【基于單片機(jī)的數(shù)顯溫度計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)7900字（論文）】

V1引言溫度是我們?cè)谌粘Ｉ钪谐Ｓ玫降囊粋€(gè)物理量，在工業(yè)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域也會(huì)經(jīng)常用到，由此可見(jiàn)，一個(gè)簡(jiǎn)便精準(zhǔn)度高的溫度計(jì)對(duì)我們的影響有多大。用溫度計(jì)直接讀出溫度的數(shù)值是溫度測(cè)量的最基本方式。我們見(jiàn)到最多的測(cè)溫的工具是各式各樣溫度計(jì)，大多數(shù)的溫度計(jì)是通過(guò)一系列表征液體的物理現(xiàn)象來(lái)反映出溫度變化，并且需要對(duì)溫度刻度進(jìn)行人工讀取才能獲得被測(cè)物體的溫度值，例如水銀式的溫度計(jì)。而數(shù)顯溫度計(jì)可以直接測(cè)量并讀取溫度的數(shù)值，不僅簡(jiǎn)單而且也方便，穩(wěn)定性好，精準(zhǔn)度高。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)達(dá)以及人們生活水平的日益提升，人們對(duì)于測(cè)溫工具的要求也愈來(lái)愈高，尤其是近幾年來(lái)疫情的發(fā)生，進(jìn)一步提高了人們對(duì)溫度測(cè)定器的要求，同時(shí)對(duì)溫度計(jì)的簡(jiǎn)便和精準(zhǔn)度等方面也有了更高的要求，數(shù)顯溫度計(jì)便符合且適用于我們的生活現(xiàn)狀，給人們帶來(lái)了極大的便利。本文設(shè)計(jì)的數(shù)顯溫度計(jì)，測(cè)試方便、對(duì)溫度數(shù)據(jù)的讀取直觀方便，本設(shè)計(jì)的控制器使用的是AT89C51單片機(jī)，使用的測(cè)溫傳感器是DS18B20溫度傳感器，用LCD1602液晶屏顯示檢測(cè)到的溫度數(shù)值，可以滿足測(cè)溫方便準(zhǔn)確等要求。2數(shù)顯溫度計(jì)總體設(shè)計(jì)方案2.1總體設(shè)計(jì)方案本設(shè)計(jì)是采用AT89C51芯片控制DS18B20體溫感應(yīng)器來(lái)檢測(cè)實(shí)際體溫并將其表現(xiàn)出來(lái)，從而能夠迅速衡量被測(cè)對(duì)象的實(shí)際溫度。所采用的溫度控制傳感器DS18B20，檢測(cè)的溫度控制覆蓋范圍較廣，能夠滿足本設(shè)計(jì)的要求，且該溫度傳感器的精度也比較高。DS18B20是一種內(nèi)部自帶AD轉(zhuǎn)換模塊即可以直接輸出數(shù)字信號(hào)的有12位分辨率的溫度傳感器，所以在連接單片機(jī)傳輸溫度信息時(shí)不需要再增加AD轉(zhuǎn)換模塊，它在感應(yīng)到溫度信息后會(huì)將電路信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，并通過(guò)信號(hào)傳輸模塊傳送至單片機(jī)終端。本次溫度顯示模塊運(yùn)用了LCD1602液晶顯示屏，可以直觀地看到溫度數(shù)值。本設(shè)計(jì)也增添了報(bào)警模塊，當(dāng)溫度不在設(shè)置的溫度范圍內(nèi)時(shí)，報(bào)警電路就會(huì)啟動(dòng)，蜂鳴器報(bào)警。時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路復(fù)位電路按鍵電路溫度傳感器單片機(jī)數(shù)碼管顯示報(bào)警電路圖2.1DS18B20溫度測(cè)量系統(tǒng)方框圖2.2單片機(jī)的選擇本次設(shè)計(jì)中所選擇的是AT89C51單片機(jī)，人們對(duì)它的認(rèn)識(shí)及它自身的普及率都很高，AT89C51單片機(jī)可以很好地滿足本設(shè)計(jì)中對(duì)單片機(jī)的要求，不會(huì)過(guò)于復(fù)雜，也沒(méi)有過(guò)分簡(jiǎn)單。且AT89C51單片機(jī)價(jià)格在接受范圍內(nèi)，性價(jià)比也是比較高的，容易獲得，資料豐富可查閱。2.2.1AT89C51單片機(jī)的簡(jiǎn)介AT89C51在自動(dòng)化控制領(lǐng)域也叫單片式微型電腦，該單片機(jī)運(yùn)用了八位的處理模式，處理器在設(shè)計(jì)上運(yùn)用了ARMV7-M基本框架元素，是一個(gè)高適配的模擬處理器。該單片機(jī)的閃存容量為256B，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的容量為4KB，擁有21個(gè)具有特殊信息處理功能的寄存模塊，兩個(gè)雙向十六進(jìn)位計(jì)數(shù)模塊，一個(gè)串行I/O口以及中斷系統(tǒng)等部分，該單片機(jī)的一系列功能模塊通過(guò)單一總線的連接方式來(lái)使其在芯片上集成式分布，并支持兩條線同時(shí)串聯(lián)調(diào)試端口，而且通過(guò)總線矩陣和接口應(yīng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)。2.2.2AT89C51單片機(jī)的特性概述單片機(jī)AT89C51能夠?qū)崿F(xiàn)下列幾個(gè)功能：實(shí)現(xiàn)4k級(jí)別的閃存處理，終端存儲(chǔ)器的運(yùn)行速率為128字節(jié)，擁有32個(gè)I/0端口，兩個(gè)雙向十六進(jìn)位計(jì)數(shù)模塊，接口多樣化設(shè)計(jì)，中斷處理模式總體上延時(shí)時(shí)間很短并且處理速度相當(dāng)快。此外，AT89C51能夠?qū)崿F(xiàn)在信號(hào)頻率歸零時(shí)進(jìn)行靜態(tài)指令控制與信號(hào)傳輸，并能夠自動(dòng)切換到省點(diǎn)模式。當(dāng)功能化模塊不運(yùn)行時(shí)，會(huì)自動(dòng)切斷中央處理器的管理功能，但可以維持閃存模塊、計(jì)數(shù)器、中斷處理系統(tǒng)、RAM等關(guān)鍵部分的正常運(yùn)行。斷電模式下預(yù)留了RAM的部分功能，不過(guò)振蕩器模塊全面停止運(yùn)行使得別的一系列功能管理工作中斷，直到硬件后續(xù)能夠正常運(yùn)行后才能恢復(fù)。2.2.3AT89C51管腳功能AT89C51單片機(jī)的外形及AT89C51單片機(jī)的引腳排列如下圖即圖2.2所示。圖2.2AT89C51單片機(jī)外形引腳圖VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口共存在8個(gè)連接端口，主要由1個(gè)輸出鎖存器，2格三態(tài)緩沖器，輸出與輸入控制電路等部分構(gòu)成。P0口從結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)是三態(tài)雙向I/O端口，當(dāng)系統(tǒng)的指令與工作環(huán)境改變時(shí)，P0口的功能也會(huì)隨之進(jìn)行切換。P1口：P1口有八條端口線，命名為P1.0-P1.7，P1口是一個(gè)準(zhǔn)雙向口，只作普通的I/O口使用。當(dāng)它作輸出口使用時(shí)，因其內(nèi)部有上拉電阻，所以不用再外接一個(gè)上拉電阻。P2口：P2口有八條端口線，命名為P2.0-P2.7，P2口也作為準(zhǔn)雙向口。當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)無(wú)需進(jìn)行存儲(chǔ)擴(kuò)擴(kuò)展時(shí)，它只是進(jìn)行常規(guī)I/O端口連接；若需要擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí)，它將作為進(jìn)行擴(kuò)展的總線接口，能夠周期性的向外輸出高8位的地址。P3口：P3口有八條端口線，命名為P3.0-P3.7，P3口從本質(zhì)角度來(lái)說(shuō)是多功能的雙向端口。其一是進(jìn)行常規(guī)I/O端口連接，其二是進(jìn)行指定功能需要的端口連接，這種條件下，八條端口線的處理功能有差異。RST：復(fù)位輸入。ALE/PROG：地址鎖存允許/編程脈沖，在對(duì)單片機(jī)下載程序的時(shí)候，用作PROG，此引腳用于輸入編程脈沖。/PSEN：外部ROM的選通信號(hào)，即在讀取ROM內(nèi)部的數(shù)據(jù)時(shí)和它有關(guān)。/EA/VPP：內(nèi)、外ROM選擇/編程電源。AT89C51單片機(jī)本身具有4K的片內(nèi)ROM，如若不夠用，還可外擴(kuò)片外ROM，EA的值決定了訪問(wèn)數(shù)據(jù)時(shí)選擇的是片內(nèi)還是片外。VPP是在下載程序時(shí)施加電壓。XTAL1：外接振蕩元件。XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。2.3溫度傳感器的選擇傳感器自身的材料性質(zhì)以及熱效應(yīng)作用機(jī)制的差異，溫度傳感器能夠大致劃分成三大類型，分別是DS18B20溫度傳感器，NTC熱敏電阻，熱電偶傳感器。DS18B20溫度傳感器器件體積小，操作方便，而NTC熱敏電阻這類溫度傳感器，感應(yīng)溫度的基本原理是利用其自身就是一種可變電阻器件，因此環(huán)境溫度的改變也會(huì)使NTC熱敏電阻的阻值改變。我們只要把NTC熱敏電阻與一個(gè)電阻形成分壓電路，再把分壓電流傳遞給單片機(jī)控制器實(shí)現(xiàn)電流識(shí)別，便可以知道當(dāng)前NTC熱敏電阻的阻值大小，然后再利用查表的方法找出與電阻系數(shù)對(duì)應(yīng)的溫度數(shù)值，就完成了利用當(dāng)前NTC熱敏電阻測(cè)量環(huán)境溫度的功能；而熱電偶傳感器則能夠直接檢測(cè)環(huán)境溫度，利用熱電偶在傳輸電路中形成的熱電動(dòng)勢(shì)，然后利用單片機(jī)控制系統(tǒng)將熱電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)換成溫度值從而實(shí)現(xiàn)溫度檢測(cè)。通過(guò)上述對(duì)不同溫度傳感器的分析，考慮到設(shè)計(jì)方案的方便可行，本設(shè)計(jì)采用的是DS18B20溫度傳感器。DS18B20溫度傳感器測(cè)溫范圍廣，它有3個(gè)引腳，分別為兩個(gè)電源引腳和一個(gè)數(shù)據(jù)引腳，溫度信息則是通過(guò)數(shù)據(jù)引腳傳送給單片機(jī)。2.3.1DS18B20測(cè)溫原理將高溫度系數(shù)的振蕩器元件運(yùn)行一定周期后得到門周期，傳感器的內(nèi)置計(jì)數(shù)元件在此周期內(nèi)對(duì)低溫度系數(shù)的振蕩器的一系列脈沖信息進(jìn)行記錄，并對(duì)這些脈沖信息進(jìn)行信號(hào)的放大與轉(zhuǎn)換，從而轉(zhuǎn)換為溫度數(shù)字信號(hào)后傳輸至顯示屏。由于此溫度傳感器的測(cè)溫下限值為-55℃，因此計(jì)數(shù)器也要設(shè)置與之匹配的臨界信號(hào)值。當(dāng)一個(gè)門周期完成前計(jì)數(shù)器就已經(jīng)歸零，那么溫度信號(hào)寄存器（已經(jīng)初始化為-55℃）對(duì)應(yīng)的信號(hào)值會(huì)提高，這反映出實(shí)測(cè)物體的溫度超過(guò)-55℃。此外，當(dāng)計(jì)數(shù)器自動(dòng)復(fù)位到某個(gè)值后，而這個(gè)值是通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)的溫度補(bǔ)償模塊（斜坡式累加器）決定的。接著計(jì)數(shù)器會(huì)繼續(xù)運(yùn)行直至歸零，假使此時(shí)的門周期還沒(méi)有完成，將繼續(xù)循環(huán)上述步驟。斜坡式累加器主要運(yùn)用非線性的溫度補(bǔ)償機(jī)制來(lái)提升溫度感應(yīng)信號(hào)的精準(zhǔn)度。從本質(zhì)層面而言是對(duì)計(jì)數(shù)器各個(gè)溫度梯度所需要進(jìn)行計(jì)數(shù)的跨度值進(jìn)行調(diào)整來(lái)提升溫度感應(yīng)模塊的精準(zhǔn)性與分辨性。所以，若要得到預(yù)期的分辨力，需要確定具體溫度條件下計(jì)數(shù)器的值以及增加一度的計(jì)數(shù)變化區(qū)間等一系列對(duì)應(yīng)值。2.3.2DS18B20技術(shù)性能描述（1）DS18B20溫度傳感器實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中無(wú)需再接入外圍信號(hào)控制電路，所有的信號(hào)感應(yīng)元件與信號(hào)處理模塊都均勻的集成在集成電路中。（2）DS18B20溫度傳感器測(cè)溫精度較高。（3）DS18B20運(yùn)用聯(lián)合測(cè)試工作組，而且支持兩條線同時(shí)串聯(lián)調(diào)試端口。并通過(guò)總線矩陣和接口應(yīng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)多點(diǎn)感應(yīng)區(qū)域的溫度測(cè)量。（4）工作電源：3.0~5.5V/DC（5）測(cè)量結(jié)果以數(shù)字的方式輸出，以“一線總線”串行傳送至CPU。（6）不銹鋼保護(hù)管直徑Φ6（7）負(fù)壓特性：若電路反接，電流的熱效應(yīng)將顯著增強(qiáng)，芯片雖然本身添加了耐熱材料而不會(huì)被破壞，但依然不能維持正常的運(yùn)行狀態(tài)。（8）標(biāo)準(zhǔn)安裝螺紋M10X1，M12X1.5，G1/2任選2.3.3DS18B20的工作時(shí)序DS18B20對(duì)工作時(shí)間有很嚴(yán)格的規(guī)定，而且要有精準(zhǔn)的延時(shí)時(shí)間。DS18B20的工作時(shí)間包括了初始化時(shí)間、寫時(shí)序和讀時(shí)間三種時(shí)序。（1）初始化時(shí)序。在初始化順序階段，單總線控制器的拉低總線并維持至少四百八十us以發(fā)送下一次復(fù)位脈沖，隨后返回并放出單總線，進(jìn)入接收狀態(tài)，當(dāng)總線放出后，單總線將上拉低電阻拉至最高電平，在DS18B20檢測(cè)到I/O接口上的上升沿后，再待機(jī)15-60us，隨后將其以拉低總線至60-240us的方法重新發(fā)送存在脈沖電路。初始化時(shí)序就此結(jié)束。所以，能否讀到DS18B20的脈沖時(shí)序，并且拉低的時(shí)間要滿足60-240us是初始化是否成功的標(biāo)志。（2寫時(shí)序。當(dāng)主機(jī)產(chǎn)生寫時(shí)序之后，DS18B20將會(huì)在其后的十五至六十微秒的一個(gè)時(shí)段內(nèi)采樣為單總線。假設(shè)在采樣時(shí)鐘窗口內(nèi)總線為高電平，那么主機(jī)就會(huì)向DS18B20輸入1，否則，寫入0。每個(gè)的寫時(shí)序都需要至少有六十微秒的時(shí)間，而相鄰的2個(gè)寫時(shí)序也一定要有恢復(fù)時(shí)間，且最少一微秒。所有的寫時(shí)序問(wèn)題均由拉低總線產(chǎn)生。（3讀時(shí)序。當(dāng)讀時(shí)序發(fā)起時(shí)，DS18B20的只用于傳輸數(shù)據(jù)給控制器，因而，讀時(shí)序須馬上開始在總線控制器在發(fā)出讀指令后。所有讀時(shí)序最少60us，包含兩個(gè)讀周期間至少1us的恢復(fù)時(shí)間。要使DS18B20溫度傳感器輸出的信號(hào)有效，所必須的是在時(shí)序的下降沿指令產(chǎn)生后的15us內(nèi)，所以讀取I/O口狀態(tài)，總控制線要在讀時(shí)序開始后把I/O口設(shè)置為輸入模式。2.3.4DS18B20的使用要點(diǎn)DS18B20通過(guò)單線總線協(xié)議的方法，即實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳送都是在同一根數(shù)據(jù)線上，但由于單線總線協(xié)議并不能被單片機(jī)或微型計(jì)算機(jī)硬件支持，綜上，如果我們要實(shí)現(xiàn)對(duì)DS18B20芯片的訪問(wèn)，那就必須用軟件方式來(lái)模擬單總線的協(xié)議。由于從DS18B20中讀取數(shù)據(jù)位是在同一條I/O線上完成的，所以對(duì)讀取的數(shù)據(jù)位都有很嚴(yán)格精確的時(shí)間規(guī)定，且有嚴(yán)格的通信協(xié)議來(lái)確保各位數(shù)據(jù)信息的正確性與完整性。該協(xié)議規(guī)定了如下信號(hào)的時(shí)序：初始化、讀、寫時(shí)序。初始化時(shí)序、讀時(shí)序、寫時(shí)序這三個(gè)時(shí)序，且這些時(shí)序都是把單片機(jī)當(dāng)主設(shè)備，但DS18B20當(dāng)作從設(shè)備，每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都始于主機(jī)啟動(dòng)寫時(shí)序，如果DS18B20被要求對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行回送，那么寫命令進(jìn)行后，主機(jī)將會(huì)需要啟動(dòng)讀時(shí)序，最后完成數(shù)據(jù)的接收。2.4顯示器的選擇用來(lái)顯示溫度的元器件可以選擇數(shù)碼管或LCD1602液晶顯示器。數(shù)碼管接線簡(jiǎn)單，成本相比LCD1602也更低，但是數(shù)碼管的位數(shù)比較少，如果顯示溫度采用的器件是數(shù)碼管，則需要多個(gè)數(shù)碼管連接，溫度顯示模塊的電路就會(huì)很繁瑣，而LCD1602的容量是32個(gè)字符，可以簡(jiǎn)單直觀的顯示出溫度值以及所設(shè)的上下限的溫度值，所以綜合考慮，選用的是LCD1602來(lái)顯示溫度。3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1數(shù)顯溫度計(jì)電路原理圖數(shù)顯溫度計(jì)的電路原理圖如圖3.1所示，它包含了最小系統(tǒng)電路、顯示電路、數(shù)據(jù)采集電路和報(bào)警電路四個(gè)部分，溫度傳感器DS18B20會(huì)把溫度值傳送給單片機(jī)，然后單片機(jī)把數(shù)據(jù)送至液晶顯示屏，通過(guò)液晶顯示屏將溫度值顯示出來(lái)，當(dāng)溫度超過(guò)一定范圍時(shí)，報(bào)警電路啟動(dòng)。數(shù)顯溫度計(jì)的電路原理圖見(jiàn)附錄A。3.2最小系統(tǒng)電路最小系統(tǒng)電路是由晶振電路、復(fù)位電路和AT89C51單片機(jī)構(gòu)成的。圖3.1最小系統(tǒng)電路3.3顯示電路顯示電路如圖3.2所示，它的功能是對(duì)單片機(jī)傳送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，這里用到的顯示溫度的器件是LCD1602，結(jié)構(gòu)是共陰極，顯示電路對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示可以讓我們直觀的看到溫度值。圖3.2顯示電路3.4數(shù)據(jù)采集電路DS18B20溫度傳感器檢測(cè)到溫度信息時(shí)，特有的溫度測(cè)量技術(shù)可以將被測(cè)溫度轉(zhuǎn)換成數(shù)值信號(hào)，測(cè)量結(jié)果會(huì)被存在溫度寄存器中。圖3.3數(shù)據(jù)采集電路3.5報(bào)警電路報(bào)警電路如圖3.4所示，報(bào)警電路連接在單片的P1口，當(dāng)溫度超過(guò)所設(shè)范圍時(shí)，報(bào)警電路啟動(dòng)，蜂鳴器報(bào)警。圖3.4報(bào)警模塊的電路3.6按鍵模塊設(shè)計(jì)按鍵模塊電路的功能是可以設(shè)計(jì)溫度報(bào)警的范圍，如：設(shè)置的溫度是H：196℃，L：58℃時(shí)，就是講此時(shí)數(shù)顯溫度計(jì)的原理圖運(yùn)行時(shí)可以檢測(cè)到的溫度范圍是58-196℃。圖3.5按鍵模塊電路4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1KeilC51軟件介紹單片機(jī)開發(fā)中不僅需要硬件，也需要用到軟件。如果要將我們自己所編寫的程序要變成可以被CPU執(zhí)行的機(jī)器碼，有兩種可以實(shí)現(xiàn)的方法，分別是手工匯編，和機(jī)器匯編。機(jī)器匯編就是把源程序變成機(jī)器碼，但需要用到匯編軟件，從整體角度而言，單片機(jī)程序的開發(fā)正在朝著更加深層次的方向發(fā)展，從一開始的單項(xiàng)匯編語(yǔ)言逐漸發(fā)展到多元化的高級(jí)程序語(yǔ)言，此外，單片機(jī)開發(fā)軟件的發(fā)展速度也較為迅速。KeilC51軟件現(xiàn)階段應(yīng)用較為普遍的一款單片機(jī)軟件，各大自動(dòng)化與軟件開發(fā)商這幾年來(lái)陸續(xù)宣布全面推廣并適配KeilC51。KeilC51主要能夠提供半電路定制掃描、相位轉(zhuǎn)換器、仿真測(cè)試器、存儲(chǔ)管理器、資源庫(kù)管理等一系列多元化功能模塊在內(nèi)的較為全面的開發(fā)方案，運(yùn)用一種集成化的程序語(yǔ)言將這一系列功能化模塊進(jìn)行組合。KeilC51軟件的運(yùn)行需要一些操作系統(tǒng)：如WIN98、NT、WIN2000、WINXP等。4.2程序設(shè)計(jì)此程序是利用C語(yǔ)言編寫，keilC51生成的HEX文件。程序包括了主程序、初始化程序和子程序，而子程序又包含了寫溫度子程序、讀溫度子程序、報(bào)警子程序、顯示溫度的子程序等。DS18B20初始化程序：把DS18B20溫度傳感器進(jìn)行初始化操作。讀取溫度子程序：控制溫度傳感器DS18B20獲取測(cè)量的溫度值。寫溫度子程序：將讀出的溫度寫入DS18B20內(nèi)部的寄存器中來(lái)獲取溫度值。顯示子程序：控制顯示電路在LCD1602上顯示出所獲取的溫度值。報(bào)警程序：當(dāng)溫度大于所設(shè)的上限溫度值或小于下限溫度值時(shí)，蜂鳴器報(bào)警。按鍵程序：設(shè)置測(cè)量溫度的上下限值。4.2.1主程序設(shè)計(jì)主程序主要負(fù)責(zé)顯示實(shí)時(shí)溫度，AT89C51單片機(jī)接收到DS18B20溫度傳感器傳送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)傳輸至LCD1602液晶顯示屏顯示所測(cè)得的溫度值。主程序流程圖如圖4.1所示：圖4.1主程序的流程圖4.2.2溫度采集模塊程序設(shè)計(jì)傳感器程序主要是針對(duì)此次運(yùn)用的DS18B20溫度傳感器展開全面性、系統(tǒng)性的初始化操作。對(duì)操作指令進(jìn)行讀取并將程序錄入到傳感器模塊是測(cè)量溫度的核心程序，此程序可以運(yùn)用DS18B20與單片機(jī)之間的一系列信號(hào)傳輸與放大作用機(jī)制，將實(shí)時(shí)溫度信號(hào)傳送至單片機(jī)終端。溫度采集程序的流程圖如圖4.2所示：圖4.2溫度采集程序流程圖4.2.3溫度顯示模塊程序設(shè)計(jì)顯示器程序是指利用單片機(jī)內(nèi)部運(yùn)算，把當(dāng)前讀出的溫度數(shù)值表現(xiàn)在顯示器件上的函數(shù)。用來(lái)顯示溫度的元器件是LCD1602，程序流程圖如圖4.3所示：圖4.3溫度顯示模塊程序的流程圖4.2.4報(bào)警模塊程序設(shè)計(jì)報(bào)警模塊程序是當(dāng)獲取的溫度低于設(shè)置的最低溫度或高于設(shè)置的最高溫度時(shí)，啟動(dòng)報(bào)警電路，蜂鳴器報(bào)警。報(bào)警模塊程序流程圖如圖4.4所示：圖4.4報(bào)警模塊程序流程圖4.2.5按鍵模塊程序設(shè)計(jì)按鍵模塊程序是設(shè)置報(bào)警溫度，對(duì)溫度值進(jìn)行增加或減少。按鍵模塊設(shè)計(jì)了三個(gè)按鍵，它們的功能分別是設(shè)置溫度，對(duì)溫度數(shù)值進(jìn)行增加和減少。當(dāng)按下設(shè)置溫度的按鍵時(shí)，會(huì)有光標(biāo)顯示在需要改變的數(shù)值上，按下加按鍵或減按鍵時(shí)，溫度會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。按鍵模塊程序分為兩部分來(lái)寫流程圖，按鍵模塊程序流程圖如圖4.5所示，按鍵顯示程序流程圖如圖4.6所示：圖4.5按鍵模塊程序流程圖圖4.6按鍵模塊顯示程序流程圖5系統(tǒng)調(diào)試5.1系統(tǒng)調(diào)試總體方案本論文對(duì)于數(shù)顯溫度計(jì)的設(shè)計(jì)主要有AT89C51單片機(jī)的最小系統(tǒng)模塊，按鍵模塊，報(bào)警模塊，溫度顯示、溫度采集模塊組成的。在對(duì)整個(gè)系統(tǒng)調(diào)試時(shí)，首先調(diào)試單片機(jī)的最小系統(tǒng)模塊，在單片機(jī)的最小系統(tǒng)模塊調(diào)試沒(méi)有問(wèn)題后，用單片機(jī)控制其他模塊。硬件的圖如圖5.1所示：圖5.1整體硬件圖5.1.1單片機(jī)的程序和燒錄調(diào)試在Keil3軟件上編譯好程序代碼后，通過(guò)軟件STC-ISP將編譯好的程序生成的HEX文件燒錄到AT89C51單片機(jī)內(nèi)，下面的圖5.2為程序的調(diào)試圖，圖5.3為燒錄程序的調(diào)試圖。圖5.2程序調(diào)試圖圖5.3程序燒錄圖5.1.2元器件清單數(shù)顯溫度計(jì)的設(shè)計(jì)所用到的元器件具體如表5.1所示：表5.1元器件的清單蜂鳴器10uf電容報(bào)警小燈AT89C51單片機(jī)20pf電容USB接口液晶顯示屏按鍵溫度傳感器電源總開關(guān)2K電阻三極管10K電阻發(fā)光二極管5.2單片機(jī)的最小系統(tǒng)模塊調(diào)試單片機(jī)是數(shù)顯溫度計(jì)電路的核心，只有它正常運(yùn)行工作，報(bào)警模塊，按鍵模塊，溫度采集模塊，溫度顯示模塊才會(huì)在調(diào)試后正常運(yùn)行工作，在這里對(duì)最小系統(tǒng)模塊電路進(jìn)行調(diào)試。當(dāng)按下復(fù)位按鍵時(shí)，LCD1602只會(huì)顯示一個(gè)小數(shù)點(diǎn)，經(jīng)過(guò)延時(shí)后，又會(huì)顯示DS18B20最新感知到的溫度值。調(diào)試圖如圖5.4所示：圖5.4最小系統(tǒng)模塊程序調(diào)試圖5.3溫度顯示模塊程序調(diào)試溫度顯示模塊程序的調(diào)試是為了檢測(cè)單片機(jī)傳送至顯示模塊的溫度數(shù)值能否被順利顯示出來(lái)，并且誤差很小。調(diào)試圖如圖5.5所示：圖5.5溫度顯示模塊程序調(diào)試圖5.4報(bào)警模塊程序調(diào)試報(bào)警模塊程序的調(diào)試是為了驗(yàn)證當(dāng)溫度不是出于我們所設(shè)的溫度范圍內(nèi)時(shí)，報(bào)警電路是否啟動(dòng)，蜂鳴器報(bào)不報(bào)警，如果溫度不在所測(cè)范圍內(nèi)，蜂鳴器報(bào)警，說(shuō)明報(bào)警模塊沒(méi)有問(wèn)題，反之需要對(duì)其進(jìn)行調(diào)試，直至報(bào)警模塊正常工作為止。報(bào)警模塊調(diào)試圖如圖5.6所示：圖5.6報(bào)警模塊程序調(diào)試圖5.5按鍵模塊程序調(diào)試按鍵模塊設(shè)計(jì)了三個(gè)按鍵，一個(gè)按鍵設(shè)置溫度，一個(gè)按鍵增大設(shè)置的溫度值，一個(gè)按鍵減小設(shè)置的溫度值，分別按下三個(gè)按鍵時(shí)，它們對(duì)應(yīng)的功能可以通過(guò)觀察液晶顯示屏上溫度值的變化來(lái)直觀的看到，如：溫度顯示為22.4℃時(shí)，此時(shí)可測(cè)得的溫度范圍是24.3-39.7℃，光標(biāo)停留在最低溫度值的十位數(shù)字上，按下加或減按鍵，最低溫度之會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。也就是說(shuō)，按鍵模塊程序是否能夠正常工作，可以通過(guò)看溫度值的變化來(lái)反映。按鍵模塊程序調(diào)試如圖5.7所示：圖5.7按鍵模塊程序調(diào)試圖6設(shè)計(jì)總結(jié)本文主要設(shè)計(jì)了基于AT89C51單片機(jī)的數(shù)顯溫度計(jì)，DS18B20溫度傳感器感知外界溫度，將感知到的溫度信息通過(guò)通信口傳送給單片機(jī)，單片機(jī)通過(guò)P0口將數(shù)據(jù)傳送到顯示電路，LCD1602液晶顯示屏顯示外界溫度，電路不僅僅設(shè)計(jì)了顯示溫度數(shù)值的功能，也設(shè)置了報(bào)警電路，當(dāng)溫度大于設(shè)置的上限溫度值或小于設(shè)置的下限溫度值時(shí)，報(bào)警電路就會(huì)啟動(dòng)，蜂鳴器會(huì)發(fā)出報(bào)警的聲音，如：液晶顯示屏LCD1602顯示的溫度數(shù)值26℃，而設(shè)置的溫度范圍是38-59℃，蜂鳴器就會(huì)報(bào)警。整個(gè)系統(tǒng)