单片机课程设计 数字温度计课程设计.docx
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单片机课程设计数字温度计课程设计
单片机原理及系统课程设计
评语：
考勤10分
守纪10分
过程30分
设计报告30分
答辩20分
总成绩（100分）
专业：
电气工程及其自动化
班级：
电气1101
姓名：
学号：
指导教师：
兰州交通大学自动化与电气工程学院
2014年1月17日
1设计题目
基于单片机的数字温度计设计。
2设计方案
2.1设计目的
单片机是单片微型计算机的简称，其具有体积小、可靠性高、功能强、灵活方便等优点，故可以广泛应用于各种领域。
其中数字温度计就是一个典型的例子。
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，测温准确等特点，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温要求较高的场所，该设计主要使用的元件有单片机AT89C52，测温传感器使用DS18B20和LCD1602液晶显示器。
2.2性能指标
（1）基本范围-50℃-110℃；
（2）精度为0.5℃；
（3）液晶LCD显示；
（4）可以设定温度的上下限以及报警功能。
3数字温度计系统的硬件设计
3.1数字温度计硬件框图
数字温度计系统硬件框图如图1所示。
图1系统的硬件框图
3.2AT89C52单片机
AT89C52单片机引脚配置图，如图2所示。
图2AT89C52引脚配置图
3.3外围电路
AT89C52的时序就是CPU在执行指令时所需控制信号的时间顺序。
选择了内部时钟方式，即利用芯片内部的振荡器，然后在引脚XTAL1和XTAL两端跨接晶体或陶瓷谐振器，就构成了稳定的自激振荡器，其发出的脉冲直接送入内部时钟电路。
外接晶振时，C1和C2值通常选择为30PF左右。
C1和C2对频率有微调作用。
晶体的频率范围可在1.2～12MHZ之间选择。
AT89C52的复位电路是按键电平复位电路，相当于按复位键后复位端通过电阻与Vcc电源接通。
复位是单片机的初始化操作。
单片机在启动运行时，都需要先复位，其作用是使CPU和系统中其他部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。
显示电路采用LCD1602液晶显示器显示。
故障状态指示电路采用发光二级管以及蜂鸣器对运行方式进行指示，可清楚看到系统的故障状态。
测温传感器DS18B20可以直接读出被测温度值,采用三线制和单片机相连,少了外部的硬件电路,具有低成本和易使用的特点。
3.4总设计图
数字温度计系统的硬件总设计图如图3所示。
图3总设计图
4数字温度计系统的软件设计及系统整体流程
整个系统的功能是由硬件电路配合软件来实现的，从软件的功能不同，可以分为两类：
主程序和子程序。
主程序是整个软件的核心，专门用来协调各个执行模块和操作者的联系。
子程序是用来完成各种实质性的工作的，如读温度子程序、转换温度子程序、计算温度子程序等。
各执行模块规划好以后，就可以规划监控软件了。
首先要根据系统的总体功能选择一种最合适的主程序结构，然后根据实时性的条件，合理安排监控软件和执行软件之间的调度关系。
4.1总体流程图
数字温度计系统总体流程图如图4所示。
图4主流序流程图
4.2子程序流程图
数字温度计系统子程序主要包含：
读温度子程序、转换温度子程序、计算温度子程序。
（1）读温度子程序流程图
读温度子程序流程图如图5所示。
图5读温度子程序流程图
（2）转换温度子程序流程图
转换温度子程序流程图如图6所示。
图6转换温度子程序流程图
（3）计算温度子程序流程图
计算温度子程序流程图如图7所示。
图7计算温度子程序流程图
5仿真结果
（1）正常温度显示
温度计正常温度显示如图8所示。
图8正常温度显示
（2）报警温度显示
温度计报警温度显示如图9所示。
图9报警温度显示
6总结
通过这次单片机课程设计，不仅让我加深了解了单片机课本上所学的知识，更通过自己的动手设计，将课本知识与动手操作能力相结合，让我对单片机及其系统设计的认识更进一步。
在此次的课程设计中我学会了很多的东西。
经过自己努力，基本上完成了设计要求的内容，在系统可行性分析、原理图设计等方面都作了许多实际工作，取得了一些结果，同时也发现了许多不足。
对于本次的课程设计还有很大提升空间，目前仅完成的是基本功能实现，还有很多的扩展功能可以提升。
参考文献
1.王思明.单片机原理及应用系统设计[M].北京:
科学出版社,2012.
2.李广弟.单片机基础[M].北京:
北京航空航天大学出版社,1994.
3.艾德才.pentium/80486实用汇编语言程序设计[M].北京:
清华大学出版社,1997.
附录源程序
//使用1602LCD显示DS18B20转换的温度值
#include
#include
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
sbitRS=P3^0;//数据/命令选择端（H/L）
sbitLCDEN=P3^2;//使能端
sbitdeng=P1^6;//超过温度限制指示灯
sbitbeep=P1^7;//超过温度限制报警器
ucharhigh=30;//最高温度
ucharlow=10;//最低温度
unsignedcharr;
voiddelayUs（）//短延时
{
_nop_（）;
}
voiddelayMs（uinta）//长延时
{
uinti,j;
for（i=a;i>0;i--）
for（j=100;j>0;j--）;
}
//第一行开始地址为0x80,第二行开始地址为0xc0;
//写命令:
RS=0,RW=0;
voidwriteComm（ucharcomm）
{
RS=0;
P2=comm;
LCDEN=1;
delayUs（）;
LCDEN=0;
delayMs
（1）;
}
//写数据:
RS=1,RW=00
voidwriteData（uchardat）
{
RS=1;
P2=dat;
LCDEN=1;
delayUs（）;
LCDEN=0;
delayMs
（1）;
}
//初始化函数
//显示模式,固定指令为=0x38,16*2显示,5*7点阵,8位数据接口
//显示开/关及光标设置=0x0c
//指令1:
00001DCB:
D:
开显示/关显示（H/L）;C:
显示光标/不显示（H/L）,B:
光标闪烁/不闪烁（H/L）
//指令2:
NS:
//N=1,当读/写一个字符后地址指针加1,且光标也加1;N=0则相反
//S=1,当写一个字符,整屏显示左移（N=1）或右移（N=0）,但光标不移动;S=0,整屏不移动
voidinit（）
{
writeComm（0x38）;//显示模式
writeComm（0x0c）;//开显示,关光标
writeComm（0x06）;//写字符后地址加1,光标加1
writeComm（0x01）;//清屏
}
voidwriteString（uchar*str,ucharlength）
{
uchari;
for（i=0;i{
writeData（str[i]）;
}
}
/*****************************DS18B20*******************************/
sbitds=P3^7;
//初始化DS18B20
//让DS18B20一段相对长时间低电平,然后一段相对非常短时间高电平,即可启动
voiddsInit（）
{
//对于11.0592MHz时钟,unsignedint型的i,作一个i++操作的时间大于为8us
unsignedinti;
ds=0;
i=100;//拉低约800us,符合协议要求的480us以上
while（i>0）i--;
ds=1;//产生一个上升沿,进入等待应答状态
i=4;
while（i>0）i--;
}
voiddsWait（）
{
unsignedinti;
while（ds）;
while（~ds）;//检测到应答脉冲
i=4;
while（i>0）i--;
}
//向DS18B20读取一位数据
//读一位,让DS18B20一小周期低电平,然后两小周期高电平,
//之后DS18B20则会输出持续一段时间的一位数据
bitreadBit（）
{
unsignedinti;
bitb;
ds=0;
i++;//延时约8us,符合协议要求至少保持1us
ds=1;
i++;i++;//延时约16us,符合协议要求的至少延时15us以上
b=ds;
i=8;
while（i>0）i--;//延时约64us,符合读时隙不低于60us要求
returnb;
}
//读取一字节数据,通过调用readBit（）来实现
unsignedcharreadByte（）
{
unsignedinti;
unsignedcharj,dat;
dat=0;
for（i=0;i<8;i++）
{
j=readBit（）;
//最先读出的是最低位数据
dat=（j<<7）|（dat>>1）;
}
returndat;
}
//向DS18B20写入一字节数据
voidwriteByte（unsignedchardat）
{
unsignedinti;
unsignedcharj;
bitb;
for（j=0;j<8;j++）
{
b=dat&0x01;
dat>>=1;//写"1",将DQ拉低15us后,在15us~60us内将DQ拉高,即完成写1
if（b）
{
ds=0;
i++;i++;//拉低约16us,符号要求15~60us内
ds=1;
i=8;while（i>0）i--;//延时约64us,符合写时隙不低于60us要求
}
else//写"0",将DQ拉低60us~120us
{
ds=0;
i=8;while（i>0）i--;//拉低约64us,符号要求
ds=1;
i++;i++;//整个写0时隙过程已经超过60us,这里就不用像写1那样,再延时64us了
}
}
}
//向DS18B20发送温度转换命令
voidsendChangeCmd（）
{
dsInit（）;//初始化DS18B20,无论什么命令,首先都要发起初始化
dsWait（）;//等待DS18B20应答
delayMs
（1）;//延时1ms,因为DS18B20会拉低DQ60~240us作为应答信号
writeByte（0xcc）;//写入跳过序列号命令字SkipRom
writeByte（0x44）;//写入温度转换命令字ConvertT
}
//向DS18B20发送读取数据命令
voidsendReadCmd（）
{
dsInit（）;
dsWait（）;
delayMs
（1）;
writeByte（0xcc）;//写入跳过序列号命令字SkipRom
writeByte（0xbe）;//写入读取数据令字ReadScratchpad
}
//获取当前温度值
intgetTmpValue（）
{
unsignedinttmpvalue;
intvalue;//存放温度数值
floatt;
unsignedcharlow,high;
sendReadCmd（）;
//连续读取两个字节数据
low=readByte（）;
high=readByte（）;
//将高低两个字节合成一个整形变量
//计算机中对于负数是利用补码来表示的
//若是负值,读取出来的数值是用补码表示的,可直接赋值给int型的value
tmpvalue=high;
tmpvalue<<=8;
tmpvalue|=low;
value=tmpvalue;
//使用DS18B20的默认分辨率12位,精确度为0.0625度,即读回数据的最低位代表0.0625度
t=value*0.0625;
//将它放大10倍,使显示时可显示小数点后一位,并对小数点后第二位进行4舍5入
//如t=11.0625,进行计数后,得到value=111,即11.1度
//如t=-11.0625,进行计数后,得到value=-111,即-11.1度
value=t*10+（value>0?
0.5:
-0.5）;//大于0加0.5,小于0减0.5
returnvalue;
}
//显示温度
voiddisplay（intv）
{
unsignedcharcount;
unsignedchardatas[]={0,0,0,0};
unsignedinttmp=abs（v）;
datas[0]=tmp/1000;
datas[1]=tmp%1000/100;
datas[2]=tmp%100/10;
datas[3]=tmp%10;
r=tmp/10;
writeComm（0xc0+3）;
if（v<0）
{
writeString（"-",2）;
}
else
{
writeString（"+",2）;
}
if（datas[0]!
=0）
{
writeData（'0'+datas[0]）;
}
for（count=1;count!
=4;count++）
{
writeData（'0'+datas[count]）;
if（count==2）
{
writeData（'.'）;
}
}
}
/******************************报警*******************************/
voidBEEP（）//报警
{if（（r>=high&&r<129）||r{
beep=!
beep;
deng=1;
}
else
{beep=1;
deng=0;
}
}
/******************************DS18B20*******************************/
voidmain（）
{
uchartable[]="NowTemperature";
delayMs
（1）;
sendChangeCmd（）;
init（）;
writeComm（0x80）;
writeString（table,16）;
while
（1）
{
delayMs（1000）;//温度转换时间需要750ms以上
writeComm（0xc0）;
display（getTmpValue（））;
sendChangeCmd（）;
BEEP（）;
}
}
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