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1、 数字温度计的设计 单片机原理及应用课程设计单片机原理及应用课程设计报告书题 目：DS18B20数字温度计的设计姓 名：黄飞学 号：103522021专 业：10电气工程及其自动化（工业控制）指导老师：王耿设计时间：2012年11月目录1.引 言31.1.设计意义31.2.系统功能要求31.3.本组成员所做的工作32.方案设计33.硬件设计43、4硬件框图 43.2 单片机的选择 43.3复位电路设计 43.4温度显示电路 43.5温度传感器 536整体电路图 64.软件设计125.系统调试1146.设计总结147.附 录A；源程序178.附 录B；作品实物图片219.参考文献22数字温度计的
2、设计1、引 言1、1设计意义（字体小4号，黑体）本设计是一款简单实用的小型数字温度计，所采用的主要元件有温度传感器18B20，单片机AT89C52RC，四位共阳极数码管一个，电容电阻若干。18B20支持“一线总线”接口，测量温度范围-55C+125C。在-10+85C范围内,精度为0.5C。18B20的精度较差为 2C 。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。1、2统功能要求本次数字温度计的设计共分为五部分，主控制器，数码管显示部分，传感器部分，复位部分，时钟电路。主控制器即单片机部
3、分，用于存储程序和控制电路；LED显示部分是指四位共阳极数码管，用来显示温度；传感器部分，即温度传感器，用来采集温度，进行温度转换；复位部分，即复位电路。测量的总过程是，传感器采集到外部环境的温度，并进行转换后传到单片机，经过单片机处理判断后将温度传递到数码管显示。本设计能完成的温度测量范围是-55C+128C。1、3本组成员所做的工作（字体小4号，黑体）黄飞：负责数字温度计proteus仿真及源程序编写张侃：焊接外接硬件电路，调试运行刘新宇：搜集STC89C52RC等芯片相关外围接线资料，校核整理实验元器件。2、方案设计方案： 由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效 应
4、，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路，感温电路比较麻烦。方案设计框图如下： 热敏电阻组成的感温电路 AD转换 数码管显示电路方案：考虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常容易想到的，所以可以采用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。从以上两种方案，很容易看出，方案二电路比较简单，软件设计也比较简单，故采用了方案。3、硬件设计3.1硬件框图按照系统设计功能的要求，确定系统由3个模块
5、组成：主控制器、测温电路和显示电路。数字温度计总体电路结构框图所示： DS18B20AT89C52RC 主控制器 显示电路 扫描驱动3.2 单片机的选择单片机AT89S52具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用系统可用4节电池供电。3.3复位电路设计单片机系统的复位电路在这里采用的是上电+按钮复位电路形式，其中电阻R采用6.8K的阻值，电容采用电容值为10的电解电容。3.4温度显示电路四位共阳极数码管，能够显示小数和负温度。零下时，第一个数码管显示负号。当温度超过99.9时，四个数码管全部亮。列扫描用P3.0P3.3口来实现
6、，列驱动用9012三极管。电路图如下：3.5温度传感器DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现912位的数字值读数方式。电路图如下：3.6系统总电路图如下：3、6整体电路图3.6单片机单片机处理模块部分选用的芯片为STC89C52RC，属于89C51RC系列。选用STC单片机的理由：降低成本，提升性能，原有程序直接使用,硬件无需改动。使产品更小，更轻,功耗更低用STC提供的专用工具可很容易的将2进制代码、16进制代码下载进STC相关的单片机。3.6.1如图为
7、STC89C52RC的引脚图； STC89C52RC引脚图3、62各引脚功能如表 89C52RC引脚功能管脚管脚编号说明管脚LQFP44PDIP40PLCC44说明P0.0 P0.737-3039-324336P0:P0口既可作为输入/输出口，也可作为地址/数据复用总线使用。当P0口作为输入/输出口时，P0是一个8位准双向口，上电复位后处于开漏模式。P0口内部无上拉电阻，所以作I/O口必须外接10K-4.7K的上拉电阻。当P0作为地址/数据复用总线使用时，是低8位地址线A0A7，数据线的D0D7，此时无需外接上拉电阻。P 1.0/T2401 2P 1.0标准I/O口 PORT 0P .0/T2
8、40 2T2定时器/计数器2的外部输入P1. 1/T2EX4123P . 标准I/O口 PORT 1P . /T2EX4 23T2EX定时器/计数器2捕捉/重装方式的触发控制P 1.24234标准I/O口 PORT 2P 1.34345标准I/O口 PORT 3P 1.44456标准I/O口 PORT 4P 1.5 167标准I/O口 PORT 5P 1.6278标准I/O口 PORT 6P 1.7389标准I/O口 PORT 7P2.0 P2.7 18-2521 -2824-3Port2: P2口内部有上拉电阻，既可作为输入/输出口，也可作为高8位地址总线使用(A8 A 5)。当P2口作为输
9、入/输出口时，P2是一个8位准双向口。P3.0/RxD5 10 11P3.0标准I/O口 PORT30P3.0/RxD5 0 RxD串口1数据接收端P3.1 /TxD7 11 3P3.1 标准I/O口 PORT31P3. /TxD7 3TxD串口1数据发送端P3.2/INT08 12 14P3.2标准I/O口 PORT32P3.2/INT08 2 4INT0外部中断0,下降沿中断或低电平中断P3.3/INT 9 13 15P3.3标准I/O口 PORT33P3.3/INT 9 3 5INT 外部中断1,下降沿中断或低电平中断P3.4/T0 1014 16P3.4标准I/O口 PORT34P3.
10、4/T0 0 4 6T0定时器/计数器0的外部输入P3.5/T 11 15 17P3.5标准I/O口 PORT35P3.5/T 5 7T1 定时器/计数器1的外部输入P3.6/WR 12 16 18P3.6标准I/O口 PORT36P3.6/WR 2 6 8WR#外部数据存储器写脉冲P3.7/RD131719P3.7标准I/O口 PORT37RD#外部数据存储器读脉冲P4.0 1723P4.0标准I/O口 PORT40P4.1 2834P4.1 标准I/O口 PORT41P4.2/INT3#391 P4.2标准I/O口 PORT42INT3#外部中断3，下降沿中断或低电平中断P4.3/INT2
11、#6 12P4.3标准I/O口 PORT43INT3#外部中断2，下降沿中断或低电平中断P4.4/PSEN#262932P4.4标准I/O口 PORT44PSEN#外部程序存储器选通信号输出引脚P4.5/ALE273033P4.5标准I/O口 PORT45ALE地址锁存允许信号输出引脚/编程脉冲输入引脚P4.6/EA#2931 35P4.6标准I/O口 PORT46EA#内外存储器选引脚RST49 10RST复位脚XTAL1 15 1921 内部时钟电路反相放大器输入端，接外部晶振的一个引脚。当直接使用外部时钟源时，此引脚是外部时钟源的输入端。XTAL2 14 1820内部时钟电路反相放大器的
12、输出端，接外部晶振的另一端。当直接使用外部时钟源时，此引脚可浮空，此时XTAL2实际将XTAL1输入的时钟进行输出。VCC384044电源正极Gnd 162022电源负极，接地3、6.3 STC89C52内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚RX和TXD分别是此放大器的输入端和输出端。时钟可以由内部方式产生或外部式产生。内部方式的时钟电路如图 所示，在RXD和TXD引脚上外接定元件内部电路部振荡器就产生自激振荡。定时元件通常采用石英晶体和电容组成的联谐振回路。晶体振荡频率可以在1.212MHz之间选择，电容值在530pF间选择，电容值的大小可对频率起微调的作用。外部方式的时钟电路如图所示，RXD接地，TXD接外部振荡器。对外部振荡信号无特殊要求，只要求保证脉冲宽度，一般采用频率低于12MHz的方波信号。片内时钟发生器把振荡频率两分频，产生一个两相时钟P1和P2，供单片机使用。(a)内部方式时钟电路 (b)外部方式时钟电路时钟电路3、6、4复位及复位电路A 复位操作复位是单片机的初始化操作。其主要功能是把PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外
