基于单片机的温度计的设计

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1、桂林电子科技大学职业技术学院毕业设计（论文）1目 录摘要 2 1、绪论32、硬件系统设计32.1、主控制电路32.2、测温电路42.2.1、DS18B20 介绍42.2.2、测温电路52.3、显示电路52.4、电源电路62.5、报警电路6 3、程序设计73.1、主程序7 3.2、温度转换子程序7 3.3、温度显示子程序8 3.4、报警子程序94、数据测试95、总结与体会 10参考文献11致谢12附录13桂林电子科技大学职业技术学院毕业设计（论文）2摘要传统的温度检测以热敏电阻为温度敏感元件。热敏电阻的成本低，但需后续信号处理电路，而且可靠性相对较差，测温准确度低，检测系统也有一定的误差。与传统

2、的温度计相比，这里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。选用 AT89C51 型单片机作为主控制器件，DSl8B20 作为测温传感器通过 4 位共阳极 LED 数码管串口传送数据，实现温度显示。通过 DSl8B20 直接读取被测温度值，进行数据转换，该器件的物理化学性能稳定，线性度较好，在 0100最大线性偏差小于 0.1。该器件可直接向单片机传输数字信号，便于单片机处理及控制。另外，该温度计还能直接采用测温器件测量温度，从而简化数据传输与处理过程。关键词：AT89S51、DS18B20、74LS573、LM7805桂林电子科技大学职业技术学院毕业设计

3、（论文）31 绪论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。温度测量在物理实验、医疗卫生、食品生产等领域，尤其在热学试验（如：物体的比热容、汽化热、热功当量、压强温度系数等教学实验）中，有特别重要的意义。现在所使用的温度计通常都是精度为 1和 0.1的水银、煤油或酒精温度计。这些温度计的刻度间隔通常都很密，不容易准确分辨，读数困难，而且他们的热容量还比较大，达到热平衡所

4、需的时间较长，因此很难读准，并且使用非常不方便。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的场所，或科研实验室使用。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，温度计中传感器是它的重要组成部分，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。传感器应用极其广泛，目前已经研制出多种新型传感器。但是，作为应用系统设计人员需要根据系统要求选用适宜的传感器，并与自己设计的系统连接起来，从而构成性能优良的监控系统。2 硬件系统设

5、计2.1 主控制电路是一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系统可编程 Flash 存储器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上 Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程 Flash，使得 AT89S52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。单片机控制电路如图所示。桂林电子科技大学职业技术学院毕业设计（论文）4AT89S52 单片机的主要特性：8 k 字 节 Flash， 256 字 节 RAM， 32 位 I/O 口 线

6、 ，看 门 狗 定 时 器 ， 2 个 数 据 指 针 ， 三 个 16 位 定 时 器 /计 数 器 ， 一 个 6 向 量 2 级 中 断结 构 ， 全 双 工 串 行 口 ， 片 内 晶 振 及 时 钟 电 路 。2.2 测温电路2.2.1 DS18B20介绍该 产 品 采 用 美 国 DALLAS 公 司 生 产 的 DS18B20 可 组 网 数 字 温 度 传 感 器 芯 片 封 装 而成 ， 具 有 耐 磨 耐 碰 ， 体 积 小 ， 使 用 方 便 ， 封 装 形 式 多 样 ， 适 用 于 各 种 狭 小 空 间 设 备 数字 测 温 和 控 制 领 域 。 技 术 性 能

7、描 述 : 1 独 特 的 单 线 接 口 方 式 ， DS18B20 在 与 微 处 理 器 连 接 时 仅 需 要 一 条 口 线 即 可 实 现微 处 理 器 与 DS18B20 的 双 向 通 讯 。 2 测 温 范 围 55 125 ， 固 有 测 温 分 辨 率 0.5 。 3 支 持 多 点 组 网 功 能 ， 多 个 DS18B20 可 以 并 联 在 唯 一 的 三 线 上 ， 最 多 只 能 并 联8 个 ， 如 果 数 量 过 多 ， 会 使 供 电 电 源 电 压 过 低 ， 从 而 造 成 信 号 传 输 的 不 稳 定 ， 实 现 多点 测 温 。 4 工 作 电

8、源 : 35V/DC。 5 在 使 用 中 不 需 要 任 何 外 围 元 件 。 6 测 量 结 果 以 912 位 数 字 量 方 式 串 行 传 送 。 桂林电子科技大学职业技术学院毕业设计（论文）57 不 锈 钢 保 护 管 直 径 6。8 适 用 于 DN1525, DN40DN250 各 种 介 质 工 业 管 道 和 狭 小 空 间 设 备 测 温 。 9 标 准 安 装 螺 纹 M10X1, M12X1.5, G1/2”任 选 。 10 PVC 电 缆 直 接 出 线 或 德 式 球 型 接 线 盒 出 线 ,便 于 与 其 它 电 器 设 备 连 接 。DS18B20 内部结

9、构主要由四部分组成：64 位光刻 ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器 TH 和 TL、配置寄存器。DS18B20 温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存 RAM 和一个非易失性的可电擦除的 E2RAM,后者存放高温度和低温度触发器 TH、TL 和结构寄存器。 2.2.2 测温电路温度传感器的单总线(1-Wire)与单片机的 P20 连接，P20 是单片机的高位地址线A8。P2 端口是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 IO，其输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4 个 TTL 逻辑门电路。对该端口写“1”，可通过内部上拉电阻将其端口拉至高电平，此时可作为输入口使用，这是因为内部存在上拉电阻

10、，某一引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。在访问外部程序存储器或 16 位地址的外部数据存储器时。如执行 MOVX DPTR 指令，则表示 P2 端口送出高 8 位的地址数据。在访问 8 位地址的外部数据存储器时，可执行 MOVX RI 指令，P2 端口内容即为特殊功能寄存器(SFR)区中 R2 寄存器内容，整个访问期间不改变。在 Flash 编程和程序校验时，P2 端口也接收高位地址和其他控制信号。图 4 为 DSl8820 内部结构。DSl8820 与单片机的接口如图。2.3 显示电路采用技术成熟的 74HCl64 实现串并转换。LED 显示分为静态显示和动态显示。这里采用静态显示，系统通

11、过单片机的串行口来实现静态显示。串行口为方式零状态，即工作在移位寄存器方式，波特率为振荡频率的 1/12。当器件执行任何一条将 SBUF 作为目的寄存器的命令时，数据便开始从 RXD 端发送。在写信号有效时，相隔一个机器周期后发送控制端 SEND 有效，即允许 RXD 发送数据，同时允许从 TXD 端输出移位脉冲。显示电路的连接如图。桂林电子科技大学职业技术学院毕业设计（论文）62.4 电源电路由于该系统需要稳定的 5 V 电源，因此设计时必须采用能满足电压、电流和稳定性要求的电源。该电源采用三端集成稳压器 LM7805。它仅有输入端、输出端及公共端 3 个引脚，其内部设有过流保护、过热保护及

12、调整管安全保护电路由于所需外接元件少，使用方便、可靠，因此可作为稳压电源。电源电路连接如图。2.5 报警电路系统中的报警电路是由发光二极管和限流电阻组成。桂林电子科技大学职业技术学院毕业设计（论文）73 程序设计系统程序主要包括主程序，温度转换子程序，温度显示子程序，报警子程序等。3.1 主程序主程序的主要功能是负责温度的实时显示，读出并处理 DS18B20 的测量的当前温度值，温度测量每秒进行一次。其流程图与程序如下void main(void)Sound_Off;while(1)convert_temp(); display();3.2 温度转换子程序温度转换子程序的流程图和主要程序（转换

13、部分）如下：void convert_temp(void) reset_18b20();write_a_byte(0xcc); write_a_byte(0x44);delay_18b20(150);reset_18b20();write_a_byte(0xcc); write_a_byte(0xbe);templ=read_a_byte();temph=read_a_byte();桂林电子科技大学职业技术学院毕业设计（论文）8 3.3 温度显示子程序把温度转换的数据以整数和小数的形式显示出来。程序如下void display(void)uchar a,b;int i;a=(temph/整数部

14、分b=(templ/小数部分for(i = 0;i 25) | (a 18)Sound_On;else Sound_Off; 4 数据测试本设计通过 keil 软件编译程序，通过 proteus ISIS 实现仿真现象，现象中 85.00度为初始温度，因为 DS18B20 有严格的时间规定，所以仿真中数字有点闪烁。显示人体最适的环境温度是 18 到 25 度，所以该设计特别设计了低于 18 度高于 25 度喇叭响（即为报警），以给人们提供信息是否需要开空调开取暖器之类的。仿真图如下桂林电子科技大学职业技术学院毕业设计（论文）105 总结与体会毕业设计是对大学所学知识的一次运用和检阅，同时对自学能力提出很高的要求。首先，在做这次课程设计的过程中，我学会了高效率的查阅资料、运用工具书、利用网络查找资料。为了让自己的设计更加完善，查阅这方面的实际资料是十分必要的，也是