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1、河南理工大学本科课程设计报告1河南理工大学河南理工大学单片机课程设计报告数字温度计设计2009 年 6 月 15 日河南理工大学本科课程设计报告2摘要在这个信息化高速发展的时代，单片机作为一种最经典的微控制器，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，作为自动化专业的学生，我们学习了单片机，就应该把它熟练应用到生活之中来。本文将介绍一种基于单片机控制的数字温度计，本温度计属于多功能温度计，可以设置上下报警温度，当温度不在设置范围内时，可以报警。本文设计的数字温度计具有读数方便，测温范围广，测温精确，数字显示，适用范围宽等特点。关键词：单片机，数字控制，数码
2、管显示，温度计，DS18B20，AT89S52 。河南理工大学本科课程设计报告3目录1 概述 .51.1 设计目的 .51.2 设计原理 .51.3 设计难点 .52 系统总体方案及硬件设计 .52.1 数字温度计设计方案论证 .52.2.1 主控制器 .62.4 系统整体硬件电路设计 .103 系统软件设计 .123.1 初始化程序 .123.2 读出温度子程序 .133.3 读、写时序子程序 .143.4 温度处理子程序 .163.5 显示程序 .173.6 延时程序 .184 Proteus 软件仿真 .195 课程设计体会 .21附录 1： .22附录 2： .27河南理工大学本科课程
3、设计报告41 概述1.1 设计目的 随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，其中数字温度计就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用，可广泛用于食品库、冷库、粮库、温室大棚等需要控制温度的地方。目前,该产品已在温控系统中得到广泛的应用。1.2 设计原理 本系统是一个基于单
4、片机 AT89S52 的数字温度计的设计，用来测量环境温度，测量范围为-50110度。整个设计系统分为 4 部分：单片机控制、温度传感器、数码显示以及键盘控制电路。整个设计是以 AT89S52 为核心，通过数字温度传感器 DS18B20 来实现环境温度的采集和 A/D 转换，同时因其输出为数字形式，且为串行输出，这就方便了单片机进行数据处理，但同时也对编程提出了更高的要求。单片机把采集到的温度进行相应的转换后，使之能够方便地在数码管上输出。LED 采用四位一体共阴的数码管。1.3 设计难点 此设计的重点在于编程，程序要实现温度的采集、转换、显示和上下限温度报警，其外围电路所用器件较少，相对简单
5、，实现容易。河南理工大学本科课程设计报告52 系统总体方案及硬件设计2.1 数字温度计设计方案论证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，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。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，就可以满足设计要求。2.2 总体设计框图温度计电路设计总体设计方框图如
6、图 1 所示，控制器采用单片机 AT89S52，温度传感器采用 DS18B20，用 4 位共阴 LED 数码管以串口传送数据实现温度显示。图 1 总体设计框图2.2.1 主控制器单片机 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，适合便携手持式产品的设计使用。AT89S52 单片机芯片具有以下特性：1）指令集合芯片引脚与 Intel 公司的 8052 兼容；河南理工大学本科课程设计报告62）4KB 片内在系统可编程 FLASH 程序存储器；3）时钟频率为 033MHZ；4）128 字节片内随机读写存储器（RAM） ；5）6 个中断源，2 级优先
7、级；6）2 个 16 位定时/记数器；7）全双工串行通信接口；8）监视定时器；9）两个数据指针；2.2.2 显示电路显示电路采用 4 位共阴 LED 数码管，从 P0 口输出段码，P2.0P2.3 作片选端。但在焊电路板的时候发现数码管亮度不够，所以在 P2.0P2.3 端口接四个 10K的电阻和四个 NPN 的三极管，以使数码管高亮显示。2.2.3 温度传感器DS18B20 温度传感器是美国 DALLAS 半导体公司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 9-12 位的数字值读数方式。DS18B20 的性能特
8、点如下：独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信， 无须经过其它变换电路；多个 DS18B20 可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能；内含 64 位经过激光修正的只读存储器 ROM；可通过数据线供电，内含寄生电源，电压范围为 3.05.5；零待机功耗；温度以或位数字；用户可定义报警设置； 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；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；测温范围为-55-+125 ，测量分辨率为 0.0625采用单总线专用技术，DS18B20 采用脚 PR35 封装或脚 SOIC 封装，其内部结构框图如图 2 所示。河南理工大
9、学本科课程设计报告7图 2 DS18B20 内部结构64 位 ROM 的结构开始位是产品类型的编号，接着是每个器件的惟一的序号，共有 48 位，最后位是前面 56 位的 CRC 检验码，这也是多个 DS18B20 可以采用一线进行通信的原因。温度报警触发器和，可通过软件写入用户报警上下限。DS18B20 温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存 RAM 和一个非易失性的可电擦除的 EERAM。高速暂存 RAM 的结构为字节的存储器，结构如图 3 所示。头个字节包含测得的温度信息，第和第字节和的拷贝，是易失的，每次上电复位时被刷新。第个字节，为配置寄存器，它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率。
10、DS18B20 工作时寄存器中的分辨率转换为相应精度的温度数值。该字节各位的定义如图 3 所示。低位一直为，是工作模式位，用于设置 DS18B20 在工作模式还是在测试模式，DS18B20 出厂时该位被设置为，用户要去改动，R1 和 R0 决定温度转换的精度位数，来设置分辨率。TM R1 1R0 1 1 1 1.图 3 DS18B20 字节定义温度 LSB温度 MSBTH 用户字节 1TL 用户字节 2配置寄存器保留保留保留CRC河南理工大学本科课程设计报告8由下面表 1 可见，DS18B20 温度转换的时间比较长，而且分辨率越高，所需要的温度数据转换时间越长。因此，在实际应用中要将分辨率和转
