单片机数字温度计测温报警电路课程设计报告

1、南京工程学院 通信工程学院 单片机原理及应用课程设计报告实验学生班级 实验学生姓名 实验学生学号 实 验 时 间 实 验 地 点 指 导 教 师 实验成绩评定 指导教师签字 年 月 日目录摘要3方案论证3方案一3方案二3一.芯片介绍41.1 AT89C5141.2 DS18B205二.设计目的6三.设计要求6四.设计思路64.1硬件设计64.2 软件设计64.2.1 主程序64.2.2 读温度函数74.2.3 温度转换函数74.2.4 温度显示函数8五 电路设计95.1 外部振荡源设计95.2 1602液晶显示电路95.3 数码管报警次数电路设计95.4 LED报警闪烁电路105.5 蜂鸣器电

2、路105.6 DS18B20与AT89C51连接电路105.7 报警温度改变电路11六.程序分析116.1主函数116.2 读取温度函数126.3 温度转换函数126.4 显示函数126.5软件运行时间函数146.6改变报警温度146.7报警计数15七.单片机资源配置15八. 小结15九.参考文献16附录 总电路原理图17附录 C程序18 摘要 随着国民经济的发展，人们需要对各中加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中温度进行监测和控制。采用单片机来对他们控制不仅具有控制方便，简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大的提高产品的质量和数量。在日常生活及工业生产过程中，经

3、常要用到温度的检测及控制，温度是生产过程和科学实验中普遍而且重要的物理参数之一。在生产过程中，为了高效地进行生产，必须对它的主要参数，如温度、压力、流量等进行有效的控制。温度控制在生产过程中占有相当大的比例。温度测量是温度控制的基础，技术已经比较成熟。传统的测温元件有热电偶和二电阻。而热电偶和热电阻测出的一般都是电压，再转换成对应的温度，这些方法相对比较复杂，需要比较多的外部硬件支持。我们用一种相对比较简单的方式来测量。我们采用美国DALLAS半导体公司继DS18B20之后推出的一种改进型智能温度传感器DS18B20作为检测元件，温度范围为-55125 C,最高分辨率可达0.0625 C。DS

4、18B20可以直接读出北侧温度值，而且采用三线制与单片机相连，减少了外部的件电路，具有低成本和易使用的特点。本文介绍一种基于AT89C51单片机的一种温度测量及报警电路,该电路采用DS18B20作为温度监测元件，测量范围0-+100，使用LED模块显示，能设置温度报警上下限。正文着重给出了软硬件系统的各部分电路，介绍了集成温度传感器DS18B20的原理，AT89C51单片机功能和应用。该电路设计新颖、功能强大、结构简单 关键词：温度测量；DS18B20；AT89C51方案论证该系统主要由温度测量和数据采集两部分电路组成，实现的方法有很多种，下面将列出两种在日常生活中和工农业生产中经常用到的实现

5、方案。 方案一：使用热敏电阻由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路，感温电路比较麻烦。 方案二：采用数字温度芯片DS18B20 采用数字温度芯片DS18B20 测量温度，输出信号全数字化。便于单片机处理及控制，省去传统的测温方法的很多外围电路。且该芯片的物理化学性很稳定，它能用做工业测温元件，此元件线形较好。在0100 摄氏度时，最大线形偏差小于1 摄氏度。DS18B20 的最大特点之一采用了单总线的数据传输，由

6、数字温度计DS18B20和微控制器AT89c51构成的温度测量装置,它直接输出温度的数字信号,可直接与计算机连接。这样,测温系统的结构就比较简单,体积也不大。采用51 单片机控制，软件编程的自由度大，可通过编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制，而且体积小，硬件实现简单，安装方便。从以上两种方案，容易看出方案一的测温装置可测温度范围宽、体积小，但是线性误差较大。方案二的测温装置电路简单、精确度较高、实现方便、软件设计也比较简单，故本次设计采用了方案二。 一.芯片介绍1.1 AT89C51AT89C51 提供以下标准功能：4k 字节Flash 闪烁存储器，128字节内部RAM，32 个I/O 口线

7、，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行接口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。1.2 DS18B20性能描述：、 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。 、测温范围 55+125，固有测温误差（注意，不是分辨率，这里之前是错误的）0.5。、支持多点组网功能，多个

8、DS18B20可以并联在唯一的三线上，最多只能并联8个，实现多点测温，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。、工作电源: 35V/DC （可以数据线寄生电源） 、在使用中不需要任何外围元件、 测量结果以912位数字量方式串行传送 、不锈钢保护管直径 6 、适用于DN1525, DN40DN250各种介质工业管道和狭小空间设备测温、 标准安装螺纹 M10X1, M12X1.5, G1/2”任选 、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。字节序号功能0温度转换后的低字节1温度转换后的低字节2高温度触发器TH3低温度触发器TL4配置寄存器5保留6保留7

9、保留8CRC校验寄存器二.设计目的2.1掌握单总线协议的基本特点及通信过程；2.2掌握数字温度传感线DS18B20的基本特点及单总线控制协议；2.3掌握单片机IO端口模拟单总线时序控制程序的编写方法；2.4掌握LCD液晶显示器的显示驱动方法。三.设计要求3.1单片机P0.0和DS18B20的数据端相连；3.2编写单片机通过IO端口模拟单总线时序控制DS18B20的程序，读出温度；3.3在1602字符点阵液晶显示模块上显示实测温度。四.设计思路4.1硬件设计 按照系统设计功能的要求，确定系统由3个模块组成：主控制器、测温电路和显示电路。数字温度计总体电路结构框图所示：DS18B20扫描驱动显示电

10、路AT89C51 主 控 制 器4.2 软件设计本系统的软件系统主要可分为主程序，读温度函数，温度转换函数，显示函数等几个模块。 4.2.1 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的测量温度值。温度测量每1S进行一次。主流程图如下： 4.2.2 读温度函数 4.2.3 温度转换函数流程图如下： 4.2.4 温度显示函数流程图如下：五 电路设计5.1 外部振荡源设计5.2 1602液晶显示电路5.3 数码管报警次数电路设计5.4 LED报警闪烁电路5.5 蜂鸣器电路5.6 DS18B20与AT89C51连接电路5.7 报警温度改变电路六.程序分析6.1主函数voi

11、d main()delay(10);flag=0;init();initds18b20();while(1)flag=0;Read_Temperature(); temperature_cov();display();6.2 读取温度函数 void Read_Temperature(void)ow_reset();write_byte(0xCC); write_byte(0x44); ow_reset();write_byte(0xCC);write_byte(0xBE); temp.c1=read_byte();temp.c0=read_byte();6.3 温度转换函数 void temp

12、erature_cov(void) cc=temp.c0*256.0+temp.c1; /将温度从两个八位数表示成一个十六位数 if (temp.c00xF8)/判断温度是正数还是负数flag=1; /温度为负数flag置1cc=cc+1; cc=cc*0.0625;xs = temp.x&0x0f;xs = xs*10;xs = xs/16; 6.4 显示函数 void display()int i;wc51r(0x80); /写入缓冲区起始地址为第一行第一列 wc51ddr(0x53); /szmwc51ddr(0x5a);wc51ddr(0x4d);wc51ddr(0x20);wc51d

13、dr(0x20);time();buzzer=1;for( i=0;ihigh) buzzer=0;for(i=0;i6;i+) wc51ddr(0x20);wc51r(0xc5); wc51ddr(0x41);wc51ddr(0x4c);wc51ddr(0x41);wc51ddr(0x52);wc51ddr(0x4d);for(i=0;i6;i+) wc51ddr(0x20); wc51ddr(0x54); wc51ddr(0x4d);if(flag = 1)wc51ddr(0x2d); /如果flag为1表示温度为负值，显示-符号,否则显示+if(cc = -10) buzzer = 0;

14、else wc51ddr(0x2b); count();wc51ddr(cc/10+0x30); /十位数转换为LCD显示模式 wc51ddr(cc%10+0x30); /个位数转换为LCD显示模式 wc51ddr(0x2e); /显示.小数点wc51ddr(xs+0x30); wc51ddr(0xdf); /显示。符号 wc51ddr(0x43); /显示C 符号wc51ddr(0x20); wc51ddr(0x41);wc51ddr(0x3a);wc51ddr(high/10+0x30);wc51ddr(high%10+0x30);s+;for( i=0;i59) s = 0;m+;if(

15、m59)m = 0;h+;if(h11)h=0;wc51ddr(h/10+0x30); wc51ddr(h%10+0x30);wc51ddr(0x3a);wc51ddr(m/10+0x30); wc51ddr(m%10+0x30);wc51ddr(0x3a);wc51ddr(s/10+0x30);wc51ddr(s%10+0x30);6.6改变报警温度 void change() delay(5); if(zeng = 0)high+;if(jian = 0)high-;delay(100); 6.7报警计数 unsigned char code CharCode=0xc0,0xf9,0xa4

16、,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e;void count()if(buzzer = 0)c+;if(c15) c=0;P0 = CharCodec;七.单片机资源配置引脚名称用途P24DS18B20温度传感器P20RS1602数据命令选择端P21E1602使能端P22LEDP27蜂鸣器报警P25加1按键温度报警上限调整P26减1按键温度报警上限调整P3LED灯报警闪烁灯P2数码管报警次数P1D0D71602数据线八. 小结通过一周的课程设计，我对课上的知识理解的更加透彻，对c语言的编程也更加熟练，在

17、收获知识的同时，还收获了阅历，收获了成熟，在此过程中，我们通过查找大量资料，请教老师，以及不懈的努力，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。更重要的是，在课上，我们学会了很多学习的方法，而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。九.参考文献1. 单片机原理与应用及C51程序设计（第2版）【谢维成 杨加国 主编】2. 单片机原理与应用实验与课程设计指导书 【岳俊生 宗慧 编】附录 总电路原理图附录 C程序#include #include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intvoid fbusy();voi

18、d init();void wc51r(uchar cmd) ;void wc51ddr(uchar dat);uchar ow_reset(void);void initds18b20(void);uchar read_byte(void);void write_byte(uchar val);void temperature_cov(void);void display();void delay(uint i);void time();void change();void count();sbit DQ =P24; /DS18B20端口sbit RS=P20;/LCD端口sbit RW=P

19、21;sbit E=P22;sbit buzzer=P27; /定义蜂鸣器端口sbit zeng = P26;/定义报警温度增减端口sbit jian = P25;unionuchar c2;uint x; temp; /联合体uchar flag; /定义温度正负值标志变量，正为0，负为1int cc,xs,h,m,s,high,c;h=0;m=0;s=0,c=0;high=29;unsigned char code CharCode=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e

20、;/*/*延时函数 */*/void delay(uint i)for(;i0;i-);/*/*复位函数 */*/uchar ow_reset(void)uchar reset;DQ=0;delay(50);DQ=1;delay(3);reset=DQ;delay(25);return(reset);/*/*初始化DS18B20 */*/void initds18b20(void) ow_reset();write_byte(0xCC);write_byte(0x4E);write_byte(0x00);write_byte(0x00);write_byte(0x7F);/*/*从单总线读取一

21、个字节 */*/uchar read_byte(void)uchar i;uchar value=0;for (i=8;i0;i-)value=1;DQ=0;DQ=1;delay(1);if(DQ)value|=0x80;delay(6);return(value);/*/*向单总线上写一个字节 */*/void write_byte(uchar val)uchar i;for(i=8;i0;i-)DQ=0;DQ=val&0x01;delay(5);DQ=1;val=val/2;delay(5);/*/*读取温度 */*/ void Read_Temperature(void)ow_reset

22、();write_byte(0xCC); write_byte(0x44); ow_reset();write_byte(0xCC);write_byte(0xBE); temp.c1=read_byte();temp.c0=read_byte();/*/*温度转换 */*/void temperature_cov(void) cc=temp.c0*256.0+temp.c1; /将温度从两个八位数表示成一个十六位数 if (temp.c00xF8)/判断温度是正数还是负数flag=1; /温度为负数flag置1cc=cc+1; cc=cc*0.0625;xs = temp.x&0x0f;xs

23、 = xs*10;xs = xs/16; /*/*显示 */*/void display()int i;wc51r(0x80); /写入缓冲区起始地址为第一行第一列 wc51ddr(0x53); /szmwc51ddr(0x5a);wc51ddr(0x4d);wc51ddr(0x20);wc51ddr(0x20);time();buzzer=1;for( i=0;ihigh) buzzer=0;for(i=0;i6;i+) wc51ddr(0x20);wc51r(0xc5); wc51ddr(0x41);wc51ddr(0x4c);wc51ddr(0x41);wc51ddr(0x52);wc51ddr(0x4d);for(i=0;i6;i+) wc51ddr(0x20); wc51ddr(0x54); wc51ddr(0x4d);if(flag = 1)wc51ddr(0x2d); /如果flag为1表示温度为负值，显示-符号,