简易数字温度计设计.docx
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简易数字温度计设计
摘要：
本系统利用单片机AT89C52采用程序设计方法来测试温度，还可以通过两个按键设置温度报警上限，当测试温度超过设定的温度上限时，蜂鸣器器就会报警且绿灯关闭，红灯点亮；当温度低于上限时蜂鸣器关闭且红灯关闭，绿灯点亮。
并通过液晶屏1602显示其测试温度以及设置的上限温度。
关键词：
STC89C52、LCD1602、DS18B20
简易数字温度计设计
１系统设计
1.1设计任务
设计一数字温度测量系统，能自动实现实际温度的测量与显示。
1.2设计要求
1.2.1基本功能
（1）测温范围-30℃～+120℃。
（2）测量误差在±0.5℃之内。
（3）能正常显示测量的温度。
1.2.2扩展功能
（1）增加温控功能，并可修改设置温控的上下限。
（2）增加温控报警功能。
2系统方案论证
本系统主要由主控模块、显示模块、按键模块、蜂鸣器模块、LED模块、传感器模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。
2.1主控模块的论证与选择
方案一：
AT89C52单片机是一种高性能8位单片微型计算机。
内核本身具有丰富的指令集，足够实现本次作品的全部基本功能和部分拓展功能，相比Atmega16我们对AT89C52更为熟悉，且芯片价格较低，性价比高。
方案二：
采用ATmega16芯片作为主控芯片。
由于对芯片的不熟悉，导致如果想要实现温度计全部基本功能和部分拓展功能，较为困难。
综上所述，选择方案一。
2.2显示模块的论证与选择
方案一：
采用LCD1602显示。
LCD1602相对便宜，虽然其本身不能显示中文，但是温度计只需显示数字和一些英文，符合这次设计要求。
方案二：
采用LCD12864显示。
LCD12864屏幕显示细腻直观，且可以显示中文，但是相对昂贵。
综上所述，选择方案一。
2.3按键模块的论证与选择
方案一：
采用4X4矩阵按键。
尽管按键一目了然，但连线复杂，扫描过程烦琐，会耗费大量的系统资源。
方案二：
独立按键，我们只使用了两个按键来调节上限，大大节省了系统硬件资源，便于系统扩展。
综上所述，选择方案二。
3系统理论分析与计算
3.1DS18B20的理论分析与计算
DS18B20通过编程，可以实现最高12位的温度存储值，在寄存器中，以补码的格式存储，如图1所示。
图1DS18B20温度数据格式
寄存器一共2个字节，LSB是低字节，MSB是高字节，其中MSb是字节的高位，LSb是字节的低位。
大家可以看出来，二进制数字，每一位代表的温度的含义，都表示出来了。
其中S表示的是符号位，低11位都是2的幂，用来表示最终的温度。
DS18B20的温度测量范围是从-55度到+125度，而温度数据的表现形式，有正负温度，寄存器中每个数字如同卡尺的刻度一样分布，如图2所示。
图2DS18B20温度值
二进制数字最低位变化1，代表温度变化0.0625度的映射关系。
当0度的时候，那就是0x0000，当温度125度的时候，对应十六进制是0x07D0，当温度是零下55度的时候，对应的数字是0xFC90。
反过来说，当数字是0x0001的时候，那温度就是0.0625度了。
4电路与程序设计
4.1电路的设计
4.1.1系统总体框图
系统总体框图如图3所示
图3系统总体框图
4.1.2控制按键&LED电路
按下S1能增加温度报警上限，按下S2能减少温度报警上限。
测试温度低于上限时，绿灯LED1亮。
当温度超过设定的上限时，红灯LED2亮。
图4控制按键&LED
4.1.3蜂鸣器电路
当测试温度超过设定温度时，蜂鸣器开启；当测试温度低于设定温度时，蜂鸣器关闭。
蜂鸣器电流相对较大，因此需要用三极管驱动，并且加了一个1K欧的电阻作为限流电阻。
此外还加了一个D1二极管，这个二极管叫做续流二极管。
图5蜂鸣器电路
4.1.4显示电路
显示电路使用LCD1602,第一行显示”Temperature”第二行显示测试温度和温度上限，两者中间显示一个”＞”或”＜”。
RP1为上拉排阻。
图6显示电路
4.1.5传感器电路
图7传感器电路
4.1.6总体电路
图8整体电路
4.1.7电源
使用5V直流电源。
4.2程序的设计
4.2.1程序功能描述
（1）能够测试-30℃～+120℃的温度。
（2）按下S1能增加温度报警上限，按下S2能减少温度报警上限。
（3）测试温度低于上限时，绿灯亮，蜂鸣器关闭。
当温度超过设定的上限时，红灯亮且蜂鸣器响起。
4.2.2程序流程图
图9程序流程图
5测试方案与测试数据
5.1测试方案
5.1.1软件仿真测试
用Proteus7.5软件画出电路图，模拟硬件对程序进行调试。
5.1.2硬件软件联调
将编写的单片机C语言程序下载到实际硬件中，进行硬件软件联调。
5.2测试条件与仪器
测试条件：
检查多次，仿真电路和硬件电路必须与系统原理图完全相同，并且检查无误，硬件电路保证无虚焊。
测试仪器：
数字示波器，数字万用表。
5.3测试结果
系统上电运行后，LCD能正常显示测试温度且绿灯点亮，测试温度每秒更新。
按下S1能使报警温度上限+1，按下S2能使报警温度上限-1。
当测试温度超过上限温度时，绿灯关闭，红灯点亮且蜂鸣器开启；当测试温度低于上限温度时，红灯关闭，绿灯点亮且蜂鸣器关闭。
6总结
本系统以单片机STC89C52芯片为核心部件，利用LCD1602、独立按键、蜂鸣器、DS18B20并配合C语言算法实现了简易数字温度计设计，完成此次设计题目中的全部基本功能和部分拓展功能。
在系统设计过程中，力求硬件线路简单，充分发挥软件编程方便灵活的特点，来满足系统设计要求。
在本次设计的过程中，遇到了许多突发事件和困难，设计制作曾一度止步不前，但通过仔细分析和调整后解决了一个又一个的问题。
在整个过程中我们深刻的体会到团队精神的重要性，并提高了自己解决问题的能力。
附录主要源程序
main程序:
#include
sbitKEY1=P1^0;//上调报警温度
sbitKEY2=P1^1;//下调报警温度
sbitLED1=P1^2;//正常时绿灯亮
sbitLED2=P1^3;//报警时红灯亮
sbitBUZZ=P1^6;
bitenBuzz=0;//蜂鸣器使能标志
bitflag1s=0;//1s定时标志
unsignedintwarnT=30;//报警温度值
unsignedcharT0RH=0;//T0重载值的高字节
unsignedcharT0RL=0;//T0重载值的低字节
voidConfigTimer0（unsignedintms）;
unsignedcharIntToString（unsignedchar*str,intdat）;
externbitStart18B20（）;
externbitGet18B20Temp（int*temp）;
externvoidInitLcd1602（）;
externvoidLcdShowStr（unsignedcharx,unsignedchary,unsignedchar*str）;
externvoidLcdWriteCmd（unsignedcharcmd）;
voidmain（）
{
bitres;
bitbackup=1;
inttemp;//读取到的当前温度值
intintT,decT;//温度值的整数和小数部分
unsignedcharlen,len1;
unsignedcharstr[12],str1[12];
EA=1;//开总中断
P1=0XF3;
ConfigTimer0
（1）;//T0定时1ms
Start18B20（）;//启动DS18B20
InitLcd1602（）;//初始化液晶
while
（1）
{
if（flag1s）//每秒更新一次温度
{
flag1s=0;
res=Get18B20Temp（&temp）;//读取当前温度
if（res）//读取成功时，刷新当前温度显示
{
intT=temp>>4;//分离出温度值整数部分
decT=temp&0xF;//分离出温度值小数部分
len=IntToString（str,intT）;//整数部分转换为字符串
len1=IntToString（str1,warnT）;//报警温度转换为字符串
str[len++]='.';//添加小数点
decT=（decT*10）/16;//二进制的小数部分转换为1
//位十进制位
str[len++]=decT+'0';//十进制小数位再转换为
//ASCII字符
str[len++]=0xdf;//添加字符串“℃”
str[len++]='C';
str[len++]='';
str[len]='\0';//添加字符串结束符
str1[len1++]=0xdf;//添加字符串“℃”
str1[len1++]='C';
str1[len1]='\0';//添加字符串结束符
if（intT{
enBuzz=0;//关闭蜂鸣器
LcdWriteCmd（0x01）;//清屏
LcdShowStr（2,0,"Temperature"）;//显示第一行
LcdShowStr（2,1,str）;//显示实时温度
LcdShowStr（9,1,"<"）;
LcdShowStr（11,1,str1）;//显示报警温度
}
else
{
enBuzz=1;//启动蜂鸣器发声
LcdWriteCmd（0x01）;//清屏
LcdShowStr（4,0,"Warning!
"）;//显示警告
LcdShowStr（0,1,"Temp:
"）;
LcdShowStr（5,1,str）;//显示实时温度
LcdShowStr（11,1,">"）;
LcdShowStr（12,1,str1）;//显示报警温度
}
}
else//读取失败时，提示错误信息
{
LcdShowStr（4,1,"error!
"）;
}
Start18B20（）;//重新启动下一次转换
}
}
}
/*按键动作函数*/
voidKeyAction（）
{
if（KEY1==0）
{
KEY1=1;
warnT++;
}
elseif（KEY2==0）
{
KEY2=1;
warnT--;
}
}
/*
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