Harbin Institute of Technology
《微机与微控制器原理》课
课程设计报告
基于数字温度传感器的数字温度设计
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学    号：    *********1          
班    级：    1705008             
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哈尔滨工业大学
《微机与微控制器原理》课程设计评分及标准
课程设计题目：
学号：                         
姓名：                 
同组人学号及姓名：
考察项目
考察内容
得分
备注
A任务要求及工作原理100分
任务理解明确，设计方案可行，系统原理框图、准确（90-100分）
任务理解明确，设计方案可行,系统原理框图较为全面（80-89分）
任务理解明确，设计方案较合理，系统原理框图不全（60-79分）
任务理解不明确，设计方案不合理，原理框图不全（60分以下）
B实现过程100分
按时完成、实现过程正确、解决问题能力强（90-100分）
按时完成、实现过程正确、具有解决问题能力（80-89分）
按时完成、实现过程正确、问题能力较弱（60-79分）
不能按时完成、实现过程不正确、解决能力较弱（60分以下）
C结果验收100分
实验数据处理准确规范、结果合理、结论正确（90-100分）
实验数据处理准确、结果合理、结论正确（80-89分）
实验数据处理较准确、结果基本合理、结论基本正确（60-79分）
有大量错误，未达到课程设计目的（60分以下）
D实验报告内容
100分
格式规范；内容充实准确，分析深刻，程序完整、正确、规范（90-100分）
格式规范；内容完整准确；分析正确，程序完整、正确、较规范（80-89分）
格式较规范；内容较完整；分析基本正确，程序完整、正确、不规范（60-79分）
格式不规范；内容不完整，程序不完整、正确、不规范（60分以下）
综合评分
评  语
评阅教师签字（盖章）：
年    月    日
课程设计题目: 基于数字温度传感器的数字温度计
一、课程设计任务要求
利用数字温度传感器DS18B20与单片机结合来测量温度。利用数字温度传感器DS18B20测量温度信号，计算后在LED数码管上显示相应的温度值。其测量温度为-55℃~125℃.数字温度计所测量的温度采用数字显示，控制器使用单片机AT89C51，测温传感器使用DS18B20，采用3位共阳LED来进行显示。
二、工作原理
从温度传感器DS18B20可以很容易读取被测温度值，进行转换即可满足实验要求，由单片
机对DS18B20进行初始化，先将DQ拉高再将其拉低电平持续480us~960us后释放，等待15us~60us，若DS18B20被初始化成功，则会由DQ线发出一持续60~240us的低电平，由其判断是否初始化成功，再通过写入程序对芯片发出指令，主要指令为跳过RAM匹配，启动温度转换，当单片机从DS18B20芯片读取数据时，将DQ从高拉到低进行初始化，在此后15us内若DQ为1则采样1，若为0，则采用0（注意当DQ拉低后需延时一段时间等待    DQ电平稳定），采用两个8位变量分别记录温度低位与高位，再通过一个16位的全局变量，将从芯片中读取的温度进行整合得到所需数据，通过数据转换函数将所得数据转为十进制温度，通过表中数据传递至数码管端显示。
独特的一线接口，只需要一条口线通信 多点能力，简化了分布式温度传感应用 无需外部元件 可用数据总线供电，电压范围为3.0 V至5.5 V 无需备用电源 测量温度范围为-55 ° C至+125 ℃ 。华氏相当于是-67 ° F到257° F。在摄氏度-10 ° C至+85 ° C范围内精度为±0.5 ° C
温度传感器可编程的分辨率为9~12位，温度转换为12位数字格式最大值为750毫秒，用户可定义的非易失性温度报警设置，应用范围包括恒温控制、工业系统、消费电子产品温度计、或任何热敏感系统
描述该DS18B20的数字温度计提供9至12位（可编程设备温度读数)。由于DS18B20是一条口线通信，所以中央微处理器与DS18B20只有一个一条口线连接。为读写以及温度转换可以从数据线本身获得能量，不需要外接电源。 因为每一个DS18B20的包含一个独特的序号，多个ds18b20s可以同时存在于一条总线。这使得温度传感器放置在许多不同的地方。它的用途很多，包括空调环境控制，感测建筑物内温设备或机器，并进行过程监测和控制。
DS18B20采用一线通信接口。因为一线通信接口，必须在先完成ROM设定，否则记忆和控制功能将无法使用。主要首先提供以下功能命令之一： 1 ）读ROM， 2 ）ROM匹配， 3 ）搜索ROM， 4 ）跳过ROM， 5 ）报警检查。这些指令操作作用在没有一个器件的64位光刻ROM序列号，可以在挂在一线上多个器件选定某一个器件，同时，总线也可以知道总线上挂有有多少，什么样的设备。
三、单片机应用系统设计及原理图
应用系统电路图设计
四、实现方法及扩展或创新设计
1．基本功能实现方法
通过使单片机使DS18B20进行初始化，通过写函数对DS18B20发出指令，跳过匹配RAM，进行温度转换的指令，通过单片机对DS18B20发出读时序，开始采集DS18B20所采集到的温度，并通过温度处理函数将所得的温度进行转换，通过数码管显示函数将温度显示出来。
2、自己发挥的扩展创新设计
增添了一个蜂鸣器，当温度低于或高于一定值时，蜂鸣器会接收到P3.0口发出的脉冲，做出报警的效果，当温度回复到正常范围时，蜂鸣器停止报警，当蜂鸣器报警时并不影响数码管的显示
五、实现步骤
1、Proteus仿真
a.在Proteus中打开设计文档；
b.建立实验程序并编译，加载hex文件，仿真；
c.如不能正常工作，打开调试窗口进行调试。
2、自己发挥的扩展设计实现步骤
通过改变DS18B20所得的温度值，使其低于或高于阈值，蜂鸣器进行报警，当其恢复时，蜂鸣器停止报警。
六、数据记录与结果分析
    进行数据记录，记录调试过程
观察实验结果，并进行分析。
七、具体分工
  任杰：查阅DS18B20芯片手册，编写程序，设计电路，软件仿真，撰写报告
菅宇鹏：查阅DS18B20芯片手册，软件调试，撰写报告
八、建议与体会
通过本次课程设计，知道了面对一个陌生的芯片到使用它的全过程，通过查阅芯片的使用方式，数据手册，通过编写程序来对其进行使用，在一定程度上让我知道了延时的重要性，延时准确，才能使其工作，才能更稳定的读取数据，延时函数的设计及其使用很大程度上影响了我们所得数据的稳定性，在编写程序的过程中需要不断地调试来进行纠正，不断的改写程序到问题所出现的地方，将函数分开写可以更快更好的到程序的问题并进行改正，最后达到实验要求。在实验编程中熟悉了对汇编语言的运用，提高了自己的编程能力。                                                                                                       
                                                                     
                                                                     
九、实验程序（程序需要完整、规范且有注释，原则上要求汇编）
#include "reg52.h"    //编译器预处理
typedef unsigned int u16; 
typedef unsigned char u8; c++课程设计报告
sbit LSA=P2^3; //管脚命名
sbit LSB=P2^4;
sbit LSC=P2^5;
sbit LSD=P2^6;
sbit BUZZ=P3^0;
sbit DQ=P3^4; //P3.4的命名为DQ
u8 DisplayData[8]; //设置数组来传递数据
u8 code smgduan[11]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xc6};//共阳
数码管的显示前十为0~9，最后一位为字符c
u8 buzz=0;//定义使蜂鸣器鸣叫的数值
void delay(u16 i)//延时函数6us左右
{ 
  while(i--); 
}
void Delay1ms(u16 y)//Delaylms 延时函数
{ 
u16 x; 
for( ; y>0; y--) 
  {
  for(x=110; x>0; x--); 
  }
}
u8 Ds18b20Init()//参考DS18B20手册初始化方式
{ 
u8 i; 
DQ = 1; 
DQ = 0;//将DQ拉低 480us~960us 
i =100; 
while(i--);//延时650us左右 
DQ = 1;//拉高DQ线，如果 DS18B20 做出反应会将在 15us-60us 发出低电平     

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