JINGCHU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
《单片机原理及应用》
课程设计报告
LCD1602液晶显示18b20温控实验
专 业 ： 电气工程及其自动化 班 级 ： 10电工（3）班 **** ： ** **** ： *** 提交日期 ： 2013-06-21
1
目 录
第一部分 设计任务
1.1设计题目及求要求……………………………………………………………………3
1.2.1 方案一…………………………………………………………………3 1.2.4 方案分析………………………………………………………………3 第二部分 设计方案
2.1 总体设计方案说明……………………………………………………3 2.2 实物电路图………………………………………………………………4 第三部分 电路设计与器件选择
3.1 DS18B20工作原理和功能说明······························……4 3.2 LCD1602工作原理和功能说明……………………………………………16 第四部分 4.1实验程序………………………………………………………28 第五部分 5.1课程设计总结 （心得体会）…………………………………34 第六部分 6.1参考文献………………………………………………………34
2
1.1设计题目及求要求
用电子元器件和单片机通过编写程序做成能实时显示温度的仪器。
1.2.1 方案
用通用型1602液晶显示器和DS18B20温度传感器组成温度显示仪，并编写程序用51单片机来控制和连接1602液晶显示器和DS18B20温度传感器。
1.2.2 方案分析
1602液晶显示器能显示ASCII码字符，数字、大小写字母、和各种符号。而且其体积小、功耗低、显示操作简单，显示值清晰，正常温度范围为-20~+60。 DS18B20温度传感器采用单总线协议，与单片机接口仅需用一个I/O接口无需任何外部元件，直接将环境温度转化成数字信号，从而大大简化了传感器于微LCD1LM016L处理机的接口。DS18B20温度传感器支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，其测试范围在-50~+125.C。测试结果直接输出数字温度信号，VSSVDDVEERSRWE123456纠错能力。电源板极性接反时，芯片不会因发热而烧毁。且它具有微型化、低功RSRWEC1d0d1d2d3d4d5d6d77891011121314以“一位总线”串行传送给CPU，同时可传送CRC效验码，具有极强的抗干扰耗、高新能、抗干扰能力强、一赔微处理器等优点。 U122PFD0D1D2D3D4D5D6D7RP11d02d3d4d5d6d7XTAL1P0.0/AD0d1338d112M考虑到1602C2液晶显示器和DS18B20温度传感器有诸多优点，顾用二者来完P0.1/AD1d2437d2P0.2/AD2X11939d0成实验。 22PFR19RST 10k21RSRESPACK-8P2.0/A8C322RW P2.1/A923EP2.2/A102924PSENP2.3/A1110uF3025 ALEP2.4/A123126EAP2.5/A1327P2.6/A14 28P2.7/A15110P1.0P3.0/RXD 211P1.1P3.1/TXD312P1.2P3.2/INT0413R2 P1.3P3.3/INT15144.7kP1.4P3.4/T0U2615P1.5P3.5/T12.1总体设计方案说明 7163P1.6P3.6/WRVCC-15.58172P1.7P3.7/RDDQ1GND AT89C51DS18B20分别用DS18B20温度传感器和1602液晶显示器来测试温度和现实数据。编写本例中将温度上下限预设为 70 至 -20度程序和利用51单片机来控制电路。
3
18XTAL2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD73635343332d3d4d5d6d756789
2.2实物电路图
LCD1LM016LSDSDEES01234567VVVRRWEDDDDDDDD1234567890123411111SRRWE01234567ddddddddC1RP1122PFU1X119XTAL1P0.0/AD039d0d02C212MP0.1/AD138d1d1337d2d2418P0.2/AD2XTAL2P0.3/AD336d3d35P0.4/AD435d4d4622PFP0.5/AD534d5d57R1P0.6/AD633d6d689RSTP0.7/AD732d7d7910kC3P2.0/A821RSRESPACK-8P2.1/A922RWP2.2/A1023E2910uF30PSENP2.3/A112431ALEP2.4/A1225EAP2.5/A1326P2.6/A1427P2.7/A152812P1.0P3.0/RXD103P1.1P3.1/TXD114P1.2P3.2/INT0125P1.3P3.3/INT113R26P1.4P3.4/T0144.7kP3.5/T115U27P1.58P1.6P3.6/WR163VCCP1.7P3.7/RD1721DQ-15.5AT89C51GNDDS18B20本例中将温度上下限预设为 70 至 -20度
3.1DS18B20的工作原理 ① DS18B20数字温度传感器概述
DS18B20数字温度传感器是DALLAS公司生产的1－Wire，即单总线器件，具有线路简单，体积小的特点。因此用它来组成一个测温系统，具有 线路简单，在一根通信线，可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。
DS18B20产品的特点
只要求一个端口即可实现通信。
在DS18B20中的每个器件上都有独一无二的序列号。 实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温。
4
测量温度范围在－55.C到＋125.C之间。
数字温度计的分辨率用户可以从9位到12位选择。 内部有温度上、下限告警设置。
TO－92封装的DS18B20的引脚排列见右图，其引脚功能描述见表 序号 1 2 名称 GND DQ 引脚功能描述 地信号 数字输入输出引脚,开漏单总线接口引脚,当使用寄生电源时,可向电源提供电源 3 VDD 可选择的VDD引脚,当工作于寄生电源时,该引脚必须接地 表3-2 DS18B20详细引脚功能描述
② DS18B20的内部结构
DS18B20的内部框图下图所示，DS18B20 的内部有64 位的ROM 单元，和9 字节的暂存器单元。64位ROM存储器件独一无二的序列号。暂存器包含两字节（0和1字节）的温度寄存器，用于存储温度传感器的数字输出。暂存器还提供一字节的上线警报触发（TH）和下线警报触发（TL）寄存器（2和3字节），和一字节的配置寄存器（4字节），使用者可以通过配置寄存器来设置温度转换的精度。暂存器的5、6和7字节器件内部保留使用。第八字节含有循环冗余码（CRC ）。使用寄生电源时，DS18B20不需额外的供电电源；当总线为高电平时，功率由单总线上的上拉电阻通过DQ引脚提供；高电平总线信号同时也向内部电容CPP充电，CPP在总线低电平时为器件供电。（字节5~8 就不用看了）。
5
图为 暂存器 暂存器介绍
A. 温度寄存器（0和1字节）
DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量，以12位转化为例：用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以0.0625℃/LSB形式表达，其中S为符号位。 这是12位转化后得到的12位数据，存储在18B20的两个8比特的RAM中，二进制中的前面5位是符号位，如果测得的温度大于0，这5位为0，只要将测到的数值乘于0.0625即可得到实际温度；如果温度小于0，这5位为1，测到的数值需要取反加1再乘于0.0625即可得到实际温度。
DS18B20 的温度操作是使用16 位，也就是说分辨率是0.0625。BIT15~BIT11 是符号位，为了就是表示转换的值是正数还是负数。
█要求出正数的十进制值，必须将读取到的LSB 字节，MSB 字节进行整合处理，然后乘以0.0625 即可。
6
Eg：假设从，字节0 读取到0xD0 赋值于Temp1，而字节1 读取到0x07 赋值于Temp2，然后求出十进制值。
unsigned int Temp1,Temp2,Temperature; Temp1=0xD0; //低八位 Temp2=0x07; //高八位
Temperature = ((Temp2<<8 ) | Temp1 ) * 0.0625;//又或者
Temperature = (Temp1 + Temp2 *256) * 0.0625; //Temperature=125
█在这里我们遇见了一个问题，就是如何求出负数的值呢？我们必须判断BIT11~15 是否是1，然后人为置一负数标志。
Eg. 假设从，字节0 读取到0x90 赋值于Temp1，而字节1 读取到0xFC 赋值于Temp2，然后求出该值是不是负数，和转换成十进制值。 unsigned int Temp1,Temp2,Temperature; unsigned char Minus_Flag=0; Temp1=0x90; //低八位 Temp2=0xFC; //高八位
//Temperature = (Temp1 + Temp2 *256) * 0.0625; //Temperature=64656 //很明显不是我们想要的答案
if(Temp2&0xFC) //判断符号位是否为1 {
Minus_Flag=1; //负数标志置一
Temperature = ((Temp2<<8 ) | Temp1 ) //高八位第八位进行整合 Temperature= ((~Temperature)+1); //求反，补一 Temperature*= 0.0625; //求出十进制 } //Temperature=55; else {
Minus_Flag=0;
Temperature = ((Temp2<<8 ) | Temp1 ) * 0.0625; }
█如果我要求出小数点的值的话，那么我应该这样做。 Eg：假设从，字节0 读取到0xA2 赋值于Temp1，而字节1 读取到0x00 赋值于Temp2， 然后求出十进制值，要求连同小数点也求出。 unsigned int Temp1,Temp2,Temperature; Temp1=0x90; //低八位 Temp2=0xFC; //高八位 //实际值为10.125
//Temperature = ((Temp2<<8 ) | Temp1 ) * 0.0625; //10，无小数点
Temperature = ((Temp2<<8 ) | Temp1 ) * (0.0625 * 10) ; //101 ，一位小数点
//Temperature = ((Temp2<<8 ) | Temp1 ) * (0.0625 * 100) ; //1012，二位小数点
█ 如以上的例题，我们可以先将0.0625 乘以10，然后再乘以整合后的
Temperature 变量，就可以求出后面一个小数点的值（求出更多的小数点，方法都是以此类推）。得出的结果是101，然后再利用简单的算法，求出每一位的值。
7
unsinged char Ten,One,Dot1 Ten=Temperature/100; //1 One=Temperature%100/10; //0 Dot1=%10; //1
求出负数的思路也一样，只不过多出人为置一负数标志，求反补一的动作而已。自己发挥想象力吧。
B .字节2~3：TH 和TL配置
TH 与TL 就是所谓的温度最高界限，和温度最低界限的配置。可以使用软件来试验。
C 字节4：配置寄存器
BIT7 出厂的时候就已经设置为0，用户不建议去更改。而R1 与R0 位组合了四个不同的转换精度，00 为9 位转换精度而转换时间是93.75ms，01 为10 位转换精度而转换时间是187.5ms，10 为11 位转换精度而转换时间是375ms，11 为12 位转换精度而转换时间是750ms（默认）。该寄存器还是留默认的好，毕竟转换精度表示了转换的质量。
低五位一直都是\"1\"，TM是测试模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式。在DS18B20出厂时该位被设置为0，用户不要去改动。R1和R0用来设置分辨率，如下表所示：（DS18B20出厂时被设置为12位）
表3-6R1与R0确定传感器分辨率设置表
R1 0 0 1 1 R0 0 1 0 1 传感器精度/bit 9 10 11 12 转换时间/ms 93.75 187.5 375 750
D.字节5~7，保留位，8：CRC 光刻ROM介绍
光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码。64位光刻ROM的排列是：开始8位（28H）是产品类型标号，接着的48位是该DS18B20自身的序列号，最后8位是前面56位的循环冗余校验码（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。 DS18B20温度传感器的存储器介绍
DS18B20温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的EEPRAM,后者存放高温度和低温度触发器TH、TL和结构寄存器。 2 DS18B20的工作过程
DS18B20 一般都是充当从机的角色，而单片机就是主机。单片机通过一线总
8
线访问DS18B20的话，需要经过以下几个步骤： ① DS18B20 复位(初始化)，DS18B20 复位。在某种意义上就是一次访问DS18B20 的开始，或者可说成是开始信号。
②执行ROM 指令(ROM命令跟随着需要交换的数据)；ROM 指令，也就是访问，搜索，匹配，DS18B20 个别的64 位序列号的动作。在单点情况下，可以直接跳过ROM 指令。（而跳过ROM 指令的字节是0xCC,后面介绍）
③执行DS18B20 功能指令（RAM 指令），功能命令跟随着需要交换的数据。
DS18B20 复位(初始化)
在初始化过程中，主机通过拉低单总线至少480µs，以产生复位脉冲(TX)。然后主机释放总线并进入接收(RX)模式。当总线被释放后，5kΩ的上拉电阻将单总线拉高。DS18B20检测到这个上升沿后，延时15µs~60µs，通过拉低总线60µs~240µs产生应答脉冲。
DS18B20 功能指令有很多种，数据手册里有更详细的介绍。这里仅列出比较常用的几个DS18B20 功能指令。
0x44：开始转换温度。转换好的温度会储存到暂存器字节0 和1。
0xEE：读暂存指令。读暂存指令，会从暂存器0 到9，一个一个字节读取，如果要停止的话，必须写下DS18B20 复位。
访问DS18B20必须严格遵守这一命令序列，如果丢失任何一步或序列混乱，DS18B20都不会响应主机（除了Search ROM 和Alarm Search这两个命令，在这两个命令后，主机都必须返回到第一步）。 一般上我们都是使用单点，也就是说单线总线上仅有一个DS18B20 存在而已。所以我们无需刻意读取ROM 里边的序列号来，然后匹配那个DS18B20？而是更直接的，跳过ROM 指令，然后直接执行DS18B20 功能指令。
ROM命令： ROM命令通过每个器件64-bit的ROM码，使主机指定某一特定器件（如果有多个器件挂在总线上）与之进行通信。DS18B20的ROM如表3-4所示，每个ROM命令都是8 bit长。
功能命令：
主机通过功能命令对DS18B20进行读/写Scratchpad存储器，或者启动温度转换。DS18B20的功能命令如表3-7所示。 指令 读ROM 符合ROM 搜索ROM 跳过ROM 报警搜索命9
协议 功能 33H 读DS18B20中的编码(即64位地址) 发出此命令后，接着发出64位ROM编码，访问单总线上与55H 该编码相对应的DS18B20,使之作出响应，为下一步对该DS18B20的读写作准备 0F0H 用于确定挂接在同一总线上DS18B20的个数和识别64位ROM地址，为操作各器件作好准备 0CCH 忽略64位ROM地址，直接向DS18B20V 温度转换命令，适用于单个DS18B20工作 0ECH 执行后，只有温度超过庙宇值上限或下限的片子才做出响令 温度转换 读暂存器 写暂存器 44H BEH 4EH 复制暂存器 48H 重调E2PROM 0B8H 读供电方式 0B4H 应 启动DS18B20进行温度转换，转换时间最长为500ms(典型为200ms),结果丰入内部9字节RAM中 读内部RAM中9字节的内容 发出向内部RAM的第3、4字节写上、下温度数据命令，紧该温度命令之后，传达两字节的数据 将RAM中第3、4字内容复制到E2PROM中 将E2PROM中内容恢复到RAM中的第3、4字节 读DS18B20的供电模式，寄生供电时DS18B20发送“0”，外部供电时DS18B20发送“1” 表3-7 DS18B20的信号方式
DS18B20采用严格的单总线通信协议，以保证数据的完整性。该协议定义了几种信号类型：复位脉冲、应答脉冲、写和读。除了应答脉冲所有这些信号都由主机发出同步信号。总线上传输的所有数据和命令都是以字节的低位在前。 a.初始化序列：复位脉冲和应答脉冲 初始化波形如图3-8所示。
DS18B20 的复位时序如下：
1.单片机拉低总线480us~950us, 然后释放总线（拉高电平）。这时DS18B20 会拉低信号，大约60~240us 表示应答。 2.DS18B20 拉低电平的60~240us 之间，单片机读取总线的电平，如果是低电平，那么表示复位成功，DS18B20 拉低电平60~240us 之后，会释放总线。 C程序举例
//DS1820 C51 子程序
//这里以11.0592M晶体为例，不同的晶体速度可能需要调整延时的时间 //sbit DQ =P2^1;//根据实际情况定义端口 void dsreset()//18B20复位，初始化函数 { uint i; ds=0; i=103; while(i>0)i--; ds=1;
10
i=4;
while(i>0)i--;
} DS18B20所有的数据交换都由一个初始化序列开始。由主机发出的复位脉冲和跟在其后的由DS18B20发出的应答脉冲构成。当DS18B20发出响应主机的应答脉冲时，即向主机表明它已处在总线上并且准备工作。
b.读和写时序
在写时序期间，主机向DS18B20写入指令；而在读时序期间，主机读入来自DS18B20的指令。在每一个时序，总线只能传输一位数据。读/写时序如图3-9所示。
写时序 存在两种写时序：“写1”和“写0”。主机在写1时序向DS18B20写入逻辑1，而在写0时序向DS18B20写入逻辑0。所有写时序至少需要60µs，且在两次写时序之间至少需要1µs的恢复时间。两种写时序均以主机拉低总线开始。 在写时序开始后的15µs~60µs期间，DS18B20采样总线的状态。如果总线为高电平，则逻辑1被写入DS18B20；如果总线为低电平，则逻辑0被写入DS18B20。
写时序
DS18B20 写步骤如下：
1.单片机拉低电平大约10~15us,。
2.单片机持续送指定电平大约20~45us 的时间。 3.释放总线
如果要读或者写一个字节，就要重复以上的步骤八次。使用for 循环，和数据变量的左移和或运算，实现一个字节读与写。函数延迟的时间，必须模拟非常准确，因为单线总线对时序的要求敏感点。 //向 1-WIRE 总线上写一个字节
void tempwritebyte(BYTE dat) //向18B20写一个字节数据 {
uint i; BYTE j; bit testb;
for(j=1;j<=8;j++) {
11
testb=dat&0x01; dat=dat>>1;
if(testb) //写 1 {
ds=0; i++;i++; ds=1;
i=8;while(i>0)i--; } else {
ds=0; //写 0 i=8;while(i>0)i--; ds=1; i++;i++; } } } }
读时序
DS18B20 读步骤如下：
1.在读取的时候单片机拉低电平大约1us
2.单片机释放总线，然后读取总线电平。这时候DS18B20 会送出电平。 3.读取电平过后，延迟大约40~45 微妙 //从 1-wire 总线上读取一个字节
bit tempreadbit(void) //读1位函数 {
uint i; bit dat;
ds=0;i++; //i++ 起延时作用 ds=1;i++;i++; dat=ds;
i=8;while(i>0)i--; return (dat); }
12
BYTE tempread(void) //读1个字节 {
BYTE i,j,dat; dat=0;
for(i=1;i<=8;i++) {
j=tempreadbit();
dat=(j<<7)|(dat>>1); //读出的数据最低位在最前面，这样刚好一个字节在DAT里 }
return(dat);
} A . DS18B20 开始转换： 1.DS18B20 复位。
2.写入跳过ROM 的字节命令，0xCC。 3.写入开始转换的功能命令，0x44。 4.延迟大约750~900 毫秒 B . DS18B20 读暂存数据： 1.DS18B20 复位。
2.写入跳过ROM 的字节命令，0xCC。 3.写入读暂存的功能命令，0xee。
4.读入第0 个字节LS Byte，转换结果的低八位。 5.读入第1 个字节MS Byte，转换结果的高八位。 6.DS18B20 复位，表示读取暂存结束。
//读取温度
void tempchange(void) //DS18B20 开始获取温度并转换 {
dsreset(); delay(1);
tempwritebyte(0xcc); // 写跳过读ROM指令 tempwritebyte(0x44); // 写温度转换指令 }
uint get_temp() //读取寄存器中存储的温度数据 {
BYTE a,b;
dsreset(); delay(1);
tempwritebyte(0xcc); tempwritebyte(0xbe);
a=tempread(); //读低8位 b=tempread(); //读高8位 temp=b;
temp<<=8; //两个字节组合为1个字
13
temp=temp|a;
temp = temp *(0.625);//温度值扩大10倍，精确到1位小数
return temp; //temp是整型 }
void ds1820disp(uint temp1)//温度值显示 {
disdata[0]= temp1 /1000+0x30;//百位数
disdata[1]= temp1 %1000/100+0x30;//十位数 disdata[2]= temp1%100/10+0x30;//个位数 disdata[3]=0x2e;
disdata[4]= temp1 %10+0x30;//小数位 }
简单归纳
单线总线高电平为闲置状态。单片机访问DS18B20必须遵守，DS18B20 复位-->执行ROM 指令-->执行DS18B20 功能指令。而在单点上，可以直接跳过ROM 指令。DS18B20 的转换精度默认为12 位，而分辨率是0.0625。 DS18B20 温度读取函数参考步骤： A . DS18B20 开始转换： 1.DS18B20 复位。
2.写入跳过ROM 的字节命令，0xCC。 3.写入开始转换的功能命令，0x44。 4.延迟大约750~900 毫秒 B . DS18B20 读暂存数据： 1.DS18B20 复位。
2.写入跳过ROM 的字节命令，0xCC。 3.写入读暂存的功能命令，0xee。
4.读入第0 个字节LS Byte，转换结果的低八位。 5.读入第1 个字节MS Byte，转换结果的高八位。 6.DS18B20 复位，表示读取暂存结束。
C . 数据求出十进制：
1.整合LS Byte 和MS Byte 的数据 2.判断是否为正负数（可选） 3.求得十进制值。正数乘以0.0625，一位小数点乘以0.625，二位小数点乘以6.25。 4.十进制的“个位”求出。
DS18B20的应用电路
DS18B20测温系统具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少等优点。下面就是DS18B20几个不同应用方式下的测温电路图： 1 .DS18B20寄生电源供电方式电路图
14
如下图所示，在寄生电源供电方式下，DS18B20从单线信号线上汲取能量：在信号线DQ处于高电平期间把能量储存在内部 电容里，在信号线处于低电平期间消耗电容上的电能工作，直到高电平到来再给寄生电源（电容）充电。
独特的寄生电源方式有三个好处：
1）进行远距离测温时，无需本地电源 2）可以在没有常规电源的条件下读取ROM 3）电路更加简洁，仅用一根I/O口实现测温
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线上进行多点测温时，只靠4.7K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。
因此，此电路只适应于单一温度传感器测温情况下使用，不适宜采用电池供电系统中。并且工作电源VCC必须保证在5V，当电源电压下降时，寄生电源能够汲取的能量也降低，会使温度误差变大。
2.DS18B20的外部电源供电方式
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。注意：在外部供电的方式下，DS18B20的GND引脚不能悬空 ，否则不能转换温度，读取的温度总是85℃。
外部供电方式单点测温电路
外部供电方式的多点测温电路图
15
图7
外部电源供电方式是DS18B20最佳的工作方式，工作稳定可靠，抗干扰能力强，而且电路也比较简单，可以开发出稳定可靠的多点温度 监控系统。站长推荐大家在开发中使用外部电源供电方式，毕竟比寄生电源方式只多接一根VCC引线。在外接电源方式下， 可以充分发挥DS18B20宽电源电压范围的优点，即使电源电压VCC降到3V时，依然能够保证温度量精度。
DS1820使用中注意事项
DS1820虽然具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少等优点，但在实际应用中也应注意以下几方面的问题：
1、较小的硬件开销需要相对复杂的软件进行补偿，由于DS1820与微处理器间采用串行数据传送，因此 ，在对DS1820进行读写编程时，必须严格的保证读写时序，否则将无法读取测温结果。在使用PL/M、C等高级语言进行系统程序设计时，对 DS1820操作部分最好采用汇编语言实现。
2、在DS1820的有关资料中均未提及单总线上所挂DS1820数量问题，容易使人误认为可以挂任意多个 DS1820，在实际应用中并非如此。当单总线上所挂DS1820超过8个时，就需要解决微处理器的总线驱动问题，这一点在进行多点测温系统设计时 要加以注意。
3、连接DS1820的总线电缆是有长度限制的。试验中，当采用普通信号电缆传输长度超过50m时，读取的 测温数据将发生错误。当将总线电缆改为双绞线带屏蔽电缆时，正常通讯距离可达150m，当采用每米绞合次数更多的双绞线带屏蔽电缆时，正 常通讯距离进一步加长。这种情况主要是由总线分布电容使信号波形产生畸变造成的。因此，在用DS1820进行长距离测温系统设计时要充分考 虑总线分布电容和阻抗匹配问题。
4、 在DS1820测温程序设计中，向DS1820发出温度转换命令后，程序总要等待DS1820的返回信号，一旦 某个DS1820接触不好或断线，当程序读该DS1820时，将没有返回信号，程序进入死循环。这一点在进行DS1820硬件连接和软件设计时也要给予 一定的重视。 测温电缆线建议采用屏蔽4芯双绞线，其中一对线接地线与信号线，另一组接VCC和地线，屏蔽层在源端单点接地。
3.2LCD1602液晶显示简介
①液晶显示原理
液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示，这样即可以显示出图形。液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域。
16
②液晶显示器的分类
液晶显示的分类方法有很多种，通常可按其显示方式分为段式、字符式、点阵式等。除了黑白显示外，液晶显示器还有多灰度有彩色显示等。如果根据驱动方式来分，可以分为静态驱动（Static）、单纯矩阵驱动（Simple Matrix）和主动矩阵驱动（Active Matrix）三种。 ③液晶显示器各种图形的显示原理: 线段的显示
点阵图形式液晶由M×N个显示单元组成，假设LCD显示屏有64行，每行有128列，每8列对应1字节的8位，即每行由16字节，共16×8=128个点组成，屏上64×16个显示单元与显示RAM区1024字节相对应，每一字节的内容和显示屏上相应位置的亮暗对应。例如屏的第一行的亮暗由RAM区的000H——00FH的16字节的内容决定，当（000H）=FFH时，则屏幕的左上角显示一条短亮线，长度为8个点；当（3FFH）=FFH时，则屏幕的右下角显示一条短亮线；当（000H）=FFH，（001H）=00H，（002H）=00H，……（00EH）=00H，（00FH）=00H时，则在屏幕的顶部显示一条由8段亮线和8条暗线组成的虚线。这就是LCD显示的基本原理。 字符的显示
用LCD显示一个字符时比较复杂，因为一个字符由6×8或8×8点阵组成，既要找到和显示屏幕上某几个位置对应的显示RAM区的8字节，还要使每字节的不同位为“1”，其它的为“0”，为“1”的点亮，为“0”的不亮。这样一来就组成某个字符。但由于内带字符发生器的控制器来说，显示字符就比较简单了，可以让控制器工作在文本方式，根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数找出显示RAM对应的地址，设立光标，在此送上该字符对应的代码即可。 汉字的显示
汉字的显示一般采用图形的方式，事先从微机中提取要显示的汉字的点阵码（一般用字模提取软件），每个汉字占32B，分左右两半，各占16B，左边为1、3、5……右边为2、4、6……根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数可找出显示RAM对应的地址，设立光标，送上要显示的汉字的第一字节，光标位置加1，送第二个字节，换行按列对齐，送第三个字节……直到32B显示完就可以LCD上得到一个完整汉字。 2 1602字符型LCD简介
字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模块。下面以长沙太阳人电子有限公司的1602字符型液晶显示器为例，介绍其用法。一般1602字符型液晶显示器实物如图：
17
图1602字符型液晶显示器实物图 10．8.2.1 1602LCD的基本参数及引脚功能 1602LCD主要技术参数： 显示容量:16×2个字符 芯片工作电压:4.5—5.5V 工作电流:2.0mA(5.0V) 模块最佳工作电压:5.0V 字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm 引脚功能说明 1602LCD采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表10-13所示: 编号 符号 引脚说明 编号 符号 引脚说明 18
1 2 3 4 5 6 7 8 VSS VDD VL RS R/W E D0 D1 电源地 电源正极 液晶显示偏压 数据/命令选择 读/写选择 使能信号 数据 数据 9 10 11 12 13 14 15 16 D2 D3 D4 D5 D6 D7 BLA BLK 数据 数据 数据 数据 数据 数据 背光源正极 背光源负极 表10-13：引脚接口说明表 第1脚：VSS为地电源。 第2脚：VDD接5V正电源。 第3脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。 第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。 第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。 第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。 第7～14脚：D0～D7为8位双向数据线。 第15脚：背光源正极。 第16脚：背光源负极 。 1602LCD的指令说明及时序 1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令，如表所示： 序号 指令 1 清显示（01H） RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 D0 1 19
2（） 光标返回(02H) 3 4 5 6 7 8 9 10 置输入模式(04H-07H) 显示开/关控制(08H-0FH) 光标或字符移位(10H-1FH) 置功能(20H-3FH) 置字符发生存贮器地址(40H-7FH) 置数据存贮器地址(80H-) 读忙标志或地址 写数到CGRAM或DDRAM） 从CGRAM或DDRAM读数 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 DL 0 0 1 0 1 D 1 I/D C * * * S B * * S/C R/L N F 字符发生存贮器地址 1 显示数据存贮器地址 BF 计数器地址 要写的数据内容 11 1 1 读出的数据内容 控制命令表 1602液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。（说明：1为高电平、0为低电平） 指令1：清显示，指令码01H,光标复位到地址00H位置。 指令2：光标复位，光标返回到地址00H。 指令3：光标和显示模式设置 I/D：光标移动方向，高电平右移，低电平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高电平表示有效，低电平则无效。 指令4：显示开关控制。 D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示 C：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标 B：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁。 指令5：光标或显示移位 S/C：高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标。 指令6：功能设置命令 DL：高电平时为4位总线，低电平时为8位总线 N：低电平时为单行显示，高电平时双行显示 F: 低电平时显示5x7的点阵字符，高电平时显示5x10的点阵字符。 指令7：字符发生器RAM地址设置。 20
指令8：DDRAM地址设置。 指令9：读忙信号和光标地址 BF：为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙。 指令10：写数据。 指令11：读数据。 与HD44780相兼容的芯片时序表如下： 读状态 写指令 输入 输入 RS=L，R/W=H，E=H 输出 D0—D7=状态字 无 RS=L，R/W=L，D0—D7=指令码，E=高脉输出 冲 RS=H，R/W=H，E=H 输出 读数据 写数据 输入 输入 D0—D7=数据 无 RS=H，R/W=L，D0—D7=数据，E=高脉冲 输出 基本操作时序表 1602LCD的RAM地址映射及标准字库表 液晶显示模块是一个慢显示器件，所以在执行每条指令之前一定要确认模块的忙标志为低电平，表示不忙，否则此指令失效。要显示字符时要先输入显示字符地址，也就是告诉模块在哪里显示字符，下图是1602的内部显示地址。 1602LCD内部显示地址 例如第二行第一个字符的地址是40H，那么是否直接写入40H就可以将光标定位在第二行第一个字符的位置呢？这样不行，因为写入显示地址时要求最高位D7恒定为高电平1所以实际写入的数据应该是01000000B（40H）+10000000B(80H)=11000000B(C0H)。 21
在对液晶模块的初始化中要先设置其显示模式，在液晶模块显示字符时光标是自动右移的，无需人工干预。每次输入指令前都要判断液晶模块是否处于忙的状态。
1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM）已经存储了160个不同的点阵字符图形，如下图所示，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B（41H），显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A”
图10-58 字符代码与图形对应图
1602LCD的一般初始化（复位）过程 延时15mS
写指令38H（不检测忙信号） 延时5mS
写指令38H（不检测忙信号） 延时5mS
写指令38H（不检测忙信号）
以后每次写指令、读/写数据操作均需要检测忙信号
22
序号 指令 6 置功能 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 0 0 0 0 1 DL N F * D0 * 指令6：功能设置命令 DL：高电平时为4位总线，低电平时为8位总线 N：低电平时为单行显示，高电平时双行显示 F: 低电平时显示5x7的点阵字符，高电平时显示5x10的点阵字符。 写指令38H：显示模式设置 4 显示开/关控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 指令4：显示开关控制。 D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示 C：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标 B：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁。 写指令08H：显示关闭 写指令01H：显示清屏 写指令06H：显示光标移动设置 写指令0CH：显示开及光标设置 1602LCD的软硬件设计实例 1 硬件原理图 1602液晶显示模块可以和单片机AT89C51直接接口，电路如图10-60所示。 23
硬件原理图 2 程序流程图
软件流程图
24
3 软件代码
#include sbit ds=P3^3;//温度传感器信号线 typedef unsigned char BYTE; typedef bit BOOL; typedef unsigned int uint; sbit LCD_RS = P2^0; sbit LCD_RW = P2^1; sbit LCD_EP = P2^2; uint temp; BYTE code dis1[] = {\" temperature \BYTE data disdata[5]; delay(int ms) { // 延时子程序 int i; while(ms--) { for(i = 0; i< 250; i++) { _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); } } } BOOL lcd_bz() { // 测试LCD忙碌状态 BOOL result; LCD_RS = 0; LCD_RW = 1; LCD_EP = 1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); result = (BOOL)(P0 & 0x80); LCD_EP = 0; return result; } lcd_wcmd(BYTE cmd) 25 { // 写入指令数据到LCD while(lcd_bz()); LCD_RS = 0; LCD_RW = 0; LCD_EP = 0; _nop_(); _nop_(); P0 = cmd; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); LCD_EP = 1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); LCD_EP = 0; } lcd_pos(BYTE pos) { lcd_wcmd(pos | 0x80); } lcd_wdat(BYTE dat) { while(lcd_bz()); LCD_RS = 1; LCD_RW = 0; LCD_EP = 0; P0 = dat; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); LCD_EP = 1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); LCD_EP = 0; } 26 //设定显示位置 //写入字符显示数据到LCD lcd_init() { //LCD初始化设定 lcd_wcmd(0x38); //16*2显示，5*7点阵，8位数据 delay(1); lcd_wcmd(0x0c); //显示开，关光标 delay(1); lcd_wcmd(0x06); //移动光标 delay(1); lcd_wcmd(0x01); //清除LCD的显示内容 delay(1); } void display( ) { BYTE i; lcd_wcmd(0x06); lcd_pos(0); i = 0; while(dis1[ i ] != '\\0') { lcd_wdat(dis1[ i ]); i++; delay(5); } lcd_pos(0x40); i = 0; while(disdata [ i ] != '\\0') { lcd_wdat(disdata [ i ]); i++; delay(5); } delay(5); } 27 //向右移动光标 //设置显示位置为第一行的第1个字符 //显示字符\"temperature\" //控制两字之间显示速度 //设置显示位置为第二行第1个字符 //控制两字之间显示速度 //控制停留时间 4.1实验程序 #include sbit ds=P3^3;//温度传感器信号线 typedef unsigned char BYTE; typedef bit BOOL; typedef unsigned int uint; sbit LCD_RS = P2^0; sbit LCD_RW = P2^1; sbit LCD_EP = P2^2; uint temp; BYTE code dis1[] = {\" temperature \BYTE data disdata[5]; delay(int ms) { // 延时子程序 int i; while(ms--) { for(i = 0; i< 250; i++) { _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); } } } BOOL lcd_bz() { // 测试LCD忙碌状态 BOOL result; LCD_RS = 0; LCD_RW = 1; LCD_EP = 1; _nop_(); _nop_(); 28 _nop_(); _nop_(); result = (BOOL)(P0 & 0x80); LCD_EP = 0; return result; } lcd_wcmd(BYTE cmd) { // while(lcd_bz()); LCD_RS = 0; LCD_RW = 0; LCD_EP = 0; _nop_(); _nop_(); P0 = cmd; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); LCD_EP = 1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); LCD_EP = 0; } lcd_pos(BYTE pos) { //lcd_wcmd(pos | 0x80); } lcd_wdat(BYTE dat) { //while(lcd_bz()); LCD_RS = 1; 29 写入指令数据到LCD 设定显示位置 写入字符显示数据到LCD LCD_RW = 0; LCD_EP = 0; P0 = dat; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); LCD_EP = 1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); LCD_EP = 0; } lcd_init() { //LCDlcd_wcmd(0x38); //16*2delay(1); lcd_wcmd(0x0c); //delay(1); lcd_wcmd(0x06); //delay(1); lcd_wcmd(0x01); //delay(1); } void display( ) { BYTE i; lcd_wcmd(0x06); // lcd_pos(0); // i = 0; while(dis1[ i ] != '\\0') { //30 初始化设定 显示，5*7点阵，8位数据 显示开，关光标 移动光标 清除LCD的显示内容 向右移动光标 设置显示位置为第一行的第1个字符显示字符\"temperature\" lcd_wdat(dis1[ i ]); i++; delay(5); //控制两字之间显示速度 } lcd_pos(0x40); //设置显示位置为第二行第1个字符 i = 0; while(disdata [ i ] != '\\0') { lcd_wdat(disdata [ i ]); //显示字符\" WWW.PRECHIN.COM \" i++; delay(5); //控制两字之间显示速度 } delay(5); //控制停留时间 } /**************************DS18B20 程***************************************/ void dsreset()//18B20复位，初始化函数 { uint i; ds=0; i=103; while(i>0)i--; ds=1; i=4; while(i>0)i--; } bit tempreadbit(void) //读1位函数 { uint i; bit dat; ds=0;i++; //i++ 起延时作用 ds=1;i++;i++; dat=ds; i=8;while(i>0)i--; return (dat); 31 序 } BYTE tempread(void) //读1个字节 { BYTE i,j,dat; dat=0; for(i=1;i<=8;i++) { j=tempreadbit(); dat=(j<<7)|(dat>>1); //读出的数据最低位在最前面，这样刚好一个字节在DAT里 } return(dat); } void tempwritebyte(BYTE dat) //向18B20写一个字节数据 { uint i; BYTE j; bit testb; for(j=1;j<=8;j++) { testb=dat&0x01; dat=dat>>1; if(testb) //写 1 { ds=0; i++;i++; ds=1; i=8;while(i>0)i--; } else { ds=0; //写 0 i=8;while(i>0)i--; ds=1; i++;i++; 32 } } } void tempchange(void) //DS18B20 开始获取温度并转换 { dsreset(); delay(1); tempwritebyte(0xcc); // 写跳过读ROM指令 tempwritebyte(0x44); // 写温度转换指令 } uint get_temp() //读取寄存器中存储的温度数据 { BYTE a,b; dsreset(); delay(1); tempwritebyte(0xcc); tempwritebyte(0xbe); a=tempread(); //读低8位 b=tempread(); //读高8位 temp=b; temp<<=8; //两个字节组合为1个字 temp=temp|a; temp = temp *(0.625);//温度值扩大10倍，精确到1位小数 } void ds1820disp(uint temp1)//温度值显示 { disdata[0]= temp1 /1000+0x30;//百位数 disdata[1]= temp1 %1000/100+0x30;//十位数 disdata[2]= temp1%100/10+0x30;//个位数 disdata[3]=0x2e; disdata[4]= temp1 %10+0x30;//小数位 33 return temp; //temp是整型 } void main() { lcd_init();//初始化显示 while(1) { tempchange(); ds1820disp(get_temp());//显示 display(); } } 5.1课程设计总结 通过做本课题，使我了解LCD1602液晶显示器和DS18B20的基本理论知识，更深入的了解单片机的开发应用和C编程控制。为以后从事单片的这方面的工作和以后的学习打下了良好的基础，树立了独立从事设计制作的信心。同时也培养了我认真做事的态度，和独立学习的能力。 从得到题目到查找资料，在这一个充满挑战，充满热情并伴随打击的过程中，我感触颇深，它是对我做事的毅力和耐心的考验。我在这个过程中深刻的感受到了做设计的意义所在，和我一样真正投入了身心去做的人也一定会有同样的感触。 6.1参考文献 郭天祥.51单片机C语言教程.电子工业出版社 34 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容