单片机数字温度计.doc

摘要在医疗、气象、粮食仓库自动化控制等领域, 对温度参数的采集、记录是极其重要的工作之一。常见的玻璃管温度计，是靠管内水银升降来判断温度值的高低。当光线较暗时，就看不清水银位置，给观察带来不便，并且有时候在某些领域内其应用被限制，而且测量精度在一定领域内并不能符合相关要求。在有些应用时要求温度计具有一定的报警功能，能一定程度上提醒并能减少损失。随着微处理器技术及超大规模集成电路技术的高速发展, 使得各种功能强大的自动化、智能型温控系统的设计方案被不断的提出。这些温度监控系统灵敏度高，测量精确，兼具报警功能，能及时提醒温度是否在一定能够范围。工作环境：要求在环境防护和环境保护方面有所考虑（比如：电磁污染问题等），社会及政治的影响等综合考虑，而且性价比高。性能指标：温度测量范围：-50110,精度0.5;功能：对温度测量较为精确，能自动报警。 目录1. 概述1.1设计任务.41.2性能指标.41.3方案论证.42. 系统总体设计方案及硬件设计2.1总体方案框图.62.2系统工作原理.63. 软件设计 3.1AT89S52单片机.73.2温度传感器.83.3显示电路.114 Proteus软件仿真4.1温度测量电路.124.2系统仿真电路图.135课程设计体会.14参考文献.15附1：源程序代码附2：系统原理图1 概述1.1 设计任务用单片机和仿真系统设计具有数码显示兼具报警播放功能的数字温度计1.2 性能指标温度基本测量范围：-50110,精度小于0.5;具有LED数码直读显示；可以设定温度上下限报警范围；具有一定的可扩展功能。1.3 方案论证当将单片机用作测控系统时，系统总要有被测信号输入通道，由计算机拾取必要的输入信息。对于测量系统而言，如何准确获得被测信号是其核心任务；而对测控系统来讲，对被控对象状态的测试和对控制条件的监察也是不可缺少的环节。方案一：利用常见的PIC单片机作为核心器件，再拿专门的DSP芯片来实现语音播放功能。由于DSP芯片的功能强大，其优点是在于使用软件对语音进行编码和解码，编解码方式较为灵活且速度也较快，具有较强的控制功能。但却点在于存储语音数据的容量不大，而且DSP芯片的价格相对较高，开发难度较大。方案二：采用通用的控制芯片和专门的语音压缩编解码芯片。其优点在于使用硬件对语音进行解码和编码，编解码的速度较快，具有一定的控制功能。但缺点是语音数据一般是固化在存储器上，不可以进行即使的动态更新，采用硬件编解码，系统用途单一，不利于进一步改进，缺乏灵活和广泛的适应性。方案三：采用单片机作为主控系统，再加上温度传感器。不需用专门的DSP芯片和和专门的语音编解码芯片，只需外加一个小喇叭即可。而其硬件资源相对丰富，接口相对多。控制方便而且性价比高。综上比较和论证，本人选择c51单片机作为主控芯片。下面来介绍各部分的内容和功能。 2 系统总体方案及硬件设计系统工作原理2.1总体方案框图单片机语音报警信号放大温度测量显示电路按键 图2-1 系统组成2.2 系统工作原理本设计是基于单片机对数字信号的高敏感和可控性、温度传感器可以产生数字信号。其基本构成如图2-1所示。该系统利用单片机AT89S52作为系统的控制中心，采用温度传感器DS18B20，将测量到的温度值送入单片机中，经过数据处理后，进行实时显示，并通过按键控制测量结果。3 系统硬件介绍3.1 AT89S52单片机 At89s52 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。 AT89S52具有以下标准功能： 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。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻 辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工 作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结， 单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。AT89S52单片机及其引脚3.1.1 芯片特性 与MCS-51单片机产品兼容 、8K字节在系统可编程Flash存储器、 1000次擦写周期、 全静态操作：0Hz33MHz 、 三级加密程序存储器 、 32个可编程I/O口线 、三个16位定时器/计数器 八个中断源 、全双工UART串行通道、 低功耗空闲和掉电模式 、掉电后中断可唤醒 、看门狗定时器 、双数据指针 、掉电标识符 。3.2 温度传感器DS18B20衡量温湿度传感器的原则主要有测量范围、工作环境、线性度、不重复性、迟滞、灵敏度、零点时间漂移、响应速度、稳定性及其体积大小等。DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，具有3引脚TO92小体积封装形式；温度测量范围为55125,可编程为9位12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出；其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生；多个DS18B20可以并联到3根或2根线上，CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。以上特点使DS18B20非常适用于远距离多点温度检测系统。3.2.1 DS18B20的内部结构主要由4部分组成：64位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的管脚排列如图 3.4所示，DQ为数字信号输入/输出端；GND为电源地；VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地，见图 2-3）。 图 3-2 DS18B20的内部结构3.2.2 DS18B20封装形式 图 3-3 DS18B20封装形式3.2.3 DS18B20的工作时序DS18B20的一线工作协议流程是：初始化ROM操作指令存储器操作指令数据传输。其工作时序包括初始化时序、写时序和读时序，如图 3.5、图 3.6和图 3.7所示。图 3-4 DS18B20初始化时序图 3-5 DS18B20写时序 图 3-6 DS18B20读时序3.3 液晶显示 使用7SEG-mpx2-cc 型数字LED显示温度。此元件有四个LED数码管，可同时显示多位数字，可精确温度到小数点后两位，精确度很高。而且管脚驱动接线简单。 4 Proteus软件仿真 4.1 温度测量电路DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器,具有3引脚TO - 92小体积封装形式;温度测量范围为- 55 + 125,可编程为9 12 位A /D转换精度,被测温度用符号扩展的16 位数字量方式串行输出。其工作电源既可在远端引入,也可采用寄生电源方式产生;多DS18B20可以并联到3根或2根线上, CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信,占用微处理器的端口较少,可以节省大量的引线和逻辑电路。以上特点使DS18B20非常适用于远距离多点温度检测系统。电路如图4-3所示图 4-3温度测量4.2系统仿真电路图 5.课程设计体会通过一个月的课程设计，是我深深地体会到理论知识与实践之间的差别。有时候虽然理论上的除了结论，或者可行，可是到了实践上就不免困难重重。通过这次实习，让我们动手设计，不仅巩固了知识，而且让所学的知识通过实践的形式得以转化为相应的产品和成果，这是让人很欣慰的，也激发了我们学习的兴趣。在课程设计上遇到了很多的困难，也让我们看到了自身学习上的不足之处。有很多知识不仅仅是课本上的，还需要我们课下多总结，多查阅资料以弥补新的知识。这次实习转眼就结束了，可带给我们的收获却是很多，也让我们学到了合作解决困难，查阅资料的习惯。单片机技术的发展速度很快，我们必须学好基础知识，多动手实践，这次实习让我们深刻体会到动手的重要性。实只是一次练习，而我们应该随时随地的去准备练习。这次的实习无疑为我们以后的设计打下了很好的基础。参考文献：【1】单片机原理及应用技术，中国矿业大学出版社【2】微型计算机原理及应用，中国电力出版社【3】MCS-51单片机原理及应用，天津大学出版社【4】 单片微型计算机原理接口与应用，第1版 北京：北京邮电大学出版社，1996 附1 ： #include reg52.h#include intrins.h#define uchar unsigned charsbit P3_2=P32;sbit P3_3=P33;sbit P3_4=P34;sbit P3_5=P35;sbit DATA = P36;sbit alarm=P37;sbit red=P14;unsigned int temp1; unsigned char tempz,tempx;unsigned char a,k;char sz,xz,sx,xx;unsigned char buf4;unsigned char code table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;void delay(unsigned char num)while(num-) ;void delay1(unsigned char x) unsigned char j; while(x-) for(j=0;j100;j+); void xdisplay(char x,char y)static unsigned char flag=0,z=0;if(a=0)if(x=0)P0=tabley;P2=0xf7;delay1(1);P2=0xff;P0=tablex%10|0x80;P2=0xfb;delay1(1);P2=0xff;P0=table(x%100)/10;P2=0xfd;delay1(1);P2=0xff;if(x/100!=0)P0=tablex/100;P2=0xfe;delay1(1);P0=0x00;P2=0xff;if(a=1)if(flag=0)P0=tabley;P2=0xf7;delay1(1);P2=0xff;z+;if(z=20)z=0;flag=1;if(flag=1)P2=0xff;delay1(1);z+;if(z=20)z=0;flag=0;if(x=0)P0=tablex%10|0x80;P2=0xfb;delay1(1);P2=0xff;P0=table(x%100)/10;P2=0xfd;delay1(1);P2=0xff;if(x/100!=0)P0=tablex/100;P2=0xfe;delay1(1);P2=0xff;if(x=0)if(flag=0)P0=tablex%10|0x80;P2=0xfb;delay1(1);P2=0xff;P0=table(x%100)/10;P2=0xfd;delay1(1);P2=0xff;if(x/100!=0)P0=tablex/100;P2=0xfe;delay1(1);P2=0xff;z+;if(z=20)z=0;flag=1;if(flag=1)P2=0xff;delay1(1);P2=0xff;z+;if(z=20)z=0;flag=0;P0=tabley;P2=0xf7;delay1(1);P2=0xff;if(x0)if(flag=0)P0=table(-x)%10|0x80;P2=0xfb;delay1(1);P2=0xff;P0=table(-x)/10;P2=0xfd;delay1(1);P2=0xff;P0=0x40;P2=0xfe;delay1(1);P2=0xff;z+;if(z=20)z=0;flag=1;if(flag=1)P2=0xff;delay1(1);P2=0xff;z+;if(z=20)z=0;flag=0;P0=tabley;P2=0xf7;delay1(1);P2=0xff;void display() unsigned char i; unsigned char code Ss4=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7; for(i=0;i0;i-) DATA = 0; / 给脉冲信号 dat=1; DATA = 1; / 给脉冲信号 if(DATA) dat|=0x80; delay(8); return(dat);/写一个字节void WriteOneChar(unsigned char dat) uchar i=0; for (i=8; i0; i-) DATA = 0; DATA = dat&0x01; delay(10); DATA = 1; dat=1; delay(8);/读取温度int ReadTemperature(void) uchar a=0; uchar b=0; int t=0; Init_DS18B20(); WriteOneChar(0xCC); / 跳过读序号列号的操作 WriteOneChar(0x44); / 启动温度转换 Init_DS18B20(); WriteOneChar(0xCC); /跳过读序号列号的操作 WriteOneChar(0xBE); /读取温度寄存器等（共可读9个寄存器） 前两个就是温度 a=ReadOneChar();/低位 b=ReadOneChar();/高位 t=b; t=8; t=t|a;return(t); void xiaodou(unsigned char a ) if(a=0) delay(10);void tiaozheng( )xiaodou(P3_2);if(P3_2=0)while(!P3_2);a=0;k+;if(k=3)k=0;xiaodou(P3_3);if(P3_3=0)while(!P3_3);if(k!=0)a+;if(a=3)a=0;xiaodou(P3_4);if(P3_4=0)while(!P3_4);if(k=1)switch(a)case 0: break;case 1: sx+;if(sx=10)sx=0;break;case 2: sz+ ;if(sz=115)sz=-50;break;if(k=2)switch(a)case 0