数字温度计.docx

1、数字温度计电子技术综合设计总结报告设计题目： 数字温度计 数字温度计设计任务与要求1、基本范围-201252、精度误差小于0.5，并且还可以通过需要来调整分辨率3、LED 数码直读显示4、可以任意设定温度的上下限报警功能.方案比较与选择单片机芯片的选取：方案一.采用89C51芯片作为硬件核心，利用Flash ROM，内部具有4KB ROM 存储空间,能于3V的超低压工作,而且与MCS-51系列单片机完全兼容,但是运用于电路设计中时由于不具备ISP在线编程技术, 当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，对芯片的多次拔插会对芯片造成一定的损坏。方案二:采用AT89

2、C51单片机与MCS-51系列单片机相比有两大优势：第一，片内程序存储器采用闪存，使程序的写入更加方便；第二，提供了更小尺寸的芯片，使整个硬件电路的体积更小，且管脚数目为20个，与MCS-51相比减少一倍，使理解更容易。综上所述：本课设中单片机芯片采用AT89C51。 温度传感器的选取： 方案一：采用热敏电阻传感器。利用热敏电阻随温度变化而显著变化，能直接将温度的变化转换为能量的变化，进而制成温度计。但是其测温传感器比较复杂，而且不易通过编制程序来控制测温精度，增大系统设计的难度。方案二 直接使用数字温度传感器来测温，可以使用“一线总线”数字化温度传感器DS18B20。此传感器可以直接读取被测

3、温度值，只需进行简单转换，就可以得到所测环境的温度值。显示电路采用串口移位静态显示方式，采用串入并出移位芯片74LS164和数码管来实现温度的显示。 方案三： 采用DS18B20温度传感器。DS18B20的内部3脚（或8脚）封装；使用特有的温度测量技术，将被测温度转换成数值信号；3.05.5V的电源供电方式和寄生电源供电方式；ROM由64位二进制数字组成，共分为8个字节；RAM由9个字节的高速暂存器和非易失性电擦写ROM组成。综上所述：温度传感器选取智能测温器件DS18B20。本设计显示电路采用1602液晶显示模块芯片。3系统最终设计方案：综上各方案所述,对此次课设的方案选定: 采用AT89C

4、51作为主控制系统; 1602液晶显示模块芯片作为温度数据显示装置;而智能温度传感器DS18B20器件作为测温电路主要组成部分。至此，系统最终方案确定。电路设计温度计电路设计总体设计方框图如图所示，控制器采用单片机AT89C51，温度传感器采用DS18B20，用1602液晶显示屏以串口传送数据实现温度显示。1硬件电路框图： 图总体设计方框图2硬件电路概述：系统由单片机最小系统、显示电路、按键、温度传感器等组成。本电路是由AT89C2051单片机为控制核心，具有与MCS-51系列单片机完全兼容，程序加密等功能，带2KB字节可编程闪存，工作电压范围为2.76V，全静态工作频率为024MHZ；显示电

5、路由1602液晶显示模块芯片，可以进行多行显示；温度报警按键设为五个，可以显示华氏温度，调节高低报警温度；温度传感器电路主要由DS18B20测温器件构成，该器件主要功能有：采用单总线技术；每只DS18B20具有一个独立的不可修改的64位序列号；低压供电，电源范围为35V；测温范围为-20+125，误差为0.5；复位电路是10K电阻构成的上电自动复位。3.主控电路AT89C51晶振电路 复位电路4显示电路 本设计显示电路采用1602液晶显示模块芯片，该芯片可现实16x2个字符，比以前的七段数码管LED显示器在显示字符的数量上要多得多。另外，由于1602芯片编程比较简单，界面直观，因此更加易于使用

6、者的操作和观测。1602A芯片的接口信号说明如下表：1602A芯片的接口信号说明液晶显示电路5报警温度调节电路本系统一共设置了五个按键，k1键只是显示华氏温度，k4键按下不松开显示高低报警温度，松开后恢复显示正常温度，k2键和k3键是分别用来调节高低报警温度，k键控制调节时的上调或下调。具体调节如将高温报警温度调高，第一步将k4键按下不松，k键升起位置，调节k2键，则高温报警温度向上增加，反之亦然。低温报警同理。图 报警点调节电路6温度传感器及DS18B20测温原理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

7、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，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。（2）DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点组网测温；（3）无须外部器件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内；（4）可通过数据线供电，电压范围为3.0-5.5；（5）零待机功耗；（6）温度以9或12位数字，对应的可分辨温度分别为0.5、0.25、0.125和0.0625，可实现高精度测温；（

8、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；（9）负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作；（10）测量结果直接输出数字温度信号，以一线总线串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力DS18B20采用3脚PR35封装或8脚SOIC封装，其引脚排列及内部结构框图如图及测温原理图如下所示：图 引脚排列图 内部结构框图图 DS18B20测温原理图64位ROM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

9、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4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5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，用户不要去改动

10、，R1和R0决定温度转换的精度位数，来设置分辨率。温度 LSB温度 MSBTH用户字节1TL用户字节2配置寄存器保留保留保留CRCTMR1R011111图5 DS18B20的字节定义 DS18B20的分辨率定义如表1所示表1 分辨率设置表R0R1分辨率最大温度转移时间009位96.75ms0110位187.5ms1011位375ms1112位750ms由表1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。因此，在实际应用中要将分辨率和转换时间权衡考虑。主机控制DS18B20完成温度转换过程是：每一次读写之前都要对DS18B20进行复位，即将数据总线下拉5

11、00us，然后释放，DS18B20收到信号后等待16-60us左右，之后发出60-240us的存在低脉冲，主CPU收到此此信号表示复位成功；复位成功后发送一条ROM指令，然后发送RAM指令，这样才能对DS18B20进行预订的读写操作。表2 ROM指令集指令约定代码功能读ROM33H读DS18B20中的编码符合ROM55H发出此命令后，接着发出64位ROM编码，访问单线总线上与该编辑相对应的DS18B20使之做出响应，为下一步对该DS18B20的读写作准备搜索ROM0F0H用于确定挂接在同一总线上的DS18B20个数和识别64位ROM地址，为操作各器件作准备跳过ROM0CCH忽略64位ROM地址

12、，直接向DS18B20发送温度变换指令告警搜索命令0ECH执行后，只有温度跳过设定值上限或下限的片子才能做出反应表3 RAM指令集指令约定代码功能温度转换44H启动DS18B20进行温度转换读暂存器0BEH读暂存器9个字节内容写暂存器4EH将数据写入暂存器的TH、TL字节复制暂存器48H把暂存器的TH、TL字节写到E2RAM中重调E2RAM0B8H把E2RAM中的TH、TL字节写到暂存器TH、TL字节读供电方式0B4H启动DS18B20发送电源供电方式的信号给主CPUDS18B20的测温原理是这这样的,器件中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1；

13、高温度系数晶振随温度变化其振荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入。器件中还有一个计数门，当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲进行计数进而完成温度测量。计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将最低温所对应的一个基数分别置入减法计数器1、温度寄存器中，计数器1和温度寄存器被预置在最低温所对应的一个基数值。减法计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，减法计数器1的预置将重新被装入，减法计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到减法计数器计数到0

14、时，停止温度寄存器的累加，此时温度寄存器中的数值就是所测温度值。其输出用于修正减法计数器的预置值，只要计数器门仍未关闭就重复上述过程，直到温度寄存器值大致被测温度值。测温电路6.系统总原理图程序设计#include#include /shiyongyanshi#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit DQ=P33;sbit RS =P20;sbit RW =P21;sbit EN =P22;sbit k=P10;sbit k1=P14;sbit k2=P15;sbit k3=P16;sbit k4=P17

15、;sbit led_red=P25;sbit led_blue=P26;sbit BEEP=P37;uchar bz=1;/BEEP=0;uchar ng=0; /fuhaobiaoshiwei uchar TempBuffer =TEMP: ;int temp_value; /温度值 uchar code dis_title=-current temp-; void xianshi_huashi();uchar gw=40;char dw= 10;uchar xianshi_title= TEMP ALARM ;uchar xianshi_baojing=HI: LO: ; /345 10

16、12/-延时- void delayxus(uint x) uchar i; while(x-) for(i=0;i200;i+); /*LCD 控制*/读lcd 状态uchar read_lcd_state() uchar state ; RS=0;RW=1;EN=1;delayxus(1);state=P0;EN=0;delayxus(1); return state; / 忙等待void lcd_busy_wait() while(read_lcd_state()&0x80)=0x80); delayxus(5);/向LCD写数据 void write_lcd_data(uchar da

17、t) lcd_busy_wait(); RS=1;RW=0;EN=0;P0=dat;EN=1;delayxus(1);EN=0; /向LCD写指令 void write_lcd_cmd(uchar cmd) lcd_busy_wait(); RS=0;RW=0;EN=0;P0=cmd;EN=1;delayxus(1);EN=0; /-/LCD初始化void init_lcd() write_lcd_cmd(0x38); delayxus(1); write_lcd_cmd(0x01) ; delayxus(1); write_lcd_cmd(0x06); delayxus(1); write_

18、lcd_cmd(0x0C) ; delayxus(1); /- /设置液晶显示位置 void set_lcd_pos(uchar p) write_lcd_cmd(p| 0x80); /- /在LCD上显示字符串 void dis_lcd_string(uchar p,uchar *s) /位置,字符指针 uchar i; set_lcd_pos(p); for(i=0;i16;i+) /16*2 write_lcd_data(si) ; delayxus(1); /- void delay_18B20(unsigned int i) while(i-);/-蜂鸣器- void beep()

19、uchar i; for(i=0;i0;i-) DQ = 0; / 给脉冲信号 dat=1; DQ = 1; / 给脉冲信号 if(DQ) dat|=0x80; delay_18B20(4); return(dat);/*ds18b20写一个字节*/ void WriteOneChar(uchar dat) unsigned char i=0; for (i=8; i0; i-) DQ = 0; DQ = dat&0x01; delay_18B20(5); DQ = 1; dat=1; /*读取ds18b20当前温度*/void ReadTemp(void) unsigned char a=0

20、; unsigned char b=0; unsigned char t=0; Init_DS18B20(); WriteOneChar(0xCC); / 跳过读序号列号的操作 WriteOneChar(0x44); / 启动温度转换 delay_18B20(100); / this message is wery important 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 delay_18B20(100); a=ReadOneChar();

21、/读取温度值低位 aaaaaaaaaaaaaaaaaaaa b=ReadOneChar(); /读取温度值高位 bbbbbbbbbb b.a temp_value= b4; void temp_to_str() /温度数据转换成液晶字符显示 if(temp_value & 0xE0)=0xE0) temp_value =temp_value +1 ; ng=1; else ng=0; if(k1=0) /while(k1=0); bz=(bz+1) %2; if(bz=0) temp_value =(int)(temp_value )*(9.0/5.0)+32; if(ng=1) TempBu

22、ffer9=temp_value/100+0; if(TempBuffer9= ) TempBuffer9=-; TempBuffer10=temp_value%100/10+0; /十位 TempBuffer11=temp_value%10+0; /个位 TempBuffer12=0xdf; /温度符号 TempBuffer13=C; TempBuffer14=0; /TempBuffer1=ng %10+ 0; if(ng=0) TempBuffer9=temp_value/100+0; if(temp_value/100=0) TempBuffer9 = ; TempBuffer10=t

23、emp_value % 100/10+0; /十位 if(temp_value % 100/10=0) TempBuffer10 = ; TempBuffer11=temp_value%10+0; /个位 / if(temp_value%10=0) TempBuffer11 = ; TempBuffer13=C; /温度符号 if(bz=0) TempBuffer13=F; TempBuffer14=0; /TempBuffer1=ng%10+0; void Delay1ms(unsigned int count) unsigned int i,j; for(i=0;icount;i+) fo

24、r(j=0;j0;delay-) for(i=0;i=0) xianshi_baojing3=gw/100+0; xianshi_baojing4=gw%100/10+0; xianshi_baojing5=gw%10+0; xianshi_baojing10=dw/100+0; xianshi_baojing11=dw%100/10+0; xianshi_baojing12=dw%10+0; dis_lcd_string(0x00,xianshi_title); dis_lcd_string(0x40,xianshi_baojing); else if(dw0) xianshi_baojing3=gw/100+0; xianshi_baojing4=gw%100/10+0; xianshi_baojing5=gw%10+0; xianshi_baojing10= -; xianshi_baojing11=abs(dw)%100/10+0; xianshi_baojing12=abs(dw)%10+0; dis_lcd_string(0x00,xianshi_ti