基于单片机AT89C51芯片DS18B20传感器的智能温度计设计word文档良心出品.docx
《基于单片机AT89C51芯片DS18B20传感器的智能温度计设计word文档良心出品.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机AT89C51芯片DS18B20传感器的智能温度计设计word文档良心出品.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
基于单片机AT89C51芯片DS18B20传感器的智能温度计设计word文档良心出品
专业课程设计报告
题目：
基于单片机的数字温度计设计
所在学院
专业班级
学生姓名
学生学号
同组队员
指导教师
提交日期2012年12月13日
电气工程学院专业课程设计评阅表
学生姓名学生学号
同组队员专业班级
题目名称基于单片机的数字温度计设计
一、学生自我总结
这次的课程设计，通过自己动手设计电路，把以往所学的理论知识应用到实际中，加强了对课本知识的了解，也算是对之前所学知识的一次检验。
在完成这次设计的过程中，处于一些知识点的生疏和不了解，遇到了不少的问题。
尤其是在测温电路方面，要获得足够的精度和测温范围，还要便于电路的设计和程序编写，查看了很多温度传感器和感温元件的参数，找了很多的资料，终于选定了以DS18B20作为测温电路的传感器。
最后终于完成了这次的设计，并且成功在Protues上面仿真。
除了在设计中掌握到一些知识以外，更激发了学习的兴趣，也提高了自己动手能力。
学生签名：
年月日
二、指导教师评定
评分项目
平时成绩
报告（答辩）
综合成绩
权重
50
50
单项成绩
教师评语：
教师签名：
年月日
一、设计目的
这次基于单片机的温度计设计，加强了我对单片机的理论了解，也深入学习了单片机线路的设计和编程。
理论联系实际，通过自己对基于51芯片的单片机板设计，熟悉了各元件的识别和作用，也掌握了如何使用Protues画线路图。
还加强掌握了C语言的编程应用，学习了使用Keil对单片机编程，并通过Protues进行仿真。
通过这次实训，学到东西之余，也增强了动手能力，提高了学习的兴趣，培养了创新意识。
二、设计要求和设计指标
（1）设计一个数字温度计，实现温度的采集，范围0-100℃，误差小于0.1℃；
（2）选择单片机作为主控器；
（3）选择合适的温度传感器进行温度测试；
（4）能把采集到的温度显示出来。
三、设计内容
这次设计，我们采用了AT89C51单片机芯片，做一个采温、显示功能的数字温度计。
在测温电路上，可以采用热敏电阻（如PT100）之类的器件，利用其感温效应，然后采集不同温度下的电压或者电流，进行A/D转换，然后通过单片机的数据处理，就可以获得所测的温度。
但这种设计电路较为复杂，还涉及到A/D转换，在程序的设计上面也相应变得复杂一些。
因此这次设计不予采用。
而是选择温度传感器DS18B20，DS18B20读书较为方便，通过对温度的采集，经过单片机的处理，用四位的共阴极数码管显示温度值。
这样设计电路简单，测量精度高，量程宽，而且单片机的接口便于扩展。
图3-1单片机总体方框图
3.1主控制电路
3.1.1晶振电路
晶振采用12MHz，分别接入到XTAL1与XTAL2端中。
同时在晶振两端各接一个30uF的电容，每个电容的另一端再接入到地。
图3-2晶振电路
3.1.2复位电路
复位电路采用的是上电复位。
如图所示，在RST复位输入引脚上接一电容至Vcc端，下接一个电阻到底。
线路上接一按钮，通过按下按钮，复位电路通过电容给RST一个短暂的高电平信号。
达到复位状态。
图3-3复位电路
3.2测温电路
测温电路方面，我选择的温度传感器是DS18B20.这是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型只能温度传感器，不同于传统的热敏电阻，DS18B20能够直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现9~12位的数字读书方式。
DS18B20可以采用两种方式供电，一种是采用电源供电方式，此时DS18B20的1脚接地，2脚作为信号线，3脚接电源。
另一种是寄生电源供电方式，如图4所示单片机端口接单线总线，为保证在有效的DS18B20时钟周期内提供足够的电流，可用一个MOSFET管来完成对总线的上拉。
当DS18B20处于写存储器操作和温度A/D转换操作时，总线上必须有强的上拉，上拉开启时间最大为10us。
采用寄生电源供电方式时VDD端接地。
由于单线制只有一根线，因此发送接口必须是三态的。
这里我们把温度传感器的DQ端与P2.7相接，以P2.7作为温度输入口。
温度传感器VCC端接电源，GND端接地端。
如下图所示
图3-4温度传感器与单片机连接
3.3显示电路
显示电路采用4位共阴极LED数码管，P0口由上拉电阻提高驱动能力，作为段码输出并作为数码管的驱动。
P2口的低四位作为数码管的位选端。
采用动态扫描的方式显示。
图3-5数码管显示电路
3.4仿真分析
进入Protues以后，打开我们画好的电路，并且把我们编写好的程序下载进去。
然后设置DS18B20的分辨率为0.1，设置模拟温度为29.6℃。
图3-6DS18B20参数设置图
然后启动仿真电路，执行仿真，电路正常工作。
从图中可以看出，四位共阴极LED数码管上面显示出来的温度与我们预先设置传感器的模拟温度一致，电路能实现正常温度采集并正确显示在数码管上面，达到我们所需要的要求。
并且通过改变传感器模拟温度，显示温度能够实现实时更新，误差小于0.1℃，延时小于0.1s。
图3-7温度计仿真电路图
四、本设计改进建议
本次设计用AT89C51芯片控制控制温度传感器DS18B20做成的数字温度计，电路较为简单，精度也较高。
虽然DS18B20的精度只有0.5℃，但是可以通过补偿的方法提高精度，最大精度能达到0.06℃。
但是该电路的测温范围有一定限制，只能测量－55℃～+125℃，不能在一些特定的场合来使用。
但是如果采用热电阻PT100，再加入A/D转换电路，经单片机对采集的数据处理以后，测温范围能扩大到-200～850℃。
同时，改数字温度计只是单纯的温度检测，并没有设置相关的报警功能，可以结合单片机，加入报警功能，在达到设定温度以后触发电铃或者电灯，达到报警作用。
五、总结
这次设计，首次动手自己设计电路。
把以往所学的理论知识投入到实际应用当中，加强了对课本上面知识的了解。
在设计过程中，针对测温电路这方面，研究了很长一段时间。
一开始的选择是采用传统的热电阻，然后采集对应温度下的电流和电压，通过A/D电路进单片机处理来得出温度。
这种方案的精度虽然高很多，测温范围也广，但是电路的设计复杂了很多，在编程方面也复杂了很多。
后来参考相关资料，最终选定了以DS18B20作为温度传感器来设计测温电路，通过补偿提高精度。
在设计过程中，遇到了最大的问题就是对单片机芯片不熟。
各端口的作用搞不清，在设计过程中需要不断翻书查看。
通过这样，加固了对以前所学知识的了解。
经过两个星期的设计，通过不断翻查资料，不断学习，终于完成了这次的设计，并成功仿真。
不仅提高了我们的学习兴趣，也让我真正懂得，要理论联系实际，对于以前学习的东西，如果不真正自己动手做一回，是很难真正弄懂的，只有自己认认真真动手做一回，学以致用，才能算是真正搞懂。
六、主要参考文献
[1]毕淑娥.路分析基础.机械工业出版社，2010
[2]喻萍郭文川.单片机原理与接口技术.化学工业出版社，2006
[3]谭浩强.C++程序设计.清华大学出版社，2009
附录
//温度计读写程序源代码//
#include"reg51.h"
#include"intrins.h"
#definedmP0//以P0口作为LED段码输出口
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
sbitDQ=P2^7;//以P2.7口作为温度传感器输入口
sbitw0=P2^0;//数码管4
sbitw1=P2^1;//数码管3
sbitw2=P2^2;//数码管2
sbitw3=P2^3;//数码管1
inttemp1=0;//显示当前温度和设置温度的标志位为0时显示当前温度
uinth;
uinttemp;
ucharr;
ucharhigh=35,low=20;
ucharsign;
ucharq=0;
uchartt=0;
ucharscale;
ucharcodeditab[16]=
{0x00,0x01,0x01,0x02,0x03,0x03,0x04,0x04,0x05,0x06,0x06,0x07,0x08,0x08,0x09,0x09};
ucharcodetable_dm[12]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00,0x40};
uchartable_dm1[]={0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd,0x87,0xff,0xef};
uchardatatemp_data[2]={0x00,0x00};
uchardatadisplay[5]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00};
//延时电路程序//
voiddelay（uintt）
{
for（;t>0;t--）;
}
voidscan（）
{
intj;
for（j=0;j<4;j++）
{
switch（j）
{
case0:
dm=table_dm[display[0]];w0=0;delay（50）;w0=1;//xiaoshu
case1:
dm=table_dm1[display[1]];w1=0;delay（50）;w1=1;//gewei
case2:
dm=table_dm[display[2]];w2=0;delay（50）;w2=1;//shiwei
case3:
dm=table_dm[display[3]];w3=0;delay（50）;w3=1;//baiwei
//else{dm=table_dm[b3];w3=0;delay（50）;w3=1;}
}
}
}
//复位电路程序/
ow_reset（void）
{
charpresence=1;
while（presence）
{
while（presence）
{
DQ=1;_nop_（）;_nop_（）;
DQ=0;---==
delay（50）;
DQ=1;
delay（6）;
presence=DQ;//presence=0
}
delay（45）;
presence=~DQ;
}
DQ=1;
}
//DS18B20写命令函数//
voidwrite_byte（ucharval）
{
uchari;
for（i=8;i>0;i--）
{
DQ=1;_nop_（）;_nop_（）;
DQ=0;_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;//5us
DQ=val&0x01;
delay（6）;
val=val/2;
}
DQ=1;
delay
（1）;
}
//DS18B20读1字节函数//
ucharread_byte（void）
{
uchari;
ucharvalue=0;
for（i=8;i>0;i--）
{
DQ=1;_nop_（）;_nop_（）;
value>>=1;
DQ=0;_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;//4us
DQ=1;_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;//4us
if（DQ）value|=0x80;
delay（6）;//66us
}
DQ=1;
return（value）;
}
//读出温度函数//
read_temp（）
{
ow_reset（）;
delay（200）;
write_byte（0xcc）;
write_byte（0x44）;
ow_reset（）;
delay
（1）;
write_byte（0xcc）;
write_byte（0xbe）;
temp_data[0]=read_byte（）;
temp_data[1]=read_byte（）;
temp=temp_data[1];
temp<<=8;
temp=temp|temp_data[0];
returntemp;
}
//温度数据处理函数//
work_temp（uinttem）
{
ucharn=0;
if（tem>6348）//温度值正负判断
{tem=65536-tem;n=1;}//负温度求补码,标志位置1
display[4]=tem&0x0f;//取小数部分的值
display[0]=ditab[display[4]];//存入小数部分显示值
display[4]=tem>>4;//取中间八位,即整数部分的值
display[3]=display[4]/100;//取百位数据暂存
display[1]=display[4]%100;//取后两位数据暂存
display[2]=display[1]/10;//取十位数据暂存
display[1]=display[1]%10;//个位数据
r=display[1]+display[2]*10+display[3]*100;
/////符号位显示判断/////
if（!
display[3]）
{
display[3]=0x0a;//最高位为0时不显示
if（!
display[2]）
{
display[2]=0x0a;//次高位为0时不显示
}
}
if（n）{display[3]=0x0b;}//负温度时最高位显示"-"
}
//*********设置温度显示转换************//
voidxianshi（inthorl）
{
intn=0;
if（horl>128）
{
horl=256-horl;n=1;
}
display[3]=horl/100;
display[3]=display[3]&0x0f;
display[2]=horl%100/10;
display[1]=horl%10;
display[0]=0;
if（!
display[3]）
{
display[3]=0x0a;//最高位为0时不显示
if（!
display[2]）
{
display[2]=0x0a;//次高位为0时不显示
}
}
if（n）
{
display[3]=0x0b;//负温度时最高位显示"-"
}
}
/****************主函数************************/
voidmain（）
{
dm=0x00;//初始化端口
w0=0;
w1=0;
w2=0;
w3=0;
for（h=0;h<4;h++）//开机显示"0000"
{
display[h]=0;
}
ow_reset（）;//开机先转换一次
write_byte（0xcc）;//SkipROM
write_byte（0x44）;//发转换命令
for（h=0;h<100;h++）//开机显示"0000"
{
scan（）;
}
while
（1）
{
if（temp1==0）
{
work_temp（read_temp（））;//处理温度数据
scan（）;//显示温度值
}
else
scan（）;
}
}
升级会员 