课程设计电子温度计

1、-列表1、基于单片机的温度数据采集系统设计31.1课程设计要求31.2课程设计目的31.3系统设计总体方案32、系统硬件简介42.1硬件配置42.2 AT89C51单片机配置原理42.2.1方块图和内部整体结构42.2.2单芯片每个端口及其负载容量、接口要求52.3 DS18B20数字温度传感器简介82.3.1功能简介82.3.2 DS18B20温度传感器内存102.3.3 DS18B20的内部逻辑图122.3.4 DS18B20读写计时122.3.5存储操作命令143、硬件电路设计153.1主控制器153.2显示电路164、软件设计164.1主程序模块164.2温度检测过程175、程序准备和

2、调试185.1程序准备185.2调试器206、模拟调试207、课程设计经验228、参考文献23附件1:源代码23摘要信息在现代温度测量应用中，温度计向数字方向发展。现有的机会和物理方法可以作为一种温度计使用，而数字温度计具有便携性高、检测精度高、功能多等优点，得到了越来越广泛的应用。随着人们生活水平的提高，单片机控制显然是人们追求的目标之一，方便和不可否认。数字温度计是典型的例子，但是越来越多的人对它的要求，为了为现代人工作，研究，生活，提供更好的便利设施，必须从单片机技术开始，一切都朝着数字控制，智能控制的方向发展。该过程设计了4位数字温度计的设计和实现，并使用Protues软件和Keil软

3、件进行了模拟，由于电阻值的变化，相应的电压发生了变化，输出电压转换为A/D，其值由AT89C51进行处理，并显示在四个7段数字显示器上。随着技术的发展，在某些环境恶劣的环境下也能找到数字温度计的痕迹。本文主要从功能组合、硬件组合、软件算法等几个方面探讨温度计的设计。数字温度计在现代温度测量应用中有很多优点，值得进一步学习和研究。关键字：SCM AT89C51、类比至数位转换、数位显示器1、基于单片机的温度数据采集系统设计1.1课程设计要求1)基本范围-50 1102)准确度错误低于0.5c3)LED数字直读显示器4)功能扩展5)可以任意设置温度的上下报警功能1.2课程设计目的(1)通过本课程设

4、计，深入探讨和掌握对单片机课程的综合理解，进一步了解单片机课程的应用。(2)了解消除抖动的方法、LED动态显示、DS18B20的使用以及编程原理。(3)本课程设计，结合单片机硬件和软件，可以对程序进行编辑、验证。(4)掌握如何使用Keil和Proteus模拟软件。1.3系统设计总体方案根据任命文件的要求，初步设想如下：温度计电路设计整体设计方块图是如下图所示的温度测量电路，可以利用热敏电阻等装置的温度检测效果，采集随测量温度变化的电压或电流，在A/D转换后用单片机处理数据，并显示在显示电路上测量的温度。如果温度是非电气模拟信号，则数字显示温度必须将非电气信号转换为电力(电压或电流)，然后通过A

5、/D转换器将模拟电气信号转换为数字信号，最后通过解码的显示器显示温度值。单片机AT89C51，采用温度模拟信号采集0 5v滑动压敏电阻分压实现，模拟信号数字化通过ADC0808实现，主要功能和要求实现通过可编程芯片AT89C51微控制器实现，用4位LED数码管显示温度。主控制单元le显示d温度传递器微控制器重置时钟振动电源2、系统硬件简介2.1硬件配置此系统使用的硬件包括：请参阅表2。表2系统硬件列表设备名称数量AT89C52微控制器1个USB接口1个USB电源线1个0.56英寸红，5461as全音4位数码管1个DS18B201个电容器几个电阻几个导线几个2.2 AT89C51单片机配置原理2

6、.2.1方块图和内部整体结构振荡器和计时OSC8051CPU程序内存4KB ROM数据存储256B2个16位计时器/计数器64K总线扩展控制器可编程I/O可编程全双工串行端口外宗外部事件计数中断控制亲吻串行通信图2-1AT89C51微控制器功能方框图图2-1是AT89C51单片机功能框图AT89C51芯片没有连接到内置功能的内部总线，如CPU、RAM、ROM、定时/计数器、I/O端口等。AT89C51微控制器包含以下功能组件：(1) 8位CPU1个；(2)单片振荡器和时钟电路；(3) 4KB ROM(80C51具有4KB掩码ROM，87C51具有4KB EPROM，80c11没有ROM)；(4

7、) 128B内部RAM；(5) 64KB可寻址外部ROM和外部RAM控制电路；(6)两个16位定时/计数器；(七)21个特许注册；(8)4个8位并行I/O端口，共32个可编程I/O端线；(9)可编程全双工串行端口；(10)可以设置为2个优先级的5个中断源。2.2.2微控制器端口和负载容量、接口要求80C51共有4个8位并行I/O端口，共32个针脚(1)P0端口8位双向I/O端口。如果不并行扩展外部存储(包括并行扩展I/O端口)，则可以将P0端口用作双向I/O端口。对于并行扩展外部存储(包括并行扩展I/O端口)，可以使用P0端口对低8位地址(地址总线)和8位数据信号(数据总线)进行分时传输。位结

8、构如图2-4所示。P0端口可以驱动8个LSTTL语句。VCC地址/数据控制锁P0 .xdCPqqMOXV1V2P0 .x大头针读锁戴锁内部总线读大头针1图2-2 P0端口结构(2) P1端口8位准双向I/O端口(“准双向”表示该端口内部有固定的上拉电阻)。位结构如图2-5所示。P1端口可以由4个LSTTL语句驱动。VCC锁P1 .xdCPqqP1 .x大头针读锁戴锁内部总线读大头针从内部拉起阻力图2-3 P1端口结构(3) P2端口8位半双向I/O端口。如果不并行扩展外部存储(包括并行扩展I/O端口)，则可以将P2端口用作双向I/O端口。对于并行扩展外部存储(包括并行扩展I/O端口)，可以使用

9、P2端口转发前8位地址(地址总线)。P2端口可以驱动4个LSTTL语句。P2端口的位结构如图2-6所示，针脚与P1端口拉动相同的电阻。结构中的P2端口比P1端口多一个输出控制部分。锁P2 .xdCPqq读锁戴锁内部总线读大头针VCCP2 .x大头针从内部拉起阻力1地址控制MOX图2-4 P2端口结构(4) P3端口8位半双向I/O端口。可用于常规I/O端口，P3端口上的每个插针都具有用于特殊信号输入输出和控制信号(控制总线)的第二个功能。P3端口驱动器功能为4 LSTTL语句。图2-5 P3端口结构上述4个I/O端口各有不同的用途。如果不并行扩展外部存储(包括并行扩展I/O端口)，则可以将4个

10、I/O端口用作双向I/O端口。对于并行扩展外部存储(包括并行扩展I/O端口)，P0端口用于分时传输低8位地址信号和8位数据信号，而P2端口用于传输高8位地址信号。P3端口通常用于第二个功能(如有必要)，实际上可以提供给用户的I/O端口是P1 I和一些未用作第二个功能的P3端口端线。2.3 DS18B20数字温度传感器简介2.3.1功能简介Dallas最新的单线数字温度传感器DS18B20的“一线设备”是世界上第一个支持“一线总线”接口的温度传感器，DS1820是一家体积小、应用电压更大、经济型DALLAS半导体公司的数字温度传感器ds 1820。一线总线的独特、经济高效的特点使用户能够方便地配

11、置传感器网络，从而在测量系统建设中引入了新的概念。DS18B20、DS1822“单线总线”字温度传感器与DS1820一样，也支持“单线总线”接口，其温度范围为-55C到125C，-10到85C，精度为0.5C。DS1822的准确度下降到2C。现场温度以“一线总线”的数字方式直接传输，大大提高了系统的抗干扰能力。现场温度测量，适用于环境控制、设备或工艺控制、温度测量消费者电子产品等恶劣环境。与上一代产品不同，新产品支持3V到5.5V的电压范围，使系统设计更灵活、更方便。而且下一代产品更便宜，更小。DS18B20、DS1822的特性是DS18B20，其精度为0.5C，可通过程序设置9至12个字符的

12、分辨率。选项更小，电压复盖范围更广。分辨率设置和用户设置的警报温度存储在EEPROM中，并保持断电。DS18B20的性能是新一代产品中最好的！性价比也很高！与DS1822DS18B20软件兼容，是DS18B20的简化版本。省去了存储自定义警报温度、分辨率参数的EEPROM，将准确性降低到2C，是性能要求不高、成本控制严格的应用程序的理想经济型产品。DS1820继“一线总线”的早期产品后，打开了温度传感器技术的新概念。DS18B20和DS1822提供了多种电压、特性和包装选择，从而实现了成本/温度测量系统。DS18B20的内部结构(DS18B20内部结构)主要包括四个部分：64位光刻ROM、温度

13、传感器、非易失性温度报警触发TH和TL、配置寄存器等。DS18B20的针脚以： DQ排列数字信号输入/输出端子，如下所示：GND是电源。VDD是外部电源引入线(连接寄生电源线时接地)。照片光刻ROM的64位序列号在出厂前进行光刻，可以看作是相应DS18B20的地址顺序代码。64位相片光刻ROM从8位(28H)开始，然后48位排列为DS18B20本身的序列号，最后8位排列为前56位的循环冗余校验代码(CRC=X8 X5 X4 1)。照片光刻机ROM使每个DS18B20能够在一条总线上安装多个DS18B20。DS18B20的温度传感器完成温度测量，以12位转换为例，以16位符号扩展的二进制补充代码

14、读数提供，表示为0.0625/LSB。其中s是符号位，请参阅表3-1。表3-1DS18B20内部温度表示这是通过12位转换获得的12位数据，存储在18B20的2个8位RAM中的2进制数的前5位是符号位，如果测量大于0的温度，则5位为0，通过将测量值乘以0.0625可以获得实际温度。如果温度小于0，则此5个字符为1，测量值将乘以逆加1与0.0625，以获得实际温度。例如，125 的数字输出为07D0H，25.0625 的数字输出为0191H，-25.0625 的数字输出为FF6FH，-55 的数字输出为FC90H。请参阅表3-2表3-2DS18B20转换温度格式实际温度值数字输出(二进制)数字输

15、出(十六进制)1250000 0111 1101 000007D0H850000 0101 0101 00000550H25.0625c0000 0001 1001 00010191H10.1250000 0000 1010 001000A2H0.50000 0000 0000 10000008H00000 0000 0000 00000000H-0.51111 1111 1111 1000FFF8H-10.1251111 1111 0101 1110FF5EH-25.0625c1111 1110 0110 1111FE6EH-551111 1100 1001 0000FC90H2.3.2 D

16、S18B20温度传感器内存DS18B20温度传感器的内部存储包括一个高速暂存RAM和一个存储高温和低温触发TH、t和结构寄存器的非易失性电气清除E2PPRAM。暂存存储器包含8个连续字节，前2个字节是测量的温度信息，第一个字节的内容是温度较低的8位，第二个字节是温度较高的8位。第三个和第四个字节是TH，TL的易失性副本，第五个字节是结构寄存器的易失性副本，在重置所有电源时会刷新此副本。6、7、8字节用于内部计算。第九个字节是冗馀检查字节(请参阅表3-3)。表2-3DS18B20暂存存储的8个连续字节寄存器内容字节地址温度最低数字位0温度最大数字位1高温极限2低温极限3保留4保留5计算剩馀值6每度值7CTR验证8此字节的含义如下：TM R1 R0 1 1 1 1 1低5位始终为1，TM是测试模式位，用于设置DS18B20