數(shù)字溫度計課設(shè)

1、塔里木大學(xué)信息工程學(xué)院塔里木大學(xué) 單片機原理及應(yīng)用大作業(yè)數(shù)字溫度計姓名： 張 坤 班級： 計算機16-4班 學(xué)號： 5011212408 教師： 孟洪兵 目錄前言- 1 -基于數(shù)字溫度傳感器的數(shù)字溫度計- 1 -正文- 1 -一、設(shè)計任務(wù)和要求- 1 -（一）基本功能- 1 -（二）設(shè)計的內(nèi)容- 1 -（三）設(shè)計的要求和指標(biāo)- 1 -二、總體電路設(shè)計- 1 -（一）芯片特性結(jié)構(gòu)介紹- 1 -（二）電路說明- 1 -（三）設(shè)計原理- 1 -（四）系統(tǒng)組成- 1 -（五）程序流程框圖- 1 -三、系統(tǒng)程序設(shè)計- 1 -（一）程序清單- 1 -四、總結(jié)- 1 -（一）問題與解決- 1 -（二）心得體

2、會- 1 -致謝- 1 -參考文獻- 1 -附錄- 1 -前言溫度控制廣泛應(yīng)用于人們的生產(chǎn)和生活中，人們使用溫度計來采集溫度，通過人工操作加熱、通風(fēng)和降溫設(shè)備來控制溫度，這樣不但控制精度低、實時性差，而且操作人員的勞動強度大。即使有些用戶采用半導(dǎo)體二極管作溫度傳感器，但由于其互換性差，效果也不理想。在某些行業(yè)中對溫度的要求較高，由于工作環(huán)境溫度不合理而引發(fā)的事故時有發(fā)生。對工業(yè)生產(chǎn)可靠進行造成影響，甚至操作人員的安全。為了避免這些缺點，需要在某些特定的環(huán)境里安裝數(shù)字溫度測量及控制設(shè)備。本設(shè)計由于采用了新型單片機對溫度進行控制，以其測量精度高，操作簡單?？蛇\行性強，價格低廉等優(yōu)點，特別適用于生活

3、，醫(yī)療，工業(yè)生產(chǎn)等方面的溫度測量及控制。 本設(shè)計是一個數(shù)字溫度測量及控制系統(tǒng)，能測柜內(nèi)的溫度，并能在超限的情況下進行控制、調(diào)整，并報警。保證環(huán)境保持在限定的溫度中。基于數(shù)字溫度傳感器的數(shù)字溫度計摘要 隨著科技的不斷進步，在工業(yè)生產(chǎn)中溫度是常用的被控參數(shù)，而采用單片機來對這些被控參數(shù)進行控制已成為當(dāng)今的主流。本文介紹了數(shù)字溫度測量及自動控制系統(tǒng)的設(shè)計。本文采用單片機來實現(xiàn)對溫度的控制。它的主要組成部分有：AT89S52單片機、溫度傳感器DS18B20、鍵盤與顯示電路、溫度控制電路。它可以實時的顯示和設(shè)定溫度，實現(xiàn)對溫度的自動控制。通過測試表明，本設(shè)計對溫度的控制有方便、簡單的特點，從而大幅提高了

4、被控溫度的技術(shù)指標(biāo)【關(guān)鍵字】 單片機、溫度傳感器正文一、設(shè)計任務(wù)和要求（一）基本功能1) 該課程設(shè)計基本思路是基于單片機AT89C51和1602LCD與DS18B20， 使得期間可以測得周圍環(huán)境的溫度并在LCD上顯示出該溫度值。2) 在這一課題中，可以利用K1、K2、K3三個已設(shè)置功能的開關(guān)，在 K1按下的情況下可以對溫度范圍進行調(diào)整，按一下K2使得溫度的上限增加一攝氏度，按一下K3能使溫度下限減少一攝氏度（二）設(shè)計的內(nèi)容主要采用AT89C52芯片來制造一個用來測試環(huán)境溫度的儀器。 1）編寫程序并調(diào)試好的程序固化到單片機中。 2）設(shè)計并繪制硬件電路圖。（三）設(shè)計的要求和指標(biāo)1）控制模塊為AT8

5、9C52，完成設(shè)計要簡單。 2）利用數(shù)字溫度傳感器DS18B20測量溫度信號，計算后在1602LCD上顯示相應(yīng)的溫度值。 3）其溫度測量范圍為55125，精確到0.5。二、總體電路設(shè)計（一）芯片特性結(jié)構(gòu)介紹1) DS18B20芯片美國Dallas 半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器DS1820 是世界上第一片支持 "一線總線"接口的溫度傳感器，在其內(nèi)部使用了在板（ON-B0ARD）專利技術(shù)。全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管 的集成電路內(nèi)。一線總線獨特而且經(jīng)濟的特點，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念?，F(xiàn)在，新一代的DS18B20 體積更小、更經(jīng)濟

6、、更靈活。使你可以充分發(fā)揮“一線總線”的優(yōu)點。DS18B20 的主要特性 （1）適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍：3.05.5V，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電 （2）獨特的單線接口方式，DS18B20 在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理與DS18B20 的雙向通訊 （3）DS18B20 支持多點組網(wǎng)功能，多個DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)組網(wǎng)多點測溫 （4）DS18B20 在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi) （5）溫范圍55125，在-10+85時精度為±0.5 （6）可編程的分辨率為912 位，對應(yīng)的可分辨溫度分

7、別為0.5、0.25、 0.125和0.0625，可以實現(xiàn)高精度測溫。 （7）在9位分辨率最多在93.75ms把溫度轉(zhuǎn)換成數(shù)字，12 位分辨率是最多可在 750ms內(nèi)將溫度轉(zhuǎn)換成數(shù)字，速度更快。 （8）溫度測試結(jié)果直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字溫度信號，以“一線總線”串行傳輸給CPU， 同事科傳送SRC檢驗碼，菊友極強的抗干擾校正能力。 （9）負壓特性：電源極性接反時芯片不會因發(fā)熱而燒毀，但不會正常工作。2) AT89C51單片機AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS

8、 8位微處理器，俗稱單片機。（1）與MCS-51 兼容（2）4K字節(jié)可編程FLASH （3）壽命：1000寫/擦循環(huán)（4）數(shù)據(jù)保留時間：10年（5）全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz（6）三級程序存儲器鎖定（7）128×8位內(nèi)部RAM（8）32可編程I/O線（9）兩個16位定時器計數(shù)器（10）5個中斷源（11）可編程串行通道（12）低功耗的閑置和掉電模式（13）片內(nèi)振蕩器和時鐘電路（14）VCC：供電電壓。（15）GND：接地。（16）振蕩器特性:XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，X

9、TAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。3) LMO-16L顯示器LM016L液晶模塊采用HD44780控制器，hd44780具有簡單而功能較強的指令集，可以實現(xiàn)字符移動，閃爍等功能，LM016L與單片機MCU通訊可采用8位或4位并行傳輸兩種方式，hd44780控制器由兩個8位寄存器，指令寄存器（IR）和數(shù)據(jù)寄存器（DR）忙標(biāo)志（BF），顯示數(shù)RAM（DDRAM），字符發(fā)生器ROMA（CGOROM）字符發(fā)生器RAM（CGRAM），地址計數(shù)器RAM(AC)。IR用于寄存指令碼，只能寫入不能讀出，DR用于

10、寄存數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)由內(nèi)部操作自動寫入DDRAM和CGRAM,或者暫存從DDRAM和CGRAM讀出的數(shù)據(jù)，BF為1時，液晶模塊處于內(nèi)部模式，不響應(yīng)外部操作指令和接受數(shù)據(jù)，DDTAM用來存儲顯示的字符，能存儲80個字符碼（二）電路說明LCD與AT89C51的連接，（如圖一所示）將LCD的D0D7引腳分別與單片機的P0.1P0.7相連，使LCD能接受來自單片機的信號。圖1（三）設(shè)計原理利用溫度傳感器DS18B20可以直接讀取被測溫度值，進行轉(zhuǎn)換的特性，模擬溫度值經(jīng)過DS18B20處理后轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，然后送到單片機中進行數(shù)據(jù)處理，并與設(shè)置的溫度報警限比較，超過限度后通過揚聲器報警。同時處理后的數(shù)據(jù)送到LE

11、D中顯示。（四）系統(tǒng)組成本課題以是80C51單片機為核心設(shè)計的一種數(shù)字溫度控制系統(tǒng)，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，單片機主板電路等組成。 系統(tǒng)框圖主要由主控制器、單片機復(fù)位、報警按鍵設(shè)置、時鐘振蕩、LED顯示、溫度傳感器組成。顯示主 控 制 器單片機復(fù)位溫度傳感器時鐘振蕩 圖2中斷服務(wù)程序開始（五）程序流程框圖保護現(xiàn)場設(shè)置堆棧指針設(shè)置段碼緩沖區(qū)指針緩沖區(qū)初始化復(fù)位DS18B20發(fā)跳過ROM命令發(fā)溫度轉(zhuǎn)換命令延時復(fù)位DS18B20將溫度轉(zhuǎn)換為BCD碼設(shè)置復(fù)位將位碼送P3口某些端口，位碼送P0口顯示第一位，延時顯示完否修改顯示緩沖區(qū)指針顯示位數(shù)發(fā)讀存儲器命令讀溫度數(shù)據(jù)計數(shù)

12、器重置初值回復(fù)現(xiàn)場，開中斷中斷返回更新數(shù)據(jù)緩沖區(qū)圖4LED動態(tài)掃描圖圖3溫度計軟件設(shè)計流程圖三、系統(tǒng)程序設(shè)計（一）程序清單/*ds18b20子程序*/*ds18b20延遲子函數(shù)（晶振12MHz ）*/ #include<reg51.h> sbit DQ=P12;#define uchar unsigned charvoid delay_18B20(unsigned int i)while(i-);/*ds18b20初始化函數(shù)*/void Init_DS18B20(void) unsigned char x=0; DQ = 1; /DQ復(fù)位 delay_18B20(8); /稍做延時

13、 DQ = 0; /單片機將DQ拉低 delay_18B20(80); /精確延時 大于 480us DQ = 1; /拉高總線 delay_18B20(4); x=DQ; /稍做延時后 如果x=0則初始化成功 x=1則初始化失敗 delay_18B20(20);/*ds18b20讀一個字節(jié)*/ unsigned char ReadOneChar(void)uchar i=0;uchar dat = 0;for (i=8;i>0;i-) DQ = 0; / 給脈沖信號 dat>>=1; DQ = 1; / 給脈沖信號 if(DQ) dat|=0x80; delay_18B20

14、(4); return(dat);/*ds18b20寫一個字節(jié)*/ void WriteOneChar(uchar dat) unsigned char i=0; for (i=8; i>0; i-) DQ = 0; DQ = dat&0x01; delay_18B20(5); DQ = 1; dat>>=1; /*讀取ds18b20當(dāng)前溫度*/ ReadTemp(void)float val; uchar temp_value,value; unsigned char a=0;unsigned char b=0;unsigned char t=0;Init_DS18

15、B20();WriteOneChar(0xCC); / 跳過讀序號列號的操作WriteOneChar(0x44); / 啟動溫度轉(zhuǎn)換delay_18B20(100); / this message is wery importantInit_DS18B20();WriteOneChar(0xCC); /跳過讀序號列號的操作WriteOneChar(0xBE); /讀取溫度寄存器等（共可讀9個寄存器） 前兩個就是溫度delay_18B20(100);a=ReadOneChar(); /讀取溫度值低位b=ReadOneChar(); /讀取溫度值高位temp_value=b<<4;te

16、mp_value+=(a&0xf0)>>4;value=a&0x0f; val=temp_value+value; return(val); #include "reg51.h" #include "18b20.h" #define uchar unsigned char #define uint unsigned int uchar code table="Wendu is:" ;/初始化日期和星期 /以下三個是定義LCD的引腳sbit lcden=P22; sbit lcdwrite=P21; sbit

17、 lcdrs=P20; /定義四個功能開關(guān)sbit s1=P14;sbit s2=P15; sbit s3=P16; sbit s=P17; /定義二極管 sbit LED1=P10; uchar time; char hour,min,sec,day,mon,year1,year2,num,wendu,tec=35,flag=0; char shangxian=10,xiaxian=0; /延時程序 void delay(uint z) uint x,y; for(x=z;x>0;x-) for(y=110;y>0;y-); /lcd的寫指令void write_com(ucha

18、r com) lcdrs=0; lcden=0; P0=com; delay(5); lcden=1; delay(5);lcden=0; /lcd的寫數(shù)據(jù)void write_data(uchar da) lcdrs=1;lcden=0;P0=da;delay(5);lcden=1;delay(5);lcden=0; /初始化void init() uchar num; lcdwrite=0; lcden=0; write_com(0x38); /16*2顯示，5*7點陣，8位數(shù)據(jù) write_com(0x0c);/顯示開，關(guān)光標(biāo) write_com(0x06); /移動光標(biāo) write_c

19、om(0x01);/清除LCD的顯示內(nèi)容 for (num=0;num<8;num+) write_data(tablenum); delay(5); write_com(0x80+0x40); TMOD=0x01; TL0=(65536-50000)%256;/定時50ms TH0=(65536-50000)/256; EA=1; ET0=1; TR0=1; void write_wendu(uchar add, char da) uchar shi,ge; shi=da/10; ge=da%10;write_com(0x80+add);write_data(0x30+shi);wri

20、te_data(0x30+ge);write_data(0xdf); /主函數(shù)void main () init(); while(1) ; /中斷定時void timer0() interrupt 1 TL0=(65536-50000)%256;/定時50ms TH0=(65536-50000)/256; wendu=ReadTemp(); write_wendu(10, wendu); 四、總結(jié)（一）問題與解決1）在編寫程序的過程中，遇到一些C語言的語法問題，需要查找資料或者咨詢同學(xué)才能完成。 2）在連接電路圖時會時常將接口的位置混淆，記清每個接口的位置十分重要。 （二）心得體會文介紹了基

21、于AT89C51單片機的數(shù)字溫度計控制系統(tǒng)的設(shè)計，對整個硬件電路和軟件程序設(shè)計做了分析，文中介紹了數(shù)字溫度計的現(xiàn)狀及發(fā)展，介紹了仿真軟件proteus及keil的基本知識，學(xué)習(xí)了proteus的仿真方法和步驟，介紹了數(shù)字溫度計的設(shè)計方案及原理介紹，加深了51單片機的知識了解，介紹51單片機的結(jié)構(gòu)、特點等。并學(xué)習(xí)了數(shù)字溫度傳感器DS18B20，設(shè)計軟件仿真，更直觀的反應(yīng)設(shè)計的正確性。本文對其中的一些基本原理也做了簡要的概述。其實寫完了本篇論文，也僅僅是對數(shù)字溫度計控制系統(tǒng)做出了一個簡單的設(shè)計方案，數(shù)字溫度計科利用在很多領(lǐng)域，在一些人不能直接進入的場所，利用單片機控制的數(shù)字溫度計，可以設(shè)置并控制其

22、中的溫度，數(shù)字溫度計還可以利用在溫室中，這樣就可以方便的控制溫室中的溫度，當(dāng)溫度超過所要求的溫度時，可發(fā)生報警?？傊?dāng)?shù)字溫度計利用在很多領(lǐng)域。本課題只是單片機控制數(shù)字溫度計系統(tǒng)得一種設(shè)計。 這次課程設(shè)計實驗使我懂得了很多，理論要與實際結(jié)合起來；要敢于動手，不用背眼前的困難嚇倒，開始的時候因為不知道怎么動手一直沒認(rèn)真去做，但快上交的時候我下定決心一定要自己完成的的時候，不斷的請教同學(xué)，在同學(xué)的耐心的指導(dǎo)下經(jīng)過幾天的不眠不休終于在最后的時刻完成啦。雖然只達到了基本的要求，但心里還是很開心的。 通過此次課程設(shè)計使我明白了，做任何時期都不能被眼前的苦難嚇倒。不懂的時候一定要悉心請教別人。在這過程中雖然

23、遇到過狠多困難，如設(shè)計硬、軟件電路的思路，軟件的調(diào)試等。不過這些困難都過去了，成為了永遠。這次課程設(shè)計后讓我心里有了突破性的進展，在今后遇到困難的日里我定能向這次課程設(shè)計一樣乘風(fēng)破浪。致謝在這次課程設(shè)計的撰寫過程中，我得到了許多人的幫助。首先我要感謝我的老師在設(shè)計上給予我的指導(dǎo)、和壓力同時也給了我無窮的動力，他不僅僅教會了我們書本上的知識，而且還教會了我們怎么做人，教會了我在遇到困難的時候一定不能放棄，通過自己的努力一定可以戰(zhàn)勝它，這是我能完成這次課程設(shè)計的根本原因。相信在今后的日子里我遇到困難的時候一定可以戰(zhàn)勝它。其次要感謝的是我的室友他在這次課程設(shè)計的時候給了我太多的幫助，在我不懂的時候不

24、厭其煩的教導(dǎo)我，給予我鼓勵，這是因為這鼓勵和支持使我在最艱難的時刻還能走下去。同時也為我解決了不少我不太明白的設(shè)計難題，這是我這次能完成課程設(shè)計的直接原因。同時我也要感謝湖南工學(xué)院為我提供良好的單片機課程設(shè)計的環(huán)境。最后我要感謝的是在這次課程設(shè)計給予我?guī)椭娜?，在這么多天以來給過我?guī)椭完P(guān)注。正是因為你們的支持與鼓勵使用我勇氣走下去。同時也要感謝那些曾給予我打擊和挫折的人，正是因為你們的打擊才讓我真正的認(rèn)識到自己的不足，是你們使我了真正的成長了起來。你們用不同的方式給了我成長，也是你們促使我在走過的大學(xué)時光里一直努力，終可以在課程設(shè)計的最后那一天無愧的說一聲：我成功了，雖然是最簡單的但我成功了

25、。參考文獻1李廣弟等.單片機基礎(chǔ)M.北京航空航天出版社，2001.2王東峰等.單片機C語言應(yīng)用100例M.電子工業(yè)出版社，2009.3陳海宴.51單片機原理及應(yīng)用M.北京航空航天大學(xué)出版社，2010.4劉守義等.單片機技術(shù)基礎(chǔ)M.西安電子科技大學(xué)出版社，2007.5鐘富昭等.8051單片機典型模塊設(shè)計與應(yīng)用M.人民郵電出版社，2007.6李平等.單片機入門與開發(fā)M.機械工業(yè)出版社，2008.7孫玉艷,. 實現(xiàn)PC機與單片機的數(shù)據(jù)通信與控制J. 廣東白云職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣州白云工商高級技工學(xué)校學(xué)報,2002,(4).8李海濤,. 關(guān)于如何提高單片機系統(tǒng)可靠性的探討J. 寧夏機械,2005,(3).9彭同明,楊少華,. “單片機原理及應(yīng)用”課程改革的分析J. 武漢電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2004,(1).10李占芳,黃嘉興,. 面向煤炭應(yīng)用型人才的單片機課程教學(xué)改革探索J. 價值工程,2011,(7).11石明江,顧