《单片机课程设计-简单实用的小型数字温度计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机课程设计-简单实用的小型数字温度计（30页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、河南理工大学万方科技学院本科课程设计报告- 1 -摘要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、各个领域，已经成为一种比较成熟的技术, 本文主要介绍了一个基于 89S51 单片机的测温系统，详细描述了利用数字温度传感器 DS18B20 开发测温系统的过程，重点对传感器在单片机下的硬件连接，软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析，特别是数字温度传感器 DS18B20 的数据采集过程。对各部分的电路也一一进行了介绍,该系统可以方便的实现实现温度采集和显示，并可根据需要任意设定上下限报警温度，它使用起来相当方便，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点，适合于我们日
2、常生活和工、农业生产中的温度测量，也可以当作温度处理模块嵌入其它系统中，作为其他主系统的辅助扩展。DS18B20 与 AT89C51 结合实现最简温度检测系统，该系统结构简单，抗干扰能力强，适合于恶劣环境下进行现场温度测量，有广泛的应用前景。在学习了单片机的的基本原理的基础上进行设计的，综合利用所学单片机知识完成一个单片机应用系统设计并仿真实现，从而加深对单片机软硬件知识的理解，获得初步的应用经验；进一步熟悉和掌握单片机的内部结构和工作原理，了解单片机应用系统的基本方法和步骤。本设计的目标是单片机和温度传感器及其相关实现温度的测量和数字显示，测量精度小于 0.5C，可以设置温度的上下限，超出测
3、温范围可以有蜂鸣器报警。本设计是一款简单实用的小型数字温度计，本次数字温度计的设计共分为六部分，主控制器，LED 显示部分，传感器部分，复位部分，时钟电路，报警电路。主控制器即单片机部分，用于存储程序和控制电路；LED 显示部分是指四位共阴极数码管，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+35C+40.5C。超出此范围报警部分就会发出警告。本设计设计理念是应用于小鸡的孵化，在小鸡孵化室内，最适孵化温度为+
4、35C+40C，在超出此范围时，就会发出报警，并及时提醒工作人员将室温调整致适合温度。关键词： 单片机 DS18B20 温度传感器 数字温度计 AT89S52河南理工大学万方科技学院本科课程设计报告- 2 -目录1 概述 .31.1 课程设计的目的和意义 .31.2 设计的任务和要求 .32 系统总体方案及硬件设置 .42.1 数字温度计设计方案论证 .42.1.1 方案一 .42.1.2 方案二 .42.2 系统总体设计 .42.3 系统模块 .52.3.1 主控制器 .52.3.2 显示电路 .62.3.3 温度传感器 .72.3.4 报警温度调整按键 .83 软件设计 .103.1 系统
5、总体方案设计 .103.2 程序设计 .103.2.1 主程序 .103.2.3 二进制转换 BCD 码命令子程序 .113.2.4 计算温度子程序 .123.2.5 温度数据显示子程序 .124 实验仿真 .135 课程设计体会 .17参考文献 .17附 1 源程序代码 .18附 2 系统原理图 .30河南理工大学万方科技学院本科课程设计报告- 3 -1 概述1.1 课程设计的目的和意义本次课程设计是在我们学过单片机后的一次实习，可增加我们的动手能力。特别是对单片机的系统设计有很大帮助。本课程设计由两个人共同完成，在锻炼了自己的同时也增强了自己的团队意识和团队合作精神。通过课程设计使我进一步
6、熟悉了单片机的内部结构和工作原理，掌握了单片机应用系统设计的基本方法和步骤；通过利用 MCS-51 单片机，理解单片机在自动化装置中的作用以及掌握单片机的编程调试方法；通过设计一个简单的实际应用输入控制及显示系统，掌握 protues 和 keil 以及各种仿真软件的使用1.2 设计的 任务和要求1、基本范围-50-1102、精度误差小于 0.53、LED 数码直读显示4、可以任意设定温度的上下限报警功能5、默认报警范围 35-40.5河南理工大学万方科技学院本科课程设计报告- 4 -2 系统总体方案及硬件设置2.1 数字温度计设计方案论证2.1.1 方案一由于本设计是测温电路，可以使用热敏电
7、阻之类的器件利用其感温效应，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，其中还涉及到电阻与温度的对应值的计算，感温电路比较麻烦。而且在对采集的信号进行放大时容易受温度的影响出现较大的偏差。2.1.2 方案二 进而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，电路简单，精度高，软硬件都以实现，而且使用单片机的接口便于系统的再扩展，满足设计要求。
8、从以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，费用较低，可靠性高，软件设计也比较简单，故采用了方案二。2.2 系统总体设计温度计电路设计总体设计方框图如图 1 所示，控制器采用单片机AT89S51，温度传感器采用 DS18B20，用 3 位 LED 数码管以串口传送数据实现温度显示。AT89S51LED 显示DS18B20温 度 传 感 器单片机复位蜂鸣器，指示灯示灯报警温度调整键时钟振荡河南理工大学万方科技学院本科课程设计报告- 5 -图 2.21总体设计方框图图 2.22 系统仿真图2.3 系统模块系统由单片机最小系统、显示电路、按键、温度传感器等组成。2.3.1 主控制器单片机
9、AT89S51 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二节电池供电。晶振采用 12MHZ。复位电路采用上电加按钮复位。河南理工大学万方科技学院本科课程设计报告- 6 -。图 2.3.11 晶振电路图 2.3.12 复位电路2.3.2 显示电路显示电路采用 4 位共阴极 LED 数码管，P0 口由上拉电阻提高驱动能力，作为段码输出并作为数码管的驱动。P2 口的低四位作为数码管的位选端。采用动态扫描的方式显示。河南理工大学万方科技学院本科课程设计报告- 7 -图 2.3.2 数码管显示电路2.3.3 温度传感器DS18B
10、20 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位的数字值读数方式。DS18B20的性能特点如下：1、独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信；2、多个 DS18B20 可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能3、无须外部器件；4、可通过数据线供电，电压范围为 3.05.5；5、零待机功耗；6、温度以或位数字；7、用户可定义报警设置；8、报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件；9、负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作；
11、河南理工大学万方科技学院本科课程设计报告- 8 -DS18B02 可以采用两种方式供电，一种是采用电源供电方式，此时 DS18B20的 1 脚接地，2 脚作为信号线，3 脚接电源。另一种是寄生电源供电方式，如图4 所示单片机端口接单线总线，为保证在有效的 DS18B20 时钟周期内提供足够的电流，可用一个 MOSFET 管来完成对总线的上拉。当 DS18B20 处于写存储器操作和温度 A/D 转换操作时，总线上必须有强的上拉，上拉开启时间最大为 10us。采用寄生电源供电方式时 VDD 端接地。由于单线制只有一根线，因此发送接口必须是三态的。图 2.3.3 温度传感器与单片机的连接2.3.4
12、报警温度调整按键本系统设计三个按键，采用查询方式，一个用于选择切换设置报警温度和当前温度，另外两个分别用于设置报警温度的加和减。均采用软件消抖。河南理工大学万方科技学院本科课程设计报告- 9 -图 2.3.4 按键电路河南理工大学万方科技学院本科课程设计报告- 10 -3 软件设计3.1 系统总体方案设计本次课程设计采用的是 protues 软件仿真，用 Keil 软件进行编译。Protues 软 件 是 英 国 Labcenter electronics 公 司 出 版 的 EDA 工 具 软 件 。它 不 仅 具 有 其 它 EDA 工 具 软 件 的 仿 真 功 能 ， 还 能 仿 真 单 片 机 及 外 围 器 件 。 它是 目 前 最 好 的 仿 真 单 片 机 及 外 围 器 件 的 工 具 。软件部分由主程序，读出温度子程序，温度转换命令子程序，计算温度子程序，显示数据刷新子程序等。开始初始化调显示子程序得出温度总子程序返回图 3-1 主程序流程3.2 程序设计3.2.1 主程序主程序的主要功能是负责
