì)方案33.3 硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)原理圖33.4 選型芯片及其各自功能說(shuō)明5 3.4.1 89C51的引腳與功能簡(jiǎn)介5 3.4.2 DS18B20的引腳與功能簡(jiǎn)介8 3.4.3 74LS138的引腳與功能簡(jiǎn)介13 3.4.4 74LC573的引腳與功能

2、簡(jiǎn)介153.4.5 數(shù)碼管簡(jiǎn)介15第四章 軟件設(shè)計(jì)174.1 源程序說(shuō)明17第五章 系統(tǒng)調(diào)試及使用說(shuō)明205.1 系統(tǒng)使用說(shuō)明205.2 系統(tǒng)調(diào)試25收獲、體會(huì)26附錄 系統(tǒng)源程序及實(shí)物圖27第一章 單片機(jī)原理與技術(shù)應(yīng)用課程設(shè)計(jì)的目的意義1.1 課程設(shè)計(jì)目的單片機(jī)原理及技術(shù)應(yīng)用主要內(nèi)容包括MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、并行接口和并行設(shè)備的擴(kuò)展、中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與應(yīng)用、定時(shí)器計(jì)數(shù)器原理與應(yīng)用、串行接口與串行通信、模擬量接口以及單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)。 本課程設(shè)計(jì)目的在于培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用理論知識(shí)來(lái)分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，是通過(guò)設(shè)計(jì)單片機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)，加深學(xué)生對(duì)單片機(jī)技

3、術(shù)的了解，進(jìn)一步掌握其程序設(shè)計(jì)與硬件接口技術(shù)。 本課程的主要任務(wù)是運(yùn)用所學(xué)單片機(jī)技術(shù)、單片機(jī)原理等方面的知識(shí)，設(shè)計(jì)出一臺(tái)以89C51MCU為核心的單片機(jī)數(shù)據(jù)采集、通訊或測(cè)控系統(tǒng)，完成信息的采集、處理、輸出及人機(jī)接口電路等部分的軟、硬件設(shè)計(jì)。1.2 課程設(shè)計(jì)在教學(xué)計(jì)劃中的地位和作用本課程是生物醫(yī)學(xué)工程的一門主要專業(yè)課之一。以MCS-51系列的8位單片機(jī)為教學(xué)對(duì)象，介紹單片機(jī)的發(fā)展概況、原理及應(yīng)用。 主要內(nèi)容：?jiǎn)纹瑱C(jī)的基本概念，MCS-51系列單片機(jī)的結(jié)構(gòu)，MCS-51系列單片機(jī)指令系統(tǒng)，程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，中斷系統(tǒng)，MCS-51系列單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器/計(jì)數(shù)器及其應(yīng)用，串行接口，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)擴(kuò)展設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

4、，模擬量輸入輸出接口技術(shù)，人機(jī)接口技術(shù)，功率接口技術(shù)，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)舉例，新型單片機(jī)介紹等。 學(xué)生獲得的知識(shí)和能力：?jiǎn)纹瑱C(jī)的基本結(jié)構(gòu)和原理、指令系統(tǒng)、匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、C51開發(fā)技術(shù)，簡(jiǎn)單的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等。 單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)的目的就是讓同學(xué)們?cè)诶碚搶W(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，通過(guò)完成一個(gè)涉及MCS-51單片機(jī)多種資源應(yīng)用并具有綜合功能的小系統(tǒng)目標(biāo)板的設(shè)計(jì)與編程應(yīng)用，使學(xué)生不但能夠?qū)⒄n堂上學(xué)到的理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來(lái)，而且能夠?qū)﹄娮与娐贰㈦娮釉骷⒂≈齐娐钒宓确矫娴闹R(shí)進(jìn)一步加深認(rèn)識(shí)，同時(shí)在軟件編程、排錯(cuò)調(diào)試、焊接技術(shù)、相關(guān)儀器設(shè)備的使用技能等方面得到較全面的鍛煉

5、和提高。使學(xué)生增進(jìn)對(duì)單片機(jī)的感性認(rèn)識(shí)，加深對(duì)單片機(jī)理論方面的理解，為以后設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)打下良好基礎(chǔ)。第二章 基于18B20的溫度測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì)任務(wù)2.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容 基于18B20的溫度測(cè)量?jī)x是以溫度傳感器DS18B20為關(guān)鍵的測(cè)溫系統(tǒng)，測(cè)得的溫度由三位數(shù)碼管顯示，精確到一度。2.2 課程設(shè)計(jì)要求掌握18B20溫度傳感器原理；三位數(shù)碼管顯示溫度值。2.2.1 控制要求 設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)，溫度測(cè)量精確到一度。2.2.2 設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)出硬件電路，說(shuō)明工作原理，編寫程序，調(diào)試、得到要求現(xiàn)象。第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與選型3.1 總體設(shè)計(jì)思想與選型本次課程設(shè)計(jì)會(huì)用到的主要器件是51單片機(jī)和DS18B20溫

6、度傳感器以及數(shù)碼管，主要就是通過(guò)溫度傳感器的檢測(cè)，把實(shí)際測(cè)得的溫度值轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制，再傳回單片機(jī)處理，然后通過(guò)數(shù)碼管顯示出溫度值。其次是74LS138和74LCX573芯片，用來(lái)控制數(shù)碼管顯示。3.2硬件設(shè)計(jì)方案系統(tǒng)的硬件部分主要包括：電源、晶振、復(fù)位、單片機(jī)、數(shù)碼管、DS18B20、74LS138和74LCX573。3.3 硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)原理圖 硬件電路原理圖反映了所用到的芯片的連接情況， 也可以清楚看到各硬件是如何連接的，具體請(qǐng)看圖3.4 選型芯片及其各自功能說(shuō)明3.4.1 芯片列表 依照設(shè)計(jì)思路，本次設(shè)計(jì)使用了如下芯片：1. 微處理器89C512. 溫度傳感器 DS18B203. 譯碼器 7

7、4LS1384. 集成芯片74LC5733.4.2 89C51的引腳與功能簡(jiǎn)介MCS-51系列單片機(jī)是美國(guó)Intel公司在1980年推出的高性能8位單片機(jī)，它包含51和52兩個(gè)子系列。單片機(jī)由于體積小、功耗低、易于產(chǎn)品化，面向控制，抗干擾能力強(qiáng)，適用溫度范圍寬，可以方便地實(shí)現(xiàn)和分布式控制等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛地應(yīng)用于各種控制系統(tǒng)和分布式系統(tǒng)中。89C51和MCS-51是完全兼容的，是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS8位微處理器。 其主要特點(diǎn)如下： 8位CP

8、U。 工作頻率最高為24M。 128B數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。 4KB程序存儲(chǔ)器。 程序存儲(chǔ)器的尋址空間為64KB。 片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的尋址空間為64KB。 128個(gè)用戶位尋址空間。 21個(gè)字節(jié)特殊功能寄存器。 4個(gè)8位的并行I/O接口：P0、P1、P2、P3。 兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。 兩個(gè)優(yōu)先級(jí)別的5個(gè)中斷源。 1個(gè)全雙工的串行I/O接口，可多機(jī)通信。 111條指令，喊乘法指令和除法指令。 較強(qiáng)的位處理能力 。 采用單一+5V電源。對(duì)于89C52而言，不同之處在于：有256B的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、8K的程序存儲(chǔ)器、全雙工串行I/O接口、6個(gè)中斷源、3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，工作頻率可升直33Mhz。比51擁有更高

9、的性能。圖1-1是51單片機(jī)的接口硬件分布圖我們此次采用的是AM-51H學(xué)習(xí)板（如圖1-2），板載的芯片是89C52芯片，擁有豐富功能模塊及外接電路，如圖的標(biāo)注。I. 89C51單片機(jī)兩種封裝形式:(1) 雙列直插（PDIP）: 40引腳。 (2) 方形（PLCC）封裝形式: 44引腳，有4條引腳是空腳（標(biāo)為NC）。圖3-2（a）為引腳排列圖。圖3-2（b）為邏輯符號(hào)圖。 II. 89C51引腳功能：1. 電源引腳Vcc和Vss(1) Vcc ：電源端，接+5V電源。(2) Vss ：接地端。2. 外接晶體引腳XTALl和XTAL2(1) XTAL1：片內(nèi)振蕩電路的輸入端； (2) XTAL2

10、：片內(nèi)振蕩電路的輸出端。3. 控制信號(hào)引腳 (1) RST / VPD：RST是復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)復(fù)位；圖3-4 89C51單片機(jī)引腳排列及邏輯符號(hào)圖 RST引腳的第二功能：備用電源VPD的輸入端； 當(dāng)主電源VCC發(fā)生故障，降低到規(guī)定值時(shí)，此引腳可接備用供電，由VPD向內(nèi)部RAM提供備用供電，以保持片內(nèi)RAM中的數(shù)據(jù)。 (2) ALE/PROG：地址鎖存允許信號(hào) 訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE信號(hào)的輸出用于鎖存低8位地址的控制信號(hào)。 信號(hào)頻率為振蕩器的1/6； ALE端可以驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL負(fù)載； 對(duì)Flash存儲(chǔ)器編程時(shí)，用于輸入編程脈沖信號(hào)。(3) /PSEN

11、：片外程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào) 低電平有效，可驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL負(fù)載。(4) /EA(VPP)：片內(nèi)、外程序存儲(chǔ)器選擇端 編程電壓輸入端； 當(dāng)/EA端為高電平時(shí)，先訪問(wèn)片內(nèi)EPROM； 當(dāng)/EA端接地時(shí)，只訪問(wèn)片外EPROM； 在Flash存儲(chǔ)器編程時(shí)，提供編程電壓。 4. I / O引腳(1) P0口（P0.0P0.7）： 第一功能：通用I/O口，用來(lái)輸入/輸出數(shù)據(jù) 第二功能：當(dāng)CPU訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)，分時(shí)提供低8位地址和高8位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。(2) P2口（P2.0P2.7）： 第一功能：不擴(kuò)展片外存儲(chǔ)器時(shí)，作為通用I/O口。 第二功能：擴(kuò)展片外存儲(chǔ)器時(shí)，輸出片外存儲(chǔ)器的高8位地址。(3) P1口

12、（P1.0P1.7）： 第一功能：通用I/O口。 第二功能：片內(nèi)ROM編程或校驗(yàn)時(shí)，輸入片內(nèi)ROM的低8位地址。(4) P3口（P3.0P3.7）： 第一功能：通用的I/O口。 第二功能：控制功能。III. 89C51的外部總線外部總線結(jié)構(gòu)圖如圖3-5所示。圖3-5 外部總線結(jié)構(gòu)圖(1) 地址總線(AB)。16位，尋址范圍64KB。高8位(A15A8)由P2口輸出，低8位(A7 A0)由P0口輸出。(2) 數(shù)據(jù)總線(DB)。8位，由P0口提供。(3) 控制總線(CB)。由4條控制線和P3口的第二功能狀態(tài)組成。 IV. 89C51的內(nèi)部結(jié)構(gòu)89C51單片機(jī)在一塊芯片中集成了CPU、RAM、 RO

13、M、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和I/O口等基本功能部件。各功能部件由內(nèi)部總線連接在一起。89C51基本結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3-6所示。圖3-6 89C51單片機(jī)基本結(jié)構(gòu)圖CPU是單片機(jī)的核心部件，由運(yùn)算器和控制器等部件組成。運(yùn)算器的功能主要是進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。由8位ALU單元，兩個(gè)8位的暫存器，8位的累加器ACC、B寄存器，程序狀態(tài)寄存器PSW等組成。控制器用于控制單片機(jī)各部分的運(yùn)行，由程序計(jì)數(shù)器PC，指令寄存器、譯碼器及定時(shí)控制邏輯和數(shù)據(jù)指針DPTR組成。3.4.3 DS18B20溫度傳感器簡(jiǎn)介DS18B20是DALLAS公司生產(chǎn)的單總線數(shù)字溫度傳感器芯片，具有3引腳TO-92小體積封裝形式；溫度測(cè)量范圍為-

14、55+125，可編程為9-12為A/D轉(zhuǎn)換精度，測(cè)量分辨率可達(dá)0.0625，被測(cè)溫度用16位補(bǔ)碼方式串行輸出；其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生；多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)到3根或2根線上，CPU只需一根端口線就能與諸多DS18B20通信，占用微處理器的端口較少。可廣泛用于工業(yè)、民用、軍事等領(lǐng)域的溫度測(cè)量及控制儀器、測(cè)控系統(tǒng)和大型設(shè)備中。（一）DS18B20的主要特性如下：1、 適應(yīng)電壓范圍寬：3.0V-5.5V，在寄生電源方式可有數(shù)據(jù)線共電。2、 在使用中不需要任何外圍元件。3、 獨(dú)特的單線接口方式：DS18B20與微處理器連接時(shí)僅需要一條信號(hào)線既可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B2

15、0的雙向通信。4、 溫度范圍：-55+125，在-10-+85時(shí)精度為±0.5。5、 編程可實(shí)現(xiàn)分辨率為9-12位，對(duì)應(yīng)的可分辨溫度分別為0.5、0.25、0.125和0.0625，可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫。6、 在9位分辨率時(shí)最多在93.75ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，12位分辨率時(shí)最多在750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字。7、 支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測(cè)溫。8、 用戶可自設(shè)定非易失性的報(bào)警上下限值。9、 負(fù)壓特性：電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒壞，但不能正常工作。（二）DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非

16、揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。該裝置信號(hào)線高的時(shí)候，內(nèi)部電容器儲(chǔ)存能量通由1線通信線路給片子供電，而且在低電平期間為片子供電直至下一個(gè)高電平的到來(lái)重新充電。 DS18B20的電源也可以從外部3V-5 .5V的電壓得到。DS18B20的外部機(jī)構(gòu)圖和內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖（如圖1-3、1-4）圖1-4 DS1820內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖1-3 TQ-92封裝及8腳SOIC封裝（三）DS18B20溫度值格式默認(rèn)的12位轉(zhuǎn)化后得到的12位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在18B20的兩個(gè)8比特的RAM中，二進(jìn)制中的前面5位是符號(hào)位，如果測(cè)得的溫度大于0，這5位為0，只要將測(cè)到的數(shù)值乘于0.0625即可得到實(shí)際溫度；如果溫度小于0，

17、這5位為1，測(cè)到的數(shù)值需要取反加1再乘于0.0625即可得到實(shí)際溫度。 圖1-5 DS18B20溫度值格式表（四）DS18B20采用一線通信接口。因?yàn)橐痪€通信接口，必須在先完成ROM設(shè)定，否則記憶和控制功能將無(wú)法使用。主要首先提供以下功能命令之一： 1 ）讀ROM， 2 ）ROM匹配， 3 ）搜索ROM， 4 ）跳過(guò)ROM， 5 ）報(bào)警檢查。這些指令操作作用在沒(méi)有一個(gè)器件的64位光刻ROM序列號(hào)，可以在掛在一線上多個(gè)器件選定某一個(gè)器件，同時(shí)，總線也可以知道總線上掛有有多少，什么樣的設(shè)備。若指令成功地使DS18B20完成溫度測(cè)量，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在DS18B20的存儲(chǔ)器。一個(gè)控制功能指揮指示DS18B2

18、0的演出測(cè)溫。測(cè)量結(jié)果將被放置在DS18B20內(nèi)存中，并可以讓閱讀發(fā)出記憶功能的指揮，閱讀內(nèi)容的片上存儲(chǔ)器。溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL都有一字節(jié)EEPROM 的數(shù)據(jù)。如果DS18B20不使用報(bào)警檢查指令，這些寄存器可作為一般的用戶記憶用途。在片上還載有配置字節(jié)以理想的解決溫度數(shù)字轉(zhuǎn)換。寫TH,TL指令以及配置字節(jié)利用一個(gè)記憶功能的指令完成。通過(guò)緩存器讀寄存器。所有數(shù)據(jù)的讀，寫都是從最低位開始。DS18B20有4個(gè)主要的數(shù)據(jù)部件：（1）光刻ROM中的64位序列號(hào)是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。64位光刻ROM的排列是：開始8位（28H）是產(chǎn)品類型標(biāo)號(hào)，接著的48位是該

19、DS18B20自身的序列號(hào)，最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一個(gè)DS18B20都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè)DS18B20的目的。（2） DS18B20中的溫度傳感器可完成對(duì)溫度的測(cè)量，以12位轉(zhuǎn)化為例：用16位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，以0.0625/LSB形式表達(dá)，其中S為符號(hào)位。DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM，溫度傳感器，溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL,配置寄存器。存儲(chǔ)器DS18B20的存儲(chǔ)器包括高速暫存器RAM和可電擦除RAM，可電擦除RAM又包括溫度觸發(fā)器TH和TL，以及一個(gè)配置寄存

20、器。存儲(chǔ)器能完整的確定一線端口的通訊，數(shù)字開始用寫寄存器的命令寫進(jìn)寄存器，接著也可以用讀寄存器的命令來(lái)確認(rèn)這些數(shù)字。當(dāng)確認(rèn)以后就可以用復(fù)制寄存器的命令來(lái)將這些數(shù)字轉(zhuǎn)移到可電擦除RAM中。當(dāng)修改過(guò)寄存器中的數(shù)時(shí)，這個(gè)過(guò)程能確保數(shù)字的完整性。高速暫存器RAM是由8個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)器組成；第一和第二個(gè)字節(jié)是溫度的顯示位。第三和第四個(gè)字節(jié)是復(fù)制TH和TL，同時(shí)第三和第四個(gè)字節(jié)的數(shù)字可以更新；第五個(gè)字節(jié)是復(fù)制配置寄存器，同時(shí)第五個(gè)字節(jié)的數(shù)字可以更新；六、七、八三個(gè)字節(jié)是計(jì)算機(jī)自身使用。用讀寄存器的命令能讀出第九個(gè)字節(jié)，這個(gè)字節(jié)是對(duì)前面的八個(gè)字節(jié)進(jìn)行校驗(yàn)。存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)圖如圖4.6所示。64位光刻ROM的前8位

21、是DS18B20的自身代碼，接下來(lái)的48位為連續(xù)的數(shù)字代碼，最后的8位是對(duì)前56位的CRC校驗(yàn)。64-位的光刻ROM又包括5個(gè)ROM的功能命令：讀ROM，匹配ROM，跳躍ROM，查找ROM和報(bào)警查找。64-位光刻ROM的結(jié)構(gòu)圖如圖4.7所示。 DS18B20外部電源的連接方式DS18B20可以使用外部電源VDD，也可以使用內(nèi)部的寄生電源。當(dāng)VDD端口接3.0V5.5V的電壓時(shí)是使用外部電源；當(dāng)VDD端口接地時(shí)使用了內(nèi)部的寄生電源。無(wú)論是內(nèi)部寄生電源還是外部供電，I/O口線要接5K左右的上拉電阻。連接圖如圖4.8、圖4.9所示。配置寄存器配置寄存器是配置不同的位數(shù)來(lái)確定溫度和數(shù)字的轉(zhuǎn)化。R1，R

22、0是溫度的決定位，由R1，R0的不同組合可以配置為9位，10位，11位，12位的溫度顯示。這樣就可以知道不同的溫度轉(zhuǎn)化位所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)化時(shí)間，四種配置的分辨率分別為0.5，0.25，0.125和0.0625，出廠時(shí)以配置為12位。4.3.4.2 溫度的讀取DS18B20在出廠時(shí)以配置為12位，讀取溫度時(shí)共讀取16位，所以把后11位的2進(jìn)制轉(zhuǎn)化為10進(jìn)制后在乘以0.0625便為所測(cè)的溫度，還需要判斷正負(fù)。前5個(gè)數(shù)字為符號(hào)位，當(dāng)前5位為1時(shí)，讀取的溫度為負(fù)數(shù)；當(dāng)前5位為0時(shí)，讀取的溫度為正數(shù)。16位數(shù)字?jǐn)[放是從低位到高位DS18B20常用ROM、RAM指令（如表1、表2）指 令 約定代碼功 能讀ROM

23、33H讀DS1820溫度傳感器ROM中的編碼（即64位地址） 符合 ROM 55H發(fā)出此命令之后，接著發(fā)出 64 位 ROM 編碼，訪問(wèn)單總線上與該編碼相對(duì)應(yīng)的 DS1820 使之作出響應(yīng)，為下一步對(duì)該 DS1820 的讀寫作準(zhǔn)備。 搜索 ROM 0FOH用于確定掛接在同一總線上 DS1820 的個(gè)數(shù)和識(shí)別 64 位 ROM 地址。為操作各器件作好準(zhǔn)備。 跳過(guò) ROM 0CCH忽略 64 位 ROM 地址，直接向 DS1820 發(fā)溫度變換命令。適用于單片工作。 告警搜索命令 0ECH執(zhí)行后只有溫度超過(guò)設(shè)定值上限或下限的片子才做出響應(yīng)。 表1 ROM指令表指 令 約定代碼功 能溫度變換44H啟動(dòng)

24、DS1820進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換，12位轉(zhuǎn)換時(shí)最長(zhǎng)為750ms（9位為93.75ms）。結(jié)果存入內(nèi)部9字節(jié)RAM中。 讀暫存器 0BEH 讀內(nèi)部RAM中9字節(jié)的內(nèi)容 寫暫存器 4EH 發(fā)出向內(nèi)部RAM的3、4字節(jié)寫上、下限溫度數(shù)據(jù)命令，緊跟該命令之后，是傳送兩字節(jié)的數(shù)據(jù)。 復(fù)制暫存器 48H 將RAM中第3 、4字節(jié)的內(nèi)容復(fù)制到EEPROM中。 重調(diào) EEPROM 0B8H 將EEPROM中內(nèi)容恢復(fù)到RAM中的第3 、4字節(jié)。 讀供電方式 0B4H 讀DS1820的供電模式。寄生供電時(shí)DS1820發(fā)送“ 0 ”，外接電源供電 DS1820發(fā)送“ 1 ”。 表2 RAM指令表(四)DS18B20操作時(shí)序

25、DS18B20的時(shí)序有著嚴(yán)格的要求，每個(gè)操作之間的電平時(shí)間必須按照資料上面的進(jìn)行，不然就不能對(duì)溫度傳感器正確的操作，一般有芯片初始化操作、讀操作和寫操作。DS18B20控制方法指令約定代碼操作說(shuō)明溫度轉(zhuǎn)換 44H 啟動(dòng)DS18B20進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換讀暫存器 BEH 讀暫存器9個(gè)字節(jié)內(nèi)容寫暫存器 4EH 將數(shù)據(jù)寫入暫存器的TH、TL字節(jié)復(fù)制暫存器 48H 把暫存器的TH、TL字節(jié)寫到E2RAM中重新調(diào)E2RAM B8H 把E2RAM中的TH、TL字節(jié)寫到暫存器TH、TL字節(jié)讀電源供電方式 B4H 啟動(dòng)DS18B20發(fā)送電源供電方式的信號(hào)給主CPU1.DS18B20的初始化（1） 先將數(shù)據(jù)線置高電平“

26、1”。（2） 延時(shí)（該時(shí)間要求的不是很嚴(yán)格，但是盡可能的短一點(diǎn)）（3） 數(shù)據(jù)線拉到低電平“0”。（4） 延時(shí)750微秒（該時(shí)間的時(shí)間范圍可以從480到960微秒）。（5） 數(shù)據(jù)線拉到高電平“1”。（6）延時(shí)等待（如果初始化成功則在15到60毫秒時(shí)間之內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)由DS18B20所返回的低電平“0”。據(jù)該狀態(tài)可以來(lái)確定它的存在，但是應(yīng)注意不能無(wú)限的進(jìn)行等待，不然會(huì)使程序進(jìn)入死循環(huán)，所以要進(jìn)行超時(shí)控制）。（7）若CPU讀到了數(shù)據(jù)線上的低電平“0”后，還要做延時(shí)，其延時(shí)的時(shí)間從發(fā)出的高電平算起（第（5）步的時(shí)間算起）最少要480微秒。（8） 將數(shù)據(jù)線再次拉高到高電平“1”后結(jié)束。2. DS18B20的

27、寫操作（1） 數(shù)據(jù)線先置低電平“0”。（2） 延時(shí)確定的時(shí)間為15微秒。（3） 按從低位到高位的順序發(fā)送字節(jié)（一次只發(fā)送一位）。（4） 延時(shí)時(shí)間為45微秒。（5） 將數(shù)據(jù)線拉到高電平。（6） 重復(fù)上（1）到（6）的操作直到所有的字節(jié)全部發(fā)送完為止。（7） 最后將數(shù)據(jù)線拉高。3. DS18B20的讀操作（1）將數(shù)據(jù)線拉高“1”。（2）延時(shí)2微秒。（3）將數(shù)據(jù)線拉低“0”。（4）延時(shí)15微秒。（5）將數(shù)據(jù)線拉高“1”。（6）延時(shí)15微秒。（7）讀數(shù)據(jù)線的狀態(tài)得到1個(gè)狀態(tài)位，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。（8）延時(shí)30微秒。3.4.3 74LS138的引腳與功能簡(jiǎn)介74ls138引腳圖 74HC138管腳圖:74

28、LS138 為3 線8 線譯碼器，共有 54/74S138和 54/74LS138 兩種線路結(jié)構(gòu)型式，其工作原理如下：      當(dāng)一個(gè)選通端（G1）為高電平，另兩個(gè)選通端（/(G2A)和/(G2B)）為低電平時(shí)，可將地址端（A、B、C）的二進(jìn)制編碼在一個(gè)對(duì)應(yīng)的輸出端以低電平譯出。     利用 G1、/(G2A)和/(G2B)可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成 24 線譯碼器；若外接一個(gè)反相器還可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成 32 線譯碼器。     若將選通端中的一個(gè)作為數(shù)據(jù)輸入端時(shí)，74LS138還可作數(shù)據(jù)分配器用與非門組成的3

29、線-8線譯碼器74LS1383線-8線譯碼器74LS138的功能表無(wú)論從邏輯圖還是功能表我們都可以看到74LS138的八個(gè)輸出引腳，任何時(shí)刻要么全為高電平1芯片處于不工作狀態(tài)，要么只有一個(gè)為低電平0，其余7個(gè)輸出引腳全為高電平1。如果出現(xiàn)兩個(gè)輸出引腳同時(shí)為0的情況，說(shuō)明該芯片已經(jīng)損壞。當(dāng)附加控制門的輸出為高電平（S1）時(shí)，可由邏輯圖寫出由上式可以看出，同時(shí)又是這三個(gè)變量的全部最小項(xiàng)的譯碼輸出，所以也把這種譯碼器叫做最小項(xiàng)譯碼器。71LS138有三個(gè)附加的控制端、和。當(dāng)、時(shí)，輸出為高電平（S1），譯碼器處于工作狀態(tài)。否則，譯碼器被禁止，所有的輸出端被封鎖在高電平，如表3.3.5所示。這三個(gè)控制端

30、也叫做“片選”輸入端，利用片選的作用可以將多篇連接起來(lái)以擴(kuò)展譯碼器的功能。帶控制輸入端的譯碼器又是一個(gè)完整的數(shù)據(jù)分配器。在圖3.3.8電路中如果把作為“數(shù)據(jù)”輸入端（同時(shí)），而將作為“地址”輸入端，那么從送來(lái)的數(shù)據(jù)只能通過(guò)所指定的一根輸出線送出去。這就不難理解為什么把叫做地址輸入了。例如當(dāng)101時(shí)，門的輸入端除了接至輸出端的一個(gè)以外全是高電平，因此的數(shù)據(jù)以反碼的形式從輸出，而不會(huì)被送到其他任何一個(gè)輸出端上。 3.4.4 74HC573的引腳與功能簡(jiǎn)介74HC573包含八進(jìn)制3態(tài)非反轉(zhuǎn)透明鎖存器，是一種高性能硅門CMOS器件。74HC573跟LS/AL573的管腳一樣。器件的輸入是和標(biāo)準(zhǔn)CMOS

31、輸出兼容的，加上拉電阻他們能和LS/ALSTTL輸出兼容。鎖存器輸入是和標(biāo)準(zhǔn) CMOS 輸出兼容的；加上拉電阻，他們能和 LS/ALSTTL 輸出兼容。當(dāng)鎖存使能端LE為高時(shí)，這些器件的鎖存對(duì)于數(shù)據(jù)是透明的（也就是說(shuō)輸出同步）。當(dāng)鎖存使能變低時(shí)，符合建立時(shí)間和保持時(shí)間的數(shù)據(jù)會(huì)被鎖存。·三態(tài)總線驅(qū)動(dòng)輸出·置數(shù)全并行存取·緩沖控制輸入·使能輸入有改善抗擾度的滯后作用原理說(shuō)明：74HC573的八個(gè)鎖存器都是透明的D 型鎖存器，當(dāng)使能（G）為高時(shí)，Q 輸出將隨數(shù)據(jù)（D）輸入而變。當(dāng)使能為低時(shí)，輸出將鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平上。輸出控制不影響鎖存器的內(nèi)部工作，即老數(shù)

32、據(jù)可以保持，甚至當(dāng)輸出被關(guān)閉時(shí)，新的數(shù)據(jù)也可以置入。這種電路可以驅(qū)動(dòng)大電容或低阻抗負(fù)載，可以直接與系統(tǒng)總線接口并驅(qū)動(dòng)總線，而不需要外接口。特別適用于緩沖寄存器，I/O 通道，雙向總線驅(qū)動(dòng)器和工作寄存器。3.4.5 數(shù)碼管簡(jiǎn)介此系統(tǒng)采用的是共陰極性的LED數(shù)碼管，高電平點(diǎn)亮。如圖1-6 圖1-6 數(shù)碼管極性及端口分布 不過(guò)，我們此次是采用的四合一的數(shù)碼管。如圖1-7 圖 四合一數(shù)碼管圖 數(shù)碼管的硬件連接圖第四章 軟件設(shè)計(jì)4.1 源程序說(shuō)明#include "reg52.h"#include "intrins.h" /_nop_();延時(shí)函數(shù)用#define

33、 Disdata P0 /段碼輸出口#define discan P2 /掃描口#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit DQ=P13; /溫度輸入口uint h; uint temp;uchar code dis_712=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00,0x40;/共陰LED段碼表 "0" "1" "2" "3" "4" "5"

34、; "6" "7" "8" "9" "不亮" "-" uchar code scan_con4=0xfb,0xfa,0xf9,0xf8; /列掃描控制字uchar data temp_data2=0x00,0x00; /讀出溫度暫放uchar data display5=0x00,0x00,0x00,0x00,0x00; /顯示單元數(shù)據(jù)，共4個(gè)數(shù)據(jù)和一個(gè)運(yùn)算暫用/*11us延時(shí)函數(shù)*/void delay(uint t) for (;t>0;t-);/*顯示掃描函數(shù)*/

35、scan() char k; for(k=1;k<4;k+) /4位LED掃描控制 Disdata=dis_7displayk; /數(shù)據(jù)顯示 discan=scan_conk; /位選 delay(200);/*DS18B20復(fù)位函數(shù)*/ow_reset(void)char presence=1;while(presence) while(presence) DQ=1;_nop_();_nop_(); /從高拉倒低DQ=0; delay(50); /550 usDQ=1; delay(6); /66 uspresence=DQ; /presence=0 復(fù)位成功,繼續(xù)下一步 delay(

36、45); /延時(shí)500 us presence=DQ; DQ=1; /拉高電平/*DS18B20寫命令函數(shù)*/向1-WIRE 總線上寫1個(gè)字節(jié)void write_byte(uchar val) uchar i; for(i=8;i>0;i-) DQ=1;_nop_();_nop_(); /從高拉倒低 DQ=0;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); /5 us DQ=val&0x01; /最低位移出 delay(6); /66 us val=val/2; /右移1位 DQ=1; delay(1);/*DS18B20讀1字節(jié)函數(shù)*/從總線上取1個(gè)字節(jié)uc

37、har read_byte(void)uchar i;uchar value=0;for(i=8;i>0;i-) DQ=1;_nop_();_nop_(); value>>=1; DQ=0;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); /4 us DQ=1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); /4 us if(DQ)value|=0x80; delay(6); /66 usDQ=1;return(value);/*讀出溫度函數(shù)*/read_temp() ow_reset(); /總線復(fù)位 delay(200); write_b

38、yte(0xcc); /發(fā)命令 write_byte(0x44); /發(fā)轉(zhuǎn)換命令 ow_reset(); delay(1); write_byte(0xcc); /發(fā)命令 write_byte(0xbe); temp_data0=read_byte(); /讀溫度值的低字節(jié) temp_data1=read_byte(); /讀溫度值的高字節(jié) temp=temp_data1; temp<<=8; temp=temp|temp_data0; / 兩字節(jié)合成一個(gè)整型變量。 return temp; /返回溫度值/*溫度數(shù)據(jù)處理函數(shù)*/二進(jìn)制高字節(jié)的低半字節(jié)和低字節(jié)的高半字節(jié)組成一字節(jié),這

39、個(gè)/字節(jié)的二進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制后,就是溫度值的百、十、個(gè)位值,而剩/下的低字節(jié)的低半字節(jié)轉(zhuǎn)化成十進(jìn)制后,就是溫度值的小數(shù)部分/*/work_temp(uint tem)uchar n=0; if(tem>6348) / 溫度值正負(fù)判斷 tem=65536-tem;n=1; / 負(fù)溫度求補(bǔ)碼,標(biāo)志位置1 display4=tem>>4; / 取中間八位,即整數(shù)部分的值 display3=display4/100; / 取百位數(shù)據(jù)暫存 display1=display4%100; / 取后兩位數(shù)據(jù)暫存 display2=display1/10; / 取十位數(shù)據(jù)暫存 display1

40、=display1%10; /*符號(hào)位顯示判斷*/ if(!display3) display3=0x0a; /最高位為0時(shí)不顯示 if(!display2) display2=0x0a; /次高位為0時(shí)不顯示 if(n)display3=0x0b; /負(fù)溫度時(shí)最高位顯示"-"/*主函數(shù)*/void main() Disdata=0xff; /初始化端口 discan=0xff; for(h=0;h<4;h+) /開機(jī)顯示"0000" displayh=0; ow_reset(); /復(fù)位 write_byte(0xcc); /Skip ROM w

41、rite_byte(0x44); /發(fā)轉(zhuǎn)換命令 for(h=0;h<100;h+) /開機(jī)顯示"0000" scan(); while(1) work_temp(read_temp(); /處理溫度數(shù)據(jù) scan(); /顯示溫度值/*結(jié)束*/第五章 系統(tǒng)的調(diào)試與使用5.1 系統(tǒng)使用說(shuō)明一、 KEIL C51 、KEIL C51編程軟件簡(jiǎn)介 Keil C51是美國(guó)Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Wi

42、ndows界面，包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分組合在一起。可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開發(fā)流程。、KEIL C51的使用方法1、 項(xiàng)目文件的建立KEIL C51軟件是第二版本的（KEIL Uv2），所以打開的界面如圖2-1。 圖 KEIL Uv3 主界面選擇Project菜單下的New Project命令，彈出如圖2-2對(duì)話框。 圖 Create New Project 對(duì)話框在鍵入“測(cè)溫系統(tǒng)”過(guò)后彈出圖2-3芯片選擇對(duì)話框，在這里選擇使用的Atmel 公司的AT89C52芯片如

43、圖2-4。此時(shí)會(huì)提醒用戶是不是添加啟動(dòng)代碼，這里選“是”。 圖 選擇AT89C522、給工程添加源文件單擊右圖所標(biāo)的，在彈出的對(duì)話框中添加一個(gè)源文件后綴名為“*.C”的文件，我們這里添加“測(cè)溫系統(tǒng).C”文件，如圖所示。 圖 添加工程源文件不過(guò)，在剛開始建立的工程中一般沒(méi)有源文件的，所以我們要新建一個(gè)源文件。我們可以點(diǎn)擊右面標(biāo)注所以的圖標(biāo)，再保存、命名。如2-7所示，這里我們命名為“18B20溫度測(cè)量.C” 圖 保存對(duì)話框3、編譯、連接項(xiàng)目，形成目標(biāo)文件把保存了的工程源文件添加到工程當(dāng)中過(guò)后，我們就可以編程、連接、調(diào)試了。在編譯之前我們?cè)O(shè)置一下，在通過(guò)過(guò)后會(huì)生成“*.HEX文件”，這就是單片機(jī)所

44、需的程序文件。設(shè)置如圖. 圖 工程設(shè)置 編譯、連接時(shí)，如果程序有錯(cuò)，則編譯不成功，并在下面的信息窗口給出相應(yīng)的提示信息，以便用戶修改。如圖，這個(gè)是編譯成功的情況。 圖 編譯成功二、STC-ISP、STC-ISP軟件簡(jiǎn)介STC-ISP 是一款單片機(jī)下載編程燒錄軟件，是針對(duì)STC系列單片機(jī)而設(shè)計(jì)的，可下載STC89系列、12C2052系列和12C5410等系列的STC單片機(jī)，使用簡(jiǎn)便，現(xiàn)已被廣泛使用。、STC-ISP的使用方法現(xiàn)目前使用的是STC-ISP的版本是V4.8.3的版本。打開軟件，出現(xiàn)如圖2-10所示的界面。 圖2-10 STC-ISP V4.8。3 主界面在程序下載之前要先設(shè)置，要選擇

45、對(duì)應(yīng)的芯片、COM口、波特率（一般可以默認(rèn)不變）。設(shè)置好過(guò)后再用串口線把電腦和開發(fā)板連接好就可以下載程序到芯片當(dāng)中了，點(diǎn)擊主界面的“OpenFile/打開文件”，彈出如圖2-11的對(duì)話框，選擇需要的“*.HEX或者是*.BIN”文件。在下載時(shí)候，開發(fā)板需要重新復(fù)位一次，可用對(duì)開發(fā)板重新上電的辦法。 圖2-11 Open file 對(duì)話框5.2 系統(tǒng)的調(diào)試過(guò)程在本次設(shè)計(jì)中碰到了許多的問(wèn)題，大部分經(jīng)過(guò)努力都一一克服了。由于溫度測(cè)量?jī)x原理不是太復(fù)雜，因此此次設(shè)計(jì)僅僅碰到的問(wèn)題有一下這些：1小數(shù)點(diǎn)顯示問(wèn)題。課程設(shè)計(jì)要求溫度精確到一度，但是學(xué)習(xí)參考的程序都是精確到0.1度，所以在修改程序時(shí)小數(shù)部分顯示為

46、0，不能完全去除。后來(lái)通過(guò)修改for循環(huán)中的k初值，去掉數(shù)組的第0個(gè)才完善顯示部分。2.硬件問(wèn)題。此次硬件我使用的單片機(jī)開發(fā)板用了74LCX573鎖存器，查閱資料時(shí)找不到，參考了74HC573的引腳及功能。3.程序編譯錯(cuò)誤。程序編譯錯(cuò)誤主要有3個(gè)方面：語(yǔ)法錯(cuò)誤、邏輯錯(cuò)誤、輸入錯(cuò)誤。這就需要仔細(xì)認(rèn)真的去多次反復(fù)查看程序。4.DS18B20復(fù)位值85度。DS18B20復(fù)位值是85度，所以第二次接通電源時(shí)總是顯示85，很郁悶，以為程序出了問(wèn)題，查閱資料后才發(fā)現(xiàn)是傳感器的出廠復(fù)位值。收獲與體會(huì) 經(jīng)過(guò)一周的努力，順利的完成了單片機(jī)課設(shè)。這是一個(gè)磨練意志的過(guò)程。此外，對(duì)于我們工科的學(xué)生，思維方面就應(yīng)該要快，在此類型的實(shí)習(xí)當(dāng)中，對(duì)我們的思維能力有很好的鍛煉。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)所具備的就是要有清晰的思路，尤其是邏輯方面的思考，而且，在數(shù)電、模電方面的知識(shí)必須要有良好的基礎(chǔ)。我覺(jué)得此實(shí)習(xí)意義在于我們對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用的一個(gè)考驗(yàn)，不僅鍛煉了我們綜合運(yùn)用能力，還培養(yǎng)了學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)習(xí)不會(huì)那么枯燥，提高了教學(xué)質(zhì)量，對(duì)學(xué)生的理解有著很大的幫助，對(duì)我