單片機(jī)課程設(shè)計(jì)---數(shù)字溫度計(jì)

1、<p>　　單片機(jī)原理及系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)</p><p>　　專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 </p><p>　　班 級(jí)： 電氣 </p><p>　　姓 名： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： <

2、;/p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　2012年 7月 1日</p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)所介紹的數(shù)字溫度計(jì)與傳統(tǒng)的溫度計(jì)相比，具有讀數(shù)方便，測(cè)溫范圍廣，測(cè)溫準(zhǔn)確，其輸出溫度采用數(shù)字顯示，主要用于對(duì)測(cè)溫比較準(zhǔn)確的場(chǎng)所，該設(shè)計(jì)控

3、制器使用單片機(jī)AT89C51，測(cè)溫傳感器使用DS18B20，用4位共陽極LCD串口傳送數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)溫度顯示,能準(zhǔn)確達(dá)到以上要求。</p><p><b>　　2 設(shè)計(jì)方案及原理</b></p><p><b>　　2.1 設(shè)計(jì)方案</b></p><p>　　選用AT89C51型單片機(jī)作為主控制器件，DS18B20作為測(cè)溫傳

4、感器，通過4個(gè)共陽極LCD串口傳送數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)溫度顯示。通過DS18B20直接讀取被測(cè)溫度值，進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，該器件的物理化學(xué)性能穩(wěn)定，線性度較好，在-30℃～150℃最大誤差小于正負(fù)0.5℃。該器件可直接向單片機(jī)傳輸數(shù)字信號(hào)，便于單片機(jī)處理及控制。另外，該溫度計(jì)還能直接采用測(cè)溫器件測(cè)量溫度，從而簡化數(shù)據(jù)傳輸與處理過程。 </p><p><b>　　2.2 設(shè)計(jì)原理</b></p>

5、<p>　　溫度計(jì)電路設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)：控制器采用單片機(jī)AT89C51，溫度傳感采用DS18B20；用LCD實(shí)現(xiàn)溫度顯示。</p><p>　　模擬溫度值經(jīng)過DS18B20處理后轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，然后送到單片機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，處理后的數(shù)據(jù)送到LCD中顯示。</p><p>　　3 系統(tǒng)硬件軟件設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3.1 硬件設(shè)計(jì)<

6、/b></p><p>　　3.1.1 主板電路</p><p>　　包括AT89C51單片機(jī)、時(shí)鐘電路和復(fù)位電路、發(fā)光二極管、按鍵設(shè)置報(bào)警電路、液晶顯示模塊、上拉電阻、蜂鳴器、DS18B20溫度傳感器。DS18B20有4個(gè)獨(dú)立鍵按鍵，可以分別調(diào)整溫度計(jì)的上下限報(bào)警設(shè)置，當(dāng)被測(cè)溫度不在上下限范圍時(shí)，蜂鳴器就會(huì)發(fā)出報(bào)警聲音，LCD顯示屏可以顯示測(cè)出的溫度值；按鍵復(fù)位電路是上電加手動(dòng)復(fù)位

7、，使用比較方便。具體連接電路如圖1所示。</p><p>　　3.1.2 復(fù)位信號(hào)及外部復(fù)位電路</p><p>　　單片機(jī)的端口是看門狗電路中喂狗信號(hào)的P1.6 MAX813輸入端即單片機(jī)每執(zhí)行一次程序就設(shè)置一次喂狗信號(hào)，清零看門狗器件。若程序出現(xiàn)異常單片機(jī)引腳將出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周RST期以上的高電平，使其復(fù)位。該復(fù)位信號(hào)高電平有效，其有效時(shí)間應(yīng)持續(xù)24個(gè)振蕩脈沖周期即兩個(gè)機(jī)器周期以上。若使

8、用頻率為12MHz的晶體振蕩器，則復(fù)位信號(hào)持續(xù)時(shí)間應(yīng)超過2us才完成復(fù)位操作。 </p><p>　　圖1 具體電路連接圖</p><p>　　3.1.3 溫度傳感器與單片機(jī)的連接</p><p>　　溫度傳感器的單總線（1-Wire）與單片機(jī)的P2.0連接，P2.0是單片機(jī)的高位地址線A8。P2端口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O，其輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸

9、出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。</p><p>　　3.1.4 溫度控制及超溫和超溫警報(bào)單元</p><p>　　當(dāng)由于環(huán)境溫度變化太劇烈或由于加熱或降溫設(shè)備出現(xiàn)故障，或者溫度傳感頭出現(xiàn)故障導(dǎo)致在一段時(shí)間內(nèi)不能將環(huán)境溫度調(diào)整到規(guī)定的溫度限內(nèi)的時(shí)候，單片機(jī)通過三極管驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出警笛聲。</p><p>　　3.1.5 液晶顯示電路</p><p&

10、gt;　　在液晶顯示的電路設(shè)計(jì)中選擇具有單向輸出數(shù)據(jù)功能的PO端口向液晶顯示模塊提供數(shù)據(jù)，P2.5、P2.6、P2.7口作為液晶顯示模塊的端口，在PO口上需要外加上拉電阻，才可以是液晶顯示模塊正常顯示。</p><p><b>　　3.2 軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.2.1 主程序 </p><p>　　主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度

11、的實(shí)時(shí)顯示、讀出并處理DS18B20測(cè)量的當(dāng)前溫度值，溫度測(cè)量每1s進(jìn)行一次。其程序流程見圖3所示。源程序見附錄1。</p><p><b>　　圖3 主程序流程圖</b></p><p>　　3.2.2 讀出溫度子程序</p><p>　　讀出溫度子程序的主要功能是讀出RAM中的9字節(jié)，在讀出時(shí)需進(jìn)行CRC校驗(yàn)。校驗(yàn)有錯(cuò)時(shí)，不進(jìn)溫度數(shù)據(jù)的改寫

12、。其程序流程圖如圖4所示。</p><p><b>　　圖4 讀溫度流程圖</b></p><p>　　3.2.3 顯示數(shù)據(jù)子程序</p><p>　　顯示數(shù)據(jù)子程序主要是對(duì)顯示緩沖器中的顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。當(dāng)最高顯示位為0時(shí)，將符號(hào)顯示位移入下一位，程序流程圖如圖5所示。</p><p>　　通過以上軟件硬件的設(shè)計(jì)，可

13、在PROTEUS中畫出數(shù)字溫度計(jì)的仿真圖如圖6（見附錄2）所示。</p><p><b>　　5 總結(jié)</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)利用89S52芯片控制溫度傳感器DS18B20，在輔之以部分外圍電路實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境溫度的測(cè)控。用PROTUES仿真時(shí)我發(fā)現(xiàn)溫度警報(bào)器不起作用，當(dāng)溫度超過30度或低于10度都不能報(bào)警。剛開始以為是程序問題，經(jīng)過檢查簡化了報(bào)警電路，才發(fā)現(xiàn)是

14、電路及喇叭的電壓不正確。由于DS18B20是基于帶隙結(jié)構(gòu)的數(shù)字溫度傳感器，PN結(jié)增量電壓正比于IC絕對(duì)溫度，他的測(cè)溫精度較高，但存在一定誤差，不過，其誤差在時(shí)間和外部環(huán)境變化的條件下，保持相當(dāng)高的穩(wěn)定性。他充分利用監(jiān)控計(jì)算機(jī)的處理能力，在監(jiān)控計(jì)算機(jī)上用線性插補(bǔ)的數(shù)學(xué)方法對(duì)其進(jìn)行誤差技術(shù)校正補(bǔ)償，能輕易地將其提高其精度。</p><p>　　圖5 數(shù)據(jù)顯示流程圖</p><p><b&

15、gt;　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 錢培怡,楊柏林.電子電路實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)[M].北京:地震出版社,2002.6.</p><p>　　[2] 陳大欽,羅杰.電子電路實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及現(xiàn)代EDA技術(shù)[M].北京:高等教育出版社,2008.6</p><p>　　[3] 陳明義.電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)實(shí)用教程[M].長沙:中南大學(xué)出版社,2010.&

16、lt;/p><p><b>　　附錄1 源程序</b></p><p>　　//數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)置：上電或按鍵復(fù)位后，顯示系統(tǒng)提示符ZB090303；當(dāng)K2（P1.0口）鍵按下后，顯示即時(shí)溫度；P0口為段控口，P2口為位控口，P1口為按鍵控制口，P3口控制流水燈</p><p>　　#include<reg52.h> //包含單

17、片機(jī)寄存器的頭文件</p><p>　　#include<intrins.h> //包含_nop_()函數(shù)定義的頭文件</p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　Uchar duan[16]={0x

18、C0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90, 0x8c,0xce,0x86,0xAB,0xA1,0xff};</p><p>　　uchar wei[]={0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe};</p><p>　　char find_code[8]={3,0,3,0,9,0,8,2};<

19、/p><p>　　/*******************************************************************</p><p>　　函數(shù)功能：做好讀溫度的準(zhǔn)備</p><p>　　******************************************************************/ void R

20、eadyReadTemp(void)*</p><p>　　{ Init_DS18B20(); //將DS18B20初始化</p><p>　　WriteOneChar(0xCC); // 跳過讀序號(hào)列號(hào)的操作</p><p>　　WriteOneChar(0x44); // 啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換 </p><p>　　for

21、(time=0;time<100;time++)</p><p>　　S ; //溫度轉(zhuǎn)換需要一點(diǎn)時(shí)間</p><p>　　Init_D18B20(); //將DS18B20初始化</p><p>　　WriteOneChar(0xCC); //跳過讀序號(hào)列號(hào)的操作</p><p>　　Wri

22、teOneChar(0xBE); //讀取溫度寄存器,前兩個(gè)分別是溫度的低位和高位</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/*******************************************************************</p><p><b>　　延時(shí)函數(shù)</b

23、></p><p>　　*******************************************************************/</p><p>　　void display_delay(void)</p><p>　　{ unsigned int time1=100;</p><p>　　w

24、hile(time1) time1-- ; </p><p><b>　　}</b></p><p>　　/*******************************************************************</p><p><b>　　延時(shí)1ms函數(shù)</b></p><

25、;p>　　*******************************************************************/</p><p>　　void DelayX1ms(uint count) </p><p><b>　　{ uint j;</b></p><p>　　while(count--!=

26、0) </p><p>　　{ for(j=0;j<80;j++);</p><p>　　} </p><p><b>　　}</b></p><p>　　/*************************************************************

27、****</p><p><b>　　顯示溫度程序</b></p><p>　　*****************************************************************/</p><p>　　void display(uchar gewei,uchar shiwei ,uchar baiwei,ucha

28、r shi,uchar bai,uchar qian,uchar wan)</p><p>　　{ P0=duan[wan]; //萬分位</p><p>　　P2=wei[6]; </p><p>　　display_delay();</p><p><b>　　P2=0xff;</b>&

29、lt;/p><p>　　P0=duan[qian]; //千分位</p><p>　　P2=wei[5]; </p><p>　　display_delay();</p><p><b>　　P2=0xff;</b></p><p>　　P0=duan[bai]; //

30、百分位</p><p>　　P2=wei[4]; </p><p>　　display_delay();</p><p><b>　　P2=0xff;</b></p><p>　　P0=duan[shi]; //十分位</p><p>　　P2=wei[3]; </p&g

31、t;<p>　　display_delay();</p><p><b>　　P2=0xff;</b></p><p>　　P0=duan[gewei]&0x7f; //個(gè)位</p><p>　　P2=wei[2]; </p><p>　　display_delay();</p>

32、<p><b>　　P2=0xff;</b></p><p>　　P0=duan[shiwei]; //十位</p><p>　　P2=wei[1]; </p><p>　　display_delay();</p><p><b>　　P2=0xff;</b></p&g

33、t;<p>　　P0=duan[baiwei]; //百位</p><p>　　P2=wei[0]; </p><p>　　display_delay();</p><p><b>　　P2=0xff;</b></p><p>　　P0=0xff; </p><p&g

34、t;<b>　　} </b></p><p>　　/*******************************************************************</p><p><b>　　主函數(shù)</b></p><p>　　************************************

35、*******************************/</p><p>　　void main(void)</p><p>　　{ uchar TL,TH,TD,TN;</p><p>　　uchar gewei,shiwei,baiwei,shi,bai,qian,wan;</p><p>　　unsigned int xiaos

36、hu;</p><p><b>　　uchar m;</b></p><p><b>　　DQ=1;</b></p><p><b>　　m=key();</b></p><p><b>　　while(1)</b></p><p>

37、;<b>　　{ disp();</b></p><p><b>　　m=key();</b></p><p>　　if(m==0x01)</p><p>　　{ while(1)</p><p>　　{ w:ReadyReadTemp(); </p><p>　　TL=R

38、eadOneChar(); //先讀的是溫度值低位</p><p>　　TH=ReadOneChar(); //接著讀的是溫度值高位</p><p>　　TN=TH*16+TL/16; //實(shí)際溫度值=(TH*256+TL)/16,即：TH*16+TL/16</p><p>　　TD=(TL&0x0f);</p><p&g

39、t;　　xiaoshu=625*TD;</p><p>　　gewei=TN%10;</p><p>　　shiwei=(TN/10)%10;</p><p>　　baiwei=TN/100;</p><p>　　if(baiwei==0) baiwei=15; //滅</p><p>　　if

40、(baiwei==15&&shiwei==0) shiwei=15;//滅</p><p>　　shi=(xiaoshu/1000)%10;</p><p>　　bai=(xiaoshu/100)%10; </p><p>　　qian=(xiaoshu/10)%10;</p><p>　　wan=xia

41、oshu%10; </p><p>　　Display (gewei, shiwei, baiwei, shi,bai,qian,wan);</p><p>　　if(TN>=20 )</p><p><b>　　bz=0;</b></p><p>　　else bz=1; </p>&l

42、t;p><b>　　m=key();</b></p><p>　　if(m==0x02)</p><p><b>　　{ for(;;)</b></p><p><b>　　{ disp();</b></p><p><b>　　m=key();</b&g

43、t;</p><p>　　if(m==0x01)</p><p><b>　　goto w;</b></p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></