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1、 毕业设计 基于单片机的数字温度计的设计【摘要】温度是工业生产中常见的和最基本的参数之一，在生产过程中常需对温度进行检测和监控。采用微型机进行温度检测、显示、信息存储及实时控制，对于提高生产效率和产品质量、节约能源等都有重要的作用。许多工业环境对多点温度进行监控，一般需要测量几十个点以上。本设计以STC89C51单片机为核心，采用温度传感器DS18B20，可以很容易的直接读取被测温度值。该系统具有读数方便、测温准确等优点，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确，以及需要多点测温的场所。【关键词】：单片机，STC89C51，DS18B20，数字显示，测温ABSTRACTTemperatu
2、re is common in industrial production and one of the most basic parameters in the production process often required to detect and monitor the temperature.The temperature detected by microcomputer， display， information storage and real-time control， for improving production efficiency and product qua
3、lity， saving energy has an important role.Many industrial environment for monitoring of multi-point temperature， the general need to measure several dozen points or more.The design uses a temperature sensor DS18B20， can easily be read directly measured temperature， and its built-in A / D， use SCM ST
4、C89C51.It has easy reading， accurate， and temperature， the output temperature digital display， mainly used for more accurate temperature measurement and the need for multi-point temperature of the place.【KEY WORD】:SCM，STC89C51，DS18B20，Digital Display，Temperature目 录引言1一、总体结构1（一）设计思想1（二) 总体框架2二、硬件电路的设
5、计2（一）主控制器2（二）测温电路4 1温度传感器DS18B204 2. DS18B20工作原理5 3. DS18B20的性能特点5 4. DS18B20内部结构5 5. DS18B20温度传感器与单片机的接口电路5（三）复位电路6（四）时钟电路7（五）显示电路7三、系统程序的设计9（一）主程序9（二）读出温度子程序10（三）温度转换命令子程序10（四）计算温度子程序10（五）显示数据刷新子程序11四. 总结12五. 附录13（一）原理图13（二）PCB图14（三）程序清单15参考文献24致谢25 毕业设计引言随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活、工作、科研等各个领域。在生产过程
6、中常需对温度进行检测和监控，采用微型机进行温度检测、显示、信息存储及实时控制，对于提高生产效率和产品质量、节约能源等都有重要的作用。考虑到许多工业环境中对多点温度进行监控，一般需要测量几十个点以上。传统温度计功能单一、精度低、不能满足数字化时代的需求。本文将介绍一种基于单片机控制的数字温度计，它具有读数方便，测温准确等优点，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确，以及需要多点测温的场所。本设计采用温度传感器DS18B20，可以很容易的直接读取被测温度值，其内置了A/D。选用单片机STC89C51，它是一种高性能CMOS 8位微控制器，具有8k在系统可编程Flash存储器。系统整体硬件电
7、路包括测温电路、显示电路、复位电路、时钟电路。本设计介绍了温度计的测量和控制之间的关系：检测是控制的基础和前提，而检测的精度必须高于控制的精确度，否则无从实现控制的精度要求。不仅如此，检测还涉及国计民生各个部门，可以说在所有科学技术领域无时不在进行检测。科学技术的发展和检测技术的发展是密切相关的。现代化的检测手段能达到的精度、灵敏度及测量范围等，在很大程度上决定了科学技术的发展水平。同时，科学技术的发展达到的水平越高，又为检测技术、传感器技术提供了新的前提手段。目前温度计的发展很快，从原始的玻璃管温度计发展到了现在的热电阻温度计、热电偶温度计、数字温度计、电子温度计等等。目前的温度计中传感器是
8、它的重要组成部分，它的精度灵敏度基本决定了温度计的精度、测量范围、控制范围和用途等。基于单片机的数字温度计的设计涵盖了电路分析基础、电子测量、模拟电路、数字电路、单片机基础及应用等学科的理论知识和必要的实践操作能力，同时还考察利用Protel等软件对电路的仿真与综合分析的能力。一、总体结构（一）设计思想方案一：由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件，利用其感温作用，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。方案二：该方案选用温度传感器，许多单片机的设计都
9、用到传感器，所以这很容易想到。采用温度传感器DS18B20，这种传感器可以很容易读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求，而且采用三线制与单片机相连，减少了外部的硬件电路，具有成本低，易使用的特点。从上述两种方案，可以看出方案二的电路比较简单，软件设计也较简单，所以采用方案二。（二）总体框架该系统利用STC89C51芯片控制温度传感器DS18B20进行温度的实时检测并显示，能够实现快速测量环境温度，并可以根据需要设置上限报警温度。系统整体硬件电路包括测温电路、显示电路、主控电路，如图1-1所示。显示电路单片机时钟电路测温电路主控电路复位电路 图1-1 总体框架图二、硬件电路的设计（一）主控
10、制器本次设计采用的是单片机STC89C51，如图2-1所示。 图2-1 STC89C51管脚图 芯片共有40个引脚，引脚的排列顺序为从靠芯片的缺口。左边那列逆时针数起，依次为1，2，3，4.40，其中芯片的1脚顶上有一个凹点。在单片机的40个引脚中，电源引脚2根，外接晶体振荡器引脚2根，控制引脚4根以及4组8位可编程I/O引脚32根。 STC89C51单片机有4组8位可编程I/O口，分别为P0、P1、P2、P3口，每个口有8位（8根引脚），共32根。每一根引脚都可以编程，比如用来控制电机、交通灯等，开发产品时就是利用这些可编程引脚来实现所需功能。P0口：8位双向I/O口线，名称为P0.0-P0
11、.7；P1口：8位准双向I/O口线，名称为P1.0-P1.7；P2口：8位准双向I/O口线，名称为P2.0-P2.7；P3口：8位准双向I/O口线，名称为P3.0-P3.7。由于本次设计主要利用了单片机的P1口和P3口，所以对这两个I/O口做详细的介绍。图2-2为P1口其中一位的电路图，P1口为8位准双向口，每一位均可单独定义为输入或输出口，当作为输入口时，1写入锁存器，Q(非)=0，T2截止，内上拉电阻将电位拉至“1”，此时该口输出为1，当0写入锁存器，Q(非)=1，T2导通，输出则为0。 图2-2 P1口结构图作为输入口时，锁存器置1，Q(非)=0，T2截止，此时该位既可以把外部电路拉成低
12、电平，也可由内部上拉电阻拉成高电平，正因为这个原因，所以P1口常称为准双向口。作为输入口使用时，有两种情况：首先，读锁存器的内容，进行处理后再写到锁存器中，这种操作即读修改写操作，JBC(逻辑判断)、CPL(取反)、INC(递增)、DEC(递减)、ANL(与逻辑)和ORL(逻辑或)指令均属于这类操作。其二，读P1口线状态时，打开三态门G2，将外部状态读入CPU。P3口的电路如图2-3所示，P3口为准双向口，为适应引脚的第二功能的需要，增加了第二功能控制逻辑，在真正的应用电路中，第二功能显得更为重要。由于第二功能信号有输入输出两种情况。P3口的输入输出及P3口锁存器、中断、定时/计数器、串行口和
13、特殊功能寄存器有关，P3口的第一功能和P1口一样可作为输入输出端口，同样具有字节操作和位操作两种方式，在位操作模式下，每一位均可定义为输入或输出。P3口的第二功能各管脚定义如下： P3.0：串行输入口(RXD)； P3.1：串行输出口(TXD)；P3.2：外中断0(INT0)；P3.3：外中断1(INT1)；P3.4：定时/计数器0的外部输入口(T0)；P3.5：定时/计数器1的外部输入口(T1)；P3.6：外部数据存储器写选通(WR)；P3.7：外部数据存储器读选通(RD)。对于第二功能为输出引脚，当作I/O口使用时，第二功能信号线应保持高电平，与非门开通，以维持从锁存器到输出口数据输出通路
14、畅通无阻。而当作第二功能口线使用时，该位的锁存器置高电平，使与非门对第二功能信号的输出是畅通的，从而实现第二功能信号的输出。对于第二功能为输入的信号引脚，在口线上的输入通路增设了一个缓冲器，输入的第二功能信号即从这个缓冲器的输出端取得。而作为I/O口线输入端时，取自三态缓冲器的输出端。这样，不管是作为输入口使用还是第二功能信号输入，输出电路中的锁存器输出和第二功能输出信号线均应置“1”。 图2-3 P3口结构图 (二）测温电路1.温度传感器DS18B20由DALLAS半导体公司生产的DS18B20型单线智能温度传感器，属于新一代适配微处理器的智能温度传感器，可广泛用于工业、民用、军事等领域的温度测量及控制仪器、测控系统和大型设备中。它具有体积小，接口方便，传输距离远等特点。产品的主要技术指标：（1）测量范围：-55+125；（2）测量精度：0.5；（3）反应时间500ms。2.DS18B20工作原理温度传感器DS18B20将被测环境温度转化成带符号的数字信号（以十六位补码形式，占
