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1、一 引言 1二 设计目标和要求 2三 方案论证与设计 2 方案论证.2 设计.2（一）控制部分的方案选择 2（二）测温部分的方案选择 2（三）显示部分的方案选择 2四 硬件设计 3（一） 电路设计框图 3（二） 系统硬件概述 3（三） 主要单元电路设计 31.AT89S52单片机简介 42 .单片机主控制模块的设计 53.温度传感器电路设计 84.显示模块的设计 10五 软件设计 10（一）设计总流程图 10（二）温度程序流程图 11（三）数码管显示流程图 12六 仿真与调试 12（一） Proteus软件运行流程 12（二）硬件调试结果 12七 总结 14参考文献 14附录一：系统程序 15

2、致谢 19一、引言 温度测量在人们生活中、物理实验、医疗卫生、食品生产等领域有着特别重要的意义。温度计的发展很快，从原始的玻璃管温度计发展到了现在的热电阻温度计、热电偶温度计、半导体集成数字温度计等。在电子式温度计中，传感器是它的重要组成部分，温度计的精度、灵敏度基本决定了温度计的精度、测量范围、控制范围和用途等。温度传感器应用极其广泛，目前已经研制出多种新型温度传感器，从而构成性能优良的温度监控系统。为了正确测量人体局部温度，促使人们开发了各种不同的测温仪器和测温方法。虽然水银体温计仍不愧是一个精度高、便宜、使用方便的测温仪器。现在已有许多医院采用了电子体温计，用其它电子仪器测量体温也日益普

3、及。这一事实至少表明，电子测温仪器的性能已接近水银温度计的性能。现在所使用的温度计还有很多是分辨力为10.1的水银、煤油或酒精温度计。这些温度计的刻度间隔通常都很密，不容易准确分辨，读数困难，而且他们的热容量比较大，达到热平衡所需的时间较长，因此很难读准，使用非常不方便，并且水银会对环境污染严重等缺点。随着科技的高速发展进步，人们开始研发了用数字温度计。医院、家庭等随处可见，为了能更加满足人们的需要，数字体温计正在更新换代。因此，鉴于传统的水银体温计汞的污染及其携带不方便易破碎，尤其是测量时间过长等缺点，本课题为解决此问题设计出一种数字式电子体温计。它在稳定性及响应时间上比传统的水银体温计有着

4、显著的优势，精度要求也能和传统的水银体温计相媲美。并且具有读数方便，测温范围广，测温准确等优点，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。新型电子体温计利用电子感温，灵敏度高，也适合无法长时间安静的儿童，且能在较短的时间内准确测试出体温，探热时间可快至1min。它的测量精度可达0.1，液晶屏直接显示体温数值。二、设计目标和要求1.用所学的单片机知识设计制作数字体温计；2.测量温度范围：误差小于0.13.所测的温度值可以由数码管直接显示4.进一步熟悉Proteus，Protel软件的功能和使用方法三、方案论证与设计 方案一、测温电路。使用热敏电阻之类的器件利用其感温

5、效应，将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，通过数码管就可以将被测温度显示出来。方案二、使用温度传感器。现在流行使用单片机设计电路，所以可以采用一只温度传感器DS18B20，此传感器可以很容易就能读取到温度值。 论证：方案一由于需要对被测温度变化的电压或者电流采集，以及进行A/D转换，感温度电路设计会比较麻烦，成本高。而方案二设计只需一个单片机和一个DS18B20就能很容易读取温度值，电路设计简单，况且成本低，体积小，因而采用方案二。（一）控制部分的方案选择用可编程逻辑器件设计。主控芯片使用AT89S52单片机，对温度传感器的数据进行采集以及传送给

6、数码管显示。（二）测温部分的方案选择本方案采用美国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，测温范围为-50100C，最大分辨率可达0.0625C。DS18B20可以直接读出被测温度值，而且采用3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。（三）显示部分的方案选择本方案采用七段数码管显示器。其优点是设计简单，可视度高，成本低。避免了LCD的成本高，不方便观察的缺点。四、硬件设计（一） 电路设计框图综上所述，按照系统设计功能的要求，确定硬件由主控制器、测温电路、显示模块、共3个模块组成，设计了硬件整体的框图：图4.1

7、 数字体温计构成框图用DS18B20来检测当前的环境温度；STC89S52单片机通过输出各种电脉冲信号来驱动控制各部分正常工作；温度等数据则最终通过数码管模块显示出来。（二） 系统硬件概述本电路是以STC89C52单片机为控制核心，该芯片具有在线编程功能，功耗低，能在3.3V的超低压下工作；驱动部分采用74HC537，它是一款高性能、低功耗、，其工作电压为2.5V5.5V；温度检测模块由DS18B20构成,它采用独特的单线接口仅需一个端口引脚进行通讯, 具有测量精度高、测量范围广等优点,其测温范围在-55+125,工作电压为3v5.5v；显示部份使用七段数码管显示屏来实现,该显示具有亮度高的特

8、点。（三） 主要单元电路设计 1、AT89S52单片机简介AT89S52是一种低功耗、高性能的8位CMOS微控制器，具有8K的可编程Flash 存储器。使用高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在线系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能：8K字节Flash，256字节RAM，32位I/O 口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口

9、，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。引脚排列如图4.2所示。 图4.2 AT89S52引脚图从引脚功能来看，可将引脚分为三部分：a、电源及时钟引脚VCC：接+5V电源；VSS：接地；XTAL1和XTAL2：时钟引脚，外接晶体引线端。当使用芯片内部时钟时，此两引脚端用于外接石英晶体和微调电容；当使用外部时钟时，用于接外部时钟脉冲信号。b、控制引脚RST/VPT：R

10、ST是复位信号输入端，VPT是备用电源输入端。当RST输入端保持2个机器周期以上高电平时，单片机完成复位初始化操作。当主电源VCC发生故障而突然下降到一定低电压或断电时，第2功能VPT将为片内RAM提供电源以保护片内RAM中的信息不丢失。ALE/PROG：地址锁存允许信号输出端。在存取外存储器时，用于锁存低8位地址信号。当单片机正常工作后，ALE端就会周期性地以时钟振荡频率的1/6固定频率向外输出正脉冲信号。此引脚的第2功能PROG是对片内带有4K字节EPROM的8751固化程序时，作为编程脉冲输入端。PSEN：程序存储允许输出端。是片外程序存储器的读选通信号，低电平有效。CPU从外部程序存储

11、器取指令时，PSEN信号会自动产生负脉冲，作为外部程序存储器的选通信号。EA/VPP：程序存储器地址允许输入端。当EA为高电平时，CPU执行片内程序存储器指令，但当PC中的值超过0FFFFH时，将自动转向执行片外程序存储器指令；当EA为低电平时，CPU只执行片外程序存储器指令。对8031单片机，EA必须接低电平。在8751中，当对片内EPROM编程时，该端接21V的编程电压。C、I/O口引脚P0.0P0.7：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用

12、。P1.0P1.7：P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口。作为输出口，每位能驱动4个TTL逻辑电平。此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX）。在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。 P2.0P2.7:P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器时，P2口送出高八位地址。在使用8位地址访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。 P3.0P3.7：P3口是一个

13、具有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用。在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。2 、单片机主控制模块的设计本设计中单片机主要负责对外设的控制和各个功能模块间的协调，没有复杂的数据计算，因此，8位的51系列单片机足以胜任。51单片机以其低廉的价格以及较出色的性能成了很多控制系统的首选。它具有丰富的内部资源，较大的数据、程序存储区。一个典型的单片机最小系统一般由时钟电路、复位电路、电源指示灯和外部扩展接口等部分组成，本系统也不例外，当单片机具备了这些最基本的条件后，就可以正常工作了。单片机的最小系统如图4.3所示,单片机的XTAL0和X

14、TAL1引脚用于连接晶振电路。XTAL0接外部晶振和微调电容的一端,在片内它是振荡器倒相放大器的输入,XTAL1接外部晶振和微调电容的另一端,在片内它是振荡器倒相放大器的输出。RESET为复位引脚,连接复位电路，它用于对单片机进行初始化。复位电路包括复位电容（C6）、复位电阻（R3）和复位开关（S4）。VSS为电源地,VCC为电源正。图4.3 单片机最小系统单片机最小系统复位、晶振电路简介（1）复位电路的设计复位电路是使单片机的CPU或系统中的其他部件处于某一确定的初始状态，并从这上状态开始工作。单片机常见的复位电路通常单片机复位电路有两种：上电复位电路，按键复位电路。上电复位电路：上电复位是单片机上电时复位操作，保证单片机上电后立即进入规定的复位状态。它利用的是电容充电的原理来实现的。按键复位电路：它不仅具有上电复位电路的功能，同时它的操作比上电复位电路的操作要简单的多。如果要实现复位的话，只要按下RESET键即可。它主要是利用电阻的分压来实现的在此设计中，采用的上电自动复位电路。按键复位电路如图4.4所示。图4.4复位电路复位电路工作原理上电复位要求接通电源后，单片机自动实现复位操作。上电瞬间RESET引