答辯基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)課件

緒論設(shè)計(jì)內(nèi)容確定設(shè)計(jì)方案硬件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)調(diào)試結(jié)過與展望1523467緒論設(shè)計(jì)內(nèi)容確定設(shè)計(jì)方案硬件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)調(diào)試結(jié)過與展望1

隨著新技術(shù)的不斷開發(fā)與應(yīng)用，近年來單片機(jī)發(fā)展十分迅速，一個(gè)以微機(jī)應(yīng)用為主的新技術(shù)革命浪潮正在蓬勃興起，單片機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到電力、冶金、化工、建材、機(jī)械、食品、石油等各個(gè)行業(yè)。傳統(tǒng)的溫度采集方法不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且精度差，單片機(jī)的出現(xiàn)使得溫度的采集和數(shù)據(jù)處理問題能夠得到很好的解決。溫度是工業(yè)對象中的一個(gè)重要的被控參數(shù)。然而所采用的測溫元件和測量方法也不相同；產(chǎn)品的工藝不同，控制溫度的精度也不相同。

本設(shè)計(jì)使用單片機(jī)作為核心進(jìn)行控制。單片機(jī)具有集成度高，通用性好，功能強(qiáng)，特別是體積小，重量輕，耗能低，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)和使用方便等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，在數(shù)字、智能化方面有廣泛的用途。1緒論隨著新技術(shù)的不斷開發(fā)與應(yīng)用，近年來單片機(jī)發(fā)展十分迅速2設(shè)計(jì)內(nèi)容系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方框圖2設(shè)計(jì)內(nèi)容系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方框圖方案一：使用熱敏電阻之類的器件，利用其感溫效應(yīng)，在將隨被測溫度變化的電壓或電流采集過來，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后，用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，被測溫度就可以在顯示電路上顯示出來。方案二：

使用溫度傳感器，結(jié)合單片機(jī)電路設(shè)計(jì)，采用一只DS18B20溫度傳感器，直接讀取被測溫度值，進(jìn)行轉(zhuǎn)換后就可以滿足設(shè)計(jì)要求。方案確定：

從以上兩種方案很容易看出方案二電路比較簡單，軟件設(shè)計(jì)容易實(shí)現(xiàn)，故實(shí)本設(shè)計(jì)中采用方案二。方案二可以只用一根線實(shí)現(xiàn)信號(hào)的雙向傳輸，具有接口簡單容易擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)，DS18B20可以直接溫度轉(zhuǎn)換為串行數(shù)字信號(hào)，供單片機(jī)進(jìn)行處理，具有低功耗、商性能、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。3

確定設(shè)計(jì)方案方案一：使用熱敏電阻之類的器件，利用其感溫效應(yīng)，在將系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖4硬件設(shè)計(jì)圖4.1復(fù)位電路圖1復(fù)位電路設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)采用的是上電自動(dòng)復(fù)位方式，復(fù)位電路如圖4.1所示：硬件選型：

單片機(jī):STC89C52；

溫度傳感器：DS18B20；

顯示器：4位共陰極數(shù)碼顯示管；

報(bào)警元件：蜂鳴器；

本設(shè)計(jì)還采用了若干電阻、電容、按鍵和PNP等常用基本元件。4硬件設(shè)計(jì)圖4.1復(fù)位電路圖1復(fù)位電路設(shè)計(jì)硬件選型：2晶振電路的設(shè)計(jì)

對于每個(gè)系統(tǒng)工程的晶振電路，都是用于單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)，單片機(jī)只有在時(shí)鐘信號(hào)的控制下，其各部件之間才能協(xié)調(diào)一致工作，時(shí)鐘信號(hào)控制著計(jì)算機(jī)的工作節(jié)奏。本次設(shè)計(jì)采用的內(nèi)部方式的晶振電路，其如圖4.2所示：圖4.2晶振電路圖3測溫電路的設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)采用的溫度傳感器是DS18B20，其測溫電路如圖4.3所示：圖4.3測溫電路圖2晶振電路的設(shè)計(jì)圖4.2晶振電路圖3測溫電路的設(shè)計(jì)圖4

4按鍵電路設(shè)計(jì)

利用單片機(jī)的I/O口實(shí)現(xiàn)按鍵的中斷輸入。另外需要一個(gè)與門實(shí)現(xiàn)與中斷端口的連接。按鍵電路如圖4.4所示，期中按鍵K1為進(jìn)入/退出設(shè)置鍵；K2為增加鍵；K3為減小鍵。

5報(bào)警電路設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)采用三極管8550來驅(qū)動(dòng)蜂鳴器：報(bào)警電路如圖4.5所示，三極管Q5來驅(qū)動(dòng)蜂鳴器的。圖4.4按鍵電路圖圖4.5報(bào)警電路圖4按鍵電路設(shè)計(jì)5報(bào)警電路設(shè)計(jì)圖4.4按鍵電路圖圖4

6顯示電路設(shè)計(jì)

采用四位數(shù)碼管來顯示溫度的大小，可以直接讀取，溫度精確到0.１℃。四位數(shù)碼管的顯示電路如圖4.6所示，從左到右依次是百位，十位，個(gè)位，十分位。圖4.6顯示電路圖6顯示電路設(shè)計(jì)圖4.6顯示電路圖5軟件設(shè)計(jì)

1主程序流程圖

主程序的主要功能是讀出并處理DS18B20測量的當(dāng)前溫度值和負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時(shí)顯示，溫度測量每1s進(jìn)行一次。這樣可以在一秒之內(nèi)測量一次被測溫度，其程序流程見圖5.1所示。圖5.1主程序流程圖

軟件設(shè)計(jì)主要是系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)和protues仿真。系統(tǒng)程序主要包括主程序、讀出溫度子程序、溫度轉(zhuǎn)換命令子程序、計(jì)算溫度子程序、報(bào)警子程序、顯示數(shù)據(jù)刷新子程序和按鍵掃描處理子程序。5軟件設(shè)計(jì)圖5.1主程序流程圖軟件設(shè)2讀出溫度子程序

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(shí)需進(jìn)行CRC校驗(yàn)，校驗(yàn)有錯(cuò)時(shí)不進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的改寫。其程序流程圖如圖5.2示：圖5.2讀出溫度子程序流程圖2讀出溫度子程序圖5.2讀出溫度子程序流程圖3溫度轉(zhuǎn)換命令子程序

溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令，在本程序設(shè)計(jì)中采用1s顯示程序延時(shí)法等待轉(zhuǎn)換的完成。溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程圖如圖5.3所示：圖5.3溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程圖4報(bào)警子程序

設(shè)置報(bào)警標(biāo)志位beep,當(dāng)溫度大于設(shè)置的高限報(bào)警值或低于設(shè)置的低限報(bào)警值是，beep=1報(bào)警；當(dāng)溫度值在正常范圍內(nèi)時(shí)，beep=0.報(bào)警流程圖如圖5.4所示圖5.4報(bào)警子程序流程圖3溫度轉(zhuǎn)換命令子程序圖5.3溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程圖45計(jì)算溫度子程序

計(jì)算溫度子程序?qū)AM中讀取值進(jìn)行BCD碼的轉(zhuǎn)換運(yùn)算，并進(jìn)行溫度值正負(fù)的判定，其程序流程圖如圖5.5所示：圖5.5計(jì)算溫度子程序流程圖6顯示數(shù)據(jù)刷新子程序

顯示數(shù)據(jù)刷新子程序主要是對分離后的溫度顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新操作，當(dāng)標(biāo)志位位為1時(shí)將符號(hào)顯示位移入第一位。程序流程圖如圖5.6所示。圖5.6顯示數(shù)據(jù)刷新子程序流程圖5計(jì)算溫度子程序圖5.5計(jì)算溫度子程序流程圖6顯示數(shù)據(jù)刷7按鍵掃描處理子程序

按鍵采用掃描查詢方式，設(shè)置標(biāo)志位，當(dāng)標(biāo)志位為1時(shí)，顯示設(shè)置溫度，否則顯示當(dāng)前溫度。如下圖5.7所示。圖5.7按鍵掃描處理子程序流程圖7按鍵掃描處理子程序圖5.7按鍵掃描處理子程序流程圖Proues仿真

Protues仿真圖如圖5.8和5.9所示：圖5.9DS18B20仿真圖圖5.8Protues仿真圖Proues仿真圖5.9DS18B20仿真圖圖5.8Pr

如圖5.10是第一次按下K1鍵顯示的上限溫度報(bào)警值，此時(shí)按K2或K3鍵分別對上限溫度報(bào)警值進(jìn)行加一或減一；圖5.11是第二次按下K1鍵顯示的下限溫度報(bào)警值，此時(shí)按K2或K3鍵分別對下限溫度報(bào)警值進(jìn)行加一或減一；第三次按下K1鍵時(shí)，顯示當(dāng)前測量的溫度值。圖5.11下限溫度報(bào)警值圖5.10上限溫度報(bào)警值如圖5.10是第一次按下K1鍵顯示的上限溫度報(bào)警值，6系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)調(diào)試

首先檢查電路的焊接是否正確及電路中有沒有虛焊等問題，然后用萬用表測試電路板上的各個(gè)正極和負(fù)極是否全部都正確的接在了相應(yīng)的正極公共端和負(fù)極公共端上和檢查各元件的引腳是否有接錯(cuò)。經(jīng)檢查一切無誤后，溫度傳感器DS18B20正常工作，測得的現(xiàn)場溫度如圖6.1所示：圖6.1系統(tǒng)調(diào)試圖6系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)調(diào)試圖6.1系統(tǒng)調(diào)試圖

第一次按下K1鍵，顯示系統(tǒng)的高限報(bào)警溫度值，按下K2和K3鍵能對高限報(bào)警溫度值分別進(jìn)行加1和減1設(shè)置，高限報(bào)警溫度值如圖6.2所示：

第二次按下K1鍵，顯示系統(tǒng)的低限報(bào)警溫度值，按下K2和K3鍵能對低限報(bào)警溫度值分別進(jìn)行加1和減1設(shè)置，低限報(bào)警溫度值如圖6.3所示：圖6.3低限溫度報(bào)警值圖6.2高限溫度報(bào)警值第一次按下K1鍵，顯示系統(tǒng)的高限報(bào)警溫度值，按下K2和K37結(jié)果和展望成果展示：結(jié)果：經(jīng)過系統(tǒng)的整體調(diào)試，本設(shè)計(jì)達(dá)到了規(guī)定的設(shè)計(jì)要求：能用數(shù)碼管直接顯示、能自由設(shè)定溫度上下限報(bào)警值和實(shí)現(xiàn)報(bào)警、實(shí)現(xiàn)常溫及一、兩種特殊環(huán)境下的溫度監(jiān)測。展望：系統(tǒng)的硬件和軟件都還有進(jìn)一步優(yōu)化和改進(jìn)的空間。7結(jié)果和展望謝謝各位老師的指教！ThankYou!謝謝各位老師的指教！ThankYou!緒論設(shè)計(jì)內(nèi)容確定設(shè)計(jì)方案硬件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)調(diào)試結(jié)過與展望1523467緒論設(shè)計(jì)內(nèi)容確定設(shè)計(jì)方案硬件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)調(diào)試結(jié)過與展望1

隨著新技術(shù)的不斷開發(fā)與應(yīng)用，近年來單片機(jī)發(fā)展十分迅速，一個(gè)以微機(jī)應(yīng)用為主的新技術(shù)革命浪潮正在蓬勃興起，單片機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到電力、冶金、化工、建材、機(jī)械、食品、石油等各個(gè)行業(yè)。傳統(tǒng)的溫度采集方法不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且精度差，單片機(jī)的出現(xiàn)使得溫度的采集和數(shù)據(jù)處理問題能夠得到很好的解決。溫度是工業(yè)對象中的一個(gè)重要的被控參數(shù)。然而所采用的測溫元件和測量方法也不相同；產(chǎn)品的工藝不同，控制溫度的精度也不相同。

本設(shè)計(jì)使用單片機(jī)作為核心進(jìn)行控制。單片機(jī)具有集成度高，通用性好，功能強(qiáng)，特別是體積小，重量輕，耗能低，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)和使用方便等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，在數(shù)字、智能化方面有廣泛的用途。1緒論隨著新技術(shù)的不斷開發(fā)與應(yīng)用，近年來單片機(jī)發(fā)展十分迅速2設(shè)計(jì)內(nèi)容系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方框圖2設(shè)計(jì)內(nèi)容系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方框圖方案一：使用熱敏電阻之類的器件，利用其感溫效應(yīng)，在將隨被測溫度變化的電壓或電流采集過來，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后，用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，被測溫度就可以在顯示電路上顯示出來。方案二：

使用溫度傳感器，結(jié)合單片機(jī)電路設(shè)計(jì)，采用一只DS18B20溫度傳感器，直接讀取被測溫度值，進(jìn)行轉(zhuǎn)換后就可以滿足設(shè)計(jì)要求。方案確定：

從以上兩種方案很容易看出方案二電路比較簡單，軟件設(shè)計(jì)容易實(shí)現(xiàn)，故實(shí)本設(shè)計(jì)中采用方案二。方案二可以只用一根線實(shí)現(xiàn)信號(hào)的雙向傳輸，具有接口簡單容易擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)，DS18B20可以直接溫度轉(zhuǎn)換為串行數(shù)字信號(hào)，供單片機(jī)進(jìn)行處理，具有低功耗、商性能、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。3

確定設(shè)計(jì)方案方案一：使用熱敏電阻之類的器件，利用其感溫效應(yīng)，在將系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖4硬件設(shè)計(jì)圖4.1復(fù)位電路圖1復(fù)位電路設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)采用的是上電自動(dòng)復(fù)位方式，復(fù)位電路如圖4.1所示：硬件選型：

單片機(jī):STC89C52；

溫度傳感器：DS18B20；

顯示器：4位共陰極數(shù)碼顯示管；

報(bào)警元件：蜂鳴器；

本設(shè)計(jì)還采用了若干電阻、電容、按鍵和PNP等常用基本元件。4硬件設(shè)計(jì)圖4.1復(fù)位電路圖1復(fù)位電路設(shè)計(jì)硬件選型：2晶振電路的設(shè)計(jì)

對于每個(gè)系統(tǒng)工程的晶振電路，都是用于單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)，單片機(jī)只有在時(shí)鐘信號(hào)的控制下，其各部件之間才能協(xié)調(diào)一致工作，時(shí)鐘信號(hào)控制著計(jì)算機(jī)的工作節(jié)奏。本次設(shè)計(jì)采用的內(nèi)部方式的晶振電路，其如圖4.2所示：圖4.2晶振電路圖3測溫電路的設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)采用的溫度傳感器是DS18B20，其測溫電路如圖4.3所示：圖4.3測溫電路圖2晶振電路的設(shè)計(jì)圖4.2晶振電路圖3測溫電路的設(shè)計(jì)圖4

4按鍵電路設(shè)計(jì)

利用單片機(jī)的I/O口實(shí)現(xiàn)按鍵的中斷輸入。另外需要一個(gè)與門實(shí)現(xiàn)與中斷端口的連接。按鍵電路如圖4.4所示，期中按鍵K1為進(jìn)入/退出設(shè)置鍵；K2為增加鍵；K3為減小鍵。

5報(bào)警電路設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)采用三極管8550來驅(qū)動(dòng)蜂鳴器：報(bào)警電路如圖4.5所示，三極管Q5來驅(qū)動(dòng)蜂鳴器的。圖4.4按鍵電路圖圖4.5報(bào)警電路圖4按鍵電路設(shè)計(jì)5報(bào)警電路設(shè)計(jì)圖4.4按鍵電路圖圖4

6顯示電路設(shè)計(jì)

采用四位數(shù)碼管來顯示溫度的大小，可以直接讀取，溫度精確到0.１℃。四位數(shù)碼管的顯示電路如圖4.6所示，從左到右依次是百位，十位，個(gè)位，十分位。圖4.6顯示電路圖6顯示電路設(shè)計(jì)圖4.6顯示電路圖5軟件設(shè)計(jì)

1主程序流程圖

主程序的主要功能是讀出并處理DS18B20測量的當(dāng)前溫度值和負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時(shí)顯示，溫度測量每1s進(jìn)行一次。這樣可以在一秒之內(nèi)測量一次被測溫度，其程序流程見圖5.1所示。圖5.1主程序流程圖

軟件設(shè)計(jì)主要是系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)和protues仿真。系統(tǒng)程序主要包括主程序、讀出溫度子程序、溫度轉(zhuǎn)換命令子程序、計(jì)算溫度子程序、報(bào)警子程序、顯示數(shù)據(jù)刷新子程序和按鍵掃描處理子程序。5軟件設(shè)計(jì)圖5.1主程序流程圖軟件設(shè)2讀出溫度子程序

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(shí)需進(jìn)行CRC校驗(yàn)，校驗(yàn)有錯(cuò)時(shí)不進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的改寫。其程序流程圖如圖5.2示：圖5.2讀出溫度子程序流程圖2讀出溫度子程序圖5.2讀出溫度子程序流程圖3溫度轉(zhuǎn)換命令子程序

溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令，在本程序設(shè)計(jì)中采用1s顯示程序延時(shí)法等待轉(zhuǎn)換的完成。溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程圖如圖5.3所示：圖5.3溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程圖4報(bào)警子程序

設(shè)置報(bào)警標(biāo)志位beep,當(dāng)溫度大于設(shè)置的高限報(bào)警值或低于設(shè)置的低限報(bào)警值是，beep=1報(bào)警；當(dāng)溫度值在正常范圍內(nèi)時(shí)，beep=0.報(bào)警流程圖如圖5.4所示圖5.4報(bào)警子程序流程圖3溫度轉(zhuǎn)換命令子程序圖5.3溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程圖45計(jì)算溫度子程序

計(jì)算溫度子程序?qū)AM中讀取值進(jìn)行BCD碼的轉(zhuǎn)換運(yùn)算，并進(jìn)行溫度值正負(fù)的判定，其程序流程圖如圖5.5所示：圖5.5計(jì)算溫度子程序流程圖6顯示數(shù)據(jù)刷新子程序

顯示數(shù)據(jù)刷新子程序主要是對分離后的溫度顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新操作，當(dāng)標(biāo)志位位為1時(shí)將符號(hào)顯示位移入第一位。程序流程圖如圖5.6所示。圖5.6顯示數(shù)據(jù)刷新子程序流程圖5計(jì)算溫度子程序圖5.5計(jì)算溫度子程序流程圖6顯示數(shù)據(jù)刷7按鍵掃描處理子程序

按鍵采用掃描查詢方式，設(shè)置標(biāo)志位，當(dāng)標(biāo)志位為1時(shí)，顯示設(shè)置溫度，否則顯示當(dāng)前溫度。如下圖5.7所示。圖5.7按鍵掃描處理子程序流程圖7按鍵掃描處理子程序圖5.7按鍵掃描處理子程序流程圖Proues仿真

Protues仿真圖如圖5.8和5.9所示：圖5.9DS18B20仿真圖圖5.8Protues仿真圖Proues仿真圖5.9DS18B20仿真圖圖5.8Pr

如圖5.10是第一次按下K1鍵顯示的上限溫度報(bào)警值，此時(shí)按K2或K3鍵分別對上限溫度報(bào)警值進(jìn)行加一或減一；圖5.11是