基于89c51單片機的測溫系統(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 T89CXX 多是停產前的庫存產品。 LCD 顯示器 1602 液 晶模塊內部的控制器共有 11 條控制指令，如表 所示： 序號 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光標返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 3 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 顯示開 /關控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光標或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * * 7 置字符發 生存貯器地址 0 0 0 1 字符發生存貯器地址 8 置數據存貯器地址 0 0 1 顯示數據存貯器地址 9 讀忙標志或地址 0 1 BF 計數器地址 10 寫數到 CGRAM 或DDRAM） 1 0 要寫的數據內容 11 從 CGRAM 或 DDRAM 讀數 1 1 讀出的數據內容 陜西理工學院畢業論文 第 9 頁 共 51 頁 控制命令表 1602 液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現的。（說明：1為高電平、 0 為低電平） 指令 1：清顯示，指令碼 01H,光標復位到地址 00H位置。 指令 2：光標復位，光標返回到地址 00H。 指令 3：光標和 顯示模式設置 I/D：光標移動方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效。 指令 4：顯示開關控制。 D：控制整體顯示的開與關，高電平表示開顯示，低電平表示關顯示 C：控制光標的開與關，高電平表示有光標，低電平表示無光標 B：控制光標是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。 指令 5：光標或顯示移位 S/C：高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標。 指令 6：功能設置命令 DL：高電平時為 4位總線，低電平時為 8位總線 N：低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示 F: 低電平時顯示 5x7 的點陣字符，高電平時顯示5x10 的點陣字符。 指令 7：字符發生器 RAM 地址設置。 指令 8： DDRAM 地址設置。 指令 9：讀忙信號和光標地址 BF：為忙標志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或者數據，如果為低電平表示不忙。 指令 10：寫數據。 指令 11：讀數據。 （二） LCD 管腳圖 如 圖 所示 ： D714D613D512D411D310D29D18D07E6RW5RS4VSS1VDD2VEE3 圖 LCD 管腳圖 第 1 腳： VSS 為地電源。 第 2 腳： VDD 接 5V 正電源。 陜西理工學院畢業論文 第 10 頁 共 51 頁 第 3 腳： VL 為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產生 “ 鬼影 ” ，使用時可以通過一個 10K 的電位器調整對比度。 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平時選擇數據寄存器、低電平時選擇指令寄存器。 第 5 腳： R/W 為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當 RS和 R/W 共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當 RS 為低電平 R/W 為高電平時可以讀忙信號，當 RS 為高電平 R/W 為低電平時可以寫入數據。 第 6 腳： E 端為使能端，當 E 端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執行命令。 第 7～ 14腳： D0～ D7 為 8位雙向數據線。 第 15 腳：背光源正極。 第 16 腳：背光源負極。 DS18B20 DS18B20 溫度傳感器是美國 DALLAS 半導體公司最新推出的一種改進型智能溫度傳感器，與傳統的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，并且可根據實際要求通過簡單的編程實現９～１２位的數字值讀數方式。 DS18B20 的性能特點如下： ?獨特的單線接口僅需要一個端口引腳進行通信； ?多個 DS18B20 可以并聯在惟一的三線上，實現多點組網功能； ?無須外部器件； ?可通過數據線供電，電壓范圍為 ~； ?零待機功耗； ?溫度以９或１２位數字； ?用戶可定義報警設置； ?報警 搜索命令識別并標志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件； ?負電壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發熱而燒毀，但不能正常工作； DS18B20 采用３腳 PR－ 35 封裝或８腳 SOIC 封裝 。 DS18B20 的外形如圖 所示： 陜西理工學院畢業論文 第 11 頁 共 51 頁 圖 DS18B20 的外形 64位 ROM 的結構開始８位是產品類型的編號，接著是每個器件的惟一的序號，共有48位，最后８位是前面 56位的 CRC 檢驗碼，這也是多個 DS18B20 可以采用一線進行通信的原因。溫度報 警觸發器ＴＨ和ＴＬ，可通過軟件寫入戶報警上下限。 DS18B20 溫度傳感器的內部存儲器還包括一個高速暫存ＲＡＭ和一個非易失性的可電擦除的 EERAM。高速暫存 RAM 的結構為８字節的存儲器，結構如圖 3 所示。頭２個字節包含測得的溫度信息，第３和第４字節ＴＨ和ＴＬ的拷貝，是易失的，每次上電復位時被刷新。第５個字節，為配置寄存器，它的內容用于確定溫度值的數字轉換分辨率。DS18B20 工作時寄存器中的分辨率轉換為相應精度的溫度數值。該字節各位的定義如圖3所示。低５位一直為１，ＴＭ是工作模式位，用于設置 DS18B20 在工 作模式還是在測試模式， DS18B20 出廠時該位被設置為０，用戶要去改動， R1 和Ｒ 0定溫度轉換的精度位數，來設置分辨率。 DS18B20 字節定義 如表 所示 表 字節定義 陜西理工學院畢業論文 第 12 頁 共 51 頁 由表 ， DS18B20 溫度轉換的時間比較長，而且分辨率越高，所需要的溫度數據轉換時間越長。因此，在實際應用中要將分辨率和轉換時間權衡考慮。 高速暫存ＲＡＭ的第６、７、８字節保留未用，表現為全邏輯１。第９字節讀出前面所有８字節的 CRC碼，可用來檢驗數據，從而保證通信數據的正確性。 當 DS18B20 接收到溫度轉換命令后，開始啟動轉換。轉換完成后的溫度值就以 16位帶符號擴展的二進制補碼形式存儲在高速暫存存儲器的第１、２字節。單片機可以通過單線接口讀出該數據，讀數據時低位在先，高位在后，數據格式以 ℃／ LSB 形式表示。 當符號位Ｓ＝０時，表示測得的溫度值為正值，可以直接將二進制位轉換為十進制；當符號位Ｓ＝１時，表示測得的溫度值為負值，要先將補碼變成原碼，再計算十進制數值。表 是一部分溫度值對應的二進制溫度數據。 表 溫度轉換時間表。 表 溫度轉換時間表 DS18B20 完成溫度轉換后，就把測得的溫度值與 RAM 中的 TH、 TＬ字節內容作比較。若Ｔ＞ TH 或 T＜ TL，則將該器件內的報警標志位置位，并對主機發出的報警搜索命令作出響應。因此，可用多只 DS18B20 同時測量溫度并進行報警搜索。 在 64 位 ROM 的最高有效字節中存儲有循環冗余檢驗碼（ CRC）。主機 ROM 的前 56 位R0R1000101119101112分辨率/位 溫度最大轉向時間/ms93 .7518 37 575 0.... 溫度 LSB 溫度 MSB TH 用戶字節 1 TL 用戶字節 2 配置寄存器 保留 保留 保留 CRC TM R1 1R0 1 1 1 1 .... 陜西理工學院畢業論文 第 13 頁 共 51 頁 來計算 CRC 值，并和存入 DS18B20 的 CRC值作比較， 以判斷主機收到的 ROM 數據是否正確。 DS18B20 的測溫原理 。 器件中低溫度系數晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產生固定頻率的脈沖信號送給減法計數器１；高溫度系數晶振隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變，所產生的信號作為減法計數器２的脈沖輸入。器件中還有一個計數門，當計數門打開時， DS18B20 就對低溫度系數振蕩器產生的時鐘脈沖進行計數進而完成溫度測量。計數門的開啟時間由高溫度系數振蕩器來決定，每次測量前，首先將－ 55℃所對應的一個基數分別置入減法計數器１、溫度寄存器中，計數器１和溫度寄存器被預置在－ 55℃所對 應的一個基數值。 另外，由于 DS18B20 單線通信功能是分時完成的，它有嚴格的時隙概念，因此讀寫時序很重要。系統對 DS18B20 的各種操作按協議進行。操作協議為：初使化 DS18B20（發復位脈沖）→發 ROM 功能命令→發存儲器操作命令→處理數據。 硬件實現 DS18B20可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時 DS18B20的 1腳接地， 2腳作為信號線， 3腳接電源。另一種是寄生電源供電方式，如圖 4 所示單片機端口接單線總線，為保證在有效的 DS18B20時鐘周期內提供足夠的電流，可用一個 MOSFET管來完成對總線的上拉。 (1)主控制器 單片機 AT89C51具有低電壓供電和小體積等特點，兩個端口剛好滿足電路系統的設計需要，很合適攜手特式產品的使用。主機控制 DS18B20完成溫度轉換必須經過三個步驟：初始化、 ROM操作指令、存儲器操作指令。必須先啟動 DS18B20開始轉換，再讀出溫度轉換值。 (2)顯示電路 顯示電路采用 SMCI602液晶顯示模塊芯片該芯片可顯示 162 個字符，比以前的七段數碼管 LED顯示器在顯示字符的數量上要多得多。另外，由于 SMCl602芯片編程比較簡單，界面直觀，因此更加易于使 用者操作和觀測。 SMCl602芯片的接口信號說明如表 1所列。 陜西理工學院畢業論文 第 14 頁 共 51 頁 表 1 SMCl602芯片的接口信號說明 (3)溫度檢測電路 陜西理工學院畢業論文 第 15 頁 共 51 頁 DS18B20 最大的特點是單總線數據傳輸方式， DS18B20 的數據 I/O 均由同一條線來完成。 DS18B20 的電源供電方式有 2 種 : 外部供電方式和寄生電源方式。工作于寄生電源方式時 , VDD 和 GND 均接地 , 他在需要遠程溫度探測和空間受限的場合特別有用 , 原理是當 1 W ire 總線的信號線 DQ 為高電平時 , 竊取信號能量給DS18B20 供電 , 同時一部分能量給內部 電容充電 , 當 DQ為低電平時釋放能量為DS18B20 供電。但寄生電源方式需要強上拉電路 , 軟件控制變得復雜 (特別是在完成溫度轉換和拷貝數據到 E2PROM 時 ) , 同時芯片的性能也有所降低。因此 , 在條件允許的場合 , 盡量采用外供電方式。 無論是內部寄生電源還是外部供電， I/O口線要接5KΩ左 右的上拉電。在這里采用前者方式供電。 DS18B20與芯片連接電路如圖 所示： 圖 DS18B20與單片機的連接 當 DS18B20 處于寫存儲器操作和溫度 A/D轉換操作時，總線上必須有強的上拉，上拉 開啟時間最大為 10us。采用寄生電源供電方式時 VDD 端接地。 （ 1）． 把 “ 單片機系統 ” 區域中的 － 用 8 芯排線連接到 “ 動態數碼顯示 ” 區域中的 D0D1D2D3D4D5D6D7 端子上。 陜西理工學院畢業論文 第 16 頁 共 51 頁 （ 2）． 把 DS18B20 芯片插入 “ 四路單總線 ” 區域中的任一個插座中，注意電源與地信號不要接反。 （ 3）． 把 “ 四路單總線 ” 區域中的對應的 DQ端子連接到 “ 單