数字温度计.docx
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数字温度计.docx
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数字温度计
数字温度计的设计
一.课题任务
数字温度计:
基本要求:
可测量温度范围:
000.0℃-102.0℃,温度分辨力:
0.4℃。
测量相对误差:
≤2%,用数码管实时显示被测量的温度。
提高要求:
实现多个温度点的实时测量,实现温度的分档测量(102℃、51℃、25.5℃)。
二.方案选择与比较
方案一:
由于本设计是测温点路,可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应,在将随被测温度变化的电压或电流采集过来,进行A/D转换后,就可以用单片机进行数据的处理,在显示电路上,就可以将被测温度显示出来,这种设计需要用到A/D转换电路,感温比较麻烦。
方案二:
这里考虑用到温度传感器,在单片机电路设计中,大多都是使用传感器,所以这是非常容易想到的,所以可以采用一直温度传感器DS18B20,此传感器,可以很容易直接读取被测温度值,进行转换,就可以满足设计要求。
从以上两种方案,很容易看出,采用方案二,电路比较简单,软件设计也比较简单,故采用方案二.
三.电路设计
温度计电路设计原理图如图2所示,控制器使用单片机AT89C51,温度传感器使用DS18B20,用4位共阳LED数码管实现温度显示。
显示电路采用4位共阳LED数码管,从P0口输出段码,列扫描用P3.0~P3.3口来实现,列驱动用8550三极管
四.程序设计
程序流程图
图
(1)
图
(2)
图(3)
图(4)
系统程序主要包括主程序,读出温度子程序,温度转换命令子程序,计算温度子程序,报警子程序和显示数据刷新子程序等。
1主程序
主程序的主要功能是负责温度的实时显示,读出并处理DS18B20的测量温度值。
温度测量每1s进行一次。
主程序流程图如图
(1)所示。
2读出温度子程序
读出温度子程的主要功能是读出RAM中的9字节。
在读出时须进行CRC校验,校验有错时不能进行温度数据的改写。
读出温度子程序流程图如图
(2)所示。
3温度转换命令子程序
温度转换命令子程序主要是发温度转换开始命令。
当采用12位分辨率时,转换时间约为750ms。
在本程序设计中,采用1s显示程序延时法等待转换的完成。
温度转换命令子程序流程图如图(3)所示。
4计算温度子程序
计算温度子程序将RAM中读取的值进行BCD码的转换运算。
5显示数据刷新子程序
显示数据刷新子程序主要是对显示缓冲器中的显示数据进行刷新操作,当最高数据显示位为0时,将符号显示位移入下一位。
显示数据刷新子程序流程图如图(4)所示。
五汇编程序
;================================================================
;DS18B20温度计
;采用4位LED共阳显示器显示测温值,显示精度0.4℃,测温范围0~102℃
;用AT89C51单片机,12MHz晶振
;============================常数定义=============================
TIMELEQU0E0H;20ms,定时器0时间常数
TIMEHEQU0B1H
TEMPHEADEQU36H
;==========================工作内存定义============================
BITSTDATA20H
TIME1SOKBITBITST.1
TEMPONEOKBITBITST.2
TEMPLDATA26H
TEMPHDATA27H
TEMPHCDATA28H
TEMPLCDATA29H
;=============================引脚定义===========================
TEMPDINBITP3.7
;=============================中断向量区=========================
ORG0000H
LJMPSTART
ORG00BH
LJMPT0IT
;=============================系统初始化==========================
ORG100H
START:
MOVSP,#60H
CLSMEM:
MOVR0,#20H
MOVR1,#60H
CLSMEM1:
MOV@R0,#00H
INCR0
DJNZR1,CLSMEM1
MOVTMOD,#00100001B;定时器0工作方式1(16BIT)
MOVTH0,#TIMEL
MOVTL0,#TIMEH;20ms
SJMPINIT
ERROR:
NOP
LJMPSTART
NOP
INIT:
NOP
SETBET0
SETBTR0
SETBEA
MOVPSW,#00H
CLRTEMPONEOK
LJMPMAIN
;======================定时器0中断服务程序=======================
T0IT:
PUSHPSW
MOVPSW,#10H
MOVTH0,#TIMEH
MOVTL0,#TIMEL
INCR7
CJNER7,#32H,T0IT1
MOVR7,#00H
SETBTIME1SOK;1s定时到标志
T0IT1:
POPPSW
RETI
;=============================主程序=============================
MAIN:
LCALLDISP1;调用显示子程序
JNBTIME1SOK,MAIN
CLRTIME1SOK;测温每1s一次
JNBTEMPONEOK,MAIN2;上电时先温度转换一次
LCALLREADTEMP1;读出温度值子程序
LCALLCONVTEMP;温度BCD码计算处理子程序
LCALLDISPBCD;显示区BCD码温度值刷新子程序
LCALLDISP1;消闪烁,显示一次
MAIN2:
LCALLREADTEMP;温度转换开始
SETBTEMPONEOK
LJMPMAIN
;=============================子程序区===========================
;RESETDS18B20
;================================================================
INITDS1820:
SETBTEMPDIN
NOP
NOP
CLRTEMPDIN
MOVR6,#0A0H;DELAY480us
DJNZR6,$
MOVR6,#0A0H
DJNZR6,$
SETBTEMPDIN
MOVR6,#32H;DELAY70us
DJNZR6,$
MOVR6,#3CH
LOOP1820:
MOVC,TEMPDIN
JCINITDS1820OUT
DJNZR6,LOOP1820
MOVR6,#064H
DJNZR6,$
SJMPINITDS1820
RET
INITDS1820OUT:
SETBTEMPDIN
RET
;======读DS18B20的程序,从DS18B20中读出一个字节的数据=============
READDS1820:
MOVR7,#08H
SETBTEMPDIN
NOP
NOP
READDS1820LOOP:
CLRTEMPDIN
NOP
NOP
NOP
SETBTEMPDIN
MOVR6,#07H;DELAY15us
DJNZR6,$
MOVC,TEMPDIN
MOVR6,#3CH;DELAY120us
DJNZR6,$
RRCA
SETBTEMPDIN
DJNZR7,READDS1820LOOP
MOVR6,#3CH;DELAY120us
DJNZR6,$
RET
;========写DS18B20的程序,从DS18B20中写一个字节的数据=============
WRITEDS1820:
MOVR7,#08H
SETBTEMPDIN
NOP
NOP
WRITEDS1820LOP:
CLRTEMPDIN
MOVR6,#07H;DELAY15us
DJNZR6,$
RRCA
MOVTEMPDIN,C
MOVR6,#34H;DELAY104us
DJNZR6,$
SETBTEMPDIN
DJNZR7,WRITEDS1820LOP
RET
;=========================READTEMP===========================
READTEMP:
LCALLINITDS1820
MOVA,#0CCH
LCALLWRITEDS1820;SKIPROM
MOVR6,#34H;DELAY104us
DJNZR6,$
MOVA,#44H
LCALLWRITEDS1820;STARTCONVERSION
MOVR6,#34H;DELAY104
DJNZR6,$
RET
READTEMP1:
LCALLINITDS1820
MOVA,#0CCH
LCALLWRITEDS1820;SKIPROM
MOVR6,#34H;DELAY104us
DJNZR6,$
MOVA,#0BEH
LCALLWRITEDS1820;SCRATCHPAD
MOVR6,#34H;DELAY104us
DJNZR6,$
MOVR5,#09H
MOVR0,#TEMPHEAD
MOVB,#00H
READTEMP2:
LCALLREADDS1820
MOV@R0,A
INCR0
READTEMP21:
LCALLCRC8CAL
DJNZR5,READTEMP2
MOVA,B
JNZREADTEMPOUT
MOVA,TEMPHEAD+0
MOVTEMPL,A
MOVA,TEMPHEAD+1
MOVTEMPH,A
READTEMPOUT:
RET
;==================处理温度BCD码子程序==========================
CONVTEMP:
MOVA,TEMPH
ANLA,#80H
JZTEMPC1
CLRC
MOVA,TEMPL
CPLA
ADDA,#01H
MOVTEMPL,A
MOVA,TEMPH;-
CPLA
ADDCA,#00H
MOVTEMPH,A;TEMPHCHI=符号位
MOVTEMPHC,#0BH
SJMPTEMPC11
TEMPC1:
MOVTEMPHC,#0AH;+
TEMPC11:
MOVA,TEMPHC
SWAPA
MOVTEMPHC,A
MOVA,TEMPL
ANLA,#0FH;乘0.0625
MOVDPTR,#TEMPDOTTAB
MOVCA,@A+DPTR
MOVTEMPLC,A;TEMPLCLOW=小数部分BCD
MOVA,TEMPL;整数部分
ANLA,#0F0H
SWAPA
MOVTEMPL,A
MOVA,TEMPH
ANLA,#0FH
SWAPA
ORLA,TEMPL
LCALLHEX2BCD1
MOVTEMPL,A
ANLA,#0F0H
SWAPA
ORLA,TEMPHC;TEMPHCLOW=十位数BCD
MOVTEMPHC,A
MOVA,TEMPL
ANLA,#0FH
SWAPA;TEMPLCHI=个位数BCD
ORLA,TEMPLC
MOVTEMPLC,A
MOVA,R7
JZTEMPC12
ANLA,#0FH
SWAPA
MOVR7,A
MOVA,TEMPHC;TEMPLCHI=百位数BCD
ANLA,#0FH
ORLA,R7
MOVTEMPHC,A
TEMPC12:
RET
;=========================小数部分码表===========================
TEMPDOTTAB:
DB00H,01H,01H,02H,03H,03H,04H,04H,05H,06H
DB06H,07H,08H,08H,09H,09H
;======================显示区BCD码温度值刷新子程序===============
DISPBCD:
MOVA,TEMPLC
ANLA,#0FH
MOV70H,A
MOVA,TEMPLC
SWAPA
ANLA,#0FH
MOV71H,A
MOVA,TEMPHC
ANLA,#0FH
MOV72H,A
MOVA,TEMPHC
SWAPA
ANLA,#0FH
MOV73H,A
MOVA,TEMPHC
ANLA,#0F0H
CJNEA,#010H,DISPBCD0
SJMPDISPBCD2
DISPBCD0:
MOVA,TEMPHC
ANLA,#0FH
JNZDISPBCD2;十位数是0
MOVA,TEMPHC
SWAPA
ANLA,#0FH
MOV73H,#0AH;符号位不显示
MOV72H,A;十位数显示符号
DISPBCD2:
RET
;=======================显示子程序===============================
;显示数据在70H~73H单元内,用4位LED共阳数码管显示,P1口输出段码数据,
;P3口做扫描控制,每个LED数码管亮1ms时间再逐位循环。
DISP1:
MOVR1,#70H;指向显示数据首址
MOVR5,#0FEH;扫描控制字初值
PLAY:
MOVP0,#0FFH
MOVA,R5;扫描字放入A
MOVP3,A;从P3口输出
MOVA,@R1;取显示数据到A
MOVDPTR,#TAB;取段码表地址
MOVCA,@A+DPTR;查显示数据对应段码
MOVP0,A;段码放入P0口
MOVA,R5
JBACC.1,LOOP5;小数点处理
CLRP0.7
LOOP5:
LCALLDL1MS;显示1ms
INCR1;指向下一地址
MOVA,R5;扫描控制字放入A
JNBACC.3,ENDOUT;ACC.3=0时一次显示结束
RLA;A中数据循环左移
MOVR5,A;放回R5内
AJMPPLAY;跳回PLAY循环
ENDOUT:
MOVP0,#0FFH;一次显示结束,P0口复位
MOVP3,#0FFH;P3口复位
RET;子程序返回
TAB:
DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,0FFH,0BFH
;共阳段码表“0”“1”“2”“3”“4”“5”“6”“7”“8”“9”“不亮”“-”
DL1MS:
MOVR6,#14H;1ms延时程序,LED显示程序用
DL1:
MOVR7,#19H
DL2:
DJNZR7,DL2
DJNZR6,DL1
RET
;=====================单字节十六进制转BCD=======================
HEX2BCD1:
MOVB,#064H;十六进制->BCD
DIVAB;B=A%100
MOVR7,A;R7=百位数
MOVA,#0AH
XCHA,B
DIVAB;B=A%B
SWAPA
ORLA,B
RET
;================================================================
;CalculateCRC-8Values.UsesTheCCITT-8Polynomial,ExpressedAs
;X^8+X^5+X^4+1
;================================================================
CRC8CAL:
PUSHACC
MOVR7,#08H;NumberBitsInByte
CRC8LOOP1:
XRLA,B;CalculteCRC
RRCA;MoveToCarry
MOVA,B;GetTheLastCRCValue
JNCCRC8LOOP2;SkipIfData==0
XRLA,#18H;UpdataTheNewCRC
CRC8LOOP2:
RRCA;PositionTheNewCRC
MOVB,A;StoreTheNewCRC
POPACC;GetTheRemainingBits
RRA;PositionTheNextBit
PUSHACC;SaveTheRemainingBits
DJNZR7,CRC8LOOP1;RepeatFor8Bits
POPACC
RET
END
六.元件清单(名称、型号、数量)
元件名称
型号
数量
单片机芯片
89C51
1
温度传感器
DS18B20
1
晶振
12MHz
1
电源
5V
1
三极管
8550(PNP)
4
电容
30pF
2
10uF
1
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
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- 数字 温度计