单片机数字温度计大学论文Word文件下载.docx
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摘要
当今科技发展日新月异，电子技术及微电脑控制技术的应用无处不在，使我们的生活更加丰富多彩，为我们带来了很多的便利。
传统的温度计都是采用水银热涨冷缩的原理制成的。
这种温度计不但本身误差就大而且由于人读取时的视觉误差，导致读取的数据并不精确。
电子温度传感器不仅采用采集数据精度高的DS18B20组成，而且有四位一体的数码管作为显示装置，这样更便于读取数据，给我们实时了解温度的变化提供了便利。
下面的篇章主要介绍通过对AT89C52单片机进行程序设计，DS18B20的详解，并以此为控制核心，同时利用温度传感技术实现对当前温度进行实时测量，并以按键控制温度。
此项目主要包括温度传感部分，提示报警部分，开关控制部分及按键控制部分。
同时对项目研究背景及意义进行了分析。
关键词：
STC89C51，数字控制，温度计，DS18B20
目录
摘要2
目录3
绪论3
第一章设计方案和系统组成4
1.1设计方案4
1.2系统组成5
第二章硬件结构与工作原理6
2.1硬件结构6
2.2温度监测及控制电路7
第三章软件设计10
3.1主程序流程图11
3.2语言介绍11
第四章调试13
第五章结论14
参考文献15
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，它给人带来的方便也是无可置疑的，其中数字温度计就是一个典型的例子。
随着人们对它的要求越来越高，要为现代人工作和生活提供更好、更方便的设施就需要从数字单片机技术入手，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，尤其在热学实验（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。
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。
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，达到热平衡所需的时间较长，因此很难读准，并且使用非常不方便。
本文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，主要供测温要求准确的场所和科研实验室使用。
第一章设计方案和系统组成
1.1设计方案
1：
温度采集电路
温度采集部分要求精确度高，反应灵敏，可采集的范围广，使用方便，而dollar公司生产的DS18B20采用单总线信号输入，同时无转换误差、无传输损耗，测量精度高，长期稳定，可测范围广，适用不同领域。
1.单片机控制调节部分
它利用了AT89C52单片机，通过对单片机输入程序，及键位设定，同时它采用四个独立按键，可分别对个位和十分位的温度进行调节，以方便用户调节，同时调节时设定的初始值比正常温度稍微低些，调节时不是从零开始节省了调节的时间，温度的调节控制，满足了智能化的要求。
2.适时温度显示
此项目采用了SM410564四位数码管，通过温度传感器和单片机交换数据，把当前环境下的温度数据适时传输给数码管，方便用户了解当前温度，为下一步工作做好铺垫。
电路模块图示如下：
1.2系统组成
系统的硬件：
1）温度采集及控制电路；
2）键盘输入电路；
3）数码显示电路；
4）单片机外围电路；
5）辅助继电器工作电路；
6）蜂鸣提醒及led警示电路；
7）插座电路等
系统的软件：
主要包括温度检测程序，键盘控制程序及继电器控制程序，主要实现自动检测及当前温度自动控制的功能。
第二章硬件结构与工作原理
2.1硬件结构
根据系统要求画出的原理总图：
该电路采用AT89C52单片机为中心控制芯片。
AT89C52是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS8位单片机，片内含8Kbytes的可反复擦写的PEROM和256bytes的RAM以及通用8位中央处理器和Flash存储单元。
AT89C52功能强大，可充分满足该控制器存储等各方面的需求。
AT89C52功能简述：
AT89C52提供以下标准功能：
8K字节Flash闪速存储器，256字节内部RAM，32个I/O口线，3个16位定时器/计时器，一个6位向量级中断结构，一个全双工串通信口，片内振荡器及时钟电路。
同时，AT89C52可降至０Ｈｚ的静态逻辑操作，并支持两种软件的可选节电工作方式：
空闲方式停止ＣＰＵ的工作，但允许RAM的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。
AT89C52引脚图
AT89C52的参数了解：
工作温度－55℃～＋125℃
储藏温度－65℃～＋150℃
任一引脚对地电压－1ｖ～＋7ｖ
最高工作电压6.6ｖ
直流输出电流15ｍＡ
2.2温度监测及控制电路
2.2.1温度采集装置：
采用串行数字温度传感器DS18B20芯片使其换成脉冲信号，送到89C52的I/O端口2.7口（编程为计数器工作模式），通过测量输出脉冲频率的大小来换算成温度高低信号
DS18B20外形图和引脚说明
1、DS18B20技术性能描述
1.1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。
1.2测温范围-55℃～＋125℃，固有测温分辨率0.5℃。
1.3支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现多点测温，但当用多个DS18B20时电压驱动不够，一条线最多能驱动大约5个。
1.4工作电源:
3~5V/DC
2：
DS18B20温度的读取
DS18B20在出厂时已配置为12位，读取温度时共读取16位，所以把后11位的2进制转化为10进制后在乘以0.0625便为所测的温度，还需要判断正负。
前5个数字为符号位，当前5位为1时，读取的温度为负数；
当前5位为0时，读取的温度为正数。
16位数字摆放是从低位到高位。
2.2.2温度数码显示：
百位12十位9个位8十分位6
A11B7C4D2E1F10G5DP3
DS18B20采集的温度数据经单片机分析在该数码管上显示。
数码管显示控制部分与AT89C52接口电路在内藏控制器的数码显示模块中，已经完成了控制器与数码显示驱动器显示器缓冲区的接口工作。
2.2.3.温度调节设置按键电路：
通过四个外围按键与单片机AT89C52直接相连，用户可根据需要设置自己想要控制的正常范围内任意想要温度。
2.2.4内部时钟振荡电路及复位电路：
此部分为AT89C52的内部时钟电路振荡器。
80C52单片机内部带有时钟电路，只需在片外通过XTAL1和XTAL2引脚接入定时控制元件（12MHZ晶振和电容）即可构成一个稳定的自激振荡器。
XTAL1和XTAL2分别是80C52内部高增益反响放大器的输入端和输出端时
钟频率为12MHz.
此部分为其使能和复位电路，该电路采用上电自动复位方式，通过复位电容C1的充电来实现，接通电源就实现了系统的复位初始化。
第三章软件设计
系统程序主要包括主程序，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，按键扫描处理子程序等。
3.1主程序流程图
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1s进行一次。
这样可以在一秒之内测量一次被测温度，其程序流程见图4.1所示。
图4.1主程序流程图
3.2语言介绍
3.2.1汇编语言特点
汇编语言是一种功能很强的程序设计语言，也是利用计算机所有硬件特性并能直接控制硬件的语言。
汇编语言，作为一门语言，对应于高级语言的编译器，需要一个“汇编器”来把汇编语言原文件汇编成机器可执行的代码。
高级的汇编器如MASM，TASM等等为我们3.写汇编程序提供了很多类似于高级语言的特征，比如结构化、抽象等。
在这样的环境中编写的汇编程序，有很大一部分是面向汇编器的伪指令，已经类同于高级语言。
现在的汇编环境已经如此高级，即使全部用汇编语言来编写windows的应用程序也是可行的，但这不是汇编语言的长处。
汇编语言的长处在于编写高效且需要对机器硬件精确控制的程序。
MCS-51单片机的这个指令系统中共包括111条指令，可以完成30多种功能。
3.2.2C语言特点
它既具有高级语言的特点，又具有汇编语言的特点。
它可以作为工作系统设计语言，编写系统应用程序，也可以作为应用程序设计语言，编写不依赖计算机硬件的应用程序。
因此，它的应用范围广泛，不仅仅是在软件开发上，而且各类科研都需要用到C语言，具体应用比如单片机以及嵌入式系统开发。
1·
语法限制不太严格，程序设计自由度大。
生成目标代码质量高，程序执行效率高。
C语言简洁、紧凑，使用方便、灵活。
2·
运算符丰富。
共有34种。
C把括号、赋值、逗号等都作为运算符处理。
从而使C的运算类型极为丰富，可以实现其他高级语言难以实现的运算。
3·
数据结构类型丰富。
具有结构化的控制语句。
与汇编语言相比，用C语言写的程序可移植性好。
4·
C语言允许直接访问物理地址，能进行位（bit）操作，能实现汇编语言的大部分功能，可以直接对硬件进行操作。
因此有人把它称为中级语言。
C语言对操作系统和系统使用程序以及需要对硬件进行操作的场合，用C语言明显优于其它解释型高级语言，有一些大型应用软件也是用C语言编写的。
具有绘图能力强，可移植性，并具备很强的数据处理能力，因此适于编写系统软件，三维，二维图形和动画。
它是数值计算的高级语言。
本次实习运用C语言编程来对单片机进行显示的控制、信号的传输转换控制。
3.2.3KeilC51单片机软件开发系统的整体结构
KeilC51是美国KeilSoftware公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。
用过汇编语言后再使用C来开发，体会更加深刻。
KeilC51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面。
另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到KeilC51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。
在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。
下面详细介绍KeilC51开发系统各部分功能和使用。
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