數字溫度計的設計

數字溫度計的設計數字溫度計的設計數字溫度計的設計數字溫度計的設計編制僅供參考審核批準生效日期地址：電話：傳真:郵編:內容摘要本文將介紹一種基于單片機控制的數字溫度計，就是用單片機實現溫度測量，傳統的溫度檢測大多以熱敏電阻為溫度傳感器，但熱敏電阻的可靠性差，測量溫度準確率低，而且必須經過專門的接口電路轉換成數字信號才能由單片機進行處理。本次采用DS18B20數字溫度傳感器來實現基于AT89S52單片機的數字溫度計的設計用LCD數碼管以串口傳送數據,實現溫度顯示,能準確達到以上要求，可以用于溫度等非電信號的測量，主要用于對測溫比較準確的場所，或科研實驗室使用，能獨立工作的單片機溫度檢測、溫度控制系統已經廣泛應用很多領域。索引關鍵詞：溫度計單片機數字控制DS18B20

目錄TOC\o"1-2"\h\z\u第一章緒論 1前言 1數字溫度計設計方案 1總體設計框圖 1第二章硬件電路設計 1主要芯片介紹 1溫度傳感器 4主板電路 5顯示電路 5第三章軟件設計 6主程序流程圖 6讀出溫度子程序流程圖 6溫度轉換命令子程序流程圖 7計算溫度子程序流程圖 8顯示數據刷新子程序流程圖 9第四章Proteus仿真調試 9Proteus軟件介紹 9本次設計仿真過程 10后記 12參考文獻 13數字溫度計設計第一章緒論前言隨著人們生活水平的不斷提高,單片機控制無疑是人們追求的目標之一，它所給人帶來的方便也是不可否定的，其中數字溫度計就是一個典型的例子，但人們對它的要求越來越高，要為現代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的設施就需要從數單片機技術入手，一切向著數字化控制，智能化控制方向發(fā)展。隨著時代的進步和發(fā)展，單片機技術已經普及到我們生活，工作，科研，各個領域，已經成為一種比較成熟的技術,單片機已經在測控領域中獲得了廣泛的應用本設計所介紹的數字溫度計與傳統的溫度計相比，具有讀數方便，測溫范圍廣，測溫準確，其輸出溫度采用數字顯示，該設計控制器使用單片機AT89C51，測溫傳感器使用DS18B20，用LCD數碼管以串口傳送數據,實現溫度顯示,能準確達到以上要求。數字溫度計設計方案 在單片機電路設計中，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溫度值，進行轉換，就可以滿足設計要求。總體設計框圖溫度計電路設計總體設計方框圖如圖1-1所示，控制器采用單片機AT89C51，溫度傳感器采用DS18B20，用LCD液晶顯示屏以串口傳送數據實現溫度顯示：圖1-1第二章硬件電路設計主要芯片介紹 一AT89C51的介紹選用的AT89C51在功能上最突出是的可以實現在線的編程。用于實現系統的總的控制。其主要功能特性列舉如下：·與MCS-51兼容·4K字節(jié)可編程FLASH存儲器·壽命：1000寫/擦循環(huán)·數據保留時間：10年·全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz·三級程序存儲器鎖定·128×8位內部RAM·32可編程I/O線·兩個16位定時器·5個中斷源·可編程串行通道·低功耗的閑置和掉電模式·片內振蕩器和時鐘電路二AT89C51各引腳功能介紹VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P0口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P1口：P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數據存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數據存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管腳備選功能RXD（串行輸入口）TXD（串行輸出口）/INT0（外部中斷0）/INT1（外部中斷1）T0（記時器0外部輸入）T1（記時器1外部輸入）/WR（外部數據存儲器寫選通）/RD（外部數據存儲器讀選通）P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數據存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數據存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現。/EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。圖2-1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振蕩器。溫度傳感器一DS18B20介紹DS18B20是Dallas公司推出的數字溫度測控器件。~供電電壓，測量溫度范圍為-55~+125℃，9位數字量表示溫度值，分辨率為℃。在0~+70℃精確度為℃，-40~0℃和+70~+85℃精確度為1℃，-55~-40℃和+85~+125℃精確度為2℃。TH和TL寄存器中的溫度報警限設定值存放在非易失性存儲器中，掉電后不會丟失。通過三線串行接口，完成溫度值的讀取和TH、TL的設定。DS18B20的外圍接線簡單，使用靈活。使用時請注意它的測量范圍及精度能否滿足要求。用作熱繼電器使用時必須寫入控制寄存器操作模式和TH、TL寄存器的溫度設定值。二DS18B20引腳功能說明圖2-2DS1620采用8腳DIP封裝或8腳SOIC封裝。引腳排列如圖2-2所示，引腳功能說明如下所列。DS18B20引腳功能說明1．DQ三線制的數據輸入/輸出2．CLK/CONV三線制的時鐘輸入和標準轉換輸入3．RST三線制的復位輸入4．GND地5．TCOM溫度高/低限觸發(fā)輸出6．TLOW溫度低限觸發(fā)輸出7．THIGH溫度高限觸發(fā)輸出8．VDD3～5V電源主板電路系統整體硬件電路包括，傳感器數據采集電路，溫度顯示電路，單片機主板電路等，如圖2-3所示：圖2-3顯示電路顯示電路是使用的串口顯示，這種顯示最大的優(yōu)點就是使用口資源比較少，只用p2口串口的發(fā)送和接收，LCD液晶顯示屏顯示，顯示比較清晰。溫度顯示電路如圖2-4所示：圖2-4第三章軟件設計主程序流程圖初始化調用顯示子程序1S到初次上電初始化調用顯示子程序1S到初次上電讀出溫度值溫度計算處理顯示數據刷新發(fā)溫度轉換開始命令NYNY圖3-1讀出溫度子程序流程圖YY發(fā)DS18B20復位命令發(fā)跳過ROM命令發(fā)讀取溫度命令讀取操作，CRC校驗9字節(jié)完CRC校驗正確移入溫度暫存器結束NNY圖3-2讀出溫度子程序的主要功能是讀出RAM中的9字節(jié)，在讀出時需進行CRC校驗，校驗有錯時不進行溫度數據的改寫。其程序流程圖如圖3-2所示：溫度轉換命令子程序流程圖溫度轉換命令子程序主要是發(fā)溫度轉換開始命令，當采用12位分辨率時轉換時間約為750ms，在本程序設計中采用1s顯示程序延時法等待轉換的完成。溫度轉換命令子程序流程圖如上圖，圖3-3所示：發(fā)發(fā)DS18B20復位命令發(fā)跳過ROM命令發(fā)溫度轉換開始命令結束圖3-3計算溫度子程序流程圖計算溫度子程序將RAM中讀取值進行BCD碼的轉換運算，并進行溫度值正負的判定，其程序流程圖如圖3-4所示：開始溫度零下溫度值取補碼置“—”標志計算小數位溫度BCD值計算整數位溫度BCD值結束置“+”標志NY圖3-4顯示數據刷新子程序流程圖顯示數據刷新子程序主要是對顯示緩沖器中的顯示數據進行刷新操作，當最高顯示位為0時將符號顯示位移入下一位。程序流程圖如圖3-5所示：溫度數據移入顯示寄存器十位數0百位數0十位數顯示符號百位數不顯示百位數顯示數據（不顯示符號）結束NNYY溫度數據移入顯示寄存器十位數0百位數0十位數顯示符號百位數不顯示百位數顯示數據（不顯示符號）結束NNYY圖3-5第四章Proteus仿真調試Proteus軟件介紹一Proteus軟件具有其它EDA工具軟件的功能。這些功能是：1．原理布圖2．PCB自動或人工布線3．SPICE電路仿真二革命性的特點1．互動的電路仿真用戶甚至可以實時采用諸如RAM，ROM，鍵盤，馬達，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。2．仿真處理器及其外圍電路可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流單片機。還可以直接在基于原理圖的虛擬原型以上編程，再配合顯示及輸出，能看到運行后輸入輸出的效果。本次設計仿真過程一創(chuàng)建原理圖啟動Proteus軟件，單擊挑選元件按鈕，在元件庫中選出所需元器件，出現如圖4-1所示：圖4-1二繪制的仿真原理圖如4-2所示：圖4-2三系統調試雙擊單片機出現下圖所示畫面圖4-3，在ProgramFile一欄中選取仿真項目的源程序代碼，點擊OK。圖4-3四開始仿真單擊Play按鈕，進入仿真狀態(tài)，出現下圖4-4所示圖4-4

后記經過將近幾周的畢業(yè)設計，終于完成了我的數字溫度計的設計，雖然沒有完全達到設計要求，但從心底里說，還是高興的，畢竟這次設計把仿真成功做了出來，高興之余不得不深思呀！在本次設計的過程中，我發(fā)現很多的問題，雖然以前還做過這樣的設計但這次設計真的讓我長進了很多，單片機畢業(yè)設計重點就在于軟件算法的設計，需要有很巧妙的程序算法，。此外，本次畢業(yè)設計也使我對單片機技術有了更進一步的了解，實際操作和課本上的知識有很大的聯系，又高于課本，一個看似很簡單的電路，要動手做出來就比較困難了，因為是設計讓我們在以后的學習中要注意這點，要把課本上所學的知識跟實際聯系起來。有好多的東西，只有我們去試著做了，才能真正的掌握，只學習理論有些東西是很難理解的，更談不上掌握，同時本次電路的設計鞏固了所學知識，也使我們把理論與實際從真正的意義上結合起來了，增強了學習的興趣，考驗了我們借