简易数字温度计设计

1、目录摘要2系统设计21.1设计任务21.2设计要求22系统方案论证22.1主控模块的论证与选择22.2显示模块的论证与选择32.3按键模块的论证与选择33系统理论分析与计算33.1 DS18B20的理论分析与计算34电路与程序设计44.1电路的设计44.2程序的设计75测试方案与测试数据85.1测试方案85.2 测试条件与仪器95.3 测试结果96 总结9附录 主要源程序10摘要：本系统利用单片机AT89C52采用程序设计方法来测试温度，还可以通过两个按键设置温度报警上限，当测试温度超过设定的温度上限时，蜂鸣器器就会报警且绿灯关闭，红灯点亮；当温度低于上限时蜂鸣器关闭且红灯关闭，绿灯点亮。并通

2、过液晶屏1602显示其测试温度以及设置的上限温度。 关键词：STC89C52、LCD1602、DS18B20简易数字温度计设计系统设计1.1设计任务设计一数字温度测量系统，能自动实现实际温度的测量与显示。1.2设计要求1.2.1基本功能（1）测温范围-30+120。（2）测量误差在±0.5之内。（3）能正常显示测量的温度。1.2.2扩展功能（1）增加温控功能，并可修改设置温控的上下限。（2）增加温控报警功能。2系统方案论证 本系统主要由主控模块、显示模块、按键模块、蜂鸣器模块、LED模块、传感器模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。2.1主控模块的论证与选择 方案一：AT89C52

3、单片机是一种高性能8位单片微型计算机。内核本身具有丰富的指令集，足够实现本次作品的全部基本功能和部分拓展功能，相比Atmega16我们对AT89C52更为熟悉，且芯片价格较低，性价比高。 方案二：采用ATmega16芯片作为主控芯片。由于对芯片的不熟悉，导致如果想要实现温度计全部基本功能和部分拓展功能，较为困难。综上所述，选择方案一。2.2显示模块的论证与选择 方案一：采用LCD1602显示。LCD1602相对便宜，虽然其本身不能显示中文，但是温度计只需显示数字和一些英文，符合这次设计要求。 方案二：采用LCD12864显示。LCD12864屏幕显示细腻直观，且可以显示中文，但是相对昂贵。 综

4、上所述，选择方案一。2.3按键模块的论证与选择 方案一：采用4X4矩阵按键。尽管按键一目了然，但连线复杂，扫描过程烦琐，会耗费大量的系统资源。 方案二：独立按键，我们只使用了两个按键来调节上限，大大节省了系统硬件资源，便于系统扩展。 综上所述，选择方案二。3系统理论分析与计算3.1 DS18B20的理论分析与计算DS18B20 通过编程，可以实现最高 12 位的温度存储值，在寄存器中，以补码的格式存储，如图1所示。图1 DS18B20 温度数据格式寄存器一共 2 个字节，LSB 是低字节，MSB 是高字节，其中 MSb 是字节的高位，LSb 是字节的低位。大家可以看出来，二进制数字，每一位代表

5、的温度的含义，都表示出来了。其中 S表示的是符号位，低 11 位都是 2 的幂，用来表示最终的温度。DS18B20 的温度测量范围是从-55 度到+125 度，而温度数据的表现形式，有正负温度，寄存器中每个数字如同卡尺的刻度一样分布，如图 2所示。图2 DS18B20 温度值二进制数字最低位变化 1，代表温度变化 0.0625 度的映射关系。当 0 度的时候，那就是0x0000，当温度 125 度的时候，对应十六进制是 0x07D0，当温度是零下 55 度的时候，对应的数字是 0xFC90。反过来说，当数字是 0x0001 的时候，那温度就是 0.0625 度了。 4电路与程序设计4.1电路的

6、设计4.1.1系统总体框图系统总体框图如图3所示STC89C52独立按键*2LCD1602DS18B20温度传感器最小系统蜂鸣器模块LED*2图3 系统总体框图4.1.2控制按键&LED电路 按下S1能增加温度报警上限，按下S2能减少温度报警上限。测试温度低于上限时，绿灯LED1亮。当温度超过设定的上限时，红灯LED2亮。图4 控制按键&LED4.1.3蜂鸣器电路 当测试温度超过设定温度时，蜂鸣器开启；当测试温度低于设定温度时，蜂鸣器关闭。蜂鸣器电流相对较大，因此需要用三极管驱动，并且加了一个 1K欧的电阻作为限流电阻。此外还加了一个 D1二极管，这个二极管叫做续流二极管。图5

7、 蜂鸣器电路4.1.4显示电路显示电路使用LCD1602,第一行显示”Temperature”第二行显示测试温度和温度上限，两者中间显示一个”或”。RP1为上拉排阻。图6 显示电路4.1.5传感器电路图7 传感器电路4.1.6总体电路图8 整体电路4.1.7电源 使用5V直流电源。4.2程序的设计4.2.1程序功能描述（1）能够测试-30+120的温度。（2）按下S1能增加温度报警上限，按下S2能减少温度报警上限。（3）测试温度低于上限时，绿灯亮，蜂鸣器关闭。当温度超过设定的上限时，红灯亮且蜂鸣器响起。4.2.2程序流程图开始定时器初始化启动DS18B20液晶初始化读取温度温度<warn

8、T?蜂鸣器开启红灯点亮绿灯关闭将二进制转换成整数并显示到LCD上蜂鸣器关闭红灯关闭绿灯点亮是否S1按下？S2按下？warnT+1warnT-1是是否否图9 程序流程图5测试方案与测试数据5.1测试方案5.1.1软件仿真测试用Proteus 7.5软件画出电路图，模拟硬件对程序进行调试。 5.1.2硬件软件联调将编写的单片机C语言程序下载到实际硬件中，进行硬件软件联调。5.2 测试条件与仪器测试条件：检查多次，仿真电路和硬件电路必须与系统原理图完全相同，并且检查无误，硬件电路保证无虚焊。测试仪器：数字示波器，数字万用表。5.3 测试结果系统上电运行后，LCD能正常显示测试温度且绿灯点亮

9、，测试温度每秒更新。按下S1能使报警温度上限 +1，按下S2能使报警温度上限-1。当测试温度超过上限温度时，绿灯关闭，红灯点亮且蜂鸣器开启；当测试温度低于上限温度时，红灯关闭，绿灯点亮且蜂鸣器关闭。6 总结本系统以单片机STC89C52芯片为核心部件，利用LCD1602、独立按键、蜂鸣器、DS18B20并配合C语言算法实现了简易数字温度计设计，完成此次设计题目中的全部基本功能和部分拓展功能。在系统设计过程中，力求硬件线路简单，充分发挥软件编程方便灵活的特点，来满足系统设计要求。在本次设计的过程中，遇到了许多突发事件和困难，设计制作曾一度止步不前，但通过仔细分析和调整后解决了一个又一个的问题。在

10、整个过程中我们深刻的体会到团队精神的重要性，并提高了自己解决问题的能力。附录 主要源程序main程序:#include <reg52.h>sbit KEY1 = P10; / 上调报警温度sbit KEY2 = P11; / 下调报警温度sbit LED1 = P12; / 正常时绿灯亮sbit LED2 = P13; / 报警时红灯亮sbit BUZZ = P16;bit enBuzz = 0; /蜂鸣器使能标志bit flag1s = 0; /1s定时标志unsigned int warnT = 30; /报警温度值unsigned char T0RH = 0; /T0重载值的

11、高字节unsigned char T0RL = 0; /T0重载值的低字节void ConfigTimer0(unsigned int ms); unsigned char IntToString(unsigned char *str, int dat);extern bit Start18B20();extern bit Get18B20Temp(int *temp);extern void InitLcd1602();extern void LcdShowStr(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char *str);extern voi

12、d LcdWriteCmd(unsigned char cmd);void main() bit res;bit backup = 1; int temp; /读取到的当前温度值 int intT, decT; /温度值的整数和小数部分 unsigned char len,len1; unsigned char str12,str112; EA = 1; /开总中断P1 = 0XF3; ConfigTimer0(1); /T0定时1ms Start18B20(); /启动DS18B20 InitLcd1602(); /初始化液晶 while (1) if (flag1s) /每秒更新一次温度

13、flag1s = 0; res = Get18B20Temp(&temp); /读取当前温度 if (res) /读取成功时，刷新当前温度显示 intT = temp >> 4; /分离出温度值整数部分 decT = temp & 0xF; /分离出温度值小数部分 len = IntToString(str, intT); /整数部分转换为字符串 len1 = IntToString(str1, warnT); /报警温度转换为字符串 strlen+ = '.' /添加小数点 decT = (decT*10) / 16; /二进制的小数部分转换为1/

14、位十进制位 strlen+ = decT + '0' /十进制小数位再转换为/ASCII字符strlen+ = 0xdf; /添加字符串“”strlen+ = 'C'strlen+ = ' 'strlen = '0' /添加字符串结束符str1len1+ = 0xdf; /添加字符串“”str1len1+ = 'C'str1len1 = '0' /添加字符串结束符if (intT < warnT) /超过报警温度时执行报警 enBuzz = 0;/关闭蜂鸣器 LcdWriteCmd(0x01)

15、; /清屏 LcdShowStr(2, 0, "Temperature");/显示第一行 LcdShowStr(2, 1, str); /显示实时温度 LcdShowStr(9, 1, "<"); LcdShowStr(11, 1, str1); /显示报警温度 else enBuzz = 1; /启动蜂鸣器发声 LcdWriteCmd(0x01); /清屏 LcdShowStr(4, 0, "Warning!"); /显示警告 LcdShowStr(0, 1, "Temp:"); LcdShowStr(5,

16、 1, str); /显示实时温度 LcdShowStr(11, 1, ">"); LcdShowStr(12, 1, str1); /显示报警温度 else /读取失败时，提示错误信息 LcdShowStr(4, 1, "error!"); Start18B20(); /重新启动下一次转换 /* 按键动作函数 */void KeyAction () if (KEY1 = 0) KEY1 = 1; warnT+; else if (KEY2 = 0) KEY2 = 1; warnT-; /* 整型数转换为字符串，str-字符串指针，dat-待转换数

17、，返回值-字符串长度 */unsigned char IntToString(unsigned char *str, int dat) signed char i = 0; unsigned char len = 0; unsigned char buf6; if (dat < 0) /如果为负数，首先取绝对值，并在指针上添加负号 dat = -dat; *str+ = '-' len+; do /先转换为低位在前的十进制数组 bufi+ = dat % 10; dat /= 10; while (dat > 0); len += i; /i最后的值就是有效字符的个

18、数 while (i- > 0) /将数组值转换为ASCII码反向拷贝到接收指针上 *str+ = bufi + '0' *str = '0' /添加字符串结束符 return len; /返回字符串长度/* 配置并启动T0，ms-T0定时时间 */void ConfigTimer0(unsigned int ms) unsigned long tmp; /临时变量 tmp = 11059200 / 12; /定时器计数频率 tmp = (tmp * ms) / 1000; /计算所需的计数值 tmp = 65536 - tmp; /计算定时器重载值 tm

19、p = tmp + 28; /补偿中断响应延时造成的误差 T0RH = (unsigned char)(tmp>>8); /定时器重载值拆分为高低字节 T0RL = (unsigned char)tmp; TMOD &= 0xF0; /清零T0的控制位 TMOD |= 0x01; /配置T0为模式1 TH0 = T0RH; /加载T0重载值 TL0 = T0RL; ET0 = 1; /使能T0中断 TR0 = 1; /启动T0/* T0中断服务函数，完成250ms, 1s定时 */void InterruptTimer0() interrupt 1 static unsig

20、ned int tmr1s = 0;static unsigned int tmrms = 0; TH0 = T0RH; /重新加载重载值 TL0 = T0RL;if (enBuzz) /蜂鸣器发声处理 BUZZ = BUZZ; /启动蜂鸣器发声LED1 = 0;LED2 = 1;else BUZZ = 1;/关闭蜂鸣器LED1 = 1;LED2 = 0; tmr1s+;tmrms+;if (tmrms >= 250)/延时250ms tmrms = 0; KeyAction (); if (tmr1s >= 1000) /定时1s tmr1s = 0; flag1s = 1; D

21、S18B20程序：#include <reg52.h>#include <intrins.h>sbit IO_18B20 = P32; /DS18B20通信引脚/* 软件延时函数，延时时间(t*10)us */void DelayX10us(unsigned char t) do _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); while (-t);bit Get18B20Ack()bit ack;EA = 0;IO_18B20 = 0;DelayX10us(50);IO_1

22、8B20 = 1;DelayX10us(6);ack = IO_18B20;while(!IO_18B20);EA = 1;return ack;void Write18B20(unsigned char dat)unsigned char mask;EA = 0;for(mask=0x01; mask!= 0; mask<<=1)IO_18B20 = 0;_nop_();_nop_();if(mask&dat) = 0)IO_18B20 = 0;elseIO_18B20 = 1;DelayX10us(6);IO_18B20 = 1;EA = 1;unsigned char

23、 Read18B20()unsigned char dat;unsigned char mask;EA = 0;for(mask=0x01; mask!=0; mask<<=1)IO_18B20 = 0;_nop_();_nop_();IO_18B20 = 1;_nop_();_nop_();if(!IO_18B20)dat &= mask;elsedat |= mask;DelayX10us(6);EA = 1;return dat;bit Start18B20()bit ack;ack = Get18B20Ack();if(ack = 0)Write18B20(0xCC

24、);Write18B20(0x44);return ack;bit Get18B20Temp(int *temp)bit ack;unsigned char LSB, MSB;ack = Get18B20Ack();if(ack = 0)Write18B20(0xCC);Write18B20(0xBE);LSB = Read18B20();MSB = Read18B20();*temp = (int)MSB<<8) + LSB;return ack;LCD1602程序：#include <reg52.h>#define LCD1602_DB P0sbit LCD1602

25、_RS = P20;sbit LCD1602_RW = P21;sbit LCD1602_E = P22;/* 等待液晶准备好 */void LcdWaitReady() unsigned char sta; LCD1602_DB = 0xFF; LCD1602_RS = 0; LCD1602_RW = 1; do LCD1602_E = 1; sta = LCD1602_DB; /读取状态字 LCD1602_E = 0; while (sta & 0x80); /bit7等于1表示液晶正忙，重复检测直到其等于0为止/* 向LCD1602液晶写入一字节命令，cmd-待写入命令值 */void LcdWriteCmd(unsigned char cmd) LcdWaitReady(); LCD1602_RS = 0; LCD1