数字温度计设计

1、单片机原理与应用技术课程设计报告（论文）基于单片机控制的数度温度计专业班级: 姓名：学 号：指导教师：2014年 12 月 08 日基于单片机控制的数字温度计一设计要求（一）基本功能1. 测温范围-501102. 精度误差不大于0.13. LED数码直读显示 （二）扩展功能1实现语音报数2可以任意设定温度的上下限报警功能二计划完成时间 三周1第一周完成软件和硬件的整体设计，同时按要求上交设计报告一份。2第二周完成软件的具体设计和硬件的制作。3第三周完成软件和硬件的联合调试。基于单片机控制的数度温度计电气125 贺娇娇摘要：本设计选择82c52为核心控制元件，设计一个数字温度计。随着时代的进步和

2、发展，单片机技术已经普及到我们生活、工作、科研 、各个领域，已经成为一种比较成熟的技术。本文主要介绍了一个基于 89S51 单片机的测温系统，详细描述了利用数字温度传感器 DS18B20 开发测温系统的过程 ，重点对传感器在单片机下的硬件连接 ，软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析，特别是数字温度传感器 DS18B20 的数据采集过程。对各部分的电路也一一进行了介绍,该系统可以方便的实现实现温度采集和显示，并可根据需要任意设定上下限报警温度 ，它使用起来相当方便 ，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点 ，适合于我们日常生活和工 、农业生产中的温度测量 ，也可以当作温度处理模块

3、嵌入其它系统中，作为其他主系统的辅助扩展。AT89c52和DS18b20结合实现最简温度检测系统，该系统结构简单 ，抗干扰能力强 ，适合于恶劣环境下进行现场温度测量，有广泛的应用前景。关键词： 单片机DS18B20温度传感器 数字温度计 AT89S521 引言 随着人们生活水平的提高，单片机的应用也越来越广泛，在日常生活中，与温度有关的也常见，例如：烧开水的锅炉需要测温度、家庭用的电磁炉需要测温度等等；所以数字温度计也普遍存在于人们的生活当中，而本电路就是结合这种思路和参考一些资料所设计的电路，这种电路可以很方便的应用到我们的现实生活中，为人们带来便利。本文主要从单片机的应用上来实现温度的测量

4、及显示。2 总体设计方案利用单片机STC89C52单片机作为本系统的中控模板。单片机可由DS18B20读出来的数据利用软件来进行处理，从而把数据传输到LED数码管显示模块中，实现温度的显示。2.1 设计思路方案一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，其中还涉及到电阻与温度的对应值的计算，感温电路比较麻烦 。而且在对采集的信号进行放大时容易受温度的影响出现较大的偏差。2.1 2方案二进而考虑到用

5、温度传感器 ，在单片机电路设计中 ，大多都是使用传感器 ，所以这是非常容易想到的，所以可以采用一只温度传感器 DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，电路简单，精度高，软硬件都以实现，而且使用单片机的接口便于系统的再扩展，满足设计要求。从以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，费用较低，可靠性高，软件设计也比较简单，故采用了方案二。2.2 设计方框图温度计电路设计总体设计方框图如图1 所示，控制器采用单片机 AT89S51，温度传感器采用 DS18B20，用 3 位 LED 数码管以串口传送数据实现温度显示。单片机复位AC89C52LED显示报警温度调控健

6、蜂鸣器，指示灯 DS18B20 温度传感器时钟震荡温度传感器DS18B20 温度传感器是美国 DALLAS 半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比 ，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现位的数字值读数方式。 DS18B20 的性能特点如下：1、独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信；2、多个 DS18B20 可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能3、无须外部器件；4、可通过数据线供电，电压范围为 3.05.5；5、零待机功耗；6、温度以或位数字；7、用户可定义报警设置；8、报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器

7、件；9、负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作；AT89C52管脚说明VCC：电源 GND：接地 P0口：P0口是一个8位漏级开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0口端口写“1”时，引脚作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。 在flash编程时，P0口也用来接受指令字节：在程序效验时，输出指令字节。程序效验时，需要外部上拉电阻。 P1口：P1口是一个具有内部上拉电阻的8位是双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑电平。对P1口写“1

8、”时，内部上拉电阻的原因，将输出电流ILL。此外，与AT89C51不同之处是，P1.0和P1.1还可分别作为定时/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和输出（P1.1/T2EX），具体如下所示：P1.0 T2（定时/计数器2外部计数脉冲输入），时钟输出 P1.1 T2EX定时/计数2捕获/重装载触发和方向控制 在Flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。 P2 口：P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲级可 驱动吸收或输出电流4个TTL逻辑电平。对P2口写“1”时，通过内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻

9、的原因，将输出电流ILL。在访问外部好曾许存储器或用16位地址读取外部数据存储器时，P2口送出高8位地址。在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送1。在使用8位地址访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。在Flash编程和校验时，P2口接收低8位地址字节和一些控制信号。 P3口：P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P3输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑电平。对P3口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入端口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流ILL。P3口除了作为一般、的I/O口线外，更重要的是它的第二功能，如

10、下所示：P3.0 RXD（串行输入）P3.1 TXD（串行输出） P3.2 INT0（外部中断0）P3.3 INT1（外部中断1） P3.4 T0（定时器0外部输入）P3.5 T1（定时器1外部输入）P3.6 WR（外部数据存储器写选通） P3.7 RD（外部数据存储器读选通在Flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。RST：复位输入。晶振工作时，RST脚持续2个机器周期以高电平将使用单片机复位。ALE/PROG：地址锁存器控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8位地址的输出脉冲。在Flash编程时，此引脚（PROG）也使用作编程输入脉冲。 在一般情况下，ALE以晶振六分之一

11、的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ALE脉冲将会跳过。如果需要，通过将地址为8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作无效。这一位置“1”，ALE仅在执行MOVX或MOVC指令时有效。否则，ALE将被微弱拉高。这个ALE使能标志位的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。 PSEN：外部程序储存器选通信号（PSEN）是外部程序存储器选通信号。当AT89C52从外部程序存储器执行外部代码时，PSEN在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据储存器时，PSEN将不被激活。 /EAVPP：访问外部程序存储器控制信号。为使能从0000HFFF

12、FH的外部程序存储器读取指令，EA端必须保持低电平（接地）。为了执行内部程序指令，EA应该接VCC。在flash编程期间，EA也接受12伏VPP电压。XTA L1：振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。TA L2：振荡器反相放大器的输出端3.1主控制器单片机 AT89S51具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用系统可用二节电池供电。晶振采用 12MHZ。复位电路采用上电加按钮复位。图1：晶振电路图2：复位电路3.2 显示电路显示电路采用 4 位共阴极 LED 数码管，P0 口由上拉电阻提高驱动能力 ，作为段码输出并作为数

13、码管的驱动。P2 口的低四位作为数码管的位选端。采用动态扫描的方式显示：数码管显示电路图3：数码管显示电路3.3 温度传感器DS18B20 可以采用两种方式供电 ，一种是采用电源供电方式 ，此DS18B20 的 1 脚接地，2 脚作为信号线，3 脚接电源。另一种是寄生电源供电方式 ，如图 4 所示单片机端口接单线总线，为保证在有效的 DS18B20 时钟周期内提供足够的电流，可用一个 MOSFET 管来完成对总线的上拉。当 DS18B20 处于写存储器操作和温度 A/D 转换操作时，总线上必须有强的上拉 ，上拉开启时间最大为 10us。采用寄生电源供电方式时 VDD 端接地。由于单线制只有一根

14、线，因此发送接口必须是三态的。图4：温度传感器与单片机的连接3.4 报警温度调整按键本系统设计三个按键，采用查询方式，一个用于选择切换设置报警温度和当前温度 ，另外两个分别用于设置报警温度的加和减。均采用软件消抖。图5：按键电路3.5 报警电路通过设置一个上限和下限温度，超出这个温度电路会发出蜂鸣图6 报警电路2.8温度上下限通过这个装置来设置数字温度计的上下限温度图7温度上下限4 结束语通过这次对数字温度计的设计与制作 ，让我了解了设计电路的程序 ，也让我了解了关于数字温度计的原理与设计理念，要设计一个电路总要先用仿真仿真成功之后才实际接线的 。但是最后的成品却不一定与仿真时完全一样 ，因为

15、，再实际接线中有着各种各样的条件制约着。而且，在仿真中无法成功的电路接法 ，在实际中因为芯片本身的特性而能够成功 。所以，在设计时应考虑两者的差异，从中找出最适合的设计方法。参考文献【1】马忠梅，张凯，等 . 单片机的 C 语言应用程序设计(第四版)北京航空航天大学出版社【2】薛庆军，张秀娟，等 .单片机原理实验教程【3】廖常初.现场总线概述J.电工技术，1999.北京航天航空大学出版社【4】张毅刚，彭喜元，彭宇 单片机原理及其应用附录1总电路图PCB图附录2#include<reg52.h>#include <intrins.h>#define uchar unsig

16、ned char #define uint unsigned intsbit DATA = P11; /DS18B20接入口uchar code table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71;/共阴极字型码int temp; /温度值int ss;/中间的一个变量int dd;int j;uchar data b;/定时器中断次数uchar data buf4;/字型显示中间变量int alarmH=320; /默认报警值int alarmL=100;/定义开关的接入口

17、sbit k1=P25;/+sbit k2=P26;/-sbit k3=P27;/确认sbit k4=P24; /切换sbit bell=P10; /蜂鸣器sbit HLight=P12; /正温指示灯sbit LLight=P13; /负温度指示灯sbit warn=P14; /报警指示灯sbit Red=P16; /温度上限设置指示灯sbit Green=P17; /温度下限设置指示灯bit set=0;/初始化bit Flag=0;/设置标志int n;/函数的声明区void key_to1();void key_to2();void delay(uint); void key();vo

18、id Show();/函数的定义区/*延时子函数*/void delay(uint num)while(num-) ;/DS18b20温度传感器所需函数，分为初始化，读写字节，读取温度4个函数Init_DS18B20(void) /传感器初始化 uchar x=0; DATA = 1; /DQ复位 delay(10); /稍做延时 DATA = 0; /单片机将DQ拉低 delay(80); /精确延时 大于 480us /450 DATA = 1; /拉高总线 delay(20); x=DATA; /稍做延时后 如果x=0则初始化成功 x=1则初始化失败 delay(30);ReadOneC

19、har(void) /读一个字节uchar i=0;uchar dat = 0;for (i=8;i>0;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);WriteOneChar(unsigned char dat)/写一个字节 uchar i=0; for (i=8; i>0; i-) DATA = 0; DATA = dat&0x01; delay(10); DATA = 1; dat>>=1; delay(8);

20、int ReadTemperature(void) /读取温度uchar a=0;uchar b=0;int t=0;float tt=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;tt

21、=t*0.0625;t= tt*10+0.5; return(t);void display00() /*显示负值子函数 dd=-(temp-1); buf1=dd/100;buf2=dd/100;buf3=dd%100/10;buf0=dd%10;/动态显示for(j=0;j<5;j+) P2=0xff; / 初始灯为灭的 P0=0x00;P2=0xfd; /显示小数点P0=0x80; /显示小数点delay(100); P2=0xff; / 初始灯为灭的 P0=0x00; P2=0xf7; /片选LCD1 P0=0x40;delay(100); P2=0xff; P0=0x00; P

22、2=0xfb; /片选LCD2 P0=tablebuf2;delay(100);P2=0xff; P0=0x00;P2=0Xfd;/片选LCD3P0=tablebuf3;delay(100);P2=0xff; P0=0x00;P2=0Xfe;P0=tablebuf0; /片选LCD4delay(100);P2=0xff; /显示正值子函数void display()buf1=temp/1000;/显示百位buf2=temp/100%10;/显示十位buf3=temp%100/10;/显示个位buf0=temp%10; /小数位for(j=0;j<3;j+) P2=0xff; / 初始灯为

23、灭的 P0=0x00;P2=0xfd; /显示小数点P0=0x80; /显示小数点delay(300); P2=0xff; / 初始灯为灭的 P0=0x00; P2=0xf7; /片选LCD1 P0=tablebuf1;delay(300); P2=0xff; P0=0x00; P2=0xfb; /片选LCD2 P0=tablebuf2;delay(300);P2=0xff; P0=0x00;P2=0Xfd; /片选LCD3P0=tablebuf3;delay(300);P2=0xff; P0=0x00;P2=0Xfe;P0=tablebuf0; /片选LCD4delay(300);P2=0x

24、ff;void key()/按键扫描子程序 if(k1!=1) delay(20); if(k1!=1) while(k1!=1) key_to1(); for(n=0;n<8;n+) Show(); if(k2!=1)delay(20);if(k2!=1) while(k2!=1) key_to2(); for(n=0;n<8;n+) Show(); if(k3!=1)TR0=1; /复位，开定时 temp=ReadTemperature();if(k4!=1) delay(20); if(k4!=1) while(k4!=1); set=!set; if(set=0) Red=0;Green=1; else Green=0;Red=1; void key_to1() TR0=0; /关定时器 temp+=10;if(temp>=1100) temp=-550; if(set=0)alarmH=temp;else alarmL=temp;void key_to2() TR0