数字温度计设计毕业设计 精品.docx

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数字温度计设计毕业设计精品

信息职业技术学院

毕业设计说明书

设计题目:

基于单片机的数字温度计的设计

专业:

电子信息工程技术

班级:

-1

学号:

姓名:

指导教师:

二O一O年八月五日

信息职业技术学院毕业设计任务书

学生

姓名

学号

班级

08-1

专业

电子信息工程技术

设计题目

基于单片机数字温度计的设计

指导教师姓名

职称

工作单位及所从事专业

联系方式

备注

副教授

设计内容：

用51单片机控制的数字温度计，要求：

1.用温度传感器测试温度，用6位LED数码管显示温度；

2.测试温度的范围为－55～99℃,温度误差为±1℃；

3.能进行仿真。

进度安排：

1.确定设计任务，查找资料，拟定设计方案；-------------6月20日－6月30日

2.软、硬件功能划分，系统硬件电路的设计；-------------7月1日－7月20日

3.软件结构设计、设计软件流程图并编制相应的软件；-----7月21日－7月30日

4.系统工作原理分析，综合调试，整理资料，拟定初稿；---8月1日－8月10日

5.检查定稿，准备答辩；-------------------------------8月11日－8月14日

6.答辩。

---------------------------------------------8月20日－8月22日

主要参考文献、资料（写清楚参考文献名称、作者、出版单位）：

[1]李朝青.单片机原理及接口技术（简明修订版）.北京航空航天大学出版社，1998

[2]李广弟.单片机基础［M］.北京航空航天大学出版社，1994

[3]阎石.数字电子技术基础（第三版）.高等教育出版社，1989

[4]王恩荣.MCS-51单片机应用技术.化学工业出版社，2001

[5]楼然苗.单片机课程设计指导.北京航空航天大学出版社，2007

审

批

意

见

教研室负责人：

年月日

备注：

任务书由指导教师填写，一式二份。

其中学生一份，指导教师一份。

目录

摘要1

绪论2

第1章数字温度计设计方案3

1.1数字温度计设计方案论证3

1.2方案设计3

1.3设计要求和实现的功能4

第2章硬件电路设计5

2.18051单片机的基本组成5

2.1.1各部分作用或功能介绍如下：

5

2.2显示电路6

2.3温度传感器7

2.3.1DS18B20的简介7

2.3.2DS18B20的两个表格9

2.3.3DS18B20的测温原理10

2.3.4DS18B20的时序设置11

第3章软件设计12

3.1主程序流程图12

3.2计算温度子程序流程图13

3.3温度显示流程图14

第4章仿真调试15

参考文献17

附录18

附录1整机电路图18

附录2源程序19

摘要

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，由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路，感温电路比较麻烦。

其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用，该设计控制器采用单片机8051，温度传感器采用DS18B20，用6位共阳极LED数码管实现温度显示。

随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活，工作，科研，各个领域，已经成为一种比较成熟的技术,本文将介绍一种基于单片机控制的数字温度计。

关键词：

51单片机；温度计；温度传感器。

绪论

单片机的诞生标志着计算机正式形成了通用计算机系统和嵌入式计算机系统两个分支。

通用计算机系统主要用于海量高速数值运算，不必兼顾控制功能，其数据总线的宽度不断更新，从8位、16位迅速过渡到32位、64位，并且不断提高运算速度和完善通用操作系统，以突出其高速海量数值运算的能力，在数据处理、模拟仿真、人工智能、图像处理、多媒体、网络通信中得到了广泛应用；单片机作为最典型的嵌入式系统，由于其微小的体积和极低的成本，广泛应用于家用电器、机器人、仪器仪表、工业控制单元、办公自动化设备以及通信产品中，成为现代电子系统中最重要的智能化工具。

因此，单片机的出现大大促进了现代计算机技术的飞速发展，成为近代计算机技术发展史上一个重要里程碑。

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，它所给人带来的方便也是不可否定的，其中数字温度计就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。

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，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用，该设计控制器使用单片机8051，测温传感器使用DS18B20，用6位共阴极LED数码管通过8279实现温度显示。

能准确达到以上要求。

第1章数字温度计设计方案

1.1数字温度计设计方案论证

方案1

由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路，感温电路比较麻烦。

方案2

进而考虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常容易想到的，所以可以采用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。

选择：

传统的温度检测电路主要是利用热敏电阻进行感温后，再通过A/D转换后读取温度值，但电路较为复杂，并且误差范围较大，本设计采用温度传感器DS18B20，它无须其它任何外围元件便可实现温度检测

1.2方案2的设计

温度计电路设计总体设计方框图如图1-1所示。

图1-1数字温度计总体设计方框图

1.3设计要求和实现的功能

1.用温度传感器测试温度，用6位LED数码管显示温度；

2.测试温度的范围为－55～99℃,温度误差为±1℃；

3.能进行仿真

第2章硬件电路设计

系统整体硬件电路包括单片机控制器，温度传感器。

本设计采用AT89C51为控制器，DS18B20为温度传感器与单片机的接口电路。

2.1AT89C51单片机的组成

图2-1AT89C51单片机原理图

2.1.1各部分作用或功能介绍如下：

1.中央处理器（CPU）

中央处理器是单片机的核心，完成运算和控制功能。

MCS-51的CPU能处理8位二进制数或代码。

2.内部数据存储器（内部RAM）

8051芯片中共有256个RAM单元，但其中后128单元被专用寄存器占用，能作为寄存器供用户使用的只是前128单元，用于存放可读写的数据。

因此通常所说的内部数据存储器就是指前128单元，简称内部RAM。

3.内部程序存储器（内部ROM）

8051共有4KB掩膜ROM，用于存放程序、原始数据或表格，因此称之为程序存储器，简称内部ROM。

4.定时器/计数器

8051共有2个16位的定时器/计数器，以实现定时或计数功能，并以其定时或计数结果对计算机进行控制。

5.并行I/O口

MCS-51共有四个8位的I/O口（P0、P1、P2、P3），以实现数据的并行输入输出。

在实训中我们已经使用了P1口，通过P1口连接8个发光二极管。

6.串行口

MCS-51单片机有一个全双工的串行口，以实现单片机和其它设备之间的串行数据传送。

该串行口功能较强，既可作为全双工异步通信收发器使用，也可作为同步移位器使用。

7.中断控制系统

MCS-51单片机的中断功能较强，以满足控制应用的需要。

8051共有5个中断源，即外中断2个，定时/计数中断2个，串行中断1个。

全部中断分为高级和低级共二个优先级别。

2.2显示电路

由6位共阴极LED数码管、位驱动电路、端输入电路组成，采用动态扫描的方式显示。

基本的半导体数码管是由八个条状发光二极管芯片按图2-3排列而成的。

可实现0～9的显示。

其具体结构有“反射罩式”、“条形八段式”及“单片集成式多位数字式”等。

用6位共阳极LED数码管实现温度显示。

能准确达到以上要求。

图2-3数码管

2.3温度传感器

2.3.1DS18B20的简介

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：

1．独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信；

2．多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能；

3．无须外部器件；

4．可通过数据线供电，电压范围为3.0～5.5V；

5．零待机功耗；

6．温度以9或12位数字；

7．用户可定义报警设置；

8．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；

DS18B20采用3脚PR－35封装或8脚SOIC封装，其内部结构框图如图2-5所示。

图2-5DS18B20的内部结构

64ROM的结构开始8位是产品类型的编号，接着是每个器件的惟一的序号，共有48位，最后8位是前面56位的CRC检验码，这也是多个DS18B20可以采用一线进行通信的原因。

温度报警触发器TH和TL，可通过软件写入户报警上下限。

DS18B20温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的EERAM。

高速暂存RAM的结构为8字节的存储器，结构如图2-5所示。

头2个字节包含测得的温度信息，第3和第4字节TH和TL的拷贝，是易失的，每次上电复位时被刷新。

第5个字节，为配置寄存器，它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率。

DS18B20工作时寄存器中的分辨率转换为相应精度的温度数值。

该字节各位的定义如图2-6所示。

低5位一直为1，TM是工作模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式，DS18B20出厂时该位被设置为0，用户要去改动，R1和R0决定温度转换的精度位数，来设置分辨率。

 DS18B20温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的EERAM。

高速暂存RAM的结构为9字节的存储器，结构如图2-6所示。

图2-6DS18B20字节定义

由图2-6可见，其中1、2字节用来存放当前温度，1为低8位，2为高8位。

字节3、4用来预置报警温度的上下限，字节5用于配置寄存器，用于确定温度数据位数，字节6、7、8均为保留字节，字节9存放前8个字节循环冗余校验码（CRC）。

DS18B20完成温度转换后，就把测得的温度值与RAM中的TH、TL字节内容作比较。

若T＞TH或T＜TL，则将该器件内的报警标志位置位，并对主机发出的报警搜索命令作出响应。

因此，可用多只DS18B20同时测量温度并进行报警搜索。

在64位ROM的最高有效字节中存储有循环冗余检验码（CRC）。

主机ROM的前56位来计算CRC值，并和存入DS18B20的CRC值作比较，以判断主机收到的ROM数据是否正确。

2.3.2DS18B20的两个空格

由表2-7可见，DS18B20温度转换的时间比较长，而且分辨率越高，所需要的温度数据转换时间越长。