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1、基于单片机的温度检测及计算器设计,汇报人：杨业青 汇报时间：2017.01.17,目录,content,软件设计,1,3,设计内容及目的,单片机最小系统原理图,总结与体会,信息工程学院E211,4,2,设计内容及目的,1,利用DS18B20传感器设计一个温度检测系统，以实现实时检测环境温度的目的,运用单片机最小系统设计一个简易计算器，实现四位数以内的整数的加减乘除运算,设计内容,第一章节 设计内容及目的,01,02,03,04,熟练单片机的内部资源以及各个引脚的功能,通过实践来增强动手能力,通过写程序来提高自己的程序设计方法与步骤,结合模数电知识以及相关的硬件知识整体把握设计内容,第一章节 设
2、计内容及目的,计算,数码管 显示,按键检测扫描,切换键,计算器功能设计方法与步骤,一. 简易计算器设计主体思想,切换键的功能是实现计算器按键不足的问题,按键检测扫描是根据切换键所处的不同状态，按下数字键后返回不同的值,数码管显示的功能为显示按键输入的数值及运算的结果,根据输入的数值和通过识别符号位来计算出结果,信息工程学院E211,DS18B20 直接将环境温度转化成数字信号，以数字码方式串行输出,数码管显示原理 动态扫描原理：通过控制位选端和各段引脚送入数据，极大地节省了I/O口,利用DS18B20温度传感器实现环境温度的检测,把检测到的温度通过数码管显示出来,二. 温度检测设计主体思想,单
3、片机最小系统原理图,2,一. 单片机最小系统硬件框图,二. 单片机最小系统原理图,计算器设计,温度检测设计,温度检测设计,计算器设计,数码管控制部分： 通过P0控制段码的送入，P3高四位控制位选，选通数码管,DS18B20硬件电路,按键检测部分检测P2口电平,数码管控制部分： 通过P0控制段码的送入，P3高四位控制位选，选通数码管,1. 计算器及温度检测涉及的硬件电路模块,01,02,03,2. DS18B20温度传感器,DS18B20温度传感器特性,典型的硬件连接方式,DS18B20的使用方法,信息工程学院E211,01,DS18B20温度传感器特性,数字化温度传感器DS18B20采用单总线
4、协议，即与单片机接口仅需占用一个I/O口，无需任何外部元件，直接将模拟温度量转化为数字信号，并从单总线串行输出，从而大大简化了传感器与微处理器的接口。,主要特性：,适应电压范围更宽，电压范围：3.05.5V，在寄生电源方式下可由数 据线供电 独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯 DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温 DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部 传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内 温范围55+125，在-10+85时精度为0.5 可编程
5、 的分辨率为912位，对应的可分辨温度分别为0.5、0.25、0.125和0.0625，可实现高精度测温 在9位分辨率时最多在 93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在 750ms内把温度值转换为数字 测量结果直接输出数字温度信号，以“一 线总线“串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力 负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁， 但不能正常工作。,02,典型的硬件连接方式,要想使DS18B20进行精确的温度转换，I/O线必须保证在温度转换期间提供足够的能量，由 于每个DS18B20在温度转换期间工作电流达到1mA，当几个温度传感器挂在同一根I/O
6、线上进行多点测温时，只靠上拉电阻就无法提供足够的 能量，会造成无法转换温度或温度误差极大。,在外部电源供电方式下，DS18B20工作电源由VDD引脚接入，此时I/O线不需要强上拉，不存在电源电流不足的问题，可以保证 转换精度，同时在总线上理论可以挂接任意多个DS18B20传感器，组成多点测温系统。,03,DS18B20的使用方法,工作时序：,复位时序,（1） 先将数据线置高电平“1”。 （2） 延时（该时间要求的不是很严格，但是尽可能的短一点） （3） 数据线拉到低电平“0”。 （4） 延时750微秒（该时间的时间范围可以从480到960微秒）。 （5） 数据线拉到高电平“1”。 （6） 延时
7、等待（如果初始化成功则在15到60微秒时间之内产生一个由DS18B20所返回的低电平“0”。据该状态可以来确定它的存在，但是应注意不能无限的进行等待，不然会使程序进入死循环，所以要进行超时控制）。 （7） 若CPU读到了数据线上的低电平“0”后，还要做延时，其延时的时间从发出的高电平算起（第（5）步的时间算起）最少要480微秒。 （8） 将数据线再次拉高到高电平“1”后结束。,写数据时序,（1） 数据线先置低电平“0”。 （2） 延时确定的时间为15微秒。 （3） 按从低位到高位的顺序发送字节（一次只发送一位）。 （4） 延时时间为45微秒。 （5） 将数据线拉到高电平。 （6） 重复上（1）
8、到（5）的操作直到所有的字节全部发送完为止。 （7） 最后将数据线拉高。,读数据时序,（1）将数据线拉高“1”。 （2）延时2微秒。 （3）将数据线拉低“0”。 （4）延时6微秒。 （5）将数据线拉高“1”。 （6）延时4微秒。 （7）读数据线的状态得到1个状态位，并进行数据处理。 （8）延时30微秒。 （9）重复，直到读取完一个字节。,DS18B20指令集：,温度转换 44H 启动DS18B20进行温度转换 读暂存器 BEH 读暂存器9字节二进制数字 写暂存器 4EH 将数据写入暂存器的TH、TL字节 复制暂存器 48H 把暂存器的TH、TL字节写到E2PROM中 读电源供电方式 B4H 启
9、动DS18B20发送电源供电方式的信号给主CPU 读ROM 33H 读DS18B20温度传感器ROM中的编码（64位地址） 匹配ROM 55H 发出64位ROM编码 跳过ROM CCH 直接向18B20发温度变换指令，适用于一个从机,软件设计,3,一. 程序流程图,开始,DS18B20初始化,读一位数据,读一个字节,写一个字节,获取温度并转换,读取寄存器中的温度数据,显示,结束,1.温度显示程序设计,2.计算器程序设计,开始,切换键是否按下？,温度显示,结合切换键和按键扫描函数返回不同的数值,切换键所处的状态（dis）,数据处理，键入数值,数字键？,符号键？,第一个数清零，输入第二个运算数,根据符号键计算出结果,结束,总结与体会,4,硬件电路,程序设计的分块化,总结与归纳,硬件电路 结合模数电知识，硬件知识的积累有益于提高硬件设计的能力,分块化 分块化设计有利于把程序设计简化，更利于把握程序设计的主体思想,总结 学习到的知识要化为自己所用,总结与体会,感谢聆听,汇报人：杨业青 汇报时间：2017.01.17,
