單片機(jī)課程設(shè)計-數(shù)字溫度計

1、<p><b>　　課程設(shè)計報告</b></p><p><b>　　數(shù)學(xué)與計算機(jī)學(xué)院 </b></p><p>　課程名稱：單片機(jī)及嵌入式技術(shù)</p><p>　設(shè)計題目：數(shù)字溫度計</p><p>　學(xué)生班級：</p><p>　學(xué)生姓名：</p>

2、<p>　指導(dǎo)教師：</p><p>　完成日期：2015-12-25</p><p>　　課程設(shè)計項目研究報告</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第 1 章 項目簡介3</p><p>　　1.1 項目名稱3</p><p&g

3、t;　　1.2 開發(fā)人員3</p><p>　　1.3 指導(dǎo)教師3</p><p>　　第 2 章 項目研究意義3</p><p>　　2.1 課程設(shè)計概述3</p><p>　　2.2 需求分析3</p><p>　　2.3 研究意義4</p><p>　　第 3 章 采用的技

4、術(shù)4</p><p>　　3.1 課程設(shè)計的方案設(shè)計論證4</p><p>　　3.2 重要算法的設(shè)計、流程描述7</p><p>　　第4 章 課程設(shè)計項目進(jìn)度表8</p><p>　　第5 章 課程設(shè)計任務(wù)分配表8</p><p>　　第6 章 系統(tǒng)設(shè)計9</p><p>

5、　　6．1 程序設(shè)計思想9</p><p>　　6．2 程序最終實現(xiàn)結(jié)果9</p><p>　　第7 章 源程序10</p><p>　　第8 章 設(shè)計心得15</p><p>　　第9 章 參考文獻(xiàn)15</p><p>　　第 1 章 項目簡介</p><p><b

6、>　　1.1 項目名稱</b></p><p><b>　　數(shù)字溫度計</b></p><p><b>　　1.2 開發(fā)人員</b></p><p><b>　　1.3 指導(dǎo)教師</b></p><p>　　第 2 章 項目研究意義</p>&

7、lt;p>　　2.1 課程設(shè)計概述</p><p>　　隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展和傳統(tǒng)工業(yè)改造的逐步實現(xiàn)．能夠獨立工作的溫度檢測和顯示系統(tǒng)應(yīng)用于諸多領(lǐng)域。傳統(tǒng)的溫度檢測以熱敏電阻為溫度敏感元件。熱敏電阻的成本低，但需后續(xù)信號處理電路，而且可靠性相對較差，測溫準(zhǔn)確度低，檢測系統(tǒng)也有一定的誤差。與傳統(tǒng)的溫度計相比，這里設(shè)計的數(shù)字溫度計具有讀數(shù)方便，測溫范圍廣，測溫精確，數(shù)字顯示，適用范圍寬等特點。選用STC8

8、9C52單片機(jī)作為主控制器件，實現(xiàn)溫度顯示。通過DSl8B20直接讀取被測溫度值，該器件的物理化學(xué)性能穩(wěn)定，線性度較好，測量溫度范圍寬，測量精度高 DS18B20 的測量范圍為 -55 ℃ ~+ 125 ℃ ； 在 -10~+ 85°C 范圍內(nèi)，精度為 ± 0.5°C 。</p><p><b>　　2.2 需求分析</b></p><p&g

9、t;　　目前溫度計的發(fā)展很快，從原始的玻璃溫度計管溫度計發(fā)展到了現(xiàn)在的熱電阻溫度計、熱電偶溫度計、數(shù)字溫度計、電子溫度計等等。隨著各類電子產(chǎn)品的便攜化，可用于片上測溫的集成溫度傳感器的發(fā)展便越趨灼熱化。傳感器屬于信息技術(shù)的前沿尖端產(chǎn)品，尤其是溫度傳感器被廣泛用于工農(nóng) 業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究和生活等領(lǐng)域，數(shù)量高居各種傳感器之首。我們所設(shè)計的數(shù)字溫度計精度較高，能直觀地顯示溫度，并且有警報系統(tǒng)，在蔬菜大棚、工作車間、室溫檢測等，都有較高使用價值。

10、</p><p><b>　　2.3 研究意義</b></p><p>　　目前的溫度計中傳感器是它的重要組成部分，它的精度、靈敏度基本決定了溫度計的精度、測量范圍、控制范圍和用途等。傳感器應(yīng)用極其廣泛，目前已經(jīng)研制出多種新型傳感器。但是，作為應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計人員需要根據(jù)系統(tǒng)要求選用適宜的傳感器，并與自己設(shè)計的系統(tǒng)連接起來，從而構(gòu)成性能優(yōu)良的監(jiān)控系統(tǒng)。伴隨著我們軟件開發(fā)水

11、平的提高，我們有必加深對溫度傳感器的認(rèn)識，要進(jìn)一步提高溫度計設(shè)計上的智能化程度。</p><p>　　第 3 章 采用的技術(shù)</p><p>　　3.1 課程設(shè)計的方案設(shè)計論證</p><p>　　我們所設(shè)計的數(shù)字溫度計主要使用到了51單片機(jī)中的3個器件:蜂鳴器、發(fā)光二極管LED顯示器和DS18B20溫度傳感器。首先通過溫度傳感器獲取周圍的環(huán)境溫度，在LED上直觀

12、地顯示出來，倘若溫度過高、過低，蜂鳴器就會報警。</p><p>　　蜂鳴器：蜂鳴器的工作電路如圖3-1.1所示，蜂鳴器電流一般比較大，單片機(jī)的I/O 口是無法直接驅(qū)動，所以要利用放大電路來驅(qū)動，一般使用三極管來放大電流；通過P2.3來控制蜂鳴器，當(dāng)我們需要蜂鳴器工作的時候輸入高電平，而蜂鳴器不需要鳴叫的時候，將I/O 口設(shè)置為低電平即可。在我們不用蜂鳴器的時候，注意將I/O設(shè)置為低電平，為了防止漏電。</

13、p><p>　　圖3-1 蜂鳴器驅(qū)動模塊</p><p>　　發(fā)光二極管LED顯示器：在51單片機(jī)中，一共使用兩個74HC573驅(qū)動段位、位選，使用16個IO口。在代碼中，段位和位選都通過P0端口寫入數(shù)據(jù)，通過P2.6口控制段位，通過P2.7口控制位選。動態(tài)顯示數(shù)據(jù)過程中，我們先通過P0口寫入字形碼、P2.6口鎖存字形碼數(shù)據(jù)，寫入的數(shù)據(jù)同時傳給每一個LED燈。之后通過P0口寫入位選信號， P2

14、.7寫1，寫0，鎖存數(shù)據(jù)，寫入的數(shù)據(jù)指定了字形碼顯示的位置。在這個實驗設(shè)計過程中，我們僅使用到了3個LED數(shù)碼管。</p><p>　　圖3-2數(shù)碼管驅(qū)動電路</p><p>　　DS18B20：單線數(shù)字溫度傳感器，即“一線器件”，其具有獨特的優(yōu)點：</p><p>　?。?）采用單總線的接口方式與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙

15、向通訊。 單總線具有經(jīng)濟(jì)性好，抗干擾能力強(qiáng)，適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，使用方便等優(yōu)點，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。</p><p>　　( 2 )測量溫度范圍寬，測量精度高 DS18B20的測量范圍為-55℃~+ 125℃ ； 在-10~+ 85°C范圍內(nèi)，精度為±0.5°C 。</p><p>　　單總線即只有一根數(shù)據(jù)線，

16、系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)交換，控制都由這根線完成。</p><p>　　單總線通常要求外接一個約為 4.7K—10K 的上拉電阻，這樣，當(dāng)總線閑置時其狀態(tài)為高電平。</p><p>　　圖3-3溫度測量IC</p><p>　　DS18B20經(jīng)轉(zhuǎn)換所得的溫度值以二字節(jié)補(bǔ)碼形式存放在高速暫存存儲器的第0和第1個字節(jié)。所以當(dāng)我們只想簡單的讀取溫度值的時候，只用讀取暫存器中的第0和第

17、1個字節(jié)就可以了。</p><p>　　簡單的讀取溫度值的步驟如下：</p><p><b>　　跳過ROM操作</b></p><p><b>　　發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換命令</b></p><p><b>　　跳過ROM操作</b></p><p><b

18、>　　發(fā)送讀取溫度命令</b></p><p><b>　　讀取溫度值</b></p><p>　　單片機(jī)：本次設(shè)計使用單片機(jī)芯片STC89C52</p><p>　　STC89C52的工作特性:</p><p><b>　　主要特性： </b></p><p&

19、gt;　　·與MCS-51 兼容 </p><p>　　·8K字節(jié)可編程閃爍存儲器 </p><p>　　·壽命：1000寫/擦循環(huán) </p><p>　　·數(shù)據(jù)保留時間：10年 </p><p>　　·全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz </p><p>　　·三

20、級程序存儲器鎖定 </p><p>　　·512內(nèi)部RAM </p><p>　　·32可編程I/O線 </p><p>　　·兩個16位定時器/計數(shù)器 </p><p><b>　　·5個中斷源 </b></p><p><b>　　·

21、可編程串行通道 </b></p><p>　　·低功耗的閑置和掉電模式 </p><p>　　·片內(nèi)振蕩器和時鐘電路</p><p>　　3.2 重要算法的設(shè)計、流程描述</p><p><b>　　N</b></p><p>　　Y

22、 </p><p><b>　　圖3-2</b></p><p>　　圖 3-5 DS18B20初始化流程圖 圖3-6 溫度轉(zhuǎn)換流程圖 </p><p>　　第4 章 課程設(shè)計項目進(jìn)度表</p><p>　　第5

23、章 課程設(shè)計任務(wù)分配表</p><p>　　第6 章 系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　6．1 程序設(shè)計思想</p><p>　　我們所設(shè)計的數(shù)字溫度計使用到了51單片機(jī)中的3個器件:蜂鳴器、發(fā)光二極管LED顯示器和DS18B20溫度傳感器。DS18B20溫度傳感器測量范圍大，測量數(shù)值相對精確，通過對這些器件我們可以制作一個既能顯示溫度，又有報警系統(tǒng)的數(shù)字溫度計。

24、由于從器件DS18B20采用單總線的接口方式與主機(jī)相連，一次只能讀取一位數(shù)據(jù)，對讀取到的數(shù)據(jù)，我們要進(jìn)行轉(zhuǎn)換，順序為：bit→uchar→unit→float，對于最終獲取的float類型的數(shù)據(jù)，我們就可以很方便對它進(jìn)行操作，通過求余、求模運算，實現(xiàn)LED數(shù)碼管逐個顯示數(shù)據(jù)；通過數(shù)值大小判斷，控制蜂鳴器的開關(guān)，最終實現(xiàn)數(shù)字溫度計的全部功能。</p><p>　　6．2 程序最終實現(xiàn)結(jié)果</p>&

25、lt;p>　　圖6-1實驗結(jié)果顯示</p><p>　　將數(shù)據(jù)燒錄到單片機(jī)之后的結(jié)果如圖所示，圖中所示溫度下，蜂鳴器發(fā)出警報。為了便于觀察，當(dāng)溫度超過26攝氏度、低于24攝氏度，蜂鳴器都將發(fā)出警報，實際應(yīng)用過程中，需要修改這一部分代碼。</p><p><b>　　第7 章 源程序</b></p><p>　　//初始化→ROM操作指令

26、（寫）→存儲器操作指令（寫）→數(shù)據(jù)傳輸（讀）</p><p>　　#include <reg52.h></p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　#define ON 0</p><p&

27、gt;　　#define OFF 1</p><p>　　sbit FM=P2^3;</p><p>　　sbit DS=P2^2; //接口定義</p><p>　　uint temp; // 溫度值</p><p>　　uchar flag1; // 標(biāo)志</p>

28、;<p>　　sbit dula=P2^6;</p><p>　　sbit wela=P2^7;</p><p>　　unsigned char code table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,</p><p>　　0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71

29、};</p><p>　　unsigned char code table1[]={0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd,</p><p>　　0x87,0xff,0xef};</p><p>　　void delay(uint count) //delay</p><p><b>　　{&

30、lt;/b></p><p><b>　　uint i;</b></p><p>　　while(count)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　i=200;</b></p><p>　　while(i>0)

31、</p><p><b>　　i--;</b></p><p><b>　　count--;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void dsreset(vo

32、id) //初始化命令</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uint i;</b></p><p>　　DS=0;//DS表示P2.2口，這里通過單片機(jī)拉低電壓</p><p>　　i=103; //將總線拉低480us~960us<

33、/p><p>　　while(i>0)i--;</p><p>　　DS=1; //然后拉高總線，若DS18B20做出反應(yīng)會將在15us~60us后將總線拉低</p><p>　　i=4; //15us~60us等待</p><p>　　while(i>0)i--;</p><p>

34、<b>　　}</b></p><p>　　bit tmpreadbit(void) //讀取溫度（一位數(shù)據(jù)）</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uint i;</b></p><p><b>　　bit dat;<

35、/b></p><p>　　DS=0;i++; //i++ for delay</p><p>　　DS=1;i++;i++;//拉低電平，之后提高，一段時間之后讀取數(shù)據(jù)（1us~15us）</p><p><b>　　dat=DS;</b></p><p>　　i=8;while(i>0

36、)i--;//等待時間（不進(jìn)行操作）</p><p>　　return (dat);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　uchar tmpread(void) //讀取溫度（8位--uchar）</p><p><b>　　{</b></p><p

37、>　　uchar i,j,dat;</p><p><b>　　dat=0;</b></p><p>　　for(i=1;i<=8;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　j=tmpreadbit();</p><p>　　dat=(

38、j<<7)|(dat>>1); //讀出的數(shù)據(jù)最低位在最前面，這樣剛好一個字節(jié)在DAT里</p><p><b>　　}</b></p><p>　　return(dat);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/***************&l

39、t;/p><p>　　* 向18B20寫入一個字節(jié)</p><p><b>　　* 輸入dat</b></p><p>　　*******************/</p><p>　　void tmpwritebyte(uchar dat) </p><p><b>　　{</b&

40、gt;</p><p><b>　　uint i;</b></p><p><b>　　uchar j;</b></p><p>　　bit testb; //定義一個位變量，如果是1，就寫1，如果不是就向D1820寫0</p><p>　　for(j=1;j<=8;j++)//一個字節(jié)

41、8位數(shù)據(jù)，每次只能寫一個位</p><p><b>　　{</b></p><p>　　testb=dat&0x01;//依次將dat的每一位賦值給testb</p><p>　　dat=dat>>1;</p><p>　　if(testb) //write 1</p><

42、;p><b>　　{</b></p><p><b>　　DS=0;</b></p><p>　　i++;i++; //大于1us（進(jìn)行兩次i++，必定大于1us，小于15us） </p><p><b>　　DS=1;</b></p><p>　　i=8;wh

43、ile(i>0)i--; //小于60us</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　DS=0; //write 0</p><p&

44、gt;　　i=8;while(i>0)i--; //小于60us</p><p><b>　　DS=1;</b></p><p><b>　　i++;i++;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b>

45、</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/**************</p><p>　　*讓18B20開始轉(zhuǎn)換溫度0x44</p><p><b>　　*輸入com</b></p><p>　　******************/</p>

46、;<p>　　void tmpchange(void) //DS18B20 begin change</p><p><b>　　{</b></p><p>　　dsreset();</p><p><b>　　delay(1);</b></p><p>　　tmpwritebyte

47、(0xcc); //跳過ROM操作命令</p><p>　　tmpwritebyte(0x44); //溫度轉(zhuǎn)換命令</p><p>　　//delay(100);//根據(jù)實際程序決定是否等待</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/******讀取溫度必要的操作******</p

48、><p><b>　　*跳過ROM操作</b></p><p>　　*發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換指令(采樣)0x44</p><p>　　*跳過ROM操作0xcc</p><p>　　*發(fā)送讀取溫度命令0x33</p><p><b>　　*讀取溫度值</b></p><p

49、>　　************/</p><p>　　uint tmp() // 通過tmpread 獲取溫度，然后計算出補(bǔ)碼</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　float tt;</b></p><p>　　uchar a,b;

50、//獲取高低8位溫度</p><p>　　dsreset();//初始化</p><p>　　delay(1);//不進(jìn)行操作</p><p>　　tmpwritebyte(0xcc); //跳過ROM操作命令</p><p>　　tmpwritebyte(0xbe); //發(fā)送讀取溫度命令</p><p&g

51、t;　　a=tmpread();//低8位</p><p>　　b=tmpread();//高8位</p><p>　　temp=b;//將2個8位的溫度裝到16位的temp里面</p><p>　　temp<<=8; </p><p>　　temp=temp|a;//D18B20經(jīng)轉(zhuǎn)換所得

52、的溫度以2進(jìn)制補(bǔ)碼形式存儲</p><p>　　tt=temp*0.0625; //默認(rèn)為12位分辨率下，1位表示0.0625℃，750ms轉(zhuǎn)換一次</p><p>　　temp=tt*10+0.5;</p><p>　　return temp;</p><p><b>　　}</b></p>&l

53、t;p>　　void readrom() //ROM操作read the serial</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar sn1,sn2;</p><p>　　dsreset();</p><p><b>　　delay(1);</b>&

54、lt;/p><p>　　tmpwritebyte(0x33);</p><p>　　sn1=tmpread();</p><p>　　sn2=tmpread();</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void delay10ms() //delay<

55、/p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar a,b;</p><p>　　for(a=10;a>0;a--)</p><p>　　for(b=60;b>0;b--);</p><p><b>　　}</b></p><p&

56、gt;　　/*****************</p><p>　　*P0口輸入對應(yīng)的字形碼</p><p>　　*輸入字形碼→鎖存→位選輸入→鎖存→顯示</p><p>　　*P2.6、P2.7(74HC573鎖存器)鎖存器</p><p>　　*P2.6段選、P2.7位選，當(dāng)鎖存使能為高，輸出同步，使能變低，鎖存數(shù)據(jù)</p>

57、<p>　　*動態(tài)顯示過程中，每盞燈是依次點亮的</p><p>　　*****************/</p><p>　　void display(uint temp)//顯示程序?qū)@取的溫度顯示在LED上</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar A1,A2,A2

58、t,A3,ser;</p><p>　　ser=temp/10;</p><p><b>　　SBUF=ser;</b></p><p>　　A1=temp/100;</p><p>　　A2t=temp%100;</p><p>　　A2=A2t/10;</p><p>

59、　　A3=A2t%10;</p><p><b>　　dula=0;</b></p><p>　　P0=table[A1];//顯示百位</p><p><b>　　dula=1;</b></p><p><b>　　dula=0;</b></p><p

60、><b>　　wela=0;</b></p><p><b>　　P0=0xfe;</b></p><p><b>　　wela=1;</b></p><p><b>　　wela=0;</b></p><p><b>　　delay(1)

61、;</b></p><p><b>　　dula=0;</b></p><p>　　P0=table1[A2];//顯示十位</p><p><b>　　dula=1;</b></p><p><b>　　dula=0;</b></p><p

62、><b>　　wela=0;</b></p><p><b>　　P0=0xfd;</b></p><p><b>　　wela=1;</b></p><p><b>　　wela=0;</b></p><p><b>　　delay(1)

63、;</b></p><p>　　P0=table[A3];//顯示個位</p><p><b>　　dula=1;</b></p><p><b>　　dula=0;</b></p><p><b>　　P0=0xfb;</b></p><p

64、><b>　　wela=1;</b></p><p><b>　　wela=0;</b></p><p><b>　　delay(1);</b></p><p>　　if(temp>240&&temp<260)</p><p><b>

65、;　　{FM=OFF;}</b></p><p><b>　　else{</b></p><p>　　FM=ON;} //蜂鳴器報警</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void main()</p><p><

66、b>　　{</b></p><p><b>　　uchar a;</b></p><p><b>　　do</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　tmpchange();</p><p>　　//delay

67、(200);</p><p>　　for(a=100;a>0;a--)//延遲（保持?jǐn)?shù)碼管顯示）</p><p><b>　　{</b></p><p>　　display(tmp());</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　

68、　}</b></p><p><b>　　while(1);</b></p><p><b>　　{;}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　第8 章 設(shè)計心得</p><p>　　通過這次的課程設(shè)計，我們真

69、正的意識到，在以后的學(xué)習(xí)中，要理論聯(lián)系實際，把我們所學(xué)的理論知識用到實際當(dāng)中，這樣我們才能更好的理解、掌握這些知識，學(xué)習(xí)單機(jī)片機(jī)更是如此，程序只有在經(jīng)常的寫與讀的過程中才能提高，這就是我在這次課程設(shè)計中的最大收獲。通過這次對數(shù)字溫度計的設(shè)計與制作，讓我們了解了設(shè)計電路的程序，也讓我們了解了關(guān)于數(shù)字溫度計的原理與設(shè)計理念。讓我們對各種電路都有了大概的了解，所以說，坐而言不如立而行，對于這些電路還是應(yīng)該自己動手實際操作才會有深刻理解。當(dāng)然在

70、這個過程中我們還會遇到很多其它的問題，這些問題我們也不是那么輕易的就能夠解決的，此時我們就會去翻閱相關(guān)資料，或者是問同學(xué)、問老師，我們的同學(xué)和老師那一個個真的事知無不答的，這樣我們就能很快的把問題給決絕掉了，那種感覺真的讓人很舒暢，這也讓我們明白了一件事，在學(xué)習(xí)中我們?nèi)鄙俨涣送瑢W(xué)、老師的幫助，他們能夠很快的解決一些問題。</p><p>　　第9 章 參考文獻(xiàn)</p><p>　　[1]

71、李法春.單片機(jī)原理及接口技術(shù)案例教程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.</p><p>　　[2]李全利.單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2006.</p><p>　　[3]閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第三版）[M].北京：高等教育出版社，1989.</p><p>　　[4]劉守義.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2002