汇编语言的温度魔法：单总线温度采集与显示的奇幻之旅
在嵌入式系统的奇妙世界中，汇编语言与硬件的结合总是充满了无限可能。今天，我将带你走进一场充满乐趣的实验：如何用汇编语言在单片机上实现单总线温度采集与显示。这不仅是一次技术探索，更是一场点亮创意与灵感的奇幻之旅！
实验背景
温度传感器是一种常见的传感器，广泛应用于各种需要温度监测的场景。DS18B20 是一种基于单总线通信的数字温度传感器，能够通过一根数据线与微控制器进行通信，实现温度数据的采集。在本次实验中，我选择了经典的 AT89C51 单片机，利用 DS18B20 传感器实现温度采集，并通过数码管显示当前温度值。
实验要求
通过单片机MCU的I/O实现温度采集，并将数据显示在数码管上。
实验工具
Keil uVision4：用于编写汇编代码并验证是否成功
PZ-ISP普中自动下载软件：用于将汇编代码烧录至开发板上
AT89C51：一款经典的 8 位微控制器
实验设计
整体思路
要实现温度采集与显示功能，我们需要让汇编语言与硬件伙伴紧密配合。具体来说：
- 当系统检测到转换命令时，发送一个读取温度的指令。
- 依次读取数据的低字节和高字节，并将这两个字节合并，以获得完整的温度数据。
- 将合并后的数据转换为相应的段码数值，并存储于一个数组中。
- 将转换后的温度数据与预设的阈值进行比较。如果温度数据超过阈值，触发报警机制，并显示当前温度值；如果温度数据低于阈值，则直接显示温度值。
流程图
主要模块设计
（1）温度读取模块
温度读取模块负责从 DS18B20 传感器读取温度数据。
#include "reg51.h" // 引入51单片机的寄存器定义文件
#include "temp.h" // 引入温度传感器相关头文件typedef unsigned int u16; // 定义16位无符号整型
typedef unsigned char u8; // 定义8位无符号字符型u8 Ds18b20ReadTemp() {u8 low, high;// 发送读取温度指令// 读取低字节和高字节low = read_byte(); // 读取低字节high = read_byte(); // 读取高字节return (high << 8) | low; // 合并高低字节
} （2）温度转换模块
温度转换模块负责将读取到的温度数据转换为数码管显示的段码。
void datapros(int temp) {float tp; // 临时变量，用于存储温度值的转换结果if(temp < 0) // 如果温度值小于0{DisplayData[0] = 0x40; // 显示负号temp = temp - 1; // 温度值取反并加1temp = ~temp; // 对温度值取反tp = temp; // 将结果存储到临时变量tptemp = tp * 0.0625 * 100 + 0.5; // 将温度值转化为对应的显示值}else // 如果温度值大于等于0{ DisplayData[0] = 0x00; // 不显示负号tp = temp; // 将温度值存储到临时变量tptemp = tp * 0.0625 * 100 + 0.5; // 转换温度值为对应的显示值}// 分别计算出各个数字的显示编码DisplayData[1] = smgduan[temp / 10000]; // 显示万位DisplayData[2] = smgduan[temp % 10000 / 1000]; // 显示千位DisplayData[3] = smgduan[temp % 1000 / 100] | 0x80; // 显示百位，带小数点DisplayData[4] = smgduan[temp % 100 / 10]; // 显示十位DisplayData[5] = smgduan[temp % 10]; // 显示个位temp1 = temp % 10000 / 100; // 提取温度的百位值，用于后续报警判断
}（3）显示模块
显示模块负责将温度数据通过数码管显示出来。
void DigDisplay() {u8 i;for(i = 0; i < 6; i++) // 循环控制6个数码管的显示{switch(i) // 控制不同的数码管显示{case(0): // 显示第1个数码管LSA = 0; LSB = 0; LSC = 0;break;case(1): // 显示第2个数码管LSA = 1; LSB = 0; LSC = 0;break;case(2): // 显示第3个数码管LSA = 0; LSB = 1; LSC = 0;break;case(3): // 显示第4个数码管LSA = 1; LSB = 1; LSC = 0;break;case(4): // 显示第5个数码管LSA = 0; LSB = 0; LSC = 1;break;case(5): // 显示第6个数码管LSA = 1; LSB = 0; LSC = 1;break;}P0 = DisplayData[5 - i]; // 将显示数据传递给P0端口delay(85); // 延时，控制数码管的显示时间P0 = 0x00; // 清除P0端口，避免干扰}
} （4）报警模块
报警模块负责在温度超过阈值时触发蜂鸣器报警。
void main() {while(1) // 无限循环，持续读取温度并显示{datapros(Ds18b20ReadTemp()); // 读取温度并进行处理DigDisplay(); // 更新数码管显示if(temp1 >= 30) // 如果温度超过30度，蜂鸣器报警{u16 i = 2000;while(i--) // 蜂鸣器持续鸣叫2000次{BEEP = !BEEP; // 切换蜂鸣器状态delay(10); // 延时控制蜂鸣器鸣叫频率}datapros(Ds18b20ReadTemp()); // 重新读取并处理温度DigDisplay(); // 更新数码管显示i = 0;BEEP = 0; // 关闭蜂鸣器}}
}
```（5）数码管查找表模块
数码管查找表模块用于将数字转换为数码管的段选信号。
u8 code smgduan[10] = { // 数码管段选码表，0-9的显示数据0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07, 0x7f, 0x6f
};实现效果
通过调试和验证，温度采集与显示功能成功实现！数码管能够清晰地显示当前温度值，蜂鸣器在温度超过阈值时能够及时报警。整个设备运行流畅，温度采集准确，显示效果稳定。
总结与思考
- 深入理解 DS18B20 工作原理：对 DS18B20 的温度测量机制、数字输出以及单总线通信协议有了更深入的理解。
- 掌握单总线通信方式：学习了一种新的通信方式，理解了如何通过一根数据线进行多设备通信。
- 提高编程和调试能力：通过编写代码初始化传感器、读取温度数据以及处理数据，提高了编程能力和调试技巧。
- 理解硬件接口和电路设计：进行电路的设计和搭建，包括传感器与微控制器之间的连接，有助于理解硬件接口和电路设计的基础知识。
- 学会处理和解析传感器数据：将 DS18B20 读取的数据转换为温度值，学会了如何处理和解析传感器数据。
结语
通过这次实验，我不仅在技术上有了新的突破，更对嵌入式系统开发充满了兴趣。汇编语言虽然古老，但它依然有着强大的生命力，能够帮助我们实现各种奇妙的功能。如果你对汇编语言或嵌入式开发感兴趣，欢迎一起交流探讨！让我们在技术的道路上共同进步，继续探索更多神奇的魔法！✨