基于单片机的温度计的课程设计Word格式文档下载.docx

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本次采用DS18B20数字温度传感器来实现基于51单片机的数字温度计的设计。

2、工具/准备工作

原件清单

基于STC89C52单片机的数字温度计元件清单如表1所示。

元件名称

型号

数量/个

用途

单片机

STC89C52

1

控制核心

集成块

DS18B20

测温电路

74LS07

显示驱动

74LS245

电容

30pF

2

晶振电路

晶振

12MHz

电解电容

10uF/10v

复位电路

电阻

10kΩ

5

复位电路、上拉电阻

4.7kΩ

测温电路

按键

数码管

4位共阳

显示电路

ISP接口线

1*4

下载程序

万用板

40脚IC锁紧座

表1基于AT89S52单片机的数字温度计元件清单

原件介绍

1.STC89C52的功能特性

STC89C52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。

在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52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。

具有以下标准功能：

8K字节Flash，512字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，内置4KBEEPROM，MAX810复位电路，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。

另外STC89X52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。

空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。

掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。

最高运作频率35Mhz，6T/12T可选。

2.DS18B20的特点

本设计的测温系统采用芯片DS18B20，DS18B20是DALLAS公司的最新单线数字温度传感器，它的体积更小，适用电压更宽，更经济。

实现方法简介

DS18B20采用外接电源方式工作，一线测温一线与STC89C51连接，测出的数据放在寄存器中，将数据经过BCD码转换后送到LED显示。

DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新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的性能特点如下：

●独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信；

●多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能；

●无须外部器件；

●可通过数据线供电，电压范围为3.0～5.5Ｖ；

●零待机功耗；

●温度以9或12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；

DS18B20内部结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,高速暂存器。

DS18B20的管脚排列如图2-3-1所示。

64位光刻ROM是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列号。

不同的器件地址序列号不同。

图1DS18B20的内部结构

图2DS18B20的引脚分布图

3、设计步骤及原理

步骤1：

方案框图

基于STC89C52单片机的数字温度计设计由STC89C52单片机控制器、电源、显示电路、温度传感器、复位电路和时钟电路组成，系统框图如图1所示。

电源给整个电路供电，显示电路显示温度值，时钟电路为STC89C52提供时钟频率。

传感器采用美国DALLAS半导体公司生产的一种智能温度传感器DS18B20，其测温范围为-55～125℃，最高分辨率可达0.0625℃，完全符合设计要求。

图3基于STC89C52单片机的数字温度计系统框图

步骤2：

程序设计

1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测量的当前温度值，温度测试每1S进行一次。

这样可以在1S之内测量一次被测温度，其程序流程图如图3所示。

读出温度子程序的主要功能是读出RAM中的9字节，在读出时需进行CRC校验，校验有错时不进行温度数据的改写，其程序流程图如图4所示。

温度转换命令子程序主要是发温度转换开始命令，采用12位分辨率转换时间约为750ms。

程序设计中采用1s显示程序延时等待转换的完成。

计算温度子程序将RAM中读取值进行BCD码地转换运算，并进行温度值正负的判定，显示数据刷新子程序主要是对显示缓冲器中的显示数据进行刷新操作，当最高显示位为0时将符号显示位移入下一位

步骤3：

电路硬件设计及Proteus软件仿真

图6

4、设计结果及分析

系统的性能调试以（1、主程序）为主。

硬件调试比较简单，首先检查电路的焊接是否正确，然后用万用表测试。

软件调试可以先编写显示程序并进行硬件的正确性检验，然后分别进行主程序、从程序的编写和调试，由于DS18B20与单片机采用串行数据传送，因此对DS18B20进行编程时必须严格地保证读写时序，否则将无法读取测量结果。

性能测试可用制作的温度计和已有的成品温度计来同时测量比较，由于DS18B20精度较高，所以误差指标可以限制在0.1°

C以内，另外，-55°

C至+125°

C的测温范围使得该温度计完全适用于一般的应用场合，其低电压供电的特性可做成电池供电的手持电子温度计。

5、总结及心得体会

三个星期的课程设计，从了解各个芯片的性能特点到合理设计硬件电路，从从数字温度计设计方案框图到编写相应的程序，从proteus仿真到模块焊接，再到系统性能调试。

每一步都深深地体会到其中的不容易。

开始设计方案时，必须熟悉原件的特点，引脚的含义，这都靠自己翻阅书籍和上网查找。

为后面的总体设计打好基础。

编写程序必须与Proteus相结合，才能保证程序的准确性。

模块焊接就是考验你的动手能力。

这过程中，需要耐心，耐心，再耐心，细心，细心，再细心。

最后的性能调试，不断发现问题，然后解决问题。

这次课程设计很好地全方位地培养了我们的能力，我们的专业知识，动手能力，独立工作能力与创造力，解决实际工程技术问题的能力，查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力，工程绘图的能力，书写技术报告和编制技术资料的能力。

在专业知识与研究方法方面为日后的毕业设计乃至毕业后的工作奠定良好的基础

6、对本设计过程及方法、手段的改进建议

根据设计，基于单片机的数字温度计由单片机控制器，电源，显示电路，温度传感器，复位电路和时钟电路组成。

制作简单，测温范围在-55度到100度。

根据情况，可以加入温度报警器，误差范围控制在0.1℃。

这样会使这个设计应用更广，性价比更高。

针对编写好的程序进行软件调试，在proteus软件中模拟，电路温度测试正常。

证明系统程序编写正确。

根据设计的电路图焊接实物。

针对个各种芯片的引脚特点检查硬件焊接是否正确。

性能调试过程中出现的问题及解决方案

（1）LED数码管只显示初始温度，过程中温度无变化。

检查DS18B20温度传感器。

发现焊接电路出现问题，重新焊接。

电路运行正常，温度计正确测量。

（2）LED数码管显示不全。

检查LED数码管焊接电路。

（3）在proteus模拟的电路图，在实际焊接时，并不可行。

必须查找芯片对应的引脚功能，再去焊线。

7、参考文献

[1]倪晓军.单片机原理与接口技术教程.北京：

清华大学出版社，2009

[2]林立张俊亮《单片机原理及应用》北京：

电子工业出版社，2009

[3]　李广弟.单片机基础.北京：

北京航空航天大学出版社，1994

[4]姚年春向华Protel99SE基础教程.北京.人民名邮电出版社，2009