基于5單片機(jī)數(shù)字溫度計(jì)

1、v§菲,Cin COLLEGE OF SCIENCE AND TECHNOLOGYXHONGQING UNIVEH創(chuàng)TV課題：基于51單片機(jī)數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化班級(jí)：學(xué)口號(hào):姓名：指導(dǎo)教師：設(shè)計(jì)日期：2014年6月6日成績(jī)：重慶大學(xué)城市科技學(xué)院電氣學(xué)院?jiǎn)纹瑱C(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)報(bào)告一、設(shè)計(jì)目的作用1、掌握單片機(jī)電路的設(shè)計(jì)原理、組裝與調(diào)試方法。2、掌握DS18B20溫度傳感器的工作原理及使用方法。二、設(shè)計(jì)要求1 ）由 4 位數(shù)碼管顯示當(dāng)前溫度。（2）.具備報(bào)警設(shè)置和LED指示燈。、設(shè)計(jì)的具體實(shí)現(xiàn)1、系統(tǒng)概述a）方案選擇由于本設(shè)計(jì)是測(cè)溫電路， 可以使用熱敏電阻之類的器件利

2、用其感溫效應(yīng)， 在 將隨被測(cè)溫度變化的電壓或電流采集過來(lái)，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后，就可以用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理， 在顯示電路上， 就可以將被測(cè)溫度顯示出來(lái)， 這種設(shè)計(jì)需要用到 A/D 轉(zhuǎn)換電路，感溫電路比較麻煩。進(jìn)而考慮到用溫度傳感器，在單片機(jī)電路設(shè) 計(jì)中，大多都是使用傳感器， 所以這是非常容易想到的， 所以可以采用一只溫度 傳感器DS18B20此傳感器，可以很容易直接讀取被測(cè)溫度值，進(jìn)行轉(zhuǎn)換，就可 以滿足設(shè)計(jì)要求。b ）系統(tǒng)框圖控制器：采用單片機(jī)STC89C52寸采集的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理； 溫度采集：采用DS18B2（直接向控制器傳輸12位二進(jìn)制數(shù)據(jù)； 溫度顯示：采用了 4個(gè)LED共陽(yáng)極七段數(shù)碼管顯

3、示實(shí)際溫度值； 門限設(shè)置：主要實(shí)現(xiàn)模式切換及上下門限溫度的調(diào)節(jié)； 報(bào)警裝置：采用發(fā)光二極管進(jìn)行報(bào)警，低于低門限或高于高門限均 使其發(fā)光；復(fù)位電路：寸整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位； 時(shí)鐘振蕩模塊：為整個(gè)系統(tǒng)提供統(tǒng)一的時(shí)鐘周期。該系統(tǒng)可分為以下七個(gè)模塊：（1）（2）（3）（4）6）7）（5）門限設(shè)置1/報(bào)警電路夏位電路溫度采集電路電路揑制器倬溫摩顯示 電賂圖a系統(tǒng)框圖2、單元電路設(shè)計(jì)與分析a）晶振晶振為單片機(jī)提供時(shí)鐘信號(hào)。單片機(jī) XIAL1和XIAL2分別接30PF的電容, 中間再并個(gè)12MHZ勺晶振，形成單片機(jī)的晶振電路。C2XIfVV'STAI03卄3OpfT廠 TIUJH>XTAL 1KT

4、AL2-iOur圖1晶振電路b）復(fù)位電路單片機(jī)在啟動(dòng)時(shí)都需要復(fù)位，以使CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)， 并從初態(tài)開始工作。89系列單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)是從 RST引腳輸入到芯片內(nèi)的施 密特觸發(fā)器中的。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，且振蕩器穩(wěn)定后，如果RST引腳 上有一個(gè)高電平并維持2個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)振蕩周期）以上，則CPU就可以響應(yīng) 并將系統(tǒng)復(fù)位。單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位方式有：手動(dòng)按鈕復(fù)位和上電復(fù)位。C1HhFF=IIm._o oRSTR32A更31圖2復(fù)位電路PSENALEEAP1.0JT2C)溫度傳感器系統(tǒng)DS18B2a溫度傳感器電路，如圖3.R2U23kiFvr* GJMDDS18e2Crr:

5、- 圖3溫度傳感器電路d)4位一體共陽(yáng)數(shù)碼管電路如圖41 = 3+AIt fM= AFDJVAIDPD.lfMI PO_afMLZ PDJ/All P 皿* PD 邸D5 PDj«Alb PtJ Jf”TpnfAB P3J昭 rZAID PZJfAl 1 PZ加2 PZifAll nM i 眄刖RXDaZEJf21 =ar-arpeep匚已5 PF1t lOf圖4共陽(yáng)LED電路e）工作原理及原理圖系統(tǒng)整體硬件電路包括，傳感器數(shù)據(jù)采集電路，溫度顯示電路，上下限報(bào)警 調(diào)整電路，狀態(tài)顯示電路，報(bào)警電路，單片機(jī)主板電路等，如圖2所示。1.1溫度傳感器部分溫度傳感器用DS18B20DS18B2

6、O溫度傳感器是美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司最新 推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器， 與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測(cè)溫元件相比，它能直 接讀出被測(cè)溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)912位的數(shù)字值 讀數(shù)方式。本設(shè)計(jì)電路的DS18B2（采用電源供電方式，此時(shí)DS18B2啲1腳接地， 2腳作為信號(hào)線，3腳接電源。在使用DS18B2C時(shí)，首先初始化溫度傳感器。然后將已保存的溫度的上下限 值從EEPRA調(diào)到RAMK 再讀取溫度。讀取溫度后，將溫度的值發(fā)送到單片機(jī) 中，并檢查溫度是否在設(shè)置的范圍內(nèi)。如果在，不發(fā)出報(bào)警信號(hào)。如果不在，就 發(fā)出報(bào)警信號(hào)到單片機(jī)中。隨后，再讀取溫度，然后將溫度的值發(fā)送到單片機(jī)中， 并

7、檢查溫度是否在設(shè)置的范圍內(nèi)。最后，不斷地循環(huán)此過程。1.2單片機(jī)部分單片機(jī)為此次電路的核心，它起到了控制整個(gè)電路的作用。 第一，它能夠控 制溫度傳感器還能夠讀取溫度傳感器的相關(guān)信息。第二，他能夠控制數(shù)碼管顯示 溫度，兩個(gè)發(fā)光二極管顯示狀態(tài)，并在異常狀態(tài)下發(fā)出報(bào)警。最后，單片機(jī)能夠 掃描按鍵，并處理按鍵信息。單片機(jī)先將溫度傳感器初始化。然后發(fā)送重調(diào)EEP RA命令。將已保存的溫度的上下限值從EEPRA調(diào)到RAM中。這樣就可以根據(jù)上次已經(jīng)設(shè)定好的溫度的 上下限值進(jìn)行報(bào)警，而且設(shè)定好的溫度的上下限值關(guān)機(jī)后不會(huì)消失。各項(xiàng)準(zhǔn)備做完后，發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換命令，并讀取溫度。讀完溫度后，就將十六進(jìn)制的溫度值轉(zhuǎn) 換成

8、是十進(jìn)制的溫度值。最后將溫度的值從P0 口傳遞給數(shù)碼管顯示出來(lái)。而且單片機(jī)還時(shí)刻判斷接收到了報(bào)警信號(hào)沒有。 如果沒有，則判斷為正常狀態(tài)，綠色 發(fā)光二極管亮。如果接收到了，則判斷為異常狀態(tài)。此時(shí)，紅色發(fā)光二極管亮， 并且發(fā)出報(bào)警信號(hào)。如果確認(rèn)鍵按下后，程序就跳到溫度的上下限值調(diào)整程序。當(dāng)溫度的上下限值調(diào)整完后，能將調(diào)整的數(shù)值保存到存儲(chǔ)單元中。 然后，單片機(jī)向溫度傳感器發(fā)出指令，將數(shù)值發(fā)送到 DS18B20勺R(shí)AMfr,再將數(shù)值從DS18B20 的RAM中復(fù)制到DS18B20勺EEPR0中。使調(diào)整好的溫度的上下限值關(guān)機(jī)后不消 失。1.3顯示部分本電路采用兩位數(shù)碼管靜態(tài)顯示。由于每個(gè)數(shù)碼管都接了譯碼

9、器7447或接上拉電阻，節(jié)省了接口資源。1.4狀態(tài)顯示部分電路中的兩個(gè)發(fā)光二極管為狀態(tài)顯示電路。如果狀態(tài)正?；驙顟B(tài)異常，則 LED指示燈會(huì)亮。揚(yáng)聲器為報(bào)警電路。但狀態(tài)為異常時(shí)，發(fā)出報(bào)警。也可以在電路中接了集成 運(yùn)放LM386可以報(bào)警聲更洪亮。CI電aEZZirELI:CM 口ro . rbWH一PDJJlU LlPinnrll.VTS-P-U rnjPU-FIT"-?»4rn-.-Phpn-' "Mi 1莘-虹皿 IT W任皿'亍刖I圖5電路原理圖 V fe 四m I* J * * I圖6 實(shí)物圖» * * * - jy* "

10、"* “ sfe' * -:J四、總結(jié)在本次的課程設(shè)計(jì)過程中，在焊接電路板時(shí)，會(huì)出現(xiàn)線路的接觸不良，造成 數(shù)碼管不能顯示數(shù)值。在解決的過程中，認(rèn)真查看電路圖，用萬(wàn)用表檢測(cè)線路， 找出原因并重新焊接其中錯(cuò)誤的地方。注意一點(diǎn)就系設(shè)計(jì)電路走線的時(shí)候最好要 清晰易見，盡可能的避免跳線，這樣在檢查電路出錯(cuò)時(shí)候簡(jiǎn)捷方便得多。覺得應(yīng)該注意程序的設(shè)計(jì)。雖然不是很難，但很多細(xì)小的問題需要認(rèn)真的對(duì) 待，稍有不注意問題就會(huì)在具體的應(yīng)用程序調(diào)試過程中出現(xiàn)， 這要求在實(shí)踐的過 程中除了要了塌實(shí)的理論知識(shí)還要細(xì)心， 有耐心。當(dāng)然在本次的設(shè)計(jì)過程中還出 現(xiàn)了其他不少的問題，問題隨著設(shè)計(jì)思想的深入而不斷變化

11、，不斷的產(chǎn)生新問題， 而在這過程中不斷的解決問題，正是在這一過程中，加深了對(duì)原理的認(rèn)識(shí)，完善 了設(shè)計(jì)思想，使自己分析問題解決問題的能力得到進(jìn)一步的加強(qiáng)。另外還充分體會(huì)了從事單片機(jī)開發(fā)工作需要特別嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的態(tài)度和作風(fēng)，一點(diǎn)都馬虎不得。每一個(gè)細(xì)微的細(xì)節(jié)都必須十分的注意， 如果不認(rèn)真思考決策，就 會(huì)出現(xiàn)或大或小的錯(cuò)誤，如果早期的錯(cuò)誤隱藏下來(lái)，對(duì)后面的工作影響就會(huì)很大， 甚至有時(shí)要推倒很多前面做的工作重來(lái)。有時(shí)候，自己覺得寫的程序非常的正確，但是就是編譯通不過，在查找錯(cuò)誤的過程中，面臨著否認(rèn)自己的過程，非常的痛 苦，而且由于自己的經(jīng)驗(yàn)及各方面的能力的不足，所以進(jìn)展的速度非常的緩慢， 往往幾天的時(shí)間還沒

12、有一點(diǎn)進(jìn)展。 這時(shí)候，一般是先自己通過書本，手冊(cè)和資料 找解決辦法，實(shí)在沒轍了才向老師請(qǐng)教。盡管向老師請(qǐng)教解決問題比較快，自己 鉆研花的時(shí)間較多，但強(qiáng)迫自己獨(dú)立的思考對(duì)學(xué)習(xí)提高幫助非常大。反反復(fù)復(fù)的學(xué)習(xí)，辛勤努力有了回報(bào)，終于做出了一個(gè)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，雖然這 個(gè)系統(tǒng)的功能非常的簡(jiǎn)單，而且在實(shí)際的運(yùn)用中，還有些不足。比如斷電后不能 工作等問題。由于知識(shí)淺薄，經(jīng)驗(yàn)不足及閱歷頗淺，因此，在該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方面還有很多 不足，比如功能不夠完善，界面不夠醒目等問題，會(huì)在工作的使用過程中，根據(jù) 工作的具體要求不斷的修改，完善，爭(zhēng)取使該系統(tǒng)慢慢趨向完美，并希望老師批 評(píng)指點(diǎn)五、附錄元器件明細(xì)表（列出本次課程設(shè)計(jì)中所

13、用的全部元器件）。 附錄一所需元件及參數(shù)單片機(jī)STC89C521DS18B201晶振12M1三極管88501電容30PF2電解電容10UF/25V1小蜂鳴器1LED ?5 紅1電阻 10k,3k,2k,1k,510,330各54位一體共陽(yáng)數(shù)碼管1AC/DC (5V/1A)電源1IC插座4019X15cm萬(wàn)用板1附錄二源程序代碼#in clude<reg51.h>DQ=P3A6; voice=P 3八7; light=PIM;#defi ne uchar un sig ned char sbit sbit sbitsbit din=P MO;/MAX7221數(shù)據(jù)輸入端/MAX7221

14、片選輸入端sbit cs=PIM;sbit elk=P 1八2;sbit key_rst=卩1八5;sbit key_mi n=P 1八6; sbit key_hour=卩1八7;/sbit key_elr=卩3八6; /unsigned int flag; unsigned int temp; unsigned ehar seeond; unsigned ehar minute; unsigned ehar hour;unsigned ehar dis4=0,0,0,0;unsigned ehar led=0xe0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x8

15、0,0x90,0x88,0xf f,0xbf;/ 分別為 0-9, 不顯示，負(fù)號(hào)unsigned ehar led110=0x40,0x79,0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0x78,0x00,0x10;/ 帶小數(shù)點(diǎn)顯示uehar eode dispeode=0x7e,0x30,0x6d,0x79, 0x33,0x5b,0x5f,0x70, 0x7f,0x7b,0x01,0x00;unsigned ehar str28=" void delay(unsigned int i) /錯(cuò)誤結(jié)果while(i-);void Init(void)/ 初始化/unsigned

16、ehar flag=0;/DC = 0; delay(100);0' ，'1 '4' ，'5'， / '8'， '，'2'， '6'， 9' ，''3''7'， 無(wú)顯示/"如果是 unsigend char 類型，則會(huì)出現(xiàn)單片機(jī)將 / 精確延時(shí)拉高總線DC拉低大于 480us 小于 960us/如果 flag=0 則初始化成功 flag=1 則初始稍做延時(shí)后/DC = 1; delay(30); /flag=DC;化失敗/delay(

17、20);unsigned char Read(void)/unsigned char i=0; unsigned char dat = 0;for (i=8;i>0;i-)DQ = 0; / 給脈沖信號(hào) dat>>=1;DQ = 1; / 給脈沖信號(hào) if(DQ) dat|=0x80;delay(5);return(dat);void Write(unsigned char dat)/ unsigned char i=0;for (i=8; i>0; i-)DQ = 0;DQ = dat&0x01; delay(5);DQ = 1;dat>>=1;v

18、oid Display(unsigned int temp) if(temp<=0x0800) temp>>=4; 進(jìn)制 temp*=10; dis0=temp/1000;讀字節(jié)/dis1=temp%1000/100; dis2=temp%1000%100/10;/寫字節(jié)顯示程序右移 4 位，相當(dāng)于乘 0.0625 ，將溫度化為十?dāng)U大 10 倍，顯示一位小數(shù)千位百位/ 十位dis3=temp%1000%100%10; / 個(gè)位 else temp=temp;temp+=1; temp>>=4; dis0=0x0c; dis1=temp%100/10; dis2=t

19、emp%100%10; dis3=0; P2=0x01;P0=leddis0; delay(200); delay(200);P2=0x02; P0=leddis1; delay(200); delay(200);P2=0x04; P0=led1dis2; delay(200); delay(200);P2=0x08; P0=leddis3; delay(200); delay(200); void clr_alarm(void) voice=0; light=1; void set_alarm(void) voice=1; light=0;/ 負(fù)數(shù)百位/ 十位/ 個(gè)位先片選，在段選，反過來(lái)就

20、不能正常顯示void alarm(int temp)/if(flag=0)/ if(temp>1500)set_alarm();elsevoice=0;light=1;/ void Timer() interrupt 1 static uchar numval=20;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256; numval-;if(numval=0)numval=20; second+;if(second=60)second=0; minute+; if(minute=60)minute=0;hour+;if(hour=24)hour=0;s

21、tr20=hour/10; str21=hour%10; str23=minute/10;str24=minute%10; str26=second/10; str27=second%10;void Write_7221(uchar com,uchar da)uchar temp,i,j;cs=0;clk=0;for (i=0;i<8;i+)temp=com;if (temp&(0x80>>i)!=0)din=1;else din=0;clk=1;for (j=0;j<5;j+);clk=0;for (i=0;i<8;i+)temp=da;if (temp

22、&(0x80>>i)!=0)din=1;else din=0;clk=1;for (j=0;j<5;j+);clk=0;cs=1; /*MAX7221 void Init_MAX7221(void)Write_7221(0x0c,0x01);模式Write_7221(0x09,0x00);/片選有效時(shí)鐘低/ 發(fā)送顯示位置先發(fā)高位 依次到低位時(shí)鐘高 上升沿鎖數(shù)據(jù)/ 發(fā)送數(shù)據(jù)先發(fā)高位 依次到低位初始化 */ 正常工作狀態(tài) , 關(guān)斷/譯碼選擇，非BCD碼/ 亮度調(diào)節(jié)/ 顯示位數(shù)Write_7221(0x0a,0x0f); Write_7221(0x0b,0x07);void keyscan1(void) if(key_rst=0)hour=0; minute=0; second=0;void keyscan2() if(key_min=0) while(!key_min ); minute+; if(minute=60) minute=0; void keyscan3() if(key_hour=0) while(!key_hour); hour+;if(hour=24) hour=0; main() unsigned char tl=0,th=0; clr_alarm(); Init_MAX7221(); hour=22;minute=33; seco