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一、設計目的
1、學習并掌握One-Wire總線的工作原理
2、學習并掌握DS18B20溫度傳感器工作原理；
3、學習并掌握溫度采集程序設計方法；
4、學習并掌握串行通信程序設計；
二、實驗設備
1、計算機；
2、單片機開發板；
3、Keil C51編程軟件；
4、Proteus仿真軟件；
三、設計內容
1、完成功能
（1）檢測溫度并顯示一位小數（XX.X），
（2）將溫度值通過串口發送到上位機串口調試助手，
（3）上位機串口調試助手顯示（文本形式顯示）：“T:XX.X”回車（XX.X是溫度值，逐行顯示）
2、硬件電路原理圖
3、設計程序（5號、宋體、單倍行距、分兩欄，要求程序設計規范化，添加必要的說明和注釋）
/****************************************************************
* 實 驗 名 ：DS18B20溫度實驗
* 實驗說明 ：數碼管顯示當前溫度
* 連接方式 ：將DS18B20插到數字溫度檢測模塊的U5上（注意方向），DS_RD接P2.2
*****************************************************************/
//包含文件
#include<reg52.h>
#include<intrins.h>
//宏定義
#defineBAUD 9600 //波特率設置，bps
#defineFOSC 11059200L //晶振設置，默認使用11.0592MHz
//#defineFOSC 12000000L //晶振設置，使用12M Hz
//#defineFOSC 24000000L //晶振設置，使用24M Hz
//IO接口定義
#defineLED_PORT P0
sbitwela_1 = P2^4;
sbitwela_2 = P2^5;
sbitwela_3 = P2^6;
sbitwela_4 = P2^7;
sbitDQ = P2^2; //定義DS18B20端口DQ
//全局變量定義
unsignedchar temperature;
unsignedchar temperature_dec;
unsignedchar qian,bai,shi,ge;
//LED顯示字模 0-F 共陽模式
unsignedcode table[]={0Xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e};
unsignedchar RomCode[8]; //DS18B20中的RomCode
/*******************************************************************************
* 函 數 名 ：Delayms
* 函數功能 ：實現 ms級的延時
* 輸 入：ms
* 輸 出：無
*******************************************************************************/
voidDelayms(unsigned int ms)
{
unsigned int i,j;
for(i=0;i<ms;i++)
#if FOSC == 11059200L
for(j=0;j<114;j++);
#elif FOSC == 12000000L
for(j=0;j<123;j++);
#elif FOSC == 24000000L
for(j=0;j<249;j++);
#else
for(j=0;j<114;j++);
#endif
}
/*******************************************************************************
* 函 數 名 ：LEDdisplay
* 函數功能 ：循環顯示各個位上的數據
* 輸 入：num要顯示的數據
* 輸 出：無
*******************************************************************************/
voidLEDdisplay()
{
wela_1 = 1; //關閉所有數碼管
wela_2 = 1;
wela_3 = 1;
wela_4 = 1;
wela_4=0; //顯示千位
LED_PORT=table[qian];
Delayms(1);
LED_PORT = 0xff;
wela_4=1;
wela_3=0; //顯示百位
LED_PORT=table[bai];
Delayms(1);
LED_PORT = 0xff;
wela_3=1;
wela_2=0; //顯示十位
LED_PORT=table[shi] & 0x7F;
Delayms(1);
LED_PORT = 0xff;
wela_2=1;
wela_1=0; //顯示個位
LED_PORT=table[ge];
Delayms(1);
LED_PORT = 0xff;
}
/*******************************************************************/
/*us級延時函數 執行一次US--所需6.5us進入一次函數需要11.95us */
/*******************************************************************/
voidDelay(unsigned int num)
{
while( --num ) ;
}
/*******************************************************************/
/*初始化ds1820 */
/*******************************************************************/
bitInit_DS18B20(void)
{
bit presence;
DQ = 1; //DQ復位
Delay(8); //稍做延時
DQ = 0; //單片機將DQ拉低
Delay(90); //精確延時 大于 480us
DQ = 1; //拉高總線
Delay(4); //稍做延時
presence = DQ; //如果=0則初始化成功 =1則初始化失敗
Delay(20); //稍做延時
DQ = 1;
return(presence); //返信號，0=presence,1= no presence
}
/*******************************************************************/
/* 讀一個字節 */
/*******************************************************************/
unsignedchar ReadOneChar(void)
{
unsigned char i = 0;
unsigned char dat = 0;
for (i = 8; i > 0; i--)//循環8次，通過dat變量的依次右移裝入8位數據
{
DQ = 0; //單片機將DQ拉低
dat >>= 1; //dat右移1位，準備讀取1位數據
DQ = 1; //單片機將DQ拉高
if(DQ) //判斷DQ狀態，DQ=1則dat的最高位為1，DQ=0則dat的最高位為0
dat |= 0x80;//dat或10000000，控制dat的最高位：DQ=1則為1，DQ=0則為0
//proteus仿真設置為Delay(40)
Delay(40); //延時
//Delay(4);
}
return (dat); //返回值dat即為讀到的一字節數據
}
/*******************************************************************/
/* 寫一個字節 */
/*******************************************************************/
void WriteOneChar(unsigned char dat)
{
unsigned char i = 0;
for (i = 8; i > 0; i--)//循環8次，通過dat變量的依次右移發出8位數據
{
DQ = 0; //單片機將DQ拉低
DQ = dat&0x01; //DQ=dat與00000001，則DQ=dat的最低位（0或1）
Delay(5); //延時
DQ = 1; //單片機將DQ拉高
dat>>=1; //dat右移1位，準備取下一位數據
}
}
/*******************************************************************/
/* 溫度報警值寫入DS18B20 */
/*******************************************************************/
voidWrite_Temperature_alarm(unsigned char Temp_h , unsigned char Temp_l)
{
Init_DS18B20(); //初始化
WriteOneChar(0xCC); //跳過讀序列號的操作
WriteOneChar(0x4e); //將設定的溫度報警值寫入DS18B20
WriteOneChar(Temp_h); //寫TH
WriteOneChar(Temp_l); //寫TL
WriteOneChar(0x7f); //12位精確度
Init_DS18B20(); //初始化
WriteOneChar(0xCC); //跳過讀序號列號的操作
WriteOneChar(0x48); //把暫存器里的溫度報警值拷貝到EEROM
}
/*******************************************************************/
/* 讀取64位序列碼 */
/*******************************************************************/
voidRead_RomCord(void)
{
unsigned char j;
Init_DS18B20(); //初始化
WriteOneChar(0x33); // 讀序列碼的操作命令
for (j = 0; j < 8; j++)
{
RomCode[j] = ReadOneChar() ;
}
}
/*******************************************************************/
/*DS18B20的CRC8校驗程序 */
/*******************************************************************/
unsignedchar CRC8()
{
unsigned char i,x;
unsigned char crcbuff,crc;
crc=0;
for(x = 0; x <8; x++)
{
crcbuff=RomCode[x];
for(i = 0; i < 8; i++)
{
if(((crc ^ crcbuff)&0x01)==0)
crc >>= 1;
else
{
crc ^= 0x18; //CRC=X8+X5+X4+1
crc >>= 1;
crc |= 0x80;
}
crcbuff >>= 1;
}
}
return crc;
}
/*******************************************************************/
/* 讀取溫度 */
/*******************************************************************/
unsignedchar* Read_Temperature(void)
{
//unsigned char i;
unsigned char temp_comp[2];
unsigned char temp_data[2];
unsigned char temp_alarm[2];
//unsigned int t;
Init_DS18B20(); //初始化
WriteOneChar(0xCC); //跳過讀序列號的操作
WriteOneChar(0x44); //啟動溫度轉換
Init_DS18B20(); //初始化
//實際器件：匹配ROM或跳過序列號均可
//WriteOneChar(0x55); //匹配ROM命令
//for(i=0;i<8;i++)
// WriteOneChar(RomCode);
//proteus仿真：跳過序列號
WriteOneChar(0xCC); //跳過讀序列號的操作
WriteOneChar(0xBE); //讀取溫度寄存器
temp_data[0] = ReadOneChar(); //溫度低8位
temp_data[1] = ReadOneChar(); //溫度高8位
temp_alarm[0] = ReadOneChar(); //溫度報警TH
temp_alarm[1] = ReadOneChar(); //溫度報警TL
temp_comp[0]=((temp_data[0]&0xf0)>>4)|((temp_data[1]&0x0f)<<4);//取溫度整數值
temp_comp[1] = temp_data[0]&0x0f;//讀取小數
//課件程序：
//t=temp_data[1];
//t<<=8;
//t=t|temp_data[0];
//temp_comp=t*0.0625;
return &temp_comp;
}
/*******************************************************************************
* 函 數 名 ：UsartConfiguration
* 函數功能 ：串口設置
* 輸 入：無
* 輸 出：無
*******************************************************************************/
voidUsartConfiguration()
{
SCON = 0X50; //設置為工作方式1：10位異步收發器
TMOD |= 0x20; //設置計數器工作方式2：8位自動重裝計數器
PCON = 0X80; //波特率加倍：SMOD = 1
TH1 = 256 -(FOSC/12/32/(BAUD/2)); //計算定時器1初值
TL1 = 256 -(FOSC/12/32/(BAUD/2));
TR1 = 1;//啟動定時器T1
ES=1; //開串口中斷
EA = 1; //開總中斷
}
/*******************************************************************************
* 函 數 名 ：UsartSendTemper
* 函數功能 ：串口發送溫度
* 輸 入：無
* 輸 出：無
*******************************************************************************/
voidUsartSendTemper()
{
//發送 T
TI = 0; //清除發送中斷標志位TI
SBUF='T'; //收到的數據放入到發送SBUF，啟動串口發送
while(!TI); //等待發送數據完成
//發送 ：
TI = 0; //清除發送中斷標志位TI
SBUF=':'; //收到的數據放入到發送SBUF，啟動串口發送
while(!TI); //等待發送數據完成
//發送溫度十位
TI = 0; //清除發送中斷標志位TI
SBUF=temperature/10+'0';//收到的數據放入到發送SBUF，啟動串口發送
while(!TI); //等待發送數據完成
//發送溫度個位
TI = 0; //清除發送中斷標志位TI
SBUF=temperature%10+'0';//收到的數據放入到發送SBUF，啟動串口發送
while(!TI); //等待發送數據完成
//發送小數點
TI = 0; //清除發送中斷標志位TI
SBUF='.';//收到的數據放入到發送SBUF，啟動串口發送
while(!TI); //等待發送數據完成
//發送溫度小數位
TI = 0; //清除發送中斷標志位TI
SBUF=temperature_dec+'0';//收到的數據放入到發送SBUF，啟動串口發送
while(!TI); //等待發送數據完成
//發送換行符
TI = 0; //清除發送中斷標志位TI
SBUF='\n'; //收到的數據放入到發送SBUF，啟動串口發送
while(!TI); //等待發送數據完成
TI=0;
}
/*******************************************************************/
/* 主函數 */
/*******************************************************************/
voidmain(void)
{
unsigned char* temp;
int count = 0;
temperature = 0;
//proteus仿真：不讀取64位序列碼
//Read_RomCord(); //讀取64位序列碼
UsartConfiguration();//串口配置
while(1)
{
if(count >= 200)//采集周期1s
{
temp = Read_Temperature(); //讀取溫度
temperature = temp[0];
temperature_dec = temp[1]*0.625;
count= 0;
UsartSendTemper();//串口發送溫度
}
qian=temperature/100;
bai=temperature%100/10;
shi=temperature%10;
ge=temperature_dec;
LEDdisplay();//顯示溫度
count++;
}
}
四、本任務中的幾個功能如何實現？（說明設計思路）
設計思路：
1. 溫度讀取和數碼管顯示套用DS18B20溫度讀取例程改寫，
2. 串口發送程序采用查詢法。
功能實現：
溫度讀取：
核心為OneWire總線的使用，嚴格對應時序圖編程，實現初始化、讀、寫一個字節，要注意延時函數的控制。
顯示小數：
將原來的讀函數改為usigned char*類型，返回一個長度為2的數組，分別存儲溫度的整數值和小數值。
將原來的數碼管顯示函數前三個顯示整數、最后一個數碼管顯示小數。小數處理和整數取完對應位之后的下一步處理有區別（小數需要乘0.625）
發送溫度：
發送時候要一字節一字節地發送。溫度處理之后，還要加‘0’將數字轉化為對應ASCII值。
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