基于单片机的数字温度计课程设计样本Word格式文档下载.docx
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附录2系统原理图………………………………………………………………23
1概述
1.1课题名称
基于单片机数字温度计设计
1.2课题规定
1）基本范畴-50℃~110℃
2）精度误差不大于0.5℃
3）LED数码直读显示
4）可以设定温度上下限报警功能
1.3设计目和意义
温度数咱们寻常生产和生活中实时在接触到物理量，但是它是看不到，仅凭感觉只能感觉到大概温度值，老式指针式温度计虽然能批示温度，但是精度低，使用不够以便，显示不够直观，数字温度计浮现可以让人们直观理解自己想懂得温度究竟是多少度。
数字温度计采用温度敏感元件也就是温度传感器（如铂电阻，热电偶，半导体，热敏电阻等），将温度变化转换成电信号变化，如电压和电流变化，温度变化和电信号变化有一定关系，如线性关系，一定曲线关系等，这个电信号可以使用模数转换电路即AD转换电路将模仿信号转换为数字信号，数字信号再送给解决单元，如单片机或者PC机等，解决单元通过内部软件计算将这个数字信号和温度联系起来，成为可以显示出来温度数值，如25.0摄氏度，然后通过显示单元，如LED,LCD或者电脑屏幕等显示出来给人观测。
这样就完毕了数字温度计基本测温功能。
数字温度计依照使用传感器不同，AD转换电路，及解决单元不同，它精度，稳定性，测温范畴等均有区别，这就要依照实际状况选取符合规格数字温度计。
数字温度计有手持式，盘装式，及医用小体积等等。
此外作为电气工程及其自动化学生，通过基于单片机数字温度计设计可以提高自己理论联系实际能力，可以更好掌握所学专业理论只是，也培养了自己动手能力，同步，也培养了信息收集能力和分析问题解决问题能力
2系统总体设计方案及硬件设计
作为对专业理论知识学习后实践环节，我选取了自行设计基于AT89S52单片机数字温度计。
设计原理框图如,图1。
图1数字温度计原理框图
2.1单片机选取
AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具备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容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，拥有机灵8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。
Protues仿真软件中用AT89C51代替AT89S52，单片机小系统电路图如图2所示。
图2单片机小系统电路
AT89S52重要性能
1、与MCS-51单片机产品兼容；
2、8K字节在系统可编程Flash存储器；
3、1000次擦写周期；
4、全静态操作：
0Hz-33MHz；
5、三级加密程序存储器；
6、32个可编程I/O口线；
7、三个16位定期器/计数器；
8、六个中断源；
9、全双工UART串行通道；
10、低功耗空闲和掉电模式；
11、掉电后中断可唤醒；
12、看门狗定期器；
13、双数据指针；
14、掉电标记符。
2.2温度传感器简介
DS18B20可以程序设定9~12位辨别率，精度为±
0.5°
C。
可选更小封装方式，更宽电压合用范畴。
辨别率设定，及顾客设定报警温度存储在EPROM中，掉电后依然保存。
图3温度传感器
引脚功能阐明：
NC：
空引脚，悬空不使用；
VDD：
可选电源脚，电源电压范畴3~5.5V。
当工作于寄生电源时，此引脚必要接地。
DQ：
数据输入/输出脚。
漏极开路，常态下高电平。
GND：
为电源地
DS18B20内部构造重要由四某些构成：
64位光刻ROM、温度传感器、非挥发温度报警触发器TH和TL、配备寄存器。
光刻ROM中64位序列号是出厂前被光刻好，它可以看作是该DS18B20地址序列码。
64位光刻ROM排列是：
开始8位（28H）是产品类型标号，接着48位是该DS18B20自身序列号，最后8位是前面56位循环冗余校验码（CRC=X8+X5+X4+1）。
光刻ROM作用是使每一种DS18B20都各不相似，这样就可以实现一根总线上挂接各种DS18B20目。
DS18B20中温度传感器可完毕对温度测量，以12位转化为例:
用16位符号扩展二进制补码读数形式提供，以0.0625℃/LSB形式表达，其中S为符号位。
这是12位转化后得到12位数据，存储在18B20两个8比特RAM中，二进制中前面5位是符号位，如果测得温度不不大于0，这5位为0，只要将测到数值乘于0.0625即可得到实际温度；
如果温度不大于0，这5位为1，测到数值需要取反加1再乘于0.0625即可得到实际温度。
例如+125℃数字输出为07D0H，+25.0625℃数字输出为0191H，-25.0625℃数字输出为FF6FH，-55℃数字输出为FC90H。
DS18B20温度传感器内部存储器涉及一种高速暂存RAM和一种非易失性可电擦除E2RAM,后者存储高温度和低温度触发器TH、TL和构造寄存器。
暂存存储器包括了8个持续字节，前两个字节是测得温度信息，第一种字节内容是温度低八位，第二个字节是温度高八位。
第三个和第四个字节是TH、TL易失性拷贝，第五个字节是构造寄存器易失性拷贝，这三个字节内容在每一次上电复位时被刷新。
第六、七、八个字节用于内部计算。
第九个字节是冗余检查字节。
该字节各位意义如下：
TMR1R011111
低五位始终都是1，TM是测试模式位，用于设立DS18B20在工作模式还是在测试模式。
在DS18B20出厂时该位被设立为0，顾客不要去改动。
R1和R0用来设立辨别率，如表1所示：
（DS18B20出厂时被设立为12位）
表1DS18B20温度转换时间表
R1
R0
辨别率/位
温度最大转向时间
9
93.75
1
10
187.5
11
375
12
750
依照DS18B20通讯合同，主机控制DS18B20完毕温度转换必要通过三个环节：
每一次读写之前都要对DS18B20进行复位，复位成功后发送一条ROM指令，最后发送RAM指令，这样才干对DS18B20进行预定操作。
复位规定主CPU将数据线下拉500微秒，然后释放，DS18B20收到信号后等待16～60微秒左右，后发出60～240微秒存在低脉冲，主CPU收到此信号表达复位成功。
2.3温度传感器与单片机连接
DS18B20采用外部电源供电方式，在外部电源供电方式下，DS18B20工作电源由VCC引脚接入，此时I/O线不需要强上拉，不存在电源电流局限性问题，可以保证转换精度，同步在总线上理论可以挂接任意各种DS18B20传感器，构成多点测温系统。
注意：
在外部供电方式下，DS18B20GND引脚不能悬空，否则不能转换温度，读取温度总是85℃。
图4DS18B20接线
2.4复位信号及外部复位电路
该复位信号高电平有效，其有效时间应持续24个振荡脉冲周期即两个机器周期以上。
若使用频率为12MHz晶体振荡器，则复位信号持续时间应超过2μs才完毕复位操作。
图5复位电路
2.5单片机与报警电路
报警电路分为两某些，一某些是蜂鸣器声音报警，另一某些是发光二极管放光报警。
详细状况如下：
接通电源，两个（红色，黄色）发光二极管都不亮，当温度超过上线设定值（如38摄氏度）时，红色二极管亮，同步蜂鸣器也报警；
当温度低于下限设定值时（如5摄氏度）时，黄色二极管亮，同步蜂鸣器也开始报警。
图6蜂鸣器报警图7发光二极管报警
2.6显示电路
采用技术成熟5461AS共阴4位数码管0.56英寸红色。
LED显示分为静态显示和动态显示。
这里采用静态显示，系统通过单片机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1/12。
当器件执行任何一条将SBUF作为目寄存器命令时，数据便开始从RXD端发送。
在写信号有效时，相隔一种机器周期后发送控制端SEND有效，即容许RXD发送数据，同步容许从TXD端输出移位脉冲。
图8为显示电路连接图。
图8数码显示连接图
3软件设计
DSl8820重要数据元件有：
64位激光LaseredROM，温度敏捷元件和非易失性温度告警触发器TH和TL。
DSBl820可以从单总线获取电源，当信号线为高电平时，将能量贮存在内部电容器中；
当单信号线为低电平时，将该电源断开，直到信号线变为高电平重新接上寄生（电容）电源为止。
此外，还可外接5V电源，给DSl8820供电。
DSl8820供电方式灵活，运用外接电源还可增长系统稳定性和可靠性。
图9为读取数据流程图。
图9读取数据流程图
读出温度数据后，LOW低四位为温度小数某些，可以精准到0.0625℃，LOW高四位和HIGH低四位为温度整数某些，HIGH高四位所有为1表达负数，全为0表达正数。
因此先将数据提取出来，分为三个某些：
小数某些、整数某些和符号某些。
小数某些进行四舍五入解决：
不不大于0.5℃话，向个位进1；
不大于0.5℃时候，舍去不要。
当数据是个负数时候，显示之前要进行数据转换，将其整数某些取反加一。
还由于DS18B20最低温度只能为-55℃，因此可以将整数某些最高位换成一种“-”，表达为负数。
图10为温度数据解决程序流程图。
图10温度数据解决流程图
4Proteus软件仿真
仿真过程相称顺利，需要注意原件选用，特别是数码管显示块共阴、共阳，尚有就是电阻选用，太大太小都会影响实验效果。
在仿真中不存在焊接问题，因此接线只要引脚接口对的就是没问题。
此外就是程序调试，相称重要。
4.1仿真图
图11当温度为上下限之间时仿真状况
图12温度在温度下限设定值如下仿真图
图13温度在温度上限设定值以上仿真图
4.2仿真成果分析
温度在上下限设定值范畴内是，放光二极管都是不亮，当实际温度值，低于设定下限时，黄色放光二极管亮;
当实际温度高于上限设定值时，红色发光二极管亮。
因素，通过程序控制P1.0（红色放光二极管）P1.1（黄色发光二极管），度在上下限设定值范畴内是，P1.0,P1.1都是低电平，故发光二极管不会亮，当实际温度值，低于设定下限时，P1.0为低电平P1.1为高电平，故黄色放光二极管亮;
当实际温度高于上限设定值时，P1.0为高电平P1.1为低电平，故红色发光二极管亮。
5总结与体会
作为一名电气工程及其自动化大三学生，我觉得做单片机课程设计是很故意义，并且也是必要。
在做这次课程设计过程中，我感触最深当属查阅大量设计资料了。
为了让自己设计更加完善，查阅这方面实际资料是十分必要，也是必不可少。
另一方面，在这次课程设计中，咱们运用了此前学过专业课知识，如：
proteus仿真、C语言、模仿和数字电路知识等。
虽然过去我从未独立应用过她们，但在学习过程中带着问题去学我发现效率很高，这是我做这次课程设计又一收获。
最后，要做好一种课程设计，就必要做到：
在设计程序之前，对所用单片机内部构造有一种系统理解，懂得该单片机有哪些资源；
要有一种清晰思路和一种完整软件流程图；
在设计程序时，不能妄想一次将整个程序设计好，重复修改、不断改进是程序设计必经之路；
要养成注释程序好习惯，这样为资料保存和交流提供了以便；
在设计中遇到问题要记录，以免下次遇到同样问题。
在这次课程设计中，我真正意识到，在后来学习中，要理论联系实际，把咱们所学理论知识用到实际当中，学习单片机更是如此，程序只有在经常写与读过程中才干提高，这就是这次课程设计最大收获。
参照文献
[1]单片机原理及应用技术.余发山，王福忠徐州中华人民共和国矿业大学出版社.
[2]微型计算机控制技术王新中华人民共和国电力出版社
[3]模仿电子技术艾永乐中华人民共和国电力出版社
附录1程序源代码
/******************************************************************
程序名称：
DS18B20温度测量、报警系统
简要阐明：
DS18B20温度计，温度测量范畴0~99.9摄氏度
可设立上限报警温度、下限报警温度
即高于上限值或者低于下限值时蜂鸣器报警
默认上限报警温度为38℃、默认下限报警温度为5℃
报警值可设立范畴：
最低上限报警值等于当前下限报警值
最高下限报警值等于当前上限报警值
将下限报警值调为0时为关闭下限报警功能
******************************************************************/
#include<
AT89X52.h>
#include"
DS18B20.h"
#defineuintunsignedint
#defineucharunsignedchar//宏定义
#defineSETP3_1//定义调节键
#defineDECP3_2//定义减少键
#defineADDP3_3//定义增长键
#defineBEEPP3_7//定义蜂鸣器
bitshanshuo_st；
//闪烁间隔标志
bitbeep_st；
//蜂鸣器间隔标志
sbitDIAN=P0^7；
//小数点
ucharx=0；
//计数器
signedcharm；
//温度值全局变量
ucharn；
ucharset_st=0；
//状态标志
signedcharshangxian=38；
//上限报警温度，默认值为38
signedcharxiaxian=5；
//下限报警温度，默认值为5
ucharcodeLEDData[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F,0x00};
unsignedintReadTemperature（void）;
/*****延时子程序*****/
voidDelay（uintnum）
{
while（--num）;
}
/*****初始化定期器0*****/
voidInitTimer（void）
TMOD=0x1;
TH0=0x3c;
TL0=0xb0；
//50ms（晶振12M）
/*****定期器0中断服务程序*****/
voidtimer0（void）interrupt1using0
TL0=0xb0;
x++;
/*****外部中断0服务程序*****/
voidint0（void）interrupt0using1
EX0=0；
//关外部中断0
if（DEC==0&
&
set_st==1）
{
shangxian--;
if（shangxian<
xiaxian）shangxian=xiaxian;
}
elseif（DEC==0&
set_st==2）
xiaxian--;
if（xiaxian<
0）xiaxian=0;
/*****外部中断1服务程序*****/
voidint1（void）interrupt2using2
EX1=0；
//关外部中断1
if（ADD==0&
shangxian++;
if（shangxian>
99）shangxian=99;
elseif（ADD==0&
xiaxian++;
if（xiaxian>
shangxian）xiaxian=shangxian;
}
/*****读取温度*****/
voidcheck_wendu（void）
uinta,b,c;
c=ReadTemperature（）-5；
//获取温度值并减去DS18B20温漂误差
a=c/100；
//计算得到十位数字
b=c/10-a*10；
//计算得到个位数字
m=c/10；
//计算得到整数位
n=c-a*100-b*10；
//计算得到小数位
if（m<
0）{m=0;
n=0;
}//设立温度显示上限
if（m>
99）{m=99;
n=9;
}//设立温度显示上限
/*****显示开机初始化等待画面*****/
Disp_init（）
P0=0x40；
//显示-
P2=0xf7;
Delay（200）;
P2=0xfb;
Delay（200）；
P2=0xfd;
P2=0xfe;
P2=0xff；
//关闭显示
/*****显示温度子程序*****/
Disp_Temperature（）//显示温度
{P2=0xf7;
P0=0x39；
//显示C
Delay（300）;
P0=LEDData[n]；
//显示个位
P0=LEDData[m%10]；
//显示十位
DIAN=1；
//显示小数点
P0=LEDData[m/10]；
//显示百位
/*****显示报警温度子程序*****/
Disp_alarm（ucharbaojing）
{P2=0xf7;
P0=LEDData[baojing%10]；
//显示十位
P0=LEDData[baojing/10]；
//显示百位
if（set_st==1）P0=0x76;
elseif（set_st==2）P0=0x38；
//上限H、下限L标示
/*****报警子程序*****/
voidAlarm（）
{unsignedinti;
{
for（i=0;
i<
200;
i++）//喇叭发声时间循环，变化大小可以变化发声时间长短
Delay（80）;
//参数决定发声频率，估算值
BEEP=!
BEEP;
BEEP=1；
//喇叭停止工作，间歇时间，可更改
Delay（0）;
/*****主函数*****/
voidmain（void）
uintz;
InitTimer（）；
//初始化定期器
EA=1；
//全局中断开关
TR0=1;
ET0=1；
//启动定期器0
IT0=1；
IT1=1;
check_wendu（）;
for（z=0;
z<
300;
z++）
Disp_init（）；
while
（1）
if（SET==0）
Delay（）;
do{}while（SET==0）;
set_st++;
x=0;
shanshuo_st=1;
if（set_st>
2）set_st=0;
if（set_st==0）
//关闭外部中断0
//关闭外部中断1
Disp_Temperature（）;
=shangxian）
P1_0=0;
else
P1_0=1;
xiaxian）
P1_1=0;
P1_1=1;
if（（m>
=shangxian）||（m<
xiaxian））
Alarm（）；
//报警检测
elseif（set_st==1）
//关闭蜂鸣器
EX0=1；
//启动外部中断0
EX1=1；
//启动外部中断1
if（x>
=10）{shanshuo_st=~shanshuo_st;
if（shanshuo_st）{Disp_alarm（shangxian）;
elseif（set_st==2）
升级会员 