电子温度计电子系统课程设计.docx
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电子温度计电子系统课程设计
成绩评定表
学生姓名
班级学号
专业
课程设计题目
电子温度计
评
语
组长签字：
成绩
日期
2015年月日
课程设计任务书
学院
专业
学生姓名
班级学号
课程设计题目
电子温度计
内容及要求：
1．设计内容
完成基于单片机电子温度计系统的的设计，使该系统具有实时显示当前环境温度的功能。
2．设计要求
1）熟悉单片机的工作原理；
2）掌握单片机和串行A/D的接口方法及编程方法；
进度及安排：
1）明确课程设计的具体要求和应完成的设计任务，拟定设计方案（第一天）；
2）选择方案所需的电子元件类型及其型号（第二天）；
3）根据方案和选择的电子元件设计硬件电路及其软件程序（第三天）；
4）完成电路仿真及实际电路的制作及其测试（第四天）；
5）完成设计，撰写课程设计报告书（第五天）。
6）答辩
指导教师：
2015年月日
专业负责人：
2015年月日
学院教学副院长：
2015年月日
摘要
在这个信息化高速发展的时代，单片机作为一种最经典的微控制器，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，作为自动化专业的学生，我们学习了单片机，就应该把它熟练应用到生活之中来。
在日常生活及工业生产过程中，经常要用到温度的检测及控制，温度是生产过程和科学实验中普遍而且重要的物理参数之一。
在生产过程中，为了高效地进行生产，必须对它的主要参数，如温度、压力、流量等进行有效的控制。
温度控制在生产过程中占有相当大的比例。
温度测量是温度控制的基础，技术已经比较成熟。
传统的测温元件有热电偶和二电阻。
而热电偶和热电阻测出的一般都是电压，再转换成对应的温度，这些方法相对比较复杂，需要比较多的外部硬件支持。
我们用一种相对比较简单的方式来测量。
我们采用美国DALLAS半导体公司继DS18B20之后推出的一种改进型智能温度传感器DS18B20作为检测元件，温度范围为-55~125ºC,最高分辨率可达0.0625ºC。
DS18B20可以直接读出北侧温度值，而且采用三线制与单片机相连，减少了外部的硬件电路，具有低成本和易使用的特点。
本报告所介绍的温度计与传统温度计相比，具有读数方便、测温范围广、测温准确，主要用于对测温准确的场所，或科研实验室使用，此外还将介绍种基于AT89C51单片机的一种温度测量及报警电路,该电路采用DS18B20作为温度监测元件，测量范围0℃-～+100℃，使用LED模块显示，能设置温度报警上下限。
正文着重给出了软硬件系统的各部分电路，介绍了集成温度传感器DS18B20的原理，AT89C51单片机功能和应用。
该电路设计新颖、功能强大、结构简单。
该设计控制器使用单片机AT89C52，传感器MF58，用3位共阳极LED数码管以串口传送数据。
实现温度显示，能达到以上要求。
在查找资料完毕后，进行硬件部分的设计，设计电路和原理图，使用软件WAVE进行编译，在进行软件部分的设计，使用汇编语言来编辑程序，经过调试后，与硬件部分连接，进行仿真并调试改正错误，使设计正常运行。
完成剩余工作，完善课程设
关键词：
单片机，数字控制，数码管显示，温度计，DS18B20，AT89S52。
1.引言
单片机以其高可靠性、高性价比、低电压、低功耗等一系列优点，近几年得到迅猛发展和大范围推广，广泛应用于工业控制系统，数据采集系统、智能化仪器仪表，及通讯设备、日常消费类产品、玩具等。
并且已经深入到工业生产的各个环节以及人民生活的各层次中，如车间流水线控制、自动化系统等、智能型家用电器（冰箱、空调、彩电）等。
目前社会上运用的温度控制器分辨率差，精度低，满足不了更高级的生产要求。
为了保证安全生产，提高生产效率，保证产品高质量，更好的节约能源，这就迫使我们需要加快对智能化仪器的研究。
温度是自然界中最基本的物理量，是影响生产安全，生产设备能否正常运转的一项重要因素，为了满足各领域的需求，改善生活质量，提高生产力，研究一款智符合时代潮流的数字式温度控制系统是十分有意义的。
2.需求分析
整个系统选用STC89C52单片机为核心，DS18B20作为温度传感器。
使用DS18B20元件来作为测温模块，具有线路简单，体积小，使用方便等特点。
用AT89S52控制DS1820，读取数据，并对DS18B20转换后的数据进行处理，最后在数码管上显示DS18B20测出的温度。
要求使用6位数码显示管，最高位为符号位，如果温度为正，不显示，如果温度为负则显示负号；第2~4位显示温度值的整数部分，并在第4位数据上显示小数点；第5位显示一位小数，最低为显示摄氏度符号位“℃”。
3.系统设计
本课题以是AT89C52单片机为核心设计的一种数字温度控制系统，系统整体硬件电路包括，传感器数据采集电路，温度显示电路，单片机主板电路等组成。
系统框图主要由主控制器、单片机复位、时钟振荡、LED显示以及温度传感器组成。
系统框图如图所示。
4.详细设计
4.1硬件设计
控制器采用单片机AT89C52，温度传感器采用DS18B20，用74LS245用来驱动，
用6位共阴极LED数码管以串口传送数据实现温度显示。
4.1.1硬件流程图
4.1.2芯片介绍
AT89C52概述
图2.1AT89C52的引脚图
图4.1.1AT89C52的引脚图
VCC：
电源电压；
GND：
地；
P0口：
P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。
作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口写1可作为高阻抗输入端用。
在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。
在FLASH编程时，P0口接受指令字节，而在程序效验时，输出指令字节，效验时，要求外接上拉电阻。
P1口：
P1口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口,P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。
对端口写1，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。
作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉底时会输出一个电流。
P2口：
P2口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑们电路。
对端口写1，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。
作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉底时会输出一个电流。
P3口：
P3口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口,P3的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑们电路。
对端口写1，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。
作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉底时会输出一个电流。
P3口还接收一些用于FLASH闪速存储器编程和程序效验的控制信号。
RST：
复位输入。
其引脚一旦变成两个机器周期以上的高电平，所有的I/O口都将复位到1状态，当振荡器正在工作时，持续两个机器周期以上高电平便可完成复位，每个机器周期为12个振荡时钟周期。
EA/VPP：
外部访问允许，欲使CPU仅访问外部程序存储器（0000H—FFFFH），EA端必须保持低电平接地，需注意的是：
如果加密位LB1被编程，复位是内部会锁存EA端状态。
XTAL1：
振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。
XTAL2：
振荡器反相放大器输出端
◆DS18B20概述
DS18B20数字温度传感器是达拉斯半导体公司生产的1-Wire器件，即单总线器件，它与传统的热敏电阻有所不同的是，它可直接将被测温度转化成串行数字信号供微机处理，并且根据具体要求，通过简单的编程实现9位的温度读数。
具有线路简单，体积小的特点。
因此用它来组成一个测温系统，线路简单，在一根通信线上，可以挂很多这样的数字温度计，它们可以并接到多个地址线上与单片机实现通信。
由于每一个DS18B20唯一的一个序列号并存入其ROM中，因此CPU可用简单的通信协议就可以识别，从而节省了大量的引线和逻辑电路，给设计者带来很多方便。
◆DS18B20的1-Wire技术
目前常用的微机与外设之间进行数据传输的串行总线主要有I2C总线、SPI总线等。
其中I2C总线以同步串行2线方式进行通信（一条时钟线、一条数据线），SPI总线则以同步串行3线方式进行通信（一条时钟线、一条数据输入线、一条数据输出线）。
这些总线至少需要两条或两条以上的信号线。
而达拉斯半导体公司推出了一项特有的1-wireBus技术，该技术与上述总线不同，它采用单根信号线，即可传输时钟，又能传输数据，而且数据传输是双向的，因而这种单总线技术具有线路简单，硬件开销少，成本低廉，便于总线扩展和维护等优点。
单总线是用于单主机系统，能够控制一个或多个从机设备。
主机可以是微控制器，从机可以是单总线器件，它们之间的数据交换只通过一条信号线。
当只有一个从机设备时，系统可按单节点系统操作；当有多个设备时，系统则按多节点系统操作。
DS18B20产品的特点如下：
（1）只要求一个端口即可实现通信；
（2）在DS18B20中的每一个器件上都有独一无二的序列号；
（3）实际应用中不需要任何外部元器件即可实现测温；
（4）测量的温度范围为-55度至+125度；
（5）数字温度计的分辨率可以从9~12位选择；
（6）内部有温度上、下限告警设置；
TO92封装的DS18B20的引脚排列，其引脚功能描述见表2.3.1。
序号
名称
引脚功能描述
1
GND
接地
2
DQ
数据输入/输出引脚。
开漏单总线接口引脚。
当被用在寄生电源下，也可以向器件提供电源
3
VDD
可选择的VDD引脚。
当工作于寄生电源时，此引脚必须接地
2.3.1DS18B20详细引脚功能描述
◆DS18B20的内部结构
DS18B20,64位ROM存储器件有独一无二的序列号。
暂存器包含两字节（第0和第1字节）的温度寄存器，用于存储温度传感器的数字输出。
暂存器还提供一字节的上限警报触发（TH）和下限警报触发（TL）寄存器（第2和第3字节），以及一字节的配置寄存器（第4字节），使用者可以通过配置寄存器来设置温度转换的精度。
暂存器的第5、第6和第7字节，器件内部保留使用。
第8字节含有循环冗余码（CRC）.使用寄生电源时，DS18B20不需额外的供电电源；当总线为高电平时，功率由单总线上的上拉电阻通过DQ引脚提供；高电平总线信号同时也向内部电容CPP充电，CPP在总线低电平时为器件供电。
DS18B20加电后，处在空闲状态。
要启动温度测量和模拟到数字的转换，处理器须向其发出ConvertT[44h]命令；转换完成后，DS18B20回到空闲状态。
温度数据是以带符号位的16位补码存储在温度寄存器中的，如图2.4.1所示。
bit7bit6bit5bit4bit3bit2bit1bit0
23
22
21
20
2-1
2-2
2-3
2-4
LSByte
bit15bit14bit13bit12bit11bit10bit9bit8
S
S
S
S
S
26
25
24
MSByte
图2.4.1温度寄存器格式
符号位说明温度是正值还是负值，正直时S=0，负值时S=1。
表2.4.2给出了一些数字输出数据与对应的温度值的例子。
温度
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