基于单片机数字温度计的设计

基于单片机数字温度计的设计 摘要 ： 本文综述了数字温度计的设计与制作过程，介绍了设计制作一个完整的数字温度计需要做的准备与制作过程，通过一段时间的努力制作，从刚开始透彻理解题目要求及所要设计的产品的各项性能功能，然后觉得利用单片机作为控制内核，其次主要的就是温度传感器 DS18B20，及其他重要部分电路的配合下设计出一套完整的硬件系统，及它的灵魂软件系统。 得到了一种基于单片机控制的数字温度计。本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，其输出温度采 用数字显示，该设计控 制器使用单片机 AT89S51，测温传感器使用 DS18B20，用 4 位共阳极 LED 数码管以串口传送数据 ,实现温度显示 ,能准确达到以上要求。 关键词 ： 单片机，数字控制，温度计， DS18B20， AT89S51 目录 前言 . 3 第一章 系统方案设计 . 4 1.1 温度测量系统功能描述 . 4 1.2 系统设计性能指标 . 4 1.3 DS18B20 工作原理 . 5 1.3.1 性能特点 . 5 1.3.2 外部结构 . 5 1.3.3 内部结构 . 6 1.3.4 DS18B20 测温原理 . 8 1.4 AT89C51 简介 . 9 1.5 显示部分 . 10 第二章 系统硬件电路设计 . 14 2.1 DS18B20 温度传感器的连接 . 14 2.2 单片机端口连接 . 14 第三章 系统软件设计 . 16 3.1 主程序 . 16 3.2 读出温度子程序 . 17 3.3 温度转换命令子程序 . 18 3.4 计算温度子程 序 . 19 3.5 显示数据刷新子程序 . 19 第四章 系统调试及仿真 . 35 4.1 系统程序调试 . 35 4.2 系统软硬件仿真 . 35 第五章 总 结 . 39 参考文献 . 40 前言 在一些温度测量系统电路中，广泛采用的是通过热电偶、热电阻或 PN结测温电路经过相应的信号 调理电路，转换成 A D转换器能接收的模拟量，再经过采样保持电路进行 A D 转换，最终送入单片机及其相应的外围电路，完成监控。但是由于传统的信号调理电路实现复杂、易受干扰、不易控制且精度不高。本温度测量仪采用单片机结合 DS18B20 智能温度传感器控制系统设计，因此，本系统用一种新型的可编程温度传感器（ DS18B20），不需复杂的信号调理电路和 A D 转换电路能直接与单片机完成数据采集和处理，实现方便、精度高，可根据不同需要用于各种场合。 第一章 系统方案设计 1.1 温度测量 系统 功能描述 采用 8051 单片机和温度传感器 DS18B20 设计一种数字温度计，测温范围为 -55到 128，由按键设定温度报警上下限值 TH和 TL，采用点陈字符液晶模块作为数字温度计的显示部分，分两行显示，第一行显示工作状态，正常时显示“ DS18B20 OK”，不正常时显示“ DS18B20 ERROR”；第二行显示实测温度值和状态符号，“ H”表示实测温度值大于温度报警值 TH，“ 被减数，则 JC CHULI1 ；借位标志位 C=1，转 MOV A,TEMPFC CJNE A,#0BH,COMP SJMP CHULI2 COMP: MOV A,TEMP_ZH SUBB A,TEMP_TL ；减数 被减数，则 JC CHULI2 ；借位标志位 C=1，转 MOV DPTR,#BJ5 LCALL TEMP_BJ3 CLR RELAY ；点亮指示灯 RET CHULI1: MOV DPTR,#BJ3 LCALL TEMP_BJ3 SETB RELAY ；熄灭指示灯 LCALL BEEP_BL ；蜂鸣器响 RET CHULI2: MOV DPTR,#BJ4 LCALL TEMP_BJ3 SETB RELAY ；熄灭指示灯 LCALL BEEP_BL ；蜂鸣器响 RET ；- TEMP_BJ3: MOV A,#0CEH LCALL WCOM MOV R1,#0 MOV R0,#2 BBJJ3: MOV A,R1 MOVC A,A+DPTR LCALL WDATA INC R1 DJNZ R0,BBJJ3 RET BJ3: DB H BJ4: DB H”表示实测温度值大于温度报警值 TH，“ L”表示实测温度小于温度报警值 TL，“！”表示实测温度位于设定的温度范围之内。当实测温度超过设定温度限制范围时，发出声光报警信号。观察 显示是否正确，修改程序直至达到本设计要求。如图 5.2 所示的仿真结果。 经过完整的调试、仿真和实验测试后，测试结果表明达到了设计要求。 图 5.2仿真结果 第五章 总 结 经过三年的学习，终于完成了我的数字温度计的设计，虽然没有完全达到设计要求，但从心底里说，还是比较高兴的。过程当中用到的单片机作为控制内核，四段数码管作为显示部分，及其他电路，共同组成了我的成果数字温度计。首先设计的是它的硬件电路，最重要的部分是 89s51 控制内核，所有的数据处理都是采用的单片机，其次是 DS18B20 温度采集电路，其他还有晶振电路，复位电路，上下限温度调整电路。其次我们设计了它的灵魂软件 电路，通过用汇编语言编程实现对器件的控制。 从这次的课程设计中，我真真正正的意识到，在以后的学习中，要理论联系实际，把我们所学的理论知识用到实际当中，不仅使我真正的学会了数字温度计的设计，而且我相信通过这次的学习我能够达到举一反三的效果，同时这次的不足之处是在有些细节方面刚开始做的很不详细，我想原因在于自己平时对自己的学习要求的不够严格，才造成遇到一些问题显得惊慌失措，在日后我会克服这些缺点的。 经过几个月的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个专科生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周的 地方，如果没有导师的督促指导。以及一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。 在这里要感谢老师，她循导善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪；她严谨细致，一丝不苟的作风一直是我们工作学习中的榜样；并将积极影响我今后的学习和工作。然后要感谢大学 3 年来的所有老师，为我们打下了机电专业知识的基础；同时还要感谢 10机电 2班所有的同学们，正是因为有你们的支持和鼓励。我才能在温暖的环境中茁壮成长并顺利完成毕业设计。 参考文献 1楼然苗 李光飞 单片机课程设计指导 北京 航空航天大学 出版社 ,2007.7 2 陈立周 陈宇单片机原理及应用北京 机械工业出版社 ,2000.12 3翁桂荣 邹丽新单片微型计算机接口技术苏州 苏州大学出版社 ,2002.4 4 张靖武 单片机系统