毕业设计（论文）数字温度计设计.doc

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1、论 文 题 目 姓 名 武汉科技大学机电工程系 毕业设计（论文） 中图分类号： 数 字 温 度 计 专业名称：光机电一体化学生姓名：导师姓名： 武汉科技大学机电工程系2008年 3月 中图分类号： 密级：UDC： 单位代码： 数 字 温 度 计Design for Digital Thermometer姓 名熊瑛学制专 业光机电一体化研究方向导 师余震职称论文提交日期论文答辩日期 武汉科技大学机电工程系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,本文将介绍一种基于单片机控制的数字温度计，本温度计属于多功能温度计，可以设置上下报警温度

2、，当温度不在设置范围内时，可以报警。本文主要阐述了单片机的发展背景及应用，基于单片机的数字温度计的各个组成部件的选择以及电路的设计，最重要的就是数字温度计系统的软件设计。对数字温度计的研究设计是为了检验作者大学期间对所学专业知识的掌握程度，同时在实践中加深对所学知识的理解以及增进对实际问题处理的能力。作者前段时间完成了单片机的学习，又通过从图书馆和网上收集大量有关文献资料进一步深入，为设计做好前期的准备工作。在设计过程中作者遇到了不少困难，但通过不断的学习和思考，最终完成了设计。关键词：单片机，数字控制，温度计， DS18B20，AT89S51AbstractAlong with ages o

3、f progress and development,single chip micyoco (SCM) technique already universally arrive our lives, work, research,each field, have already become mature technique, this paper introduce a kind of digital thermometer based on SCM,this thermometer belongs to multi-function thermometer, can config top

4、 and bottom of alarm temperature; when the temperature is beyond the scope, can alarm.This pape r was main to elaborate SCMs development and background and application, the choice of each part of digital thermometer based on SCM and its circuit design,the most important thing does be the software de

5、sign of the digi tal thermometer system .The research and design of the digital thermometer is for examinate authors master degree of professional knowledge which has be learned in university period,At the same time it increases deal-with-practical-problem capacity in practice.In the earlier author

6、has completed study of SCM,and has learnde from the library and the Internets vast collection of literature for further information.I am ready for the early preparation work.In the design process the author met not a few difficulty,but the auther completed the design by continuous study and thinking

7、 in the end.Key Words: SCM,digital control,themometer,DS18B20,AT89S51目录第一章 引言(1)第二章 总体设计方案(3)2.1数字温度计设计方案论证(3)2.1.1方案一(3)2.2.1方案二 (3)2.2方案二的总体设计(3)第三章 系统硬件设计(4)3.1主控制器(4)3.2显示器件(6)3.3温度传感器(7)3.3.1 DS18B20的性能特点(7)3.3.2 DS18B20的主要内部结构及工作原理(8)3.3.3 DS18B20温度值存储(11)3.3.4 DS18B20的工作命令和时序(12)3.4 DS18B20温度

8、传感器与单片机的接口电路(13)3.5主板电路(14)3.6 显示电路(15)第四章 系统软件设计(18)4.1主程序(18)4.2读出温度子程序(18) 4.3温度转换命令子程序(19) 4.4 计算温度子程序(20) 4.5 显示数据刷新子程序(20)第五章 结论(21)参考文献(22)附录 程序清单及注释(23)致谢(35)1 引言温度是表征物体冷热程度的物理量，在工农业生产和日常生活中，对温度的测量及控制始终占据着重要地位。物体的许多物理现象和化学性质都与温度有关，大多数生产过程均是在一定温度范围内进行的。温度过高或过低都会对产品的质量和产量造成影响，甚至还会使产品报废、设备损坏。因此

9、，在国防、军事、科学试验及工农业生产过程中，温度的测量和控制具有十分重要的作用。在材料学领域里，由于温度是影响材料的组织结构和性能的一个十分重要的工艺参数，精确有效地检测和控制温度，是十分有意义的。科学的不断发展为测量仪器仪表不断提供新原理、新技术及新器件，同时，随着科研和生产的高速发展，又对测量技术提出更新、更高的要求。近十几年来，随着半导体、集成电路和微处理技术的迅速发展，推动了数字化测量技术的进步，尤其是微处理器在测量技术和仪表中的应用，使仪表行业成为计算机应用的一个重要领域。这类仪表用软件代替某些硬件，使整个仪表线路大为简化，成本降低，体积减小，功能增强，精度提高，集测量、控制和数据处

10、理为一体，能方便接入计算机控制系统中。当前，智能化测量仪器仪表越来越被广泛地应用于各个生产部门，在生产过程中起着举足轻重的作用。温度的测量方法可分为接触式和非接触式测温。前者是测温元件直接与被测介质接触，根据热力学第零定律，当传感器与被测介质处于热平衡状态时，传感器感受的温度，就是被测介质的温度。接触式温度计主要有膨胀式温度计、压力式温度计、电阻温度计和热电偶温度计等。后者是测温元件不直接与被测介质接触，而是根据光和热辐射原理，将被侧介质的辐射能量，通过适当的方式聚集并投射在光敏或热敏元件上，热能转换为电信号输出以测定温度。非接触式温度计主要有辐射高温计、光学高温计、比色高温计等。现代测温技术

11、主要有红外非接触测温技术、基于彩色CCO三基色的测温技术、单总线数字式测温技术和激光测温技术等t。与传统的温度测量技术相比，现代测温技术的主要特点是:多为非接触式，对传感器耐热性能无特殊要求，避免了传感器和被测目标的相互干扰，测温范围大，无热惯性，响应速度较快，可以测量微小目标的温度，满足众多场合对温度测量范围和精度的要求。其中，数字式温度传感器对传统的信号放大电路、采样电路和A/D转换电路进行集成，可直接将传感器模拟信号转换为数字信号，并以总线方式传送到计算机、微处理器或数字信号处理器进行数据处理。常见的数字式温度传感器有DS1820、AD7416、MAX6575、DS18B20等。本课题研

12、究的主要内容是：研制开发一种测量范围在-50-110，精度误差小于0.5，LED数码直读显示，能实现语音报数，可以任意设定温度的上下限报警功能的数字温度计。2 总体设计方案2.1数字温度计设计方案论证请进行必要的文字说明2.1.1方案一由于本设计是测温电路，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，感温电路比较麻烦。2.1.2方案二 进而考虑到用温度传感器，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，所以可以采用一只

13、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，故采用了方案二。2.2方案二的总体设计主 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温度计电路设计总体设计方框图如图1所示，控制器采用单片机AT89S51，温度传感器采用DS18B20，用3位LED数码管以串口传送数据实现温度显示。图2.1总体设计方框图(Overall Design Block Diagram3系统硬件设计3.1主控制器主控制器采用Atmel 公司生产的AT89C51 单片机。A

14、tmel 公司生产的AT89C51 单片机因为内置了Flash 存储器及其他性能的改进加上低廉的价格，曾一度成为国内MCS 一51 单片机的代名词。现在，AT89C51 已经停产，因为Atmel 公司准备用AT89S51 全面代替它。AT89S51 是AT89C51 的升级产品，性能上较AT89C51 有很大提升，在价格上却与AT89C51 差不多，甚至更低。AT89551 显著的特点是加入了在系统编程（ISP ）功能，不再依靠专用的编程工具，改写单片机存储器内的程序再也不需要把芯片从电路板上拆下。AT89S 系列现有AT89S51 / 52 / 53 / 8252 等成员，其不同点在于内置F

15、lash 存储器及RAM 容量不一样，下面就以AT89551 为例，讲述这一系列单片机的特色。AT89S51 从引脚到内部结构都完全兼容标准的8051 芯片，有40 脚PDIP 、44 脚PLCC 、44 脚TQ 即三种封装形式，见图3.1。工作电压4.0V -5.5 V ，最高可使用33MHz 的晶振，128 字节片内RAM ，内置4K 字节Flash 存储器（可反复擦写1000次）。图3.1PDIP,PLCC,TQ引脚配置图(PDIP,PLCC,TQs Pin Disposition)AT89S有如下特点：（1）在系统编程从引脚上可以看出其PI . 5 、PI . 6 、P 1 . 7 比

16、标准的8051 都多出一样复用功能，这三个引脚就是用来实现在系统编程（ISP ）的SPI接口。当芯片的RST 引脚置高电平时，所有程序和数据存储器可以通过sPI 总线接口MOSI （数据输人）, MISO （数据输出）, SCK （时钟输人）对内置Flash 存储器进行编程。编程时应在XTALI 与XTALZ 之间连接一个3MHz 一24MHz 的晶振，在VCC 与GND 之前加上电源电压。通常，AT89551 通过并口下载线与PC 并口（打印口）连接，然后使用Atmel 公司的AT89ISP 软件（下载网址：http:/ /当然，现在可以实现对AT89551 进行ISP 编程的软件已有许多，

17、推荐http:/www.cvig.org/kung/ AT89S_ISP.zip，它的界面更简洁，可以一目了然。并口下载线可以购买成品，也可以从网上查找资料进行自制。（2）片内看门狗定时器WDTAT89551 芯片内置了一个14 位的硬件看门狗定时器WDT ，从而可以省却外接专用看门狗硬件。一旦WDT 启动，没有任何办法使其停止计数，只有硬件复位或WDT 的溢出方可停止WDT 计数，可以有效防止程序跑飞和陷人死循环。当然，在不启动内置看门狗的情况下，AT89S51 完全可以和普通8051 单片机一样使用。（3）双DPTR数据指针标准的8051只有一个16位的DPTR数据指针，这样在进行数据块复

18、制等动作时，必须对源地址指针和目标地址指针进行暂存，编程会非常麻烦。AT89S51 内有两个DPTR 数据指针DPTR0/DPTR1 ，可以通过设置DPS 位(AUXR1.0)方便地选择，DPS 置0 则选中DPTR0，置1 则选中DPTR1 。通过执行INC AUXRI 指令，能对DPS 快速切换，并不影响AUXRI 的高位。用法上与PHILIPS 单片机完全一致。（4）改进了的电源管理AT89551除了具有8051所具备的低功耗的空闲模式(设IDL=l)和掉电模式(设PD =l)，还增加了掉电状态下的中断恢复模式和上电复位标志POF(PCON.4)。电源打开时POF 自动置“1” ，可由软

19、件设置为睡眠状态，并不为复位所影响。（5）更强的程序保密性全新的3级加密算法，这使得对于89S系列单片机的解密变为不可能，程序的保密性大大加强，这样就可以有效地保护知识产权不被侵犯。（6）其他类似的型号AT89S 系列中的89S52 、89S53 、89S55 是与8052 兼容的，片内RAM 为256 字节，还比89S51 多了定时器2(Timer2)，片内Flash存储器容量分别为8K、12K和20K字节。89S8252 / 89S8253 也是与8052 兼容的，片内除了含8K /12K 字节的Flash 程序存储器(可擦写1000 次), 还有ZK 字节的数据存储器(可擦写超过l000

20、00次)。另外，相应的AT89LS 系列是AT89S 系列低电压系列，AT89LS51 的电源电压为2.7V-4.0V ，工作频率为0-16MHz. （7）性价比目前，AT89S51/52/55 报价分别为5.2/6.5/10.5元，有较高的性价比，可以根据应用需要选择使用适合的型号。通过比较，单片机AT89S51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。因此，采用AT89S51作为数字温度计的主控制器。3.2显示器件显示器件采用3位共阳LED数码管发光二级管(LED)是一种注入电致发光器件，它是由P型和N

21、型半导体组合而成，其发光机理常分为PN结注入发光与异质结注入发光两种。20世纪70年代末，人们开始用发光二极管作为数码显示器和图像显示器。近十年来，发光二极管的发光效率及发光光谱都有了很大的提高，发光二极管有许多优点，例如：(1)它体积小，重量轻，便于集成；(2)工作电压低，耗电小，驱动简便，容易用计算机控制；(3)既有单色性好的单色发光二极管，有有发白光的发光二极管；(4)发光亮度高，发光效率高，亮度便于调整。用LED可以很方便地构成各种数字、文字及图像显示器。7段数字显示器是最简单的数字显示方式。将LED管芯切成细条，并拼成日字形，变构成能够显示09数字的7段数码管。显示工作时分别让某些细

22、条发光，便可以显示09的数字。它用在台式及袖珍半导体电子计算器、数字钟表和数字化仪器的数字显示中。LED数码管的主要特点如下：(1)能在低电压、小电流条件下驱动发光，能与CMOS、ITL电路兼容。(2)发光响应时间极短(01s)，高频特性好，单色性好，亮度高。(3)体积小，重量轻，抗冲击性能好。(4)寿命长，使用寿命在10万小时以上，甚至可达100万小时。成本低。图3.2 LED数码管3.3温度传感器温度传感器采用美国DALLAS半导体公司生产的温度传感器DS18B20。3.3.1 DS18B20的性能特点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，

23、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位的数字值读数方式。DS18B20的性能特点如下：独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信；多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能；无须外部器件；可通过数据线供电，电压范围为3.05.5；零待机功耗；温度以或位数字；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）的器件；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； 3.3.2 DS18B20 的主要内部结构及工作原理美国DALLAS公司生产的DS18B20单总线数字式智能型传感器，直接

24、将温度物理量转化为数字信号并以总线方法传送到计算机进行数据处理。DS18B20数字式智能型温度传感器对于实测的温度提供了9-12位的数据和报警温度寄存器，它的测温范围为-55125，其中在-10+85的范围内的测量精度为士0.5 ，此传感器可适用于各种领域、各种环境的自动化测量及控制系统。它具有微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强、易配微处理器等优点。 DS18B20内部结构主要由4部分组成：64位ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。每一个DS18B20包括一个唯一的64 位长的序号，该序号值存放在DSl8B20内部的ROM(只读存储器)中。 DS18B20单总线

25、数字式智能型温度传感器在它的内部高速寄存器中包含了2个字节的温度寄存器，1个字节的上、下限报警触发器及1 字节的状态寄存器，其中状态寄存器决定了数字信号输出的位数。由于传感器内部高速寄存器为E护ROM，所以在掉电情况下数据不会丢失。总线仅由一根线组成，与总线相连的器件应具有漏极开路或三态输出，以保证有足够负载能力驱动该总线。DS18B20的DQ 端是开漏输出的，单总线要求加一只5k左右的上拉电阻。DS18B20 的另一特点是，在没有外部电源供电的情况下传感器可改为用唯一的数据传输线(DQ)供电。传感器只有三根外引线，单总线数据传输端口DQ，共用地线GND，外供电源线VDD。单总线供电的原理是：

26、当DQ 或VDD引脚为高电平时，高电平通过VDI或VDZ向C充电便得到了内部VDD电源电压。DS18B20采用3脚PR35封装或8脚SOIC封装，其内部结构框图如图3.3所示。 图3.3 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。温度报警触发器和，可通过软件写入户报警上下限。DS18B20温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存和一个非易失性的可电擦除的EERAM。高速暂存RAM的结构为8字节的存储器，结构如图3.4所示。头2个字节包含测得的温

27、度信息，第3和第4字节和的拷贝，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所示。低5位一直为1，是工作模式位，用于设置DS18B20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。图3.4 DS18B20字节定义由表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。高速暂存的第6、7、8字节

28、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CRC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0.0625LSB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2是一部分温度值对应的二进制温度数据。表3.1 DS18B20温度转换时间表 DS18B20完成温度

29、转换后，就把测得的温度值与RAM中的TH、T字节内容作比较。若TH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。在64位ROM的最高有效字节中存储有循环冗余检验码（CRC）。主机ROM的前56位来计算CRC值，并和存入DS18B20的CRC值作比较，以判断主机收到的ROM数据是否正确。DS18B20的测温原理是这这样的,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

30、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

31、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。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+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

32、 1110 0110 1111FE6FH-551111 1100 1001 0000FC90H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（发复位脉冲）发ROM功能命令发存储器操作命令处理数据。3.3.3DS18B20温度值存储DS18B20的技术核心是数字信号的直接输出，其分辨率在9、10、11、12位时分别为0.5、0.25、0.125、0.625第12 位s为正负符号位，如果温度为正数s=0，反之温度为负数s=1 。在11位有效时，数据的第0位未定义。在10位有效时数据

33、的第1位、第0位未定义。在9位有效时数据的第2位、第1位、第0位未定义。DS18B20 内部的低温度系数振荡器能产生稳定的频率为ro 的信号，高温度系数振荡器则将被测温度转化为频率为f 的信号。当计数器打开时，DS18B20 对信号计数，计数门开通时间由高温度系统振荡器决定。传感器内部还有斜率累加器可对频率的非线性予以补偿，测量结果存入温度寄存器中。在12 位有效、标准温度下传感器的数据输出见表3.3。表3.3温度数据与传感器输出数据的比较温度传感器二进制输出数据对应十六进制数据+36.60000 0010 0100 01100246H+26.60000 0001 1010 011001A6H

34、+15.60000 0000 1111 111000FEH00000 0000 0001 00010011H-3.71111 1111 1101 1100FFDCH-4.11111 1111 1101 0100FFD4H3.3.4 DS18B20 的工作命令和时序l ）典型的单总线命令序列第一步：初始化；第二步：ROM 操作命令（跟随需要交换的数据）; 第三步：功能命令（跟随需要交换的数据）. 每次访问单总线器件，必须严格遵守这个命令序列如果出现序列混乱，则单总线器件不会响应主机但是该限制对于搜索ROM 命令和报警搜索命令例外，在执行两者中任何一条命令之后，主机不能执行其后的功能命令，必须返回

35、至第一步2 ) ROM 操作命令高速存储器当主机收到DS18B20 的响应信号后，便可以发出ROM 操作命令之一，这些命令如下：指令代码Redd ROM (读ROM)33H Match ROM (匹配ROM) 55H Search ROM (搜索ROM) FOH Alarm search (告警搜索) ECH 存储器操作命令(功能命令) 指令代码Write Scratchpad(写暂存存储器) 4EHRead Scratchpad (读暂存存储器) BEHCopy Scratchpad (复制暂存存储器) 48H Convert Temperature (温度变换) 44H Recall EP

36、ROM (重新调出) B8H Read Power supply (读电源) B4H3.4 DS18B20温度传感器与单片机的接口电路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3.5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。

37、DS18B20温度传感器与单片机的接口电路如图3.5所示。图3.5 DS18B20与单片机的接口电路3.5主板电路系统整体硬件电路包括，传感器数据采集电路，温度显示电路，上下限报警调整电路，单片机主板电路等，如图3.6所示。图3.6中有三个独立式按键可以分别调整温度计的上下限报警设置，图中蜂鸣器可以在被测温度不在上下限范围内时，发出报警鸣叫声音，同时LED数码管将没有被测温度值显示，这时可以调整报警上下限，从而测出被测的温度值。图3.6中的按健复位电路是上电复位加手动复位，使用比较方便，在程序跑飞时，可以手动复位，这样就不用在重起单片机电源，就可以实现复位。图3.6 单片机主板电路3.6显示电

38、路显示电路是使用的串口显示，这种显示最大的优点就是使用口资源比较少，只用p3口的RXD,和TXD,串口的发送和接收，四只数码管采用74LS164右移寄存器驱动，显示比较清晰。数码管通常有共阴极和共阳极两种机构方法，见图3.7。图中电阻为外接，以限制电流。共阴极数码管的发光二极管的阴极共地，当某发光二极管的阳极为高电平是，此二极管点亮；共阳极数码管的发光二极管是阳极并接到高电平，对于需点亮的发光二极管使其阴极接低电平即可，显然，要显示某字形就应使此字形的相应字段点亮，也就是要送一个用不同电平组合的数据至数码管。这种装入数码管中显示字形的数据称字形码。下面说明共阴极数码管的字形与字形码的关系。图3

39、.7 LED数码管结构原理图对照图3.7字段，字形码各位定义如下：D7D6D5D4D3D2D1D0DPgfedcba共阳极常用的显示字形按照字符顺序排列如表3.4所示。根据以上分析，共阴极的LED的字形码是不难得到的。通常，字形码亦显示代码存放在存储器中的固定区域中，构成显示代码表。当要显示某字符时，可根据地址查表。表3.4共阳极字形表字符字形D7DPD6gD5fD4eD3dD2cD1bD0a字形码0011000000C0H1111111001F9H2210100100A4H3310110000B0H441001100199H551001001092H661000001082H77111110

40、00F8H881000000080H991001000090H数码管工作在静态方式时，共阳极连接在一起接高电平。每位的段选线与一个8位并行口相连。只要在该位的段选线上保持段选码电平，该位就能保持相应的显示字符。这里的8位并行口可以直接采用并行I/O接口片，也可以采用串入/并出的移位寄存器。考虑到若采用并行I/O接口，占用的I/O资源较多，因而静态显示方式常采用串行口方式0，外接74LS164移位寄存器构成显示电路，如图3.8所示。图中采用的是共阳极数码管，因而各数码管的公共极COM接+5V电源，要显示某字段，则相应的移位寄存器74LS164的输出线必须是低电平。显然，要显示某字符，首先要把这个

41、字符转换成相应的字形码，然后再通过串行口发送到74LS164。74LS164把串行口收到的数变为并行输出加到数码管上。图3.8 温度显示电路4系统软件算法设计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，显示数据刷新子程序等。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。具体程序见附录。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读出温度子程序读出温度子

42、程序的主要功能是读出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示。具体程序见附录。Y发DS18B20复位命令发跳过ROM命令发读取温度命令读取操作，CRC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上图4.3所示。具体程序见附录。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