毕业设计（论文）-基于单片机的温度计的设计.doc

桂林电子科技大学职业技术学院毕业设计（论文）目 录摘要 2 1、绪论32、硬件系统设计32.1、主控制电路32.2、测温电路42.2.1、DS18B20介绍42.2.2、测温电路52.3、显示电路52.4、电源电路62.5、报警电路6 3、程序设计73.1、主程序7 3.2、温度转换子程序7 3.3、温度显示子程序8 3.4、报警子程序94、数据测试95、总结与体会 10参考文献11致谢12附录13摘要传统的温度检测以热敏电阻为温度敏感元件。热敏电阻的成本低，但需后续信号处理电路，而且可靠性相对较差，测温准确度低，检测系统也有一定的误差。与传统的温度计相比，这里设计的数字温度计具有读数方便，测温范围广，测温精确，数字显示，适用范围宽等特点。选用AT89C51型单片机作为主控制器件，DSl8B20作为测温传感器通过4位共阳极LED数码管串口传送数据，实现温度显示。通过DSl8B20直接读取被测温度值，进行数据转换，该器件的物理化学性能稳定，线性度较好，在0100最大线性偏差小于0.1。该器件可直接向单片机传输数字信号，便于单片机处理及控制。另外，该温度计还能直接采用测温器件测量温度，从而简化数据传输与处理过程。关键词：AT89S51、DS18B20、74LS573、LM78051 绪论随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，其中数字温度计就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活提供更好的更方便的设施就需要从单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。 温度测量在物理实验、医疗卫生、食品生产等领域，尤其在热学试验（如：物体的比热容、汽化热、热功当量、压强温度系数等教学实验）中，有特别重要的意义。现在所使用的温度计通常都是精度为1和0.1的水银、煤油或酒精温度计。这些温度计的刻度间隔通常都很密，不容易准确分辨，读数困难，而且他们的热容量还比较大，达到热平衡所需的时间较长，因此很难读准，并且使用非常不方便。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，测温准确等优点，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用。目前温度计的发展很快，从原始的玻璃管温度计发展到了现在的热电阻温度计、热电偶温度计、数字温度计、电子温度计等等，温度计中传感器是它的重要组成部分，它的精度、灵敏度基本决定了温度计的精度、测量范围、控制范围和用途等。传感器应用极其广泛，目前已经研制出多种新型传感器。但是，作为应用系统设计人员需要根据系统要求选用适宜的传感器，并与自己设计的系统连接起来，从而构成性能优良的监控系统。2 硬件系统设计2.1 主控制电路是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。单片机控制电路如图所示。AT89S52单片机的主要特性：8k字节Flash，256字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位 定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口， 片内晶振及时钟电路。2.2 测温电路2.2.1 DS18B20介绍 该产品采用美国DALLAS公司生产的 DS18B20可组网数字温度传感器芯片封装而成，具有耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。 技术性能描述: 1 独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。 2 测温范围 55125，固有测温分辨率0.5。 3 支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，最多只能并联8个，如果数量过多，会使供电电源电压过低，从而造成信号传输的不稳定，实现多点测温。 4 工作电源: 35V/DC。 5 在使用中不需要任何外围元件。 6 测量结果以912位数字量方式串行传送。 7 不锈钢保护管直径 6。8 适用于DN1525, DN40DN250各种介质工业管道和狭小空间设备测温。 9 标准安装螺纹 M10X1, M12X1.5, G1/2”任选。 10 PVC电缆直接出线或德式球型接线盒出线,便于与其它电器设备连接。DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。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E2RAM,后者存放高温度和低温度触发器TH、TL和结构寄存器。 2.2.2 测温电路温度传感器的单总线(1-Wire)与单片机的P20连接，P20是单片机的高位地址线A8。P2端口是一个带内部上拉电阻的8位双向IO，其输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。对该端口写“1”，可通过内部上拉电阻将其端口拉至高电平，此时可作为输入口使用，这是因为内部存在上拉电阻，某一引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器时。如执行MOVX DPTR指令，则表示P2端口送出高8位的地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器时，可执行MOVX RI指令，P2端口内容即为特殊功能寄存器(SFR)区中R2寄存器内容，整个访问期间不改变。在Flash编程和程序校验时，P2端口也接收高位地址和其他控制信号。图4为DSl8820内部结构。DSl8820与单片机的接口如图。2.3 显示电路采用技术成熟的74HCl64实现串并转换。LED显示分为静态显示和动态显示。这里采用静态显示，系统通过单片机的串行口来实现静态显示。串行口为方式零状态，即工作在移位寄存器方式，波特率为振荡频率的1/12。当器件执行任何一条将SBUF作为目的寄存器的命令时，数据便开始从RXD端发送。在写信号有效时，相隔一个机器周期后发送控制端SEND有效，即允许RXD发送数据，同时允许从TXD端输出移位脉冲。显示电路的连接如图。2.4 电源电路由于该系统需要稳定的5 V电源，因此设计时必须采用能满足电压、电流和稳定性要求的电源。该电源采用三端集成稳压器LM7805。它仅有输入端、输出端及公共端3个引脚，其内部设有过流保护、过热保护及调整管安全保护电路由于所需外接元件少，使用方便、可靠，因此可作为稳压电源。电源电路连接如图。2.5 报警电路系统中的报警电路是由发光二极管和限流电阻组成。 3 程序设计系统程序主要包括主程序，温度转换子程序，温度显示子程序，报警子程序等。3.1主程序 主程序的主要功能是负责温度的实时显示，读出并处理DS18B20的测量的当前温度值，温度测量每秒进行一次。其流程图与程序如下void main(void) Sound_Off; while(1) convert_temp(); display(); 3.2温度转换子程序 温度转换子程序的流程图和主要程序（转换部分）如下：void convert_temp(void) reset_18b20(); write_a_byte(0xcc); write_a_byte(0x44); delay_18b20(150); reset_18b20(); write_a_byte(0xcc); write_a_byte(0xbe); templ=read_a_byte(); temph=read_a_byte(); 3.3温度显示子程序 把温度转换的数据以整数和小数的形式显示出来。程序如下void display(void) uchar a,b; int i; a=(temph&0x07)4)&0x0f);/整数部分 b=(templ&0x0f)*6.25;/小数部分 for(i = 0;i 500; i +) Select_num4; Output = leda/10; Output = 0xFF; for(i = 0;i 500; i +) Select_num3; Output = leda%10 & 0x7f; Output = 0xFF; for(i = 0;i 500; i +) Select_num2; Output = ledb/10; Output = 0xFF; for(i = 0;i 25) | (a 18) Sound_On; else Sound_Off; 4 数据测试 本设计通过keil软件编译程序，通过proteus ISIS实现仿真现象，现象中85.00度为初始温度，因为DS18B20有严格的时间规定，所以仿真中数字有点闪烁。显示人体最适的环境温度是18到25度，所以该设计特别设计了低于18度高于25度喇叭响（即为报警），以给人们提供信息是否需要开空调开取暖器之类的。仿真图如下5 总结与体会 毕业设计是对大学所学知识的一次运用和检阅，同时对自学能力提出很高的要求。 首先，在做这次课程设计的过程中，我学会了高效率的查阅资料、运用工具书、利用网络查找资料。为了让自己的设计更加完善，查阅这方面的实际资料是十分必要的，也是必不可少的。其次，在这次课程设计中，我运用了以前学过的专业课知识，如：proteus仿真、C语言、电路分析基础等。我深刻认识到学习不应该有偏科现象，各方面的知识都应该要接触，认真学习每门课程。最后，要做好一个课程设计，就必须做到：在设计程序之前，对所用单片机的内部结构有一个系统的了解，知道该单片机有哪些资源；要有一个清晰的思路和一个完整的软件流程图；在设计程序时，反复修改、不断改进是程序设计的必经之路；要养成注释程序的好习惯，这样为资料的保留和交流提供了方便；在设计中遇到的问题要记录，以免下次遇到同样的问题。在以后的工作学习中，要理论联系实际，把我们所学的理论知识用到实际当中。参考文献1 曾令琴，电路分析基础（第2版），北京，人民邮电出版社，2008.2 谭浩强，C语言程序设计（第2版），北京，清华大学出版社，2008.3 王廷才，电子线路CAD Protel 99 SE（第2版），北京，机械工业出版社，2007.4 张秀国，单片机C语言程序设计教程与实训，北京，北京大学出版社，2008.5 百度文库6 豆丁网致 谢毕业论文即将完成，我的学生生涯也要告一段落了。借此机会，我要对三年来帮助过我的人表示深深的感谢。 我要特别感谢我的指导老师潘老师的热情关怀和悉心指导。在我撰写论文的过程中，潘