#单片机温度采集显示系统设计

1、课程设计课程名称：微机原理与接口技术课程设计题目名称：温度采集显示系统学生学院专业班级学 号学生姓名指导教师一、设计题目温度采集系统二、设计任务和要求功能要求：(1) 温度测量范围0 - 99 C。(2) 温度分辨率土C。(3) 选择合适的温度传感器。(4) 使用键盘输入温度的最高点和最低点，温度超出范围时候报警。(报警温度不需要保存)要求完成的内容：(1) 系统硬件设计，并用电子 CAD软件绘制出原理图，(2) 给出流程图，编写并调试程序。(3) 撰写设计报告。三、原理电路图和设计程序1、方案比较(1)、系统总体方案设计总体框架图如图1示，软件流程图如图示备如下功能:A、实时采集温度;B显示

2、温度；C串行传送数据;D控制外设；E、温度超限报警;系统硬件设计系统的硬件设计部分主要由以下几部分组成:A、单片机最小系统；B温度采集模块；C温度显示模块；D串行通信模块；E、报警电路；电阻初始化方案一控制核心，以使用最为普遍的器件ADC0809乍模数转换加电使其升温和开动风扇使其降温,控制上使用/序存储器刊需要扩展,增加了电路的复杂性此方案简易可行，器件的价格便且|，但&)31内部没有 ,且AdC°809是8位的模数转换,不能满足本题目的精度要求。方案匀E运I采用比较流行的AT89S51作为电路的控制核心丞砂89S52不但与80518052指令,脚完全兼容，而且其片内的程序

3、存储/T89S52单片机还支持在线编程，用户 ,$减少谣试程序时不断拆卸和扌插入给丿器采用 FLASH工艺，用户可以用电的方式瞬间擦除、改写。 单片机通过简单的电路连接就可以将电脑里的程序下载到芯片带来的损坏。此外AT89S52单片机有8KB的程序存器和256 B的数据存储器，不需外部扩展存储芯片，可以降低硬件电路的复杂度。此方案电路单并且可以满足题目中的各项要求的精度I流程图综上分析，我们米用方案二。仿真总体电路图如图3示(3)、单元电路设计 围设备的工作以及与上位机进行通信等工作。单片机最小系统主要由两块组成，其一为晶振起振 电路，其二为复位电路，在此，采用按键手动复位，相对来讲，这种复位

4、方式更加方便，更加人 性化，不必要切断电源即可对系统进行复位。、单片机最小系统设计RP1单片机是整个系统的核心处理器,AT89S51 简介：AT89S52是89系列单片机的一种，它不但与8051, 8052指令，管脚完全兼容，而且其片内 的程序存储器采用FLASH工艺，用户可以用电的方式瞬间擦除、改写。AT89S52单片机还支持在线编程，用户通过简单的电路连接就可以将电脑里的程序下载到单片机中，减少调试程序时不断 拆卸和插入给芯片带来的损坏。此外 AT89S52单片机有8 KB的程序存储器和256 B的数据存储 器，不需外部扩展存储芯片，可以降低硬件电路的复杂度。、温度采集模块设计温度传感器是

5、该系统的关键器件，本系统选用的是美国Dallas半导体公司生产的数字化温度传感器DS18B20本系统中DS18B20的DQ 口与单片机的P1.0 口连接，GND接地，VDD接电 源，信号和5V电源之间的接上一个上拉电阻 RDS18B2C简介：DS18B20有三个主要数字部件组成：64位激光ROM温度传感器、非易失性的温度报警触发 器TH和TL 0 DS18B20支持“一线总线”接口，测量温度范围为-55 ° C+125 C,被测温度用符 号扩展的16位数字量方式串行输出，在-10+85° C范围内，精度为土 0.5 ° Co DS18B20采集到 的现场温度直接以

6、先进的单总线数据通信方式传输，大大提高了系统的抗干扰性，适合于恶劣环 境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。DS18B20可程序设定912位的分辨率，精度可达土 0.5 ° Co DS18B2C具有内置的EEPROJM用户设定的分辨率和 报警温度都可存储在其中，且掉电后依然存在。*J1GND DQVDDCPU只需一根端口线就能与DS18B20进行通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引 线和逻辑电路。与前一代产品（DS1820温度传感器）不同，DS18B2 0支持 3.0V 5.5V的电压范围，使系统设计更灵活、方便，而且DS18B20价格更便宜，

7、体积更小。DS18B20如图J1所示，DS18B20有三个管脚：3脚GND为电源地，2脚DQ为数字信号输入/输出端，1脚VDD为外接供电电源接入端（用寄生电源方式时接地）。在外部电源 供电方式下，DS18B20工作电源由VDD引脚接入， 此时I/O线不需要强上拉，不存在电源电流不足的问题， 可以保证转换精度，同时理论上总线可以挂接任意 多个DS18B20传感器，组成多点测温系统。在外部供电的方式下，DS18B20的GND引脚不能悬空, 否则不能转换温度，读取的温度总是 85C。温度显示模块设计根据实际应用情况，该温度显示模块采用七段数码管显示电路，数码管选用共阳极数码管，如图 U3示，以动态方

8、式显示，显示数据 由P1 口送出，位控信号由P2 口送出，经74LS244进行信号放大， 以产生足够大的电流驱动数码管显示。流程图如图示:据串行通信模块设计<-I京 AT机内部含有一个可编程全双工串行通信接口,由示寄辞XD引脚来传送串行数该接口具有UART通用异步接收 时进行数据的发送和接收，也可作为一个同步移位寄廿报警电路设计“本设计采用蜂鸣器报警电路，它由晶体管和蜂通,者多机通信系统。豐出给定的上则蜂鸣器报警、器）的全部功能，它不仅能组成。当温度的测量限时计由单片机的iP3.& 口输出信号控制晶体管导系统软件设计卜本系统采用忍89S珞作为核心处理器件，把经:十位数昱黍祥寻百d

9、S18B20现场实时采*44百位敷显示数摇J的温度数据，存AT89S52的内部数据存储器,并送LED数码管显示，并与温度的设定值进行比较,然后由单片 机输出控制信号去控制外部设备。进行温度控制程序的设计还应考虑越 与温度的设置值进行比较后，若发现当前温度值越限，则产生报警信I与硬件电路相关联，诵温度控制系统的软件设计主要分为以下几个部分：主程序，温度上下 值设定子程序、温度读取子程序、温度显示子程序、串口通信子程序、输出控制子程序和报警艮报号。警，当采集到的温度子程序等。其中温度上下限值设定子程序完成对温度范围值的设定及数据保存；温度读取子程序 完成对温度传感器数据的读取，并通过温度显示子程序

10、显示温度值；串口通信子程序将采集到的 温度数据传送到PC机，以实现远程监控；输出控制子程序根据采集到的温度数据完成对外部设 备的控制；报警子程序则当采集到的温度数据超过设定的温度上下限值时报警。整个运行程序，见电子版F面是测温程序段:sbit DQ = P3A3;/定义DQ引脚为P3.3延时函数 *24卩s ,然后每次计数需16卩s功能：在11.059MHz的晶振条件下调用本函数需要*Ivoid DS18_delay(int useconds) int s;for (s=0; s<useconds;s+);复位函数 * 功能：完成单总线的复位操作。*复位时间为480卩s，因此延时时间为(

11、480-24)/16 = 28.5 ，取29卩s。*经过70卩s之后检测存在脉冲，因此延时时间为(70-24)/16 = 2.875 ，取3卩s。*Iunsigned char ow_reset(void) unsigned char presence;DQ = 0;/ 将 DQ 线拉低DS18_delay(29);II保持480卩sDQ = 1;II DQ返回高电平DS18_delay(3);II 等待存在脉冲presence = DQ;II获得存在信号DS18_delay(25);II 等待时间隙结束return(presence);II返回存在信号， 0 = 器件存在 , 1 = 无器件

12、号，位写入函数 * 功能：向单总线写入 1 位值： bitvalvoid write_bit(char bitval) DQ = 0;II将 DQ 拉低开始写时间隙if(bitval=1) DQ =1;II 如果写 1 ， DQ 返回高电平DS18_delay(5);II 在时间隙内保持电平值，DQ = 1; II DS18_delay*函数每次循环延时16卩s，因此DS18_delay(5) = 104卩s*功能：向单总线写入一个字节值： valvoid ds18write_byte(char val) unsigned char i; unsigned char temp; for (i=

13、0; i<8; i+) temp = val>>i; temp &= 0x01; write_bit(temp);/ 写入字节 , 每次写入一位DS18_delay(5);位读取函数*功能：从单总线上读取一位信号，所需延时时间为15卩s，因此无法调用前面定义的 DS18_delay() 函数，而采用一个 for() 循环来实现延时。unsigned char read_bit(void) unsigned char i;DQ = 0;/ 将 DQ 拉低开始读时间隙DQ = 1; / then return highfor (i=0; i<3; i+);/ 延时

14、15 卩 sreturn(DQ);/ 返回 DQ 线上的电平值字节读取函数*功能：从单总线读取一个字节的值unsigned char DSread_byte(void) unsigned char i;unsigned char value = 0;/ 读取字节，每次读取一个字节/ 然后将其左移for (i=0;i<8;i+) if(read_bit() value|=0x01<<i;DS18_delay(6); return(value);读取温度函数*功能：如果单总线节点上只有一个器件则可以直接掉用本函数。如果节点上有多个器件，为了避免数据冲突，应使用 Match ROM

15、函数来选中特定器件。注：本函数是根据DS1820的温度数据格式编写的，若用于 DS18B20必须根据DS18B20 的温度数据格式作适当修改。*/unsig*nedint ReadTemperature(void) unsigned char get10;unsigned char temp_lsb,temp_msb;unsigned int t; unsigned char k;/ 跳过 ROM/ 启动温度转换/ 跳过 ROM/ 读暂存器ow_reset(); ds18write_byte(0xCC); ds18write_byte(0x44);DS18_delay(5); ow_reset

16、(); ds18write_byte(0xCC); ds18write_byte(0xBE);for (k=0;k<2;k+)getk=DSread_byte(); temp_msb = get1; / Sign byte + lsbit temp_lsb = get0; / Temp data plus lsb t=temp_msb*256+temp_lsb;t=t&0x0ff0;if(t<0xff&&t>0xf0)t=(-1)*t;return t>>4;temp_f = (i nt)temp_c)* 9)/5 + 32;/输出华氏温度

17、值123、软件清单电路仿真迢辿川抽卜1 FinH|nihT Huinhei貝刚刚学的一款电子电路软件，使使用protel 99se仿真软件仿真，优点在于此软用起来比较熟悉和顺手，且不诫过多的时间在软件学习，缺点在于，此仿真软件对于单片机类 实例进行不了仿真，也就相当于没有仿真数据，这样会容易出错,0是4AT89S52刚刚好能够弥补这个缺陷，所以还是选择用电路原理图如下图示：:;"proteI 99se来做仿真实验。；I "J"' H斗Ell 仃广I N电路版的预览图如下图示:J2CON3RP1123RP2H2-DOP35=r可少PC12 3该设计Cb 图见

18、附图r+5V&3.1和恒1IAC2板3板软件进行不NPn单片机芯'制作程也是一个挑战，它讲究的是耐心和技术，一不小心，之前所做的功夫就很有可能被白白的浪费 掉。而且，通过此次制作感光板，我也大大地感受到高新技术的作用，我们不断地对世界对社会 对知识进行探索，其目的不就在于让我们生活的世界变得更加的简单方便快捷美好吗？成功地制作出感光板后，焊接实物就不是一个问题，但是最最困难的还不是制作感光板，而 是程序的编写。本来在上一学年中，自己对汇编就学得不怎样好的了，现在到了真真正正地使用 到它的时候，就更加感觉到力不从心了，不过，办法总是比困难多的。虽然使用汇编语言对于我 来讲是困难了点，但是我可以选择用 C语言来编写程序。可是一波未平一波又起，工具问题虽然 是解决了，但是凭我现有的C语言水平编写此次课程设计的程序还是有一定的难度的。我了解到 同学中有几个人的C语言还是很好的，于是乎，我就鼓起勇气，不断地向他们请教，不懂就问， 不懂就找资料，终于，在自己的坚持不懈之下，一段段程序终于从我手中完成了，更让我觉得高 兴的是，在调试的过程中，虽然也有很多