《单片机数字式温度计设计说明书(附带源程序)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机数字式温度计设计说明书(附带源程序)（28页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、武汉理工大学单片机原理与接口技术课程设计说明书附件 1：学学 号：号： 0121218700312课课 程程 设设 计计题题 目目数字式温度计学学 院院物流工程学院专专 业业物流工程班班 级级姓姓 名名指导教师指导教师2015 年1月18日武汉理工大学单片机原理与接口技术课程设计说明书附件 2： 课程设计任务书课程设计任务书学生姓名：学生姓名： 专业班级：专业班级： 指导教师：指导教师： 工作单位：工作单位： 题题 目目: : 数字式温度计设计数字式温度计设计 初始条件：初始条件：1、设计与仿真软件：Keil uVision 和 Proteus要求完成的主要任务要求完成的主要任务: : （包括
2、课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1.18B20 设计一款能够显示当前温度值的温度计；2. 切换按钮可以切换华氏度和摄氏度显示；3.其他功能时间安排：时间安排：2015 年 1 月 4 - 5 日 选择题目，布置任务 2015 年 1 月 6 - 8 日 功能分析，硬件设计及修改 2015 年 1 月 9 -13 日 软件设计与编程 2015 年 1 月 14-18 日 调试并修改硬件组成 2015 年 1 月 19-20 日 编写任务说明书 2015 年 1 月 21-22 日 确认提交版、答辩指导教师签名：指导教师签名： 年年 月月 日日系主任（或责任教师）签名：系主任
3、（或责任教师）签名： 年年 月月 日日武汉理工大学单片机原理与接口技术课程设计说明书附件 6： 本科生课程设计成绩评定表本科生课程设计成绩评定表姓姓 名名 性性 别别 专业、班级专业、班级 课程设计题目：课程设计题目： 数字式温度计数字式温度计课程设计答辩或质疑记录：课程设计答辩或质疑记录： 1.Respack-8 是什么？作用是什么？ 答：Respack-8 是排阻，作上拉电阻，使得单片机 P0 口具备 I/O 能力 2.如何实现复位？ 答：接通复位回路，按下复位按钮，保持两个机器周期以上的时间，即可实现复位。 3.DS18B20 是什么芯片？有何特点 答：DS18B20 是一种常用的温度传
4、感器，具有体积小，硬件开销低，抗干扰能力强，精度 高的特点。测温范围为-55+125，固有测温误差为 1。成绩评定依据：成绩评定依据： 1.硬件电路和软件程序的正确性 2.设计说明书的规范性和完整性 3.答辩情况 4.功能实现的难易程度最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）指导教师指导教师签字：签字： 年年 月月 日日武汉理工大学单片机原理与接口技术课程设计说明书- 0 -目目 录录1 设计任务设计任务22 设计方案设计方案.32.1 任务分析.32.2 方案设计.33 系统硬件设计系统硬件设计.53.1 时钟电路设计53.2 复位电路设计
5、53.3 1602 控制电路.53.4 DS18B20 通信电路，开关电路设计.63.5 系统原理图 74 系统软件设计系统软件设计.84.1 1ms 定时 84.2 DS18B20 初始化程序.84.3 对 DS1802 写一个字节的数据84.4 1602 的操作程序 .84.5 温度测算及转换程序 105 仿真与性能分析仿真与性能分析.115.1 系统仿真过程115.2 系统性能分析116.小结与展望小结与展望.13参考文献参考文献14附录附录 1 元件清单元件清单.15附录附录 2 系统程序系统程序.16武汉理工大学单片机原理与接口技术课程设计说明书- 1 -数字式温度计的设计摘要温度是
6、一种最基本的环境参数，人民的生活、生产与环境的温度息息相关。 在工业生产过程中需要实时测量温度， 在农业生产中也离不开温度的测量， 因此 研究温度的测量方法和装置也有重要的意义。本文将介绍智能集成温度传感器 DS18B20 的结构特征及控制方法，并以此为传感器 DS18B20 和 AT89C52 单片机为控制器构成的温度测量装置的工作原理做了详细的介绍。该产品适用于人民的日常生活和工、农业生产,用于温度测量。关键词AT89C52；DS18B20；LM016L；数字；温度计。1 设计任务武汉理工大学单片机原理与接口技术课程设计说明书- 2 -1.1 设计任务（1）用 DS18B20 设计一款能够
7、显示当前温度值的温度计；（2）通过切换按钮可以切换华氏度和摄氏度显示；（3）其他功能（创新部分）设计例图如图 1.1 所示图 1.1 设计例图1.2 基本要求（1）用 DS18B20 设计一款能够显示当前温度值的温度计；（2）通过切换按钮可以切换华氏度和摄氏度显示；1.3 拓展要求选作：实现测量多组的温度，都可以显示出来。2 设计方案武汉理工大学单片机原理与接口技术课程设计说明书- 3 -2.1 任务分析数字式温度传感器就是使用单片机来实现与 DS18B20 温度传感器的通信，实现温度计 的功能。温度由单片机计算出后，显示在 1602 液晶上，并且可以通过转换按钮实现显示 华氏温度和摄氏温度的
8、转换。2.2 方案设计2.2.1 硬件方案根据设计的要求可知，系统的硬件原理框图如图 2.1 所示。图 2.1 硬件原理框图单片机选用 AT89C51，设计时无需外接程序存储器，为设计和调试带来极大的方便。DS18B20 与单片机的通信是通过 1wire 总线方式。我将该通信线路与单片机 P3.2口连接，从该口对DS18B20 进行读写操作。另外，将一个按键开关与 P3.7 口连接，进行摄氏华氏温度的换算。 2.2.2 软件方案根据设计要求，程序框图如图 2.2 所示。软件可由汇编语言完成，也可由 C 语言完成，我选择的 C 语言。 软件设计可以分为以下几个功能模块：（1）主程序：初始化及键盘
9、。（2）延时子程序：由_nop_()及 while 执行空循环来实现。用于通信时序。（3）LM160LCD 液晶初始化及读写 RAM 子程序：初始化 1602 液晶，读写 1602RAM。DS18B20按 键单片机1602 液晶武汉理工大学单片机原理与接口技术课程设计说明书- 4 -（4）18B20 初始化及读写 RAM 程序：初始化 18B20 以及读写 18B20 片内 RAM 的程序。 键盘扫描程序模块：扫描键盘有无按键按下。图 2.2 程序框图摄 氏 或 华 氏开始初始化启动温度转换 读取温度数值计算数据 更新温度显示判断键值武汉理工大学单片机原理与接口技术课程设计说明书- 5 -3.
10、系统硬件设计3.1 时钟电路设计如图 3.1 所示， 采用内部时钟产生方式， 在 XTAL1 和 XTAL2 两端跨接晶体或陶瓷振荡器，与内部反相器构成稳定的自击震荡。其发出的时钟脉冲直接送入片内定时控制部件。我采用的是 12MHZ 的晶振。图 3.1 单片机时钟电路3.2 复位电路设计如图 3.2 所示，采用上电+按钮电平复位方式，当按下按钮时，RST 管脚高电平触发。为保证复位可靠，RC 时间常数应大于两个机器周期，电容取 30pF,电阻 10k 欧。3.2 单片机复位电路3.3 1602 控制电路如图 3.3 所示，通过上拉电阻使得单片机 P0 口具备 I/O 能力，P0 与 1602
11、的数据端口依次连接。RS、RW、EN 分别连接单片机 P1.0,P1.1,P1.2 口。上拉电阻 1 口为+5v。武汉理工大学单片机原理与接口技术课程设计说明书- 6 -图 3.3 控制电路3.4 DS18B20 通信电路，开关电路设计如图 3.4 所示，由 DS18B20 的数据通信端口与 P3.2 连接，开关电路与单片机 P3.7口连接，按下开关即可将摄氏温度转化成华氏温度并显示在 LCD 上，保持闭合状态则可以实时显示华氏温度。武汉理工大学单片机原理与接口技术课程设计说明书- 7 -图 3.4 DS18B20 通信电路，开关电路电路3.5 系统电路图如图 3.5 所示。图 3.5 系统电
12、路图武汉理工大学单片机原理与接口技术课程设计说明书- 8 -4 系统软件设计4.1 1ms 定时在这里我们并不需要太精确的定时，故我采用的是执行无实际意义的语句的方法定时。采用了 2 层 while 语句，内层为执行 while 空循环 110 次，通过 keil 软件的调试可以发现， 该空循环可延时约 1ms，这样只用确定外层 while 执行的次数，就能实现大约毫秒级的延时。4.2 1820 初始化程序18b20 的复位时序图如图 4.1 所示。 单片机 io 口必须要维持 400960us 的低电平，以显示单片机现在接管总线，然后释放总线至少 15us（即给单片机 IO 口给高电平） ，
13、此后，18b20 会拉低总线约 200us，并释放总线， 此时代表 ds18b20 复位成功。按照对应时序用软件给单片机 IO 口赋值即可。图 4.1 18b20 复位时序图4.3 对 18B20 写一个字节数据18b20 写操作时，先必须保证总线是高电平。写 0 时，拉低总线至少 60us，ds18b20 会在 1560us 完成读入 0。然后释放总线至少 1us，完成一次写 1 操作。写 1 时，也是先拉低总线，然后必须在 15us 之内拉高总线超过 60us，在 15us 之后 ds18b20 会完成读入 1。如此就完成了一次写 1 抄作。 将一字节数据的低位先写入，完成一次字节的写入。
14、读出时也是先读出的是低位数据。4.4 1602 的操作程1602 操作指令如下：读状态：输入：RS=L,RW=H,E=H 输出：D0-D7=状态字写指令：输入：RS=L,RW=L,D0-D7=指令码，E=高脉冲 输出：无武汉理工大学单片机原理与接口技术课程设计说明书- 9 -读数据：输入：RS=H,RW=H,E=H 输出：D0-D7=数据写数据: 输入：RS=H,RW=L,D0-D7=数据，E=高脉冲 输出：无这使得 1602 显示字符的程序流程图如图 4.2 所示。图 4.2 1602 显示字符流程图先写指令 55H,判断 1602 是否忙。写指令 38H 设置显示模式，写指令 06H，0CH 设置光标及数据地址指针移动方向。总的方法就是，在数据地址指针指向的 RAM 内写字符的 ASCII 码，该地址对应的 lcd 块就会显示相应的字符。数据地址映射图如图 4.3。检测不忙信号设置显示模式等不 忙写指令，给出 字符的 ram 地 址写出数据库，给出 字符的 ASCII 码忙开始武汉理工大学单片机原理与接口技术课程设计说明书- 10 -图 4.3 1602 数字地址映射图4.5 温度测算及转换程序DS18B20 的在完成温度测量之后会发送 11 位 2 进制数，以表征温度的绝对
