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1、基于AT89S51的温度测量系统的设计一、设计题目：基于AT89S51的温度测量系统的设计二、元件及器材：单片机AT89C51、温度传感器DS18B20、显示译码器74LS47、晶振11.0592MHz、MAX232CPE、3位LED七段显示器LN5361BS三、系统设计过程：1、电路功能：本单片机开发电路系统可实现温度测量的显示及与PC机的串行通信。2、电路原理图：3、电路分析：电路中采用的温度传感器DS18B20是美国DALLS公司生产的单总线数字温度传感器，可把温度信号直接转换成串行数字信号供微机处理。从DS18B20读出或写入的信息仅需要一根口线（单总线接口），读写及温度变换功率来源于
2、数据总线，总线本身也可以向所挂接的DS18B20供电，而无需额外电源。GND：地；VCC：电源电压DQ：数据输入/输出脚（单线接口，可作寄生供电）DS18B20123GNDDQVCCDS18B20的外引脚图如下：在电路中DS18B20的VCC接+5V电源，给温度传感器提供电源；数据输入/输出脚DQ与单片机AT89C51的P2.0相连，实现将所测的温度读入CPU，经系统处理后转化为ASCII码通过P0.0P0.3传送给LED显示电路显示。温度读入程序如下：DSWD：CLR EALCALL RSTSNRJNB F0，KEND；如果没有应答，返回主程序MOV R0，#0CCHLCALL SEND_B
3、YTE；跳过ROM匹配MOV R0，#44H；发出温度转换命令LCALL SEND_BYTESETB EAMOV P1，#00001111BMOV 48H，#1；延时75ms以上准备读SS2：MOV 49H，#255SS1：MOV 4AH，#255SS0：DJNZ 4AH，SS0DJNZ 49H，SS1DJNZ 48H，SS2MOV P1，#11111100BCLR EALCALL RSTSNRJNB F0，KENDMOV R0，#0CCH；跳过ROM匹配LCALL SEND_BYTEMOV R0，#0BEH ；发出读温度命令LCALL SEND_BYTELCALL READ_BYTEMOV
4、WDLSB，ALCALL READ_BYTEMOV WDMSB，ALCALL TRANS12KEND：SETB EARETSEND_BYTE： MOV A，R0；发送一个字节程序 MOV R5，#8SEN3：CLR C RRC A JC SEN1 LCALL WRITE_0 SJMP SEN2SEN1：ACALL WRITE_1SEN2：DJNZ R5，SEN3；循环8次，写一个字节 RETREAD_BYTE：MOV R5,#8；读一个字节程序READ1： LCALL READ RRC A DJNZ R5，READ1；循环8次，读一个字节 MOV R0，A RET ；复位程序，如果复位置位F0
5、,没有就复位F0RSTSNR：SETB DAT NOP NOP CLR DATMOV R6，#250；主机发复位脉冲持续2*300=600SDJNZ R6，$MOV R6，#50DJNZ R6，$SETB DAT；主机释放总线，口线改为输入MOV R6，#15DJNZ R6，$LCALL CHCK；调用应答检查程序MOV R6，#60DJNZ R6，$RETCHCK：MOV C，DATJC RST0SETB F0；检测到信号，置位F0SJMP CHCK0RST0：CLR F0；未准备好F0复位CHCK0：RET WRITE_0： CLR DAT；写0DJNZ R6，$SETB DATRETWR
6、ITE_1：CLR DAT；写1NOPNOP NOP NOP NOP SETB DAT DJNZ R6，$ RET ；读一位数据程序READ：SETB DAT ；先复位至少1US产生读起始信号 NOP NOP CLR DAT NOP NOPSETB DAT ；置位DAT准备接收数据NOPNOPNOPNOPNOPNOPNOPMOV C，DATMOV R6，#23DJNZ R6，$RET温度转换程序（只取整数）30H=LSB，31H=MSB；TRANS12：MOV A，30H；将读出的温度低字节送入累加器A ANL A，#0F0H；将低四位清0，保留高四位 MOV 3AH，A MOV A，31H；
7、将读出的温度高字节送入累加器A ANL A，#0FH；将高四位清0，保留低四位 SWAP A MOV B,#10 DIV AB MOV 43H,B DIV AB MOV 42H，B MOV 41H，A ORL A，#30H；将BCD码转换为ASCII码 MOV 50H，A MOV A，42H ORL A，#30H MOV A，43H ORL A，#30H MOV 52H，A MOV 53H，#20H ACALL SEND2PC RET温度的数码显示：系统处理所得的ASCII码经P0.0P0.3送入74LS47译码锁存，单片机每隔10ms（定时/计数器0利用方式1）采用中断的形式循环扫描，利用P
8、0.4P0.6依次点亮3个LED数码管，将译码器锁存数据显示。具体程序如下：ORG 0040HTMR0：MOV P0，40H ； 最高一位值送P0 ORL P0，# 01000000B； 点亮最高一位LED数码管 ACALL TIMSMOV P0，41H ORL P0，#00100000B；点亮次高一位LED数码管 ACALL TIMS ORL P0，#00010000B；点亮最低一位LED数码管 ACALL TIMS MOV TH0，#LOW(65535-10000) ；定时器10ms定时 MOV TL0，#HIGH(65535-10000) RETITIMS：MOV R5，#00H；延时子
9、程序TT： MOV R6，#9DJNZ R6，$DJNZ R5，TT RET与PC机的串行通信利用P3.0、P3.1的第二功能RXD、TXD实现。4、程序设计：DAT BIT P2.0 ;数据通信口WDLSB DATA 30H ;读出的温度低字节WDMSB DATA 31H ;读出的温度高字节;*ORG 0000HLJMP MAINORG 000BHSJMP TMR0 ;定时显示;*;定时显示子程序，采用循环扫描方式;显示缓冲区40H47H;串口发送缓冲 5052H,ASCII格式ORG 0040HTMR0:MOV P0,40H ; 最后一位值送p0ORL P0,#10000000B; 点亮最
10、后一位CALL T1MSMOV P0,41HORL P0,#01000000BCALL T1MSORL P0,#00100000BCALL T1MSMOV P0,43HORL P0,#00010000BMOV TH0,#LOW(65535-10000) ;定时器10MS中断MOV TL0,#HIGH(65535-10000)RETIT1MS: MOV R5,#00h ;延时子程序tt: MOV R6,#9DJNZ R6,$DJNZ R5,ttRET;*;主程序:MAIN: MOV SP,#60HMOV P2,#0FFHMOV R2,#8MOV R0,#40H ;OVER: MOV R0,#00
11、H; 清显示缓冲INC R0DJNZ R2,OVERMOV TMOD,#21H;T0=16B Counter,T1=8B autoloadMOV TH1,#0FDH;串口波特率960011.0592MMOV TL1,#0FDHMOV SCON,#50H;串口方式1: 8,N,1MOV PCON,#00HMOV TH0,#LOW(65535-10000)MOV TL0,#HIGH(65535-10000)SETB TR1SETB TR0LOOP: LCALL DSWD ;调用读出DS18B20温度程序SJMP LOOP ; 读出DS18B20温度程序DSWD:CLR EALCALL RSTSNR
12、JNB F0,KEND ;如果没有应答，返回主程序MOV R0,#0CCHLCALL SEND_BYTE ;跳过ROM匹配MOV R0,#44H ;发出温度转换命令LCALL SEND_BYTESETB EAMOV P1,#00001111BMOV 48H,#1 ;延时75ms以上准备读SS2: MOV 49H,#255SS1: MOV 4AH,#255SS0: DJNZ 4AH,SS0DJNZ 49H,SS1DJNZ 48H,SS2MOV P1,#11111100BJNB F0,KENDMOV R0,#0CCH ;跳过ROM匹配LCALL SEND_BYTEMOV R0,#0BEH ;发出读
13、温度命令LCALL SEND_BYTELCALL READ_BYTEMOV WDLSB,ALCALL READ_BYTEMOV WDMSB,ALCALL TRANS12KEND: SETB EARET;* ;温度转换程序（只取整数） ,30H=LSB,31H=MSB;TRANS12:MOV A,30H;HEX to BCD ConvertANL A,#0F0HMOV 3AH,AMOV A,31HANL A,#0FHORL A,3AHSWAP AMOV B,#10DIV ABMOV 43H,B DIV ABMOV 42H,BMOV 41H,AORL A,#30H;BCD to ASCII Con
14、vertMOV 50H,AORL A,#30HMOV 51H,AMOV A,43HORL A,#30HMOV 52H,AMOV 53H,#20HACALL SEND2PCRET;*;发送给PCSEND2PC:MOV R1,#50HMOV R2,#04HSNDPC:MOV SBUF,R1INC R1SWT:JBC TI,CHKSJMP SWTCHK:DJNZ R2,SNDPCRET;*SEND_BYTE: ;发送一个字节程序MOV A,R0MOV R5,#8SEN3: CLR CRRC AJC SEN1LCALL WRITE_0SJMP SEN2SEN1: LCALL WRITE_1SEN2:
15、DJNZ R5,SEN3 ; 循环8次，写一个字节RETREAD_BYTE: ;读一个字节程序MOV R5,#8READ1: LCALL READRRC ADJNZ R5,READ1 ; 循环8次，读一个字节RET;复位程序，如果复位置位F0,没有就复位F0RSTSNR: SETB DATNOPNOPCLR DATMOV R6,#250 ;主机发复位脉冲持续3s200=600sDJNZ R6,$MOV R6,#50DJNZ R6,$SETB DAT ;主机释放总线，口线改为输入MOV R6,#15DJNZ R6,$CALL CHCK ;调用应答检查程序MOV R6,#60DJNZ R6,$SE
16、TB DATRETCHCK: MOV C,DATJC RST0SETB F0 ;检测到信号，置位F0SJMP CHCK0RST0: CLR F0 ;未准备好F0复位CHCK0: RETWRITE_0: ;写0MOV R6,#30DJNZ R6,$SETB DATRETWRITE_1: ;写1CLR DAT NOPNOPNOPNOPNOPSETB DATMOV R6,#30DJNZ R6,$RET;读一位数据程序READ: SETB DAT ;先复位至少1US产生读起始信号NOPNOPCLR DATNOPNOPSETB DAT ;置位DAT准备接收数据NOPNOPNOPNOPNOPNOPNOPMOV C,DATMOV R6,#23DJNZ R6,$RETEND;*5、系统仿真：将程序下载至芯片，并运行仿真6、PCB板图：7、调试：通过PC的串口传送至AT89S51的P1口，将程序写入AT89S51单片机中。接通电源，进行调试。本系统测试的温度范围为-50C125C。四、结束语 本次设计系采用EDA设计技术进行电路的设计及实现，从元件的选取、连线，到电路的调试、分析和软件的编译，都是在计算机中完成的，所有的工作均在虚拟环境下完成。采用EDA技术，在原理图设计阶段即可对设计进行评估，验证所设计的电路是否达到设计要求的技术指标，还可通过改变元器件的参数使电路性能优化。