毕业设计基于单片机的温度计硬件系统开发设计.doc

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1、本科毕业设计（论文）基于单片机的温度计硬件系统开发设计 2010 年 6 月摘 要随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活，工作，科研，各个领域，已经成为一种比较成熟的技术。本文介绍了一种以单片机为主要控制器件，以DS18B20为温度传感器的新型数字温度计,本温度计属于多功能温度计，可以设置上下限报警温度，当温度不在设置范围内时，可以报警。系统主要包括硬件电路的设计和系统程序的设计。硬件电路主要包括主控制器，测温电路和显示电路等，主控制器采用单片机STC89C52，温度传感器采用美国DALLAS半导体公司生产的DS18B20，显示电路采用4位共阴极LED数码管以动态扫描法直读显示。系

2、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，显示数据刷新子程序，报警温度设置子程序等。由于采用了改进型智能温度传感器DS18B20作为检测元件，与传统的温度计相比，本数字温度计减少了外部的硬件电路，具有低成本和易使用的特点。DS18B20温度计还可以在高温报警、远距离多点测温控制等方面进行应用开发，具有很好的发展前景。 关键词：单片机，数字控制，DS18B20，STC89C52，数字温度计 AbstractWith the progress and development, single-chip technology has spread to our live

3、s, work, research in various fields has become a relatively mature technology. The paper introduced one kindof new digital thermometer that take the MicroController Unit as the primary control component and take DS18B20 as the temperature sensor，the thermometer are multi-purpose thermometer, you can

4、 set upper and lower temperature alarm, when the temperature range is not set, it could be reported . The system mainly included the design of the hardware electric circuit and the design of the system program . The hardware electric circuit mainly included the master controller, the temperature mea

5、sured electric circuit and the display circuit and so on, the master controller used MicroController Unit STC89C52, the temperature sensor used DS18B20 which the American DALLAS semiconductor company produces, the display circuit used 4 altogether common Cathode LED numerical tube by the dynamic sca

6、nning method straight to read the demonstration. The system program mainly included the master routine, the read-out temperature subroutine, the temperature transformation order subroutine, the calculated temperature subroutine,demonstrated the data renovates subroutine, alarm temperature setting su

7、broutine and so on.Because used the advanced version intelligence temperature sensor DS18B20 as the examine part, compared with the traditional thermometer, this digital thermometer reduced the exterior hardware electric circuit, has characteristic that the low cost and was easy to use. The DS18B20

8、thermometer also may used to the high temperature warning, the long-distance range multi- spots temperature measured aspect and so on temperature control carries on the application development, has the very good prospects for development.Key words: MicroController Unit, Digital control, DS18B20, STC

9、89C52, Digital Thermometer目 录1绪论11.1软件编程Keil51的简介21.2硬件电路设计Proteus的简介21.3设计中用到的所有电子器件22总体设计方案32.1设计要求32.2数字温度计设计方案论证32.3总体设计框图53系统硬件电路组成及工作原理63.1DS18B20温度传感器与单片机的接口电路63.2DS18B20的使用方法113.3STC89系列高性能单片机123.47段LED数码管电路及原理143.5温度报警电路153.6系统整体硬件电路164系统软件程序设计184.1主程序184.2读取温度子程序194.3温度转换命令子程序204.4计算温度子程序2

10、14.5显示数据刷新子程序224.6温度报警子程序235系统总体调试245.1硬件调试245.1.1 排除逻辑故障245.1.2 排除元器件失效245.1.3 排除电源故障245.2软件调试256设计总结与体会276.1设计总结276.2毕业设计心得体会28参 考 文 献29致 谢30附录A 程序源代码31附录B 元器件清单411 绪论温度是一种最基本的环境参数，人民的生活与环境的温度息息相关，在工业生产过程中要实时测量温度，在农业生产中也离不开温度的测量，因此研究温度的测量方法和装置具有重要意义。在单片机的应用中，一个很重要的应用就是对温度进行检测。测量温度的关键是温度传感器，采用智能温度传

11、感器以实现温度数字化，既能以数字形式直接输出被测温度值，具有测量误差小，分辨率高，抗干扰能力强，能够远程传输数据，带串行总线接口等优点。温度的数字输出显示在7段LED数码管显示器上。单片机、温度传感器与7段数码管显示器等电子器件的互联，可以研制和开发出具有高性价比的新一代测温系统基于单片机的数字温度计。基于单片机的数字温度计设计，即对温度进行实时测量，使用单线数字温度传感器DS18B20把温度信号直接转换成数字信号输入单片机。经单片机处理后，将实时温度显示在四个7段LED数码管显示器上。随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，其中数字温

12、度计就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。由于甲型H1N1流感入境，所以为了把好关，需对流动人口进行人体体温测量。由于温度传感器DS18B20具有独特的单总线接口仅需要一个端口引脚进行通信，可实现多点组网功能，零待机功耗，电压范围仅为3.05.5V而且具有读数方便，测温范围广，测温准确的特点，最主要的是用户可定义报警设置，报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度(温度报警条件)，那么只要检测到温度超过设定的正常人体体温就会发出报警，这样就能更有效的防止流感的扩散。出于对此问题

13、的探索，我通过上网查阅及相关资料的收集，做了本设计。本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，其输出温度采用LED数码管显示，主要用于对测温比较准确的场所，该设计控制器使用单片机STC89C52，测温传感器使用DS18B20，用4位共阴极LED数码管以串口传送数据,实现温度显示,能准确达到以上要求。完成本设计需要软件编程和硬件电路设计，需要用到两种软件。1.1 软件编程Keil51的简介软件编程用Keil Software公司提供的产品软件uVision3 IDE，它集项目管理、编译工具、代码编写工具、代码调试以及仿真于一体，适合个人开发或人数少、多开发过

14、程的管理还不成熟的开发团体，这一软件简单易用。1.2 硬件电路设计Proteus的简介硬件电路设计使用英国Lab Center Electronics公司推出的Proteus用于仿真单片机及其外围设备的EDA工具软件。Proteus具有高级原理布图(isis)、混合模式仿真(Prospice)、PCB设计以及自动布线(ARES)等功能。Proteus的虚拟仿真技术(USM)第一次真正实现了在物理原型出来之前对单片机应用系统进行设计开发和测试。Keil51与Proteus配合使用可以在不需要硬件投入的情况下，完成单片机汇编语言、C语言等应用系统的仿真开发，从而缩短实际系统的研发周期，降低开发成本

15、。1.3 设计中用到的所有电子器件单片机(STC89C52)、温度传感器(DS18B20)、7段LED数码管、晶振、排阻、电容、电阻、蜂鸣器、发光二极管、按键、NPN型三极管等。2 总体设计方案2.1 设计要求(1)稳定测量范围-55125,温度显示范围-9.999.9；(2)测量精度可达到0.1；(3)四位共阴七段LED数码管显示；(4)可以任意设定温度的上下限报警功能，当下限报警温度设置为0时，下限报警功能失效。2.2 数字温度计设计方案论证方案一：采用模拟集成温度传感器集成传感器是采用硅半导体集成工艺而制成的，因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器，它是将温度传感器集成在一个芯片上、可完成

16、温度测量及模拟信号输出功能的专用IC。模拟集成温度传感器的主要特点是功能单一(仅测量温度)、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等，适合远距离测温、控温，不需要进行非线性校准，外围电路比较复杂。图2.1是AD590用于测量热力学温度的基本应用电路。因为流过AD590的电流与热力学温度成正比，当电阻R1和电位器R2的电阻之和为1k时，输出电压V0随温度的变化为1mV/K。但由于AD590的增益有偏差，电阻也有误差，因此应对电路进行调整。调整的方法为：把AD590放于冰水混合物中，调整电位器R2，使V0=273.2mV。或在室温下(25)条件下调整电位器,使V0=273.2+

17、25=298.2（mV）。但这样调整只可保证在0或25附近有较高精度。AD590把被测温度转换为电流再通过放大器和A/D转换器，输出数字量送给单片机进行温度控制。这种设计需要用到A/D转换电路，感温电路比较麻烦，而且测量精度比较低。图2.1 基于AD590测温基本应用电路方案二：采用数字单片智能温度传感器智能温度传感器(亦称数字温度传感器)是微电子技术、计算机技术和自动测试技术(ATE)的结晶。目前，已开发出多种智能温度传感器系列产品。智能温度传感器内部都包含温度传感器、A/D转换器、信号处理器、存储器(或寄存器)和接口电路。有的产品还带多路选择器、中央控制器(CPU)、随机存取存储器(RAM

18、)和只读存储器(ROM)。智能温度传感器的特点是能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器(MCU)。智能温度传感器的总线技术也实现了标准化、规范化，所采用的总线主要有单线(1-WIRE)总线、I2C总线、SMBUS总线和SPI总线。温度传感器作为从机可通过专用总线接口与主机进行通信。智能温度控制器是在智能温度传感器的基础上发展而成的。典型产品有DS18B20，智能温度控制器适配各种微控制器，构成智能化温控系统；它们还可以脱离微控制器单独工作，自行构成一个温控仪。DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器,具有3引脚TO92小体积封装形式;温度测量范围为55125,可编

19、程为9位12位A/D转换精度,测温分辨率可达0.0625，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出，其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生；多个DS18B20可以并联到3根或2根线上，CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。同DS1820一样，DS18B20也支持“一线总线”接口，测量温度范围为 -55+125，在-10+85范围内，精度为0.5。DS18B20的精度较差为0.2 。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量。如：环境控制、设备或过程控制、测温类消

20、费电子产品等。与前一代产品不同，新的产品支持3V5.5V的电压范围，使系统设计更灵活、方便。而且新一代产品更便宜，体积更小。DALLAS 半导体公司的数字化温度传感器DS18B20是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。现在，新一代的DS18B20体积更小、更经济、更灵活。使您可以充分发挥“一线总线”的长处。 DS18B20、 DS1822 “一线总线”数字化温度传感器。由于DS18B20将温度传感器、信号放大调理、A/D转换、接口全部集成于一芯片，与单片机连接简单、方便，与AD590相比是更新一代

21、的温度传感器，所以温度传感器采用DS18B20。从以上两种方案，很容易看出，采用方案二硬件电路比较简单，软件设计也比较简单，而且测量的准确度高，故本设计采用方案二。2.3 总体设计框图数字温度计电路设计总体设计方框图如图2.2所示，控制器采用单片机STC89C52，温度传感器采用DS18B20，用4位LED数码管以并口方式传送数据并以动态扫描数码管的方式实现温度显示。主 控 制 器LED显 示温 度 传 感 器单片机复位时钟振荡报警点按键调整图2.2 总体设计方框图3 系统硬件电路组成及工作原理3.1 DS18B20温度传感器与单片机的接口电路DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公

22、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912位的数字值读数方式。DS18B20的性能特点如下：(1)独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信；(2)多个DS18B20可以并联在同一根数据线上，实现多点组网功能；(3)无须外部器件；(4)可通过数据线供电，电压范围为3.05.5V；(5)零待机功耗；(6)温度以6或12位数字；(7)用户可自定义设置报警温度；(8)报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度(温度报警条件)；(9)负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作； DS18B20

23、采用3脚PR-35封装或8脚SOIC封装，其内部结构框图如图3.1所示。 C64 位ROM和单线接口高速缓存存储器与控制逻辑温度传感器高温触发器TH低温触发器TL配置寄存器8位CRC发生器I/OVdd图3.1 DS18B20内部结构64位ROM的结构开始8位是产品类型的编号，接着是每个器件的惟一的序号，共有48位，最后8位是前面56位的CRC检验码，这也是多个DS18B20可以采用一线进行通信的原因。温度报警触发器TH和TL，可通过软件写入户报警上下限。TO-92封装的DS18B20的引脚排列见下图3.2，其引脚功能描述见下：1GND地信号。2DQ：数据输入/输出引脚。开漏单总线接口引脚。当被

24、用在寄生电源下，也可以向器件提供电源。3VDD：可选择的VDD引脚。当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。 图3.2 DS18B20管脚图DS18B20温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的EEPRAM。高速暂存RAM的结构为8字节的存储器，结构如图3.3所示。头2个字节包含测得的温度信息，第3和第4字节TH和TL的拷贝,是易失的，每次上电复位时被刷新。第5个字节，为配置寄存器，它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率。DS18B20工作时寄存器中的分辨率转换为相应精度的温度数值。该字节各位的定义如图3.3所示。低5位一直为1，TM是工作模式位，用于设置DS18B

25、20在工作模式还是在测试模式，DS18B20出厂时该位被设置为0，用户要去改动，R1和R0决定温度转换的精度位数，来设置分辨率。温度 LSB温度 MSBTH用户字节1TL用户字节2配置寄存器保留保留保留CRC图3.3 DS18B20字节定义表3.1 温度转换时间表R1R0分辨率/位温度最大转向时间/ms00993.750110187.510113751112750由表3.1可见，DS18B20温度转换的时间比较长，而且分辨率越高，所需要的温度数据转换时间越长。因此，在实际应用中要将分辨率和转换时间权衡考虑。高速暂存RAM的第6、7、8字节保留未用，表现为全逻辑1。第9字节读出前面所有8字节的C

26、RC码，可用来检验数据，从而保证通信数据的正确性。当DS18B20接收到温度转换命令后，开始启动转换。转换完成后的温度值就以16位带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存存储器的第1、2字节。单片机可以通过单线接口读出该数据，读数据时低位在先，高位在后，数据格式以0.0625/LSB形式表示。当符号位S0时，表示测得的温度值为正值，可以直接将二进制位转换为十进制；当符号位S1时，表示测得的温度值为负值，要先将补码变成原码，再计算十进制数值。表3.2是一部分温度值对应的二进制温度数据。表3.2 一部分温度对应值表温度/二进制表示十六进制表示+1250000 0111 1101 000007D0H

27、+850000 0101 0101 00000550H+25.06250000 0001 1001 00000191H+10.1250000 0000 1010 000100A2H+0.50000 0000 0000 00100008H00000 0000 0000 10000000H-0.51111 1111 1111 0000FFF8H-10.1251111 1111 0101 1110FF5EH-25.06251111 1110 0110 1111FE6FH-551111 1100 1001 0000FC90HDS18B20完成温度转换后，就把测得的温度值与RAM中的TH、TL字节内容作

28、比较。若TTH或TTL，则将该器件内的报警标志位置位，并对主机发出的报警搜索命令作出响应。因此，可用多只DS18B20同时测量温度并进行报警搜索。DS18B20的测温原理,器件中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1；高温度系数晶振随温度变化其振荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入。器件中还有一个计数门，当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲进行计数进而完成温度测量。计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将55所对应的一个基数分别置入减法计数器1、温度寄存器中，计数器1和温度寄存器被预

29、置在55所对应的一个基数值。减法计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，减法计数器1的预置将重新被装入，减法计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到减法计数器计数到0时，停止温度寄存器的累加，此时温度寄存器中的数值就是所测温度值。其输出用于修正减法计数器的预置值，只要计数器门仍未关闭就重复上述过程，直到温度寄存器值大致被测温度值。另外，由于DS18B20单线通信功能是分时完成的，它有严格的时隙概念，因此读写时序很重要。系统对DS18B20的各种操作按协议进行。操作协议为：初使化DS18B20(发复位脉

30、冲)发ROM功能命令发存储器操作命令处理数据。DS18B20可以采用两种方式供电，一种是采用电源供电方式，此时DS18B20的1脚接地，2脚作为信号线，3脚接电源。另一种是寄生电源供电方式，如图3.4 所示单片机端口接单线总线，为保证在有效的DS18B20时钟周期内提供足够的电流，可用一个MOSFET管来完成对总线的上拉。当DS18B20处于写存储器操作和温度A/D转换操作时，总线上必须有强的上拉，上拉开启时间最大为10us。采用寄生电源供电方式时VDD端接地。由于单线制只有一根线，因此发送接口必须是三态的。图3.4 DS18B20与单片机的接口电路3.2 DS18B20的使用方法由于DS18

31、B20采用的是单总线协议方式，即在一根数据线实现数据的双向传输，而对STC89C52单片机来说，硬件上并不支持单总线协议，因此，我们必须采用软件的方法来模拟单总线的协议时序来完成对DS18B20芯片的访问。(1) DS18B20的复位时序：由于DS18B20是在一根I/O线上读写数据，因此，对读写的数据位有着严格的时序要求。DS18B20有严格的通信协议来保证各位数据传输的正确性和完整性。该协议定义了几种信号的时序：初始化时序、读时序、写时序。所有时序都是将主机作为主设备，单总线器件作为从设备。而每一次命令和数据的传输都是从主机主动启动写时序开始，如果要求单总线器件回送数据，在进行写命令后，主

32、机需启动读时序完成数据接收；数据和命令的传输都是低位在先。图3.5 DS18B20的复位时序(2)DS18B20的读时序：对于DS18B20的读时序分为读0时序和读1时序两个过程。对于DS18B20的读时隙是从主机把单总线拉低之后，在15秒之内就得释放单总线，以让DS18B20把数据传输到单总线上。DS18B20在完成一个读时序过程，至少需要60us才能完成。图3.6 DS18B20的读时序(3)DS18B20的写时序：对于DS18B20的写时序仍然分为写0时序和写1时序两个过程。对于DS18B20写0时序和写1时序的要求不同，当要写0时序时，单总线要被拉低至少60us，保证DS18B20能够

33、在15us到45us之间能够正确地采样IO总线上的“0”电平，当要写1时序时，单总线被拉低之后，在15us之内就得释放单总线。图3.7 DS18B20的写时序3.3 STC89系列高性能单片机MCS51单片机是目前国内实用最广泛的一种单片机型，全球各单片机生产厂商在MCS51内核基础上，派生了大量的51内核系列单片机，极大地丰富了MCS51的种群。其中，STC公司推出了STC89系列单片机，增加了大量的新功能，提高了51的性能，是MCS51家族中的佼佼者。STC89系列单片机是MCS-51系列单片机的派生产品。它们在指令系统、硬件结构和片内资源上与标准8052单片机完全兼容，DIP40封装系列

34、与8051为pin-to-pin兼容。STC89系列单片机高速(最高时钟频率90MHz)，低功耗，在系统/在应用可编程(ISP，IAP),不占用户资源。表3.3是STC89系列单片机资源一览表。STC89系列单片机主要特性：(1)80C51核心处理器单元；(2)3V/5V工作电压，操作频率033MHz（STC89LE516AD最高可达90MHz）；5V工作电压，操作频率040MHz；(3)大容量内部数据RAM：1K字节RAM；(4)64/32/16/8kB片内Flash程序存储器，具有在应用可编程(IAP) ,在系统可编程(ISP)，可实现远程软件升级，无需编程器；(5)支持12时钟(默认)或

35、6时钟模式；(6)双DPTR数据指针；(7)SPI(串行外围接口)和增强型UART ；(8)PCA(可编程计数器阵列)，具有PWM的捕获/比较功能；(9)4个8位I/O口，含3个高电流P1口，可直接驱动LED；(10)3个16位定时器/计数器；(11)可编程看门狗定时器(WDT)；(12)低EMI方式(ALE禁止)；(13)兼容TTL和COMS逻辑电平；(14)掉电检测和低功耗模式等。表3.3 STC89系列单片机资源一览表3.4 7段LED数码管电路及原理7段LED数码管是利用7个LED(发光二极管)外加一个小数点的LED组合而成的显示设备，可以显示09等10个数字和小数点，使用非常广泛。这

36、类数码管可以分为共阳极与共阴极两种，共阳极就是把所有LED的阳极连接到共同接点com，而每个LED的阴极分别为a、b、c、d、e、f、g及dp(小数点)；共阴极则是把所有LED的阴极连接到共同接点com，而每个LED的阳极分别为a、b、c、d、e、f、g及dp(小数点)，如下图3.8所示。图中的8个LED分别与上面那个图中的ADP各段相对应，通过控制各个LED的亮灭来显示数字。图3.8 数码管段码图还有一种比较常用的是四位数码管，内部的4个数码管共用ADP这8根数据线，为人们的使用提供了方便，因为里面有4个数码管，所以它有4个公共端，加上ADP，共有12个引脚，下面便是一个共阴的四位数码管的内

37、部结构图(共阳的与之相反)。引脚排列依然是从左下角的那个脚(1脚)开始，以逆时针方向依次为1-12脚，图3.9中的数字与之一一对应。图3.9 四位共阴数码管管脚图3.5 温度报警电路1、蜂鸣器的结构原理(1)压电式蜂鸣器：压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。当接通电源后（1.515V直流工作电压）,多谐振荡器起振,输出1.52.5kHZ的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。压电蜂鸣片由锆钛酸铅或铌镁酸铅压电陶瓷材料制成。在陶瓷片的两面镀上银电极，经极化和老化处理后，再与黄铜片或不

38、锈钢片粘在一起。(2)电磁式蜂鸣器：电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场。振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。2、本设计采软件处理报警，利用蜂鸣器进行报警输出，采用直流供电。当所测温度超过或低于所预设的温度时，数据口P3.7相应拉高电平，报警输出。(也可采用发光二级管报警电路，如果需要报警，则只需将相应位置1，则发光报警)报警电路硬件连接见图 3.10。图3.10 蜂鸣器电路连接图3.6 系统整体硬件电路温度计电路设计原理图如图3.11所示，控制器使用单片机STC89C52,温度传感

39、器使用DS18B20，用4位共阴LED数码管以动态扫描法实现温度显示。本温度计大体分三个工作过程。首先，由DS18820温度传感器芯片测量当前的温度，并将结果送入单片机。然后，通过89C52单片机芯片对送来的测量温度读数进行计算和转换，最后将此结果送入数码管显示模块进行显示。由图可看到，本电路主要由DSl8820温度传感器芯片、四位数码管显示模块芯片、报警电路和89C52单片机芯片组成。其中，DSI8B20温度传感器芯片采用“一线制”与单片机相连，它独立地完成温度量以及将温度测量结果送到单片机的工作。图3.11 数字温度计电路原理图4 系统软件程序设计系统程序主要包括主程序，读出温度子程序，温

40、度转换命令子程序，计算温度子程序，显示数据刷新子程序，温度报警子程序等。4.1 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的测量的当前温度值，温度测量每1s进行一次。这样可以在一秒之内测量一次被测温度，其程序流程见图4.1所示。初始化调用显示子程序1S到？初次上电读出温度值，温度计算处理显示数据刷新发温度转换开始命令NYNY图4.1 主程序流程图4.2 读取温度子程序读取温度子程序的主要功能是读取RAM中的9字节，在读出时需进行CRC校验，校验有错时不进行温度数据的改写，其程序流程图如图4.2所示。Y发DS18B20复位命令发跳过ROM命令发读取温度命令读取操作，CR

41、C校验9字节完？CRC校验正？确？移入温度暂存器结束NNY图4.2 读温度流程图4.3 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4.3所示。发DS18B20复位命令发跳过ROM命令发温度转换开始命令结束图4.3 温度转换流程图4.4 计算温度子程序计算温度子程序将RAM中读取值进行BCD码的转换运算，并进行温度值正负的判定，其程序流程图如图4.4所示。开始温度零下?温度值取补码置“”标志计算小数位温度BCD值计算整数位温度BCD值结束置“+”标志NY

42、 图4.4计算温度流程图4.5 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，当最高显示位为0时将符号显示位移入下一位，程序流程图如图4.5所示。温度数据移入显示寄存器十位数0？百位数0？十位数显示符号百位数不显示百位数显示数据（不显示符号）结束NNYY图4.5显示数据刷新流程图4.6 温度报警子程序温度报警子程序主要是对当前温度值与预先设置的温度值的比较，如果当前温度达到预设报警温度时，调用温度报警子程序让单片机相应端口输出信号使蜂鸣器和发光二极管实现声光报警，程序流程图如图4.6所示。读取当前实际温度值温度是否达到报警门限？NY调用报警子程序，实现声光报警

43、继续执行程序结束图4.6调用温度报警子程序流程图5 系统总体调试近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月异更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。根据方案设计的要求，调试过程共分三大部分：硬件调试、软件调试和软硬联调。 单片机系统的硬件调试和软件调试是不能分开的，许多硬件错误是在软件调试中被发现和纠正的。但通常是先排除明显的硬件故障以后，再和软件结合起来调试以进一步排除故障。可见硬件的调试是基础，如果硬件调试不通过，

44、软件设计则是无从做起。5.1 硬件调试5.1.1 排除逻辑故障这类故障往往由于设计和加工制板过程中工艺性错误所造成的。主要包括错线、开路、短路。排除的方法是首先将加工的电路板认真对照原理图，看两者是否一致。应特别注意电源系统检查，以防止电源短路和极性错误，并重点检查系统总线(地址总线、数据总线和控制总线)是否存在相互之间短路或与其它信号线路短路。必要时利用数字万用表的短路测试功能，可以缩短排错时间。5.1.2 排除元器件失效造成这类错误的原因有两个：一个是元器件买来时就已坏了；另一个是由于安装错误，造成器件烧坏。可以采取检查元器件与设计要求的型号、规格和安装是否一致。在保证安装无误后，用替换方

45、法排除错误。5.1.3 排除电源故障在通电前，一定要检查电源电压的幅值和极性，否则很容易造成集成块损坏。加电后检查各插件上引脚的电位，一般先检查VCC与GND之间电位，若在5V48V之间属正常。若有高压，联机仿真器调试时，将会损坏仿真器等，有时会使应用系统中的集成块发热损坏。检查电路板及焊接的质量情况，在检查无误后可通电检查LED显示器。若亮度不理想，可以调整P1口的上拉电阻大小，一般情况取200欧电阻即可。使用万用表检查电路的连接是否与原理图的一致，并检查是否有虚焊现象。5.2 软件调试本系统的软件系统全部采用C语言编写，除语法与逻辑差错外，当确认程序没问题时，直接把生成的HEX文件下载到单片机仿真调试。采取自下到上的方法，单独调好每一个模块，最后完成一个完整的系统调试。