温控芯片应用实验报告

单片机项目实践温度控制芯片实验报告

单片机课程设计报告

题 目 温控芯片应用

班 级 07通信3班

姓 名 杨剑（07512332）

组 员 赵汀 杨剑

2010 年 07 月 30 日

单片机项目实践温度控制芯片实验报告

目 录

1设计任务 .................................................................. 2

1.1总体要求 ............................................................... 3 2整体设计方案及框图 ...................................................... 3

2.1设计流程 ............................................................... 3

2.2设计框图 ............................................................... 4

2.3电路原理图 ............................................................. 4 3硬件设计 .................................................................. 6

3.2显示电路原理 ........................................................... 6

3.2.1 P0口及P1口说明 ................................................... 6

3.2.2 LED数码管结构: .................................................... 7

3.3温控电路原理 ........................................................... 7

3.3.1 DS18B20芯片介绍 ................................................... 8

1、DS18B20的测温操作 .................................................. 9

2、报警信号操作 ........................................................ 9

3.3.2 其他芯片介绍 ...................................................... 10

1、SST89E516RD介绍 ................................................... 10

2、MAX232介绍 ........................................................ 11

3、RS232引脚定义 ..................................................... 11 4软件设计 ................................................................. 12

4.1 DS18B20程序流程 ...................................................... 12

4.1.1温度转换流程 .................................................... 12

4.1.2判定温度流程 .................................................... 12

4.1.3主程序流程 ...................................................... 12

4.2 温控程序主要代码 ...................................................... 13 5实现过程中遇到的问题及解决方法 ........................................ 16

5.1硬件实现问题 .......................................................... 16

5.2软件实现问题 .......................................................... 16 6效果图 ................................................................... 17 7总结及建议 .............................................................. 18

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1设计任务

1.1总体要求

1、温度控制器，可以测量当前环境温度，并在显示数码管上显示。设置一个温度点，即最高温度点：30摄氏度。

2、状态由二色的发光二极管输出。超过最高温度时可以由蜂鸣器报警。

1.2主要工具及元器件

电烙铁、松香、焊锡、海绵、导线若干、电路板（一个）、B型USB接口（一个）、9针串口（一个）、按钮（5个）、LED灯（一个）、LED数码管（两个）、晶振（两个）、电容（47μf、0.1μf、30μf）、电阻（10KΩ、500Ω、4.7KΩ）、三极管（一个）、蜂鸣器、排阻。芯片：SST89E516RD、74HC573、74LS138、DS18B20、MAX232（各一个）

2整体设计方案及框图

2.1设计流程

1、查阅各个芯片的功能说明和管脚图以便了解其工作特性。

2、把要实现的系统分块，即最小系统、显示系统和温控系统。

3、在电路板上布线、插元器件。

4、用电烙铁和焊锡在电路板上把元器件焊接在电路板上。

5、按照电路原理图用导线图把最小系统、显示系统和温控系统焊接起来。

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2.2设计框图

2.3电路原理图

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3硬件设计

3.1最小系统原理

1、最小系统的电路是由一个12MHZ的晶振、复位电路、发光LED灯、MAX232芯片、9针的串口以及按键电路构成的。

2、单片机SST89E516RD工作在12MHZ的频率下。

3、可以通过复位电路与单片机上的复位端口进行通信，使电路复位。

4、通过1.6和1.7端口来控制LED灯的状态。

5、串口通信是通过9针的串口与MAX232芯片相连然后利用单片机上的RXD（串行数据接收）和TXD（串行数据发送）端口来控制串行口的通信。

6、按键电路是通过单片机上的P2端口来控制按键信号输入的。

3.2显示电路原理

1、用74HC573和单片机的P0[0:7]口相连，通过P0口来控制LED数码管的位选码段。

2、用74LS138和单片机的P1[2:0]口相连，同过P1口来控制LED数码管的字段码。

3.2.1 P0口及P1口说明：

P0是一个漏极开路的8位双向I/O口。作为输出口，每位能驱动多个LS型TTL负载。P0浮空，锁存器为“1”，可作为高阻抗输入。在访问外部存储器时,P0口作为低8位地址和数据总线分时复用。在这种应用中,当转为高电平时,它用了强大的内部上拉。在外部主模式编程状态下,P0接收代码字节,在外部主模式校验过程中输出代码字节。在程序校验过程中需要外部上拉。 P1是一个带内部上拉电阻的8位准双向I/O口。每位能驱动LS 型TTL负载。当P1口作为输入口用时，向内部锁存器写入“1”，P1 引脚被内部

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上拉电阻拉为高电平。由于内部上拉电阻，被拉为低的 P1引脚能向外提供电流。P1[5，6，7]有16毫安的高电流驱动能力。当外部主模式在编程和测试时，P1也接收低8位地址。

3.2.2 LED数码管结构

:

四位共阴数码管内部逻辑图

四位共阴数码管实物引脚图

3.3温控电路原理

温控器的核心原件就是DS18B20芯片，它的测量范围是-55摄氏度到+125摄氏度。它的数据端口DQ与单片机的P3.4端口相连，并且用P3.4口来控制DS18B20读取温度、显示温度。

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3.3.1 DS18B20芯片介绍

DS18B20数字温度计提供9-12位摄氏温度测量而且有一个由高低电平触发的可编程的不因电源消失而改变的报警功能。DS18B20通过一个单线接口发送或接受信息，因此在中央处理器和DS18B20之间仅需一条连接线（加上地线）。它的测温范围为-55～＋125℃，并且在-10～＋85℃精度为±5℃。除此之外，DS18B20能直接从单线通讯线上汲取能量，除去了对外部电源的需求。每个DS18B20都有一个独特的64位序列号，从而允许多只DS18B20同时连在一根单

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线总线上；因此，很简单就可以用一个微控制器去控制很多覆盖在一大片区域的 DS18B20。这一特性在HVAC环境控制、探测建筑物、仪器或机器的温度以及过程监测和控制等方面非常有用。

1、DS18B20的测温操作

DS18B20的核心功能是它的直接读数字的温度传感器。温度传感器的精度为用户可编程的9，10，11或12位，分别以0.5℃，0.25℃，0.125℃和0.0625℃增量递增。在上电状态下默认的精度为12位。DS18B20启动后保持低功耗等待状态；当需要执行温度测量和AD转换时，总线控制器必须发出[44h]命令。在那之后，产生的温度数据以两个字节的形式被存储到高速暂存器的温度寄存器中，DS18B20继续保持等待状态。当DS18B20由外部电源供电时，总线控制器在温度转换指令之后发起“读时序”，DS18B20正在温度转换中返回0,转换结束返回1。如果DS18B20由寄生电源供电，除非在进入温度转换时总线被一个强上拉拉高，否则将不会由返回值。

2、报警信号操作

DS18B20完成一次温度转换后，就拿温度值与和存储在TH和TL中一个字节

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的用户自定义的报警预置值进行比较。标志位（S）指出温度值的正负：正数S=0,负数S=1。TH和TL寄存器是非易失性的，所以它们在掉电时仍然保存数据。在存储器节将解释TH和TL是怎么存入高速暂存器的第2和第3个字节的。

3.3.2 其他芯片介绍

1、SST89E516RD介绍

·兼容80C51系列，内置超级FLASH存储器的单片机，工作电压 VDD=4.5～

5.5V，5伏工作电压时0～40MHz的频率范围，工作电压 VDD=2.7～3.6V，在3伏工作电压下,原厂保证0～25MHz的工作频，实际最高可达40MHz，与现行的80C52列单片机硬件PIN-TO-PIN完全兼容，软件、开发工具也完全兼容。

·1K*8的内部RAM（256Bytes+768Bytes，可使用C语言编程）两块超级FLASH EEPROM，即SST89E516RD/SST89V516RD:64K*8的基本存储块和8K*8的二级存储块（扇区大小为 128 字节）和SST89E58RD/SST89V58RD:32K*8的基本存储块和8K*8的二级存储块（扇区大小为128字节），（二级存储块可用于存放掉电后要保存的数据，放在内部具有极强的抗干扰性）。

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·独立的块加密，IAP 下的并行操作，块地址重映射。最大片外程序/数据地址空间为64K*8（当然也可以通过I/O口进行块切换，实现超64K扩展）。 ·三个高电流驱动引脚（每个16mA,可直接驱动LED）和三个16位定时器/计数器。

·全双工增强型UART：帧错误检测、自动地址识别。

·9个中断源，四个中断优先级。

·看门狗定时器 （Watchdog Timer, 缺省情况下不打开， 用户不需要时可不使用）。

·可编程计数阵列（PCA），标准为每个机器周期12个时钟，器件可选择在每个机器周期6个时钟基础上加倍。

·掉电检测（Brow-out缺省为产生复位，也可设置为产生中断）

·降低EMI模式（通过AUXR SFR 不允许ALE 输出时钟）

·四个8位 I/O口（32 根输入输出线）

2、MAX232介绍

MAX232是一种把电脑的串行口RS232信号转换为单片机所用到的TTL信号电平的芯片。

3、RS232引脚定义

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1-9针作用分别是载波检测(DCD)、接收数据(RDX）、发送数据(TXD)、数据终端准备好(DTR)、地信号(SG)、数据准备好(DSR)、请求发送(RTS）、清除发送(CTS)、振铃提示(RI)。

4软件设计

4.1 DS18B20程序流程

4.1.1温度转换流程

4.2.2判定温度流程

4.2.3主程序流程

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4.2 温控程序主要代码

温控芯片初始化

复位信号

延时将

电平拉低

延时大于将

电平拉高

延时如果则初始化成功，

延时

则初始化失败

读一个字节

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延时返回

值

写一个字节

低电平脉冲信号

延时

高电平脉冲信号

右移一位

读取温度

定义温度低八位

定义温度高八位温度传感器

初始化忽略

指令

温度转换指令忽略

指令

读暂存器指令读取字节

前两个就是温度

读取温度值低位

读取温度值高位

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可以改进的地方

判定温度此时蜂鸣器端口

低电平，蜂鸣器工作显示

即高温度

显示显示

即低温度

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5实现过程中遇到的问题及解决方法

5.1硬件实现问题

问题1：在实现最小系统时，程序不能正确下载进入芯片。

解决方案：利用万用表对照电路图测试电路焊口是否有短接或虚接，USB端口电压是否为5v，线路连接是否正确等等，通过这一系列的测试，发现部分焊口有虚接，经过正确焊接后，实现了最小系统的运行。

问题2：温控显示部分的系统完成后，测试温度时，LED数码管显示出现了显示错误和显示残缺。

解决方案：检查与LED数码管引脚连接的线路，发现部分线路连接错误，通过对线路的修改后，再次测试，能正确温度。

问题3：在测试电路板切换功能开关按键部分时，蜂鸣器不工作。

解决方案：通过利用万用表对照电路图测试蜂鸣器以及切换按键的连线问题，排除连线问题，切换按键与蜂鸣器同时接SST89E516RD芯片2.7端口时蜂鸣器的工作电压不稳定。使蜂鸣器一端接VCC，调整后蜂鸣器以及切换按键工作正常。

5.2软件实现问题

问题1：向DS18B20写入数据和从DS18B20中读出数据的代码实现出现困难。 解决方案：通过继续阅读向DS18B20写入数据和读取数据的工作原理及时序

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工作流程，编写出相关代码并能正确实现所需功能。

问题2：在编写设计实现温度显示及报警功能代码时遇到困难。

解决方案：通过复习C语言知识以及向同学请教正确编写了程序实现了温度显示及报警功能。

6效果图

实物照片

1、电路板正面图片：

2、电路板背面图片：

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7总结及建议

通过这次实践：

1、

2、 学会了最基本的单片机使用方法和电路板焊接方法。 了解并掌握了SST89E516RD、74HC573、74LS138、DS18B20、MAX232

芯片的基本原理和构造。

3、 通过学习DS18B20的构造和工作原理，学会了利用DS18B20和单片机

制作一个温控器，并且会对其进行程序控制。

4、 本次实践后，让我学到了更多的关于单片机原理的知识，提高了动手

能力和团队合作能力。

8参考文献

[1] 《SST89系列单片机中文手册》

[2] 《DS18B20数据手册》

[3] 《MAX232中文资料规格书》

[4] 《USB 2.0板载设计及布线指南》

[5] 《USB接口针脚定义,插口针脚识别》

[6] 《74系列芯片资料_(中文)》

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/mhy4.html