基于某51单片机的数字温度计设计.docx
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基于某51单片机的数字温度计设计
基于51单片机的数字温度计设计
一．课题选择
随着时代的发展，控制智能化，仪器小型化，功耗微量化得到广泛关注。
单片机控制系统无疑在这方面起到了举足轻重的作用。
单片机的应用系统设计业已成为新的技术热点，其中数字温度计就是一个典型的例子，它可广泛应用与生产生活的各个方面，具有巨大的市场前景。
二．设计目的
1.理解掌握51单片机的功能和实际应用。
2.掌握仿真开发软件的使用。
3.掌握数字式温度计电路的设计、组装与调试方法。
三．实验要求
1.以51系列单片机为核心器件，组成一个数字式温度计。
2.采用数字式温度传感器为检测器件，进行单点温度检测。
3.温度显示采用4位LED数码管显示，三位整数，一位小数。
四．设计思路
1.根据设计要求，选择STC89C51RC单片机为核心器件。
2.温度检测采用DS18B20数字式温度传感器。
与单片机的接口为P3.6引脚。
3.采用usb数据线连接充电宝供电，接电后由按钮开关控制电路供电。
硬件电路设计总体框图为图1：
五．系统的硬件构成及功能
1.主控制器
单片机STC89C51RC具有低电压供电和体积小等特点，有40个引脚,其仿真图像如下图所示：
2.显示电路
显示电路采用4位共阳LED数码管，从P3口RXD,TXD串口输出段码。
LED数码管在仿真软件中如下图所示：
3.温度传感器
DS18B20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一个端口引脚进行通讯。
2.简单的多点分布应用。
3.无需外部器件。
4.可通过数据线供电。
5.零待机功耗。
6.测温范围-55~+125摄氏度。
其电路图如下图所示：
在仿真软件中如下图所示：
DS18B20的测温原理图如下图所示：
在正常测温情况下，DS18B20的测温分辨力为0.5摄氏度，可采用下述方法获得高分辨率的温度测量结果。
：
首先用DS18B20提供的读暂存器指令（BEH）读出以0.5摄氏度为分辨率的温度测量结果，然后切去测量结果中的最低有效位（LSB），得到所测实际温度的整数部分Tz，然后再利用BEH指令取计数器1的计数剩余值Cs和每度计数值CD。
考虑到DS18B20测量温度的整数部分以0.25、0.75摄氏度为进位界限的关系，实际温度Ts可以用下式计算：
Ts=（Tz-0.25）+（CD-Cs）/CD
六．系统整体硬件电路
根据设计要求与设计思路，硬件电路设计框图如下图所示，在仿真软件Proteus上完成，其中LED数码管以动态扫描法实现温度显示，由四个PNP型晶体管Q2，Q3，Q4，Q5和8个电阻组成。
基极与单片机的P1.0，P1.1，P1.2连接，DS18B20的数据I/O端与单片机P3.6引脚连接。
外部晶振为12MHZ。
七．系统程序设计
数字式温度计的应用程序主要包括主程序，温度检测程序，温度转换程序，LED显示程序等。
其思路如下图所示：
八．测量及其结果分析
1.Proteus仿真结果
软件方面，在Proteus编译下进行，源程序编译及仿真调试。
在软件中选定传感器后可对其进行环境温度设置，如下图，将环境温度设为34.9.
2.硬件测试结果
在硬件测试方面，检查电路板及焊接的质量情况，在焊接无误后通电检查LED显示器。
其中成品图如图所示：
通电后，室温下LED的示数如图所示
九．设计心得体会
本次实验对我们组来说是一次难得的经历，首先是第一次接触了仿真软件Proteus,在使用时经历了很多次失败，因为这款软件与以前使用过的软件有很大不同，使用时不停出错，接线时由于原件放置不合理而接的杂乱无章，输入源程序时还算顺利，显示结果比较满意。
其次是程序设计，我们在参考别人成功先例的基础上根据自己设计的需要进行编程，其中经历了不少曲折，最后我的收获是编程一定要细心，针对每一个细节，稍有疏忽程序就不能正常运行。
在这次的实践与学习中，尽管期间困难重重，但我们还是从中学习了不少新的知识和技能，也体会到了经历失败最终成功的喜悦。
总之，通过这次电工电子综合设计，我收获了很多，我希望自己在今后的各项研究工作中也坚持这种精神。
十．附录源程序
#include
#include
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
sbit DATA=P1^1;//DS18B20接入口
ucharcodetable[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};//共阴极字型码
inttemp; //温度值
intss; //中间的一个变量
intdd;
intj;
uchardatab;//定时器中断次数
uchardatabuf[4];//字型显示中间变量
intalarmH=320; //默认报警值
intalarmL=100;
//定义开关的接入口
sbit k1=P2^5;//+
sbit k2=P2^6;//-
sbit k3=P2^7;//确认
sbit k4=P2^4;//切换
sbit bell=P1^0;//蜂鸣器
sbit HLight=P1^2;//正温指示灯
sbit LLight=P1^3;//负温度指示灯
sbit warn=P1^4; //报警指示灯
sbit Red=P1^6; //温度上限设置指示灯
sbit Green=P1^7;//温度下限设置指示灯
bitset=0; //初始化
bitFlag=0; //设置标志
intn;
//函数的声明区
voidkey_to1（）;
voidkey_to2（）;
voiddelay（uint）;
voidkey（）;
voidShow（）;
//函数的定义区
/*延时子函数*/
voiddelay（uintnum）
{
while（num--）;
}
//DS18b20温度传感器所需函数，分为初始化，读写字节，读取温度4个函数
Init_DS18B20（void） //传感器初始化
{
ucharx=0;
DATA=1; //DQ复位
delay（10）; //稍做延时
DATA=0; //单片机将DQ拉低
delay（80）;//精确延时大于480us //450
DATA=1; //拉高总线
delay（20）;
x=DATA; //稍做延时后如果x=0则初始化成功x=1则初始化失败
delay（30）;
}
ReadOneChar（void） //读一个字节
{
uchari=0;
uchardat=0;
for（i=8;i>0;i--）
{
DATA=0;//给脉冲信号
dat>>=1;
DATA=1;//给脉冲信号
if（DATA）
dat|=0x80;
delay（8）;
}
return（dat）;
}
WriteOneChar（unsignedchardat） //写一个字节
{
uchari=0;
for（i=8;i>0;i--）
{
DATA=0;
DATA=dat&0x01;
delay（10）;
DATA=1;
dat>>=1;
}
delay（8）;
}
intReadTemperature（void）//读取温度
{
uchara=0;
ucharb=0;
intt=0;
floattt=0;
Init_DS18B20（）;
WriteOneChar（0xCC）;//跳过读序号列号的操作
WriteOneChar（0x44）;//启动温度转换
Init_DS18B20（）;
WriteOneChar（0xCC）;//跳过读序号列号的操作
WriteOneChar（0xBE）;//读取温度寄存器等（共可读9个寄存器）前两个就是温度
a=ReadOneChar（）;//低位
b=ReadOneChar（）;//高位
t=b;
t<<=8;
t=t|a;
tt=t*0.0625;
t=tt*10+0.5;
return（t）;
}
void display00（） //*********显示负值子函数
{
dd=-（temp-1）;
buf[1]=dd/100;
buf[2]=dd/100;
buf[3]=dd%100/10;
buf[0]=dd%10;
//动态显示
for（j=0;j<5;j++）
{
P2=0xff; //初始灯为灭的
P0=0x00;
P2=0xfd;//显示小数点
P0=0x80;//显示小数点
delay（100）;
P2=0xff; //初始灯为灭的
P0=0x00;
P2=0xf7;//片选LCD1
P0=0x40;
delay（100）;
P2=0xff;
P0=0x00;
P2=0xfb; //片选LCD2
P0=table[buf[2]];
delay（100）;
P2=0xff;
P0=0x00;
P2=0Xfd;//片选LCD3
P0=table[buf[3]];
delay（100）;
P2=0xff;
P0=0x00;
P2=0Xfe;
P0=table[buf[0]]; //片选LCD4
delay（100）;
P2=0xff;
}
}
//显示正值子函数
void display（）
{
buf[1]=temp/1000;//显示百位
buf[2]=temp/100%10;//显示十位
buf[3]=temp%100/10;//显示个位
buf[0]=temp%10;//小数位
for（j=0;j<3;j++）
{
P2=0xff; //初始灯为灭的
P0=0x00;
P2=0xfd;//显示小数点
P0=0x80;//显示小数点
delay（300）;
P2=0xff; //初始灯为灭的
P0=0x00;
P2=0xf7; //片选LCD1
P0=table[buf[1]];
delay（300）;
P2=0xff;
P0=0x00;
P2=0xfb; //片选LCD2
P0=table[buf[2]];
delay（300）;
P2=0xff;
P0=0x00;
P2=0Xfd; //片选LCD3
P0=table[buf[3]];
delay（300）;
P2=0xff;
P0=0x00;
P2=0Xfe;
P0=table[buf[0]]; //片选LCD4
delay（300）;
P2=0xff;
}
}
voidkey（） //按键扫描子程序
{ if（k1!
=1）
{
delay（20）;
if（k1!
=1）
{
while（k1!
=1）
{key_to1（）;
for（n=0;n<8;n++）
Show（）;
}
}
}
if（k2!
=1）
{
delay（20）;
if（k2!
=1）
{
while（k2!
=1）
{key_to2（）;
for（n=0;n<8;n++）
Show（）;
}
}
}
if（k3!
=1）
{ TR0=1;//复位，开定时
temp=ReadTemperature（）;
}
if（k4!
=1）
{ delay（20）;
if（k4!
=1）
{ while（k4!
=1）;
set=!
set;
if（set==0）
{Red=0;Green=1;}
else{Green=0;Red=1;}
}
}
}
voidkey_to1（）
{
TR0=0; //关定时器
temp+=10;
if（temp>=1100）
{temp=-550;}
if（set==0）
{alarmH=temp;}
else{alarmL=temp;}
}
voidkey_to2（）
{
TR0=0;
//关定时器
temp-=10;
if（temp<=-550）
{temp=1100;}
if（set==0）
{alarmH=temp;}
else{alarmL=temp;}
}
voidalarm（void）
{
if（temp>alarmH||temp { //bell=1;
//delay（50）;
//bell=0;
Flag=1;
}else{Flag=0;}
}
logo（）//开机的Logo
{ P0=0x40;
P2=0xf7;
delay（50）;
P2=0xfb;
delay（50）;
P2=0Xfd;
delay（50）;
P2=0Xfe;
delay（50）;
P1=0xff; //关闭显示
}
voidShow（） //显示函数,分别表示温度正负值
{ if（temp>=0）
{HLight=1;LLight=0;display（）;}
if（temp<0）
{HLight=0;LLight=1;display00（）;}
}
void main（）
{
TCON=0x01;//定时器T0工作在01模式下
TMOD=0X01;
TH0=0XD8;//装入初值
TL0=0XF0;
EA=1; //开总中断
ET0=1;//开T0中断
TR0=1;//T0开始运行计数
EX0=1;//开外部中断0
for（n=0;n<500;n++）//显示启动LOGo"----"
{bell=1;warn=1;logo（）;}
Red=0;
while
（1）
{
key（）;
ss=ReadTemperature（）;
Show（）;
alarm（）; //报警函数
if（Flag==1）
{bell=!
bell;
warn=!
warn;} //蜂鸣器滴滴响
else{bell=1;
warn=1;}
}
}
voidtime0（void）interrupt1using1 //每隔10ms执行一次此子程序
{ TH0=0X56;
TL0=0XDC;
temp=ss;
}
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