基于某51单片机的数字温度计的设计报告材料(王强)
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基于MCS-51系列单片机的数字温度计设计基于MCS-51系列单片机的数字温度计设计摘要本文提出了基于MCS-51系列单片机的数字温度计的制作电路和编程思想。
该数字温度计以宏晶公司的STC89C52 单片机为主控,配以达拉斯公司的DS18B20数字温度传感器,采用1602双行英文字符液晶作显示。
实现了对温度的测量,显示,和报警等功能。
关键词:STC89C52单片机;数字传感器DS18B20;显示器LCD;目录摘要 (I)ABSTRACT ........................... 错误!未定义书签。
1 绪论 (4)1.1 选题的背景 (4)1.2 数字温度计简介 (4)1.2.1 数字温度计的特征 (4)1.2.2 设计实现的目标 (5)2 数字温度计的方案设计 (6)2.1 设计方案论证与比较 (6)2.1.1 显示电路方案 (6)2.1.2 测温电路方案 (6)2.2 系统总体方案 (6)3 数字温度计的硬件电路设计 (8)3.1 控制电路 (8)3.1.1 MCU简介 (8)3.2.2 最小系统模块 (9)3.3 温度传感器设计 (10)3.3.1 DS18B20简介 (10)3.3.2 温度传感器与单片机的连接 (12)3.3.3 复位信号及外部复位电路 (13)3.4 单片机与报警电路 (13)3.5 显示电路 (13)4 软件设计 (15)4.1 DS18b20的读操作 (15)4.2 DS18b20的温度数据处理 (16)4.3 1602显示部分 (17)5 数据测试 (20)参考文献 (22)附录1 程序源代码................ 错误!未定义书签。
1 绪论1.1 选题的背景随着现代信息技术的飞速发展和传统工业改造的逐步实现.能够独立工作的温度检测和显示系统应用于诸多领域。
传统的温度检测以热敏电阻为温度敏感元件。
热敏电阻的成本低,但需后续信号处理电路,而且可靠性相对较差,测温准确度低,检测系统也有一定的误差。
摘要温度的检测与控制是工业生产过程中比较典型的应用。
本设计以AT89C52 单片机为核心,采用DS18B20温度传感器检测温度,由温度采集、温度显示,温度报警等功能模块组成。
基于题口基木要求,本系统对温度采集和温度显示系统行了重点设计。
木系统大部分功能能由软件实现,吸收了硬件软件化的思想。
实际操作时,各功能在开发板上也能完美实现。
本系统实现了要求的基本功能,其余发挥部分也能实现。
关键字:AT89C52单片机、DS18B20温度传感器、数码管显示、温度采集目录绪论 ................................................ 二•设计目的.............................................三.设计要求.............................................四.设计思路.............................................五.系统的硬件构成及功能.................................5.1主控制器...........................................5.2显示电路...........................................5.3温度传感器.........................................六.系统整体硬件电路.....................................七.系统程序设计.........................................八.测量及其结果分析.....................................九.设计心得体会.........................................十.参考文献.............................................. 附录1源程序附录2元件清单及PCB图一. 绪论随着时代的发展,控制智能化,仪器小型化,功耗微量化得到广泛关注。
引言:数字温度计是一种基于51单片机的温度测量装置,它通过传感器感知环境的温度,并使用单片机将温度值转换为数字形式,并显示在液晶屏上。
本文将详细介绍数字温度计的设计原理、硬件连接、软件编程以及应用领域。
概述:数字温度计基于51单片机的设计理念,其基本原理是通过传感器将温度转换为电信号,然后通过ADC(模数转换器)将电信号转换为数字信号,最后使用单片机将数字信号转换为温度值。
同时,数字温度计还将温度值显示在液晶屏上,方便用户直观地了解环境温度。
正文内容:1. 硬件连接:1.1 使用温度传感器感知环境温度:常用的温度传感器有NTC热敏电阻和DS18B20数字温度传感器。
通过将传感器连接到51单片机的引脚上,可以实现对环境温度的感知。
1.2 连接ADC进行模数转换:ADC是将模拟信号转换为数字信号的关键部件。
通过将51单片机的引脚连接到ADC芯片的输入端,可以将模拟的温度信号转换为数字信号。
1.3 连接液晶屏显示温度值:通过将51单片机的引脚连接到液晶屏的控制引脚和数据引脚,可以将温度值以数字形式显示在液晶屏上。
2. 软件编程:2.1 初始化引脚和ADC:在软件编程中,需要初始化51单片机的引脚设置和ADC的工作模式。
通过设置引脚为输入或输出,以及设置ADC的参考电压和工作模式,可以确保硬件正常工作。
2.2 温度测量算法:根据传感器的工作原理和电压-温度特性曲线,可以编写相应的算法将ADC测得的电压值转换为温度值。
例如,对于NTC热敏电阻,可以使用Steinhart-Hart公式进行温度计算。
2.3 温度值显示:将温度值以数字形式显示在液晶屏上。
通过设置液晶屏的控制引脚和数据引脚,可以控制液晶屏的显示内容,并将温度值以数字形式显示在屏幕上。
3. 基于51单片机的数字温度计应用:3.1 家庭温度监测:数字温度计可以安装在家庭中的不同区域,实时监测室内温度,并通过数字显示提供直观的温度信息。
这对于家庭的舒适性和节能都有重要意义。
基于51单片机数字温度计系统设计与实现数字温度计是一种可以测量环境温度并将结果以数字方式显示的设备。
在本次任务中,我们将基于51单片机设计和实现一个数字温度计系统。
本文将介绍数字温度计的原理、硬件设计、软件设计以及系统的实施过程。
首先,让我们来了解一下数字温度计的工作原理。
数字温度计通过传感器获取环境温度的模拟信号,然后将其转换为数字信号进行处理,并最终在数字显示器上显示温度值。
通常,我们使用的传感器是温度敏感电阻或数字温度传感器。
接下来,我们将讨论硬件设计。
在本次任务中,我们使用的是51单片机作为主控制器。
我们需要连接一个温度传感器来测量温度,并将温度值转换为数字信号。
同时,我们还需要连接一个数字显示器,用于显示温度值。
为了实现这些功能,我们需要设计一个电路板,并正确布局电子元件。
另外,我们还需要通过键盘或按钮来控制系统的操作,例如切换温度单位等。
在软件设计方面,我们需要编写程序来完成以下任务:首先,我们需要初始化51单片机的引脚和中断。
然后,我们需要编写一个温度转换的函数,将传感器输出的模拟信号转换为数字信号。
接下来,我们需要编写一个显示函数,将转换后的数字温度值显示在数字显示器上。
最后,我们还可以添加一些功能,例如设置温度单位(摄氏度或华氏度)和存储温度数据等。
在系统实施过程中,我们需要按照以下步骤进行操作:首先,进行硬件的连接和组装。
确保所有电子元件正确连接并固定在电路板上。
然后,烧录编写好的程序到51单片机中。
接下来,我们可以通过设置开关或按键来控制系统的操作。
最后,我们可以测试系统的功能和性能,确保数字温度计正常工作。
值得注意的是,在设计和实现数字温度计系统时,我们需要考虑一些问题。
例如,温度传感器的精度和响应时间,数字显示器的显示精度和分辨率,以及系统的稳定性和可靠性等。
通过合理的设计和选择高质量的元件,我们可以提高系统的性能和可靠性。
总结起来,本次任务中我们基于51单片机设计和实现了一个数字温度计系统。
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。
电子毕业设计数字温度计题目:数显温度计学院:电子信息学院班级:学号::指导老师:日期:数字温度计设计任务书一、课程设计目的1、加强学生理论联系实际的能力,提高学生的动手能力;2、学会基本电子元器件的识别和检测;3、学会应用EDA软件Proteus进行电路的设计和仿真;4、基本掌握单片机的基本原理,并能将其应用于系统的设计。
5、通过实训,提高学生的学习兴趣,激发自主学习能力,培养创新意识。
二、设计任务先焊制一个单片机最小系统,并以制作的单片机最小系统为核心,设计并制作一个数字式温度计应用系统。
三、设计要求具有以下功能:(1)采用DS18B20作为温度传感器进行温度检测;(2)对采集温度进行显示(显示温度分辨率0.1℃);(3)采集温度数值应采用数字滤波措施,保证显示数据稳定;(4)显示数据,无数据位必须消隐。
目录数字温度计设计任务书 (2)1、设计思路(1)设计原理 (4)(2)系统方案及总体设计框图 (4)2、数字温度计应用系统的硬件设计(1)单片机小系统基本组成及硬件图(2)外围电路工作原理及系统硬件图(3)主要芯片及其功能3、系统软件程序的设计软件流程框图4、系统调试(1)仿真器介绍(2)调试结果及其分析(3)系统设计电路的特点和方案的优缺点5、课程设计心得体会参考文献附录程序清单及注释一、 设计思路:设计方案及其总体设计框图温度计设计系统流程图系统设计原理:本次课程设计是基于单片机的数字温度计设计,在开始课程设计的时候我们要理解并掌握对单片机的开发,学会使用KEIL 及Proteus 等仿真软件。
根据设计任务要求选二、数字温度计应用系统的硬件设计1、单片机小系统的基本组成及其选择 (1)单片机 单片机选型参考 • ① AT89S51、AT89S52 :具备ISP 下载功能 ,可以使用USBASP 程序下载线或者并口下载• ② STC89C51、STC89C52:使用串口线+MAX232烧写程序。
目录摘要 ............................................................................................................................... 3 Abstract ......................................................................................................................... 3绪论 ............................................................................................................................... 3 第一章 温度传感器的应用及问题 ........................................................................... 4 1.1 1.1 引言引言................................................................................................................. 4 1.2传感器............................................................................................................... 41.3 任务与要求...................................................................................................... 41.3.1 1.3.1 本设计课题的目的和意义本设计课题的目的和意义.................................................................. 4 1.3.2 1.3.2 设计任务及指标设计任务及指标.................................................................................. 4 1.4 1.4 本章小结本章小结......................................................................................................... 4 第二章 温度传感器的简介 ....................................................................................... 5 2.1集成温度传感器的介绍.................................................................................. 5 2.2 2.2 温度传感器的发展历史温度传感器的发展历史................................................................................. 5 2.2.1分立式温度传感器............................................................................... 5 2.2.2模拟集成温度传感器........................................................................... 5 2.2.3模拟集成温度控制器........................................................................... 5 2.2.4智能温度传感器................................................................................... 6 2.2.5智能温度控制器................................................................................... 6 2.2.6内含温度传感器的专用集成电路....................................................... 6 2.3 2.3 智能温度传感器发展的新趋势智能温度传感器发展的新趋势..................................................................... 7 2.3.1 2.3.1 提高测温精度和分辨率提高测温精度和分辨率...................................................................... 7 2.3.2 2.3.2 不断增加测试功能不断增加测试功能.............................................................................. 7 2.3.3总线技术的标准化与规范化............................................................... 8 2.3.4可靠性及安全性设计........................................................................... 8 2.3.5开发虚拟温度传感器和网络温度传感器........................................... 9 2.3.6研制单片测温系统............................................................................... 9 2.4 2.4 本章小结本章小结....................................................................................................... 10 第三章 智能温度传感器与单片机 ......................................................................... 10 3.1 3.1 智能温度传感器的产品分类智能温度传感器的产品分类....................................................................... 10 3.2 3.2 智能温度传感器典型产品的技术指标智能温度传感器典型产品的技术指标....................................................... 10 3.3 3.3 单片机单片机AT89C2051的简介........................................................................... 11 3.4 3.4 单片机单片机AT89C2051的引脚图....................................................................... 12 3.5 3.5 本章小结本章小结....................................................................................................... 12 第四章 DS18B20数字温度计................................................................................. 12 4.1 DS18B20温度传感器的性能特点................................................................ 12 4.2 DS18B20温度传感器的内部结构框图及设置............................................ 12 4.3DS18B20温度传感器与单片机的接口电路.................................................. 15 4.4本章小结........................................................................................................ 15 第五章 数字温度计的设计 ..................................................................................... 16 5.1 5.1 总体设计方案总体设计方案............................................................................................... 16 5.2方案的总体设计框图.................................................................................... 16 5.2.1主控制器............................................................................................. 16 5.2.2显示电路............................................................................................. 18 5.2.3温度传感器......................................................................................... 18 5.2.3DS18B20温度传感器与单片机的接口电路....................................... 18 5.3系统整体硬件电路........................................................................................ 19 5.3.1主板电路............................................................................................. 19 5.3.2显示电路............................................................................................. 19 5.4系统软件算法分析........................................................................................ 20 5.4.1主程序................................................................................................. 20 5.4.2读出温度子程序................................................................................. 21 5.4.3温度转换命令字程序......................................................................... 22 5.4.4计算温度子程序................................................................................. 22 5.4.5显示数据刷新子程序......................................................................... 22 5.1 5.1 本章小结本章小结....................................................................................................... 22 第六章 硬件 ............................................................................................................. 23 6.1 6.1 系统硬件主要构成系统硬件主要构成....................................................................................... 23 6.2调试及性能分析............................................................................................ 23 总结 ............................................................................................................................. 23 致谢 ............................................................................................................................. 24 参考文献 ..................................................................................................................... 24摘要温度作为一个常用的物理量在我们的气场生活中起着十分重要的作用,所以对温度计的设计也十分必要。
摘要:用单片机控制实现的测温系统,其精度高,稳定性好,并选用了美国DALLAS公司最新推出的DSl8B20一线式数字温度传感器,并给出了数字温度传感器的硬件接口电路及软件设计方法,通过发光数码管显示温度。
关键词:STC89C52;DSl8B20;测温;1 引言随着现代信息科技的飞速发展和传统工业改造的逐步实现,能够独立工作的温度检测和显示系统已经应用于诸多领域。
传统的温度检测以热敏电阻为温度敏感元件,热敏电阻成本低,但需要接信号处理电路,而且热敏电阻的可靠性较差,测量温度的准确度低,检测系统的精度差。
而今电子技术和微型计算机的迅速发展,采用单片机进行温度检测、数值显示和数据的传送,具有效率高、性能稳定等优点,还可以实现实时实地控制等技术要求,在工业生产中应用越来越广泛。
2 技术要求在三位数码管上显示当前采集到的环境温度,并精确到0.1度。
3 方案论证3.1 恰当地选择温度传感器方案1:用热敏电阻做为温度传感器。
通过采集各个时间内的电压,进行A/D转换,经过电压与温度的转换、校准,测量出温度。
方案2:用DS18B20数字式温度传感器。
DS18B20是DS1820的换代产品,它与传统的热敏电阻温度传感器不同,它能够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。
其内部集成了温度的传感器及A/D转换模块,通过读取片内数据,测量出温度。
由于用热敏电阻作为温度传感器误差较大,可靠性相对较差,且不方便调试校准;而DS18B20测量精度高,集成度高,方便调试,线路简单。
所以本设计采用方案2。
3.2 显示器件的选择方案1:采用液晶显示,此种显示方式,液晶耗电量少,能显示复杂的符号图形。
方案2:采用发光数码管显示,此种显示亮度高,且编程简单。
考虑到本系统显示简单,液晶价格贵且亮度低,所以选用方案2。
4 硬件设计4.1 关于单片机单片机是一种集成电路,即采用大规模集成电路技术把具有数据处理能力的CPU(中央处理器)、随机存储器RAM(random access memory )、只读存储器ROM(Read-Only Memory )、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能,还可以包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路,集成到一块硅板上构成的一个小而精密的计算机系统。
基于51单片机数字温度计的设计与实现数字温度计是一种能够测量环境温度并显示数值的设备。
基于51单片机的数字温度计设计与实现是指利用51单片机作为核心,结合温度传感器和其他辅助电路,实现一个能够测量温度并通过数码管显示温度数值的系统。
本文将从硬件设计和软件实现两个方面介绍基于51单片机数字温度计的具体设计与实现过程。
一、硬件设计1. 温度传感器选取在设计数字温度计时,首先需要选取合适的温度传感器。
市面上常用的温度传感器有热敏电阻、功率型温度传感器(如PT100)、数字温度传感器(如DS18B20)等。
根据设计需求和成本考虑,我们选择使用DS18B20数字温度传感器。
2. 电路设计基于51单片机的数字温度计的电路设计主要包括单片机与温度传感器的连接、数码管显示电路和电源电路。
(1)单片机与温度传感器的连接在电路中将51单片机与DS18B20数字温度传感器相连接,可采用一线总线的方式。
通过引脚的连接,实现单片机对温度传感器的读取控制。
(2)数码管显示电路为了能够显示温度数值,我们需要设计一个数码管显示电路。
根据温度传感器测得的温度值,通过数字转换和数码管驱动,将温度数值显示在数码管上。
(3)电源电路电源电路采用稳压电源设计,保证整个系统的稳定供电。
根据实际需求选择合适的电源电压,并添加滤波电容和稳压芯片,以稳定电源输出。
3. PCB设计根据电路设计的原理图,进行PCB设计。
根据电路元件的布局和连线的走向,绘制PCB板的线路、元件和连接之间。
二、软件实现1. 单片机的编程语言选择对于基于51单片机的数字温度计的软件实现,我们可以选择汇编语言或者C语言进行编程。
汇编语言的效率高,但编写难度大;C语言的可读性好,开发效率高。
根据实际情况,我们选择使用C语言进行编程。
2. 温度传感器数据获取利用单片机的IO口与温度传感器相连,通过一线总线协议进行数据的读取。
根据温度传感器的通信规则,编写相应的代码实现数据的读取。
分类号:TP单位代码:107密级:一般学号:--------------本科毕业论文(设计)题目:基于51单片机的数字温度计专业:姓名:指导教师:职称:答辩日期:二〇一三年五月二十七日基于51单片机的数字温度计的设计摘要:本系统采用AT89C51型单片机作为数字温度计控制核心,采用DS18B20温度传感器作为测温电子元件,通过LED显示管传输数据,实现温度的测量,并用发光二极管的灭和亮进行报警。
整个系统包含两部分,一是硬件部分,另一个是软件部分。
硬件采用常用的器件单片机和温度传感器,软件用C语言进行编程,从而实现所需功能。
此系统是软硬结合,传感器测温,单片机处理,显示管显示,最终完成电子温度计的总体设计。
此系统小巧紧促,控制精度高,信号采集效果好,便于实际的应用。
关键词:温度计单片机温度传感器Designofdigitalthermometerbasedon51 single chip MicroputerAbstract:The system uses AT89C51 microcontroller as a digital thermometer to control core, DS18B20 temperature sensor for temperature measurement of electronic ponents and transmit data through LED display transistors, and temperature measurement,Realization of temperature measurement, and led out and light alarm.The whole system consists of two parts, that is hardware, other is software. monly used by hardware devices and single-chip microputer temperature sensors, software programming in the c language, in order to achieve the required functionality. This system is a bination of soft and hard, temperature measurement sensor, MCU, display display, finalize the General design of the electronic thermometer. This system is small, jincu, high control precision, signal acquisition effects, ease of practical applications.Keywords:ThermometerSingle-chip microputerTemperature sensor目录1绪论11.1 题目背景及目的11.2 国内外研究状况11.3 课题主要工作................................................................................ .... .... .. (2)2 开发工具keil简介22.1 keil的介绍22.1.1 系统概述22.1.2 整体结构33 数字温度计方案可行性分析44.系统硬件选择与设计55系统软件的设计16结论18参考文献18谢辞19附录201绪论1.1课题的背景和目的温度对于生物的生存起着重要的作用,而人们对环境的感知也从单纯的身体感感官发展到今天的用各种温度计来对周围的环境进行准确的测量。
产品名称数字温度计设计专业组仪器仪表组参赛队员信息XXX********************** XXX********************** XXX**********************作品简介数字温度计基本功能:1、能数字显示被测温度,测量温度范围0℃~100℃;2、分辨率不低于0.5℃3、带有计时和时间显示功能;4、至少有高、低两路限温控制输出接口控制外部电路,实际制作时可以发光二极管模拟显示其控制状态输出;5、高、低两路限温控制点可在0℃~100℃范围内任意独立设置;6、当温度达到高、低限温控制点发出声光报警。
扩展部分1、提高温度测量精度,使分辨率不低于0.1℃;2、自动顺时测量(测量间隔时间可调)并保存温度值和测量时间;3、可以查询、回显存储器中自动测量的温度值和测量时刻;4、多路温度巡检(至少两路)和多路温度、时间保存。
设计方案数字温度计框图系统方案一单片机的选择:方案1:采用传统的STC89C52RC作为电机的控制核心。
单片机算术运算功能强,软件编程灵活、自由度大,可用软件编程实现各种算法和逻辑控制,并且由于其功耗低、体积小、技术成熟和成本低等优点,使其在各个领域应用广泛。
方案2:采用STM32F103ZET6微控制器(ARM cortexM3内核),还带有非易失性512k Flash程序存储器。
它是一种高性能、低功耗的32位CMOS微处理芯片,市场应用最多。
其主要特点如下:512KB Flash ROM,72M的主频,片内集成AD、DA,以及具有择。
主要特性如下:●增强型8051单片机,6时钟、机器周期和12时钟、机器周期可以任意选择,指令代码完全兼容传统8051单片机。
●工作电压:5.5V~3.3V●工作频率范围:0~44MHz。
●用户应用程序空间为8K字节●片上集成512字节RAM●通用I/O口32个,复位后为:P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上位,P0口是漏极开路输出,作为总线扩展用时,不用加上拉电阻,作为I/O口用时,需加上拉电阻。
基于51单片机的数字温度计的设计报告. .西安文理学院物理与机械电子工程学院课程设计报告专业班级XXXX年5月西安文理学院物理与机械电子工程学院课程设计任务书学生姓名王强专业班级11级测控一班学号0703110135指导教师陈琦职称讲师教研室B0406课程单片机课程设计题目基于51单片机的数字温度计的设计任务与要求1、学会使用51单片机,并对其内部结构进行深入的了解。
2、了解DS18B20的原理以及使用方式。
3、对于共阳极、共阴极数码管有个清楚的认识和掌握。
4、测得的结果范围在-1、学会使用51单片机,并对其内部结构进行深入的了解。
2、了解DS18B20的原理以及使用方式。
3、对于共阳极、共阴极数码管有个清楚的认识和掌握。
4、测得的结果范围在:单片机;数字温度传感器;最简温度检测系统; . .目录1 绪论11.1 选题的目的和意义11.1.1选题的目的11.1.2选题的意义12 数字温度计的设计方案12.1 设计方案的确立及论证12.2系统器件选择22.2.1 单片机的选择22.2.2 温度传感器的选择23 系统硬件电路的设计43.1 温度检测电路43.2 显示电路54 系统软件的设计64.1 概述64.1.1 温度数据的计算处理方法74.2 主程序模块74.3 读温度值模块84.4 中断模块94.5 数码管驱动模块105 实验仪器及元件清单11 6 心得体会13 致谢15 参考文献17附录:源程序19 . .1 绪论1.1 选题的目的和意义1.1.1选题的目的利用单片机AT8-省略部分-80); //精确延时大于480us DQ = 1; //拉高总线delay(10); x=DQ; //稍做延时后如果x=0则初始化成功x=1则初始化失败delay(5);}/************************************************** ****************//* 读一个字节*//********************************************************* *********/unsigned char ReadOneChar(void){unsigned char i=0;unsigned char dat = 0;for (i=8;i0;i--) { DQ = 0; // 给脉冲信号dat=1; DQ = 1; // 给脉冲信号if(DQ) dat|=0x80; delay(5); } return(dat);}/************************************************ ******************//* 写一个字节*//********************************************************* *********/void WriteOneChar(unsigned char dat){ unsigned char i=0; for (i=8; i0; i--) { DQ = 0; DQ = dat0x01; delay(5); DQ = 1; dat=1; }delay(5);}/******************************************** **********************//* 读取温度*//********************************************************* *********/unsigned int ReadTemperature(void){unsigned char a=0;unsigned int b=0;unsigned int 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(200);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b=8;t=a+b;return(t);}word教育资料达到当天最大量API KEY 超过次数限制。
西安文理学院物理与机械电子工程学院课程设计报告专业班级 2011级测控技术与仪器一班课程单片机课程设计题目基于51单片机的数字温度计的设计学号 0703110135学生姓名王强指导教师陈琦2014年 5月西安文理学院物理与机械电子工程学院课程设计任务书学生姓名王强专业班级11级测控一班学号0703110135 指导教师陈琦职称讲师教研室 B0406课程单片机课程设计题目基于51单片机的数字温度计的设计任务与要求1、学会使用51单片机,并对其内部结构进行深入的了解。
2、了解DS18B20的原理以及使用方式。
3、对于共阳极、共阴极数码管有个清楚的认识和掌握。
4、测得的结果范围在-55~125度,精度为0.5。
开始日期 2014年5月12日完成日期 2014年5月25日2014年5月28日基于51单片机的数字温度计的设计摘要本设计主要介绍了一个基于AT89C51单片机的测温系统,详细描述了利用数字温度传感器DS18B20开发测温系统的过程,重点对传感器在单片机下的硬件连接,软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析,对各部分的电路也一一进行了介绍,该系统可以方便的实现温度采集和显示,它使用起来相当方便,具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点,适合于我们日常生活和工、农业生产中的温度测量,也可以当作温度处理模块嵌入其它系统中,作为其他主系统的辅助扩展。
DS18B20与AT89C51结合实现最简温度检测系统,该系统结构简单,抗干扰能力强,适合于恶劣环境下进行现场温度测量,有广泛的应用前景。
关键词:单片机;数字温度传感器;最简温度检测系统;目录1 绪论 (1)1.1选题的目的和意义 (1)1.1.1选题的目的 (1)1.1.2选题的意义 (1)2 数字温度计的设计方案 (1)2.1设计方案的确立及论证 (1)2.2系统器件选择 (2)2.2.1 单片机的选择 (2)2.2.2 温度传感器的选择 (2)3 系统硬件电路的设计 (4)3.1温度检测电路 (4)3.2显示电路 (5)4 系统软件的设计 (6)4.1概述 (6)4.1.1 温度数据的计算处理方法 (7)4.2主程序模块 (7)4.3读温度值模块 (8)4.4中断模块 (9)4.5数码管驱动模块 (10)5 实验仪器及元件清单 (11)6 心得体会 (13)致谢 (15)参考文献 (17)附录:源程序 (19)1 绪论1.1 选题的目的和意义1.1.1选题的目的利用单片机AT89S51和温度传感器DS18B20设计一个设计温度计,能够测量-55 ~125℃之间的温度值,用LCD液晶屏直接显示,测量精度为0.5℃。
通过这次设计能够更加了解数字温度计的工作原理和熟悉单片机的发展和应用,巩固所学的知识。
1.1.2选题的意义随着单片机技术的不断发展,单片机在日用电子产品中的应用越来越广泛,温度传感器DS18B20具有性能稳定、灵敏度高、抗干扰能力强、使用方便等优点,广泛应用于冰箱、空调器、粮仓等日常生活中温度的测量和控制。
又随着电子技术的发展,人们的生活日趋数字化,多功能的数字温度计可以给我们的生活带来很大的方便;支持“一线总线”接口的温度传感器简化了数字温度计的设计,降低了成本;以美国MAXIM/DALLAS半导体公司的单总线温度传感器DS18B20为核心,以ATMEL 公司的AT89S51为控制器设计的DS18B20温度控制器结构简单、测温准确、具有一定控制功能的智能温度控制器。
本课题研究的重要意义在于生产过程中随着科技的不断发展,现代社会对各种信息参数的准确度和精确度的要求都有了几何级的增长,而如何准确而又迅速的获得这些参数,就需要受制于现代信息基础的发展水平。
在三大信息信息采集(即传感器技术)、信息传输(通信技术)和信息处理(计算机技术)中,传感器属于信息技术的前沿尖端产品,尤其是数字温度传感器技术,在我国各领域已经应用的非常广泛可以说是渗透到社会的每一个领域,与人民的生活和环境的温度息息相关。
2 数字温度计的设计方案2.1 设计方案的确立及论证基本功能要求:(1)温度测量范围:-55~125度(2)测量精度:0.5度(3)显示方式:四位显示(4)能够运用Protues仿真2.2系统器件选择2.2.1 单片机的选择对于单片机的选择,可以考虑使用8031与8051系列,由于8031没有内部RAM,系统又需要大量内存存储数据,因而不适用。
AT89C51 是美国 ATMEL 公司生产的低功耗,高性能 CMOS8 位单片机,片内含 4kbytes 的可编程的 Flash 只读程序存储器,兼容标准 8051 指令系统及引脚。
它集 Flash 程序存储器既可在线编程(ISP),也可用传统方法进行编程,所以低价位 AT89C51单片机可为提供许多高性价比的应用场合,可灵活应用于各种控制领域,对于简单的测温系统已经足够。
单片机AT89C51 具有低电压供电和体积小等特点,四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要,很适合便携手持式产品的设计使用系统可用二节电池供电。
2.2.2 温度传感器的选择DS18B20 简单介绍:DALLAS 最新单线数字温度传感器DS18B20是一种新型的“一线器件”,其体积更小、更适用于多种场合、且适用电压更宽、更经济。
DALLAS 半导体公司的数字化温度传感器DS18B20是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。
温度测量范围为-55~+125 摄氏度,可编程为9位~12 位转换精度,测温分辨率可达0.0625摄氏度,分辨率设定参数以及用户设定的报警温度存储在EEPROM 中,掉电后依然保存。
被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出;其工作电源既可以在远端引入,也可以采用寄生电源方式产生;多个DS18B20可以并联到3 根或2 根线上,CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20 通信,占用微处理器的端口较少,可节省大量的引线和逻辑电路。
因此用它来组成一个测温系统,具有线路简单,在一根通信线,可以挂很多这样的数字温度计,十分方便。
DS18B20 的性能特点如下:●独特的单线接口方式,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●DS18B20支持多点组网功能,多个DS18B20可以并联在唯一的三线上,实现组网多点测温●DS18B20在使用中不需要任何外围元件,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●适应电压范围更宽,电压范围:3.0~5.5V,在寄生电源方式下可由数据线供电●测温范围-55℃~+125℃,精度为±0.5℃●零待机功耗●测量结果直接输出数字信号,以“一线总线”穿行传送给CPU,同时可传送CRC校验位,具有极强的抗干扰纠错能力●负电压特性,电源极性接反时,温度计不会因发热而烧毁,但不能正常工作以上特点使DS18B20非常适用与多点、远距离温度检测系统。
DS18B20内部结构主要由四部分组成:64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。
DS18B20的管脚排列、各种封装形式如图 4.2 所示,DQ 为数据输入/输出引脚。
开漏单总线接口引脚。
当被用着在寄生电源下,也可以向器件提供电源;GND为地信号;VDD为可选择的VDD引脚。
当工作于寄生电源时,此引脚必须接地。
[3 系统硬件电路的设计本设计由DS18B20温度传感器芯片测量当前的温度并将转换后的结果送入单片机。
然后通过A89C51单片机驱动两位共阳极8段LED数码管显示测量温度值。
如附录中本设计硬件电路图所示,本电路主要有DS18B20温度传感器芯片,两位共阳极数码管,AT89C51单片机及相应外围电路组成。
其中DS18B20采用“一线制”与单片机相连。
3.1 温度检测电路DS18B20 最大的特点是单总线数据传输方式,DS18B20 的数据I/O 均由同一条线来完成。
DS18B20 的电源供电方式有 2 种: 外部供电方式和寄生电源方式。
工作于寄生电源方式时, VDD 和GND 均接地, 他在需要远程温度探测和空间受限的场合特别有用, 原理是当1 W ire 总线的信号线DQ 为高电平时, 窃取信号能量给DS18B20 供电, 同时一部分能量给内部电容充电, 当DQ为低电平时释放能量为DS18B20 供电。
但寄生电源方式需要强上拉电路, 软件控制变得复杂(特别是在完成温度转换和拷贝数据到E2PROM 时) , 同时芯片的性能也有所降低。
外部电源供电方式是DS18B20最佳的工作方式,工作稳定可靠,抗干扰能力强,而且电路也比较简单,可以开发出稳定可靠的多点温度监控系统。
因此本设计采用外部供电方式。
如下图所示:温度传感器DS18B20的测量范围为-55℃~+125℃,在-10℃~+85℃时精度为±0.5℃。
因为本设计只用于测量环境温度,所以只显示0℃~+85℃。
3.2 显示电路本设计显示电路采用四位共阴极LED 数码管来显示测量得到的温度值。
LED 数码管能在低电压下工作,而且体积小、重量轻、使用寿命长,因次本设计选用此数码管作为显示器件。
一个LED 数码管只能显示一位的字符,如果字符位数不止一位,可以用几个数码管组成,但要控制多位的显示电路需要有字段控制和字位控制,字段控制是指控制所要显示的字符是什么,控制电路应将字符的七段码通过输出口连接到LED 的a ~g 引脚,是某些段点亮,某些段处于熄灭状态。
字位控制是指控制在多位显示器中,哪几位发光或那几位不发光,字位控制则需要通过字位码作用于LED 数码管的公共引脚,是某一位或某几位的数码管可以发光。
数码管显示电路分为动态显示和静态显示。
静态显示方式是指每一个数码管的字段控制是独立的,每一个数码管都需要配置一个8位输出口来输出该字位的七段码。
因此需要显示多位时需要多个输出口,通常片内并口不够用,需要在片外扩展。
动态显示又称为扫描显示方式,也就是在某一时刻只能让一个字位处于选通状态,其他字位一律断开,同时在字段线上发出该位要显示的字段码,这样在某一时刻某一位数码管就会被点亮,并显示出相应的字符。
下一时刻改变所显示的字位和字段码,点亮另一个数码管,显示另一个字符。
绕后一次扫描轮流点亮其他数码管,只要扫描速度快,利用DS18B204.7K+5V +5V人眼的视觉残留效应,会使人感觉到几位数码管都在稳定的显示。
本设计采用数码管动态显示,电路如下图所示:显示部分电路图中由单片机P0口串接74HC245驱动四位共阴极数码管,上拉电阻排为10K。
4 系统软件的设计4.1 概述整个系统的功能是由硬件电路配合软件来实现的,当硬件基本定型后,软件的功能也就基本定下来了。