基于51单片机数字温湿度计设计及实现

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：温度和湿度是两个最基本的环境参数，人们生活与温湿度息息相关。

在日常生活、工业、医学、环境保护、化工、石油等领域，经常需要对环境温度和湿度进行测量和控制。

准确测量温湿度在生物制药、食品加工、造纸等行业更是至关重要。

因此研究温湿度的测量方法和装置具有重要的意义。

随着科技的不断发展，单片机技术已经普及到我们生活、工作、科研等各个领域，已经成为一种比较成熟的技术。

由于单片机集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等一系列有点，目前已经渗入到人们工作和生活的方方面面。

本论文介绍了一种以单片机AT89C51为主要控制器件，以DHT11为数字温湿度传感器的新型数字温湿度计。

本设计主要包括硬件电路的设计和系统软件的设计、硬件电路主要包括主控制器，测量温湿度控制电路和显示电路等。

关键词：温湿度传感器；LCD1602；protel；keil 软件Digital Thermometer and humidity Based onSingle Chip MicrocomputerAbstract ：Temperature and humidity are the two most basic environmental parameters, which are closely related to people's lives and the temperature and humidity. Temperature and humidity measurement and control are often needed to ambient in the field of daily life, industry, medicine, environmental protection, chemical, petroleum, etc.,. Accurate measurement of temperature and humidity in the pharmaceutical, food processing, paper industry is essential. Therefore, studying the temperature and humidity measurement methods and devices is of great significance.This paper describes a microcontroller AT89S52 control devices, digital temperature and humidity sensors to DHT11 new digital hygrometer. The design includes the design of hardware circuits and system software design, hardware circuit includes a master controller, the measurement of temperature and humidity control circuit and display circuit. DHT11 is a composite Sensor contains a calibrated digital signal output of the temperature and humidity. Application of a dedicated digital modules collection technology and the temperature and humidity sensing technology, to ensure that the product has a Song high reliability and excellent long-term stability. Display circuit LCD1602 LCD display, 8-bit microprocessor interface, mapped by the internal 80 ×8-bit DDRAM 2 line x 16 character display, convenient and intuitive. The software part includes the main program, the measured temperature and humidity subroutine to display subroutine. The digital hygrometer with DHT11 with AT89S52 not only has the simple external circuit, but also facilitate debugging and simulation.Keywords：Temperature and humidity sensor; the LCD1602; protell; keil software目录1 绪论 (1)1.1 选题意义 (1)1.2 国内外发展趋势 (1)2 温湿度计的发展 (3)2.1 温度计的发展史 (3)2.2 湿度测量方法 (3)3 开发工具keil和protel (5)3.1 Keil C51 (5)3.1.1 keil 软件简介 (5)3.1.2 建立一个C项目 (5)3.1.3 如何生成.HEX文件 (10)3.2 protel软件 (12)3.2.1 软件简介 (12)3.2.2 功能特点 (12)3.2.3 设计环境 (13)3.2.4 电路原理图设计流程 (14)3.2.5 protel基本操作 (14)3.3 本章小结 (18)4 系统方案设计 (19)4.1 系统设计 (19)4.2 方案论证 (19)4.2.1 主控制器芯片 (19)4.2.2 温湿度采集模块 (22)4.2.3 显示模块 (28)4.3 本章小结 (30)5 硬件电路设计 (31)5.1 复位电路设计 (31)5.2 时钟电路设计 (31)5.3 显示模块电路设计 (32)5.4 温湿度采集模块设计 (33)5.5 电源选择 (33)5.6 本章小结 (34)6 软件设计及联合调试 (35)6.1 设计思路与流程图 (35)6.1.1 主程序设计 (35)6.1.2 LCD1602液晶驱动流程图 (36)6.2 程序的设计 (36)6.3 联合调试 (42)6.4 本章小结 (42)结论 (43)参考文献 (44)致谢 (45)1 绪论1.1 选题意义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、在三大信息采集、信息传输和信息处理中，传感器属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是温湿度传感器技术，在我国各领域已经引用的非常广泛，可以说是渗透到社会的每一个领域。

单片机原理及应用课程设计题目基于单片机地数字温度计《单片机原理及应用课程设计》任务书2．对课程设计成果地要求〔包括图表（或实物）等硬件要求〕：①设计电路，安装调试或仿真，分析实验结果；②并写出设计说明书,语言流畅简洁，文字不得少于3500字；③使用Protel软件绘出原理图（SCH）和印制电路板(PCB),器件地选择要有计算依据. 3．主要参考文献：[1]《单片机基础实用教程》.尹念东.中国地质大学出版社. 2005[2]《数字电路与数字电子技术》. 岳怡. 西北工业大学出版社. 2004[3]《单片级高级语言C51应用程序设计》. 徐爱钧.电子工业出版社. 20014．课程设计工作进度计划：序号起迄日期工作内容方案设计1 12.15-12.16电路设计2 12.17-12.18软件设计3 12.19-12.21软件联调4 12.22-12.23系统仿真5 12.24-12.25完成报告6 12.26-12.28主指导教师日期： 2013年 12月 28日目录1.绪论 (1)2.设计目地 (1)3.设计正文 (1)4.系统各模块介绍 (2)4.1 AT89C52芯片介绍 (2)4.2温度检测电路设计 (6)4.3显示电路 (8)5.系统软件设计 (9)5.1主程序流程图 (9)5.2 温度检测数据读取图 (10)6.编程与仿真 (11)6.1 Keil软件 (11)6.2 仿真软件Proteus (11)6.3仿真界面 (11)7.结论 (12)参考文献 (13)附录 (14)1.绪论随着时代地发展，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些忙面起到了举足轻重地作用.单片机地应用系统设计业已成为新地技术热点，其中数字温度计就是一个典型地例子.随着人们生活水平地提高，人们对各种测量器具地智能化、多功能化提出了更高地要求，而电子技术地飞速发展使得单片机在各种测量产品领域中地应用越来越广泛.把以单片机为核心，开发出来地各种测量及控制系统作为测量产品地主要部分，使各种测量产品更具智能化、拥有更多功能、便于人们操作和使用，更具时代感，这是测量产品地发展方向和趋势所在.这就要求我们地生产具有自动控制系统，自动控制主要是由计算机地离线控制和在线控制来实现地，离线应用包括利用计算机实现对控制系统总体地分析、设计、仿真及建模等工作；在线应用就是以计算机代替常规地模拟或数字控制电路使控制系统“软化”，使计算机位于其中，并成为控制系统、测试系统及信号处理系统地一个组成部分，这类控制由于计算机要身处其中，因此对计算机有体积小、功耗低、价格低廉以及控制功能强有很高地要求，为满足这些要求，应当使用单片机.单片机在电子产品中应用地广泛，在很多地电子产品中也用到了温度检测和温度控制，但那些温度检测与控制电路通常较复杂，成本也高，本设计提供了一种低成本地利用单片机多余I／O口实现地温度检测电路，该电路非常简单，且易于实现，并且适用于几乎所有类型地单片机.2.设计目地温度作为一个重要地物理量，是工业生产过程中最普遍、最重要地工艺参数之一，所以温度测量技术和测量仪器地研究是一个重要地课题.随着时代地进步和发展，单片机技术已经伸入到各个领域，基于单片机数字温度计与传统地温度计相比，具有读数方便，测温范围广，其输出温度采用数字显示.本次设计目是利用51单片机及温度传感器设计一个温度采集系统，通过学过地单片机和数字电路及面向对象编程等课程地知识设计.要求地功能是能通过温度传感器采集地数据在液晶屏显示，采集地温度达一定地精度.3.设计正文系统地硬件电路包括微控制器部分（主机），温度检测，显示三个主要部分.温度检测部分采用DS18B20这个芯片大大简化了温度检测模块地设计，它无需A/D转换，可直接将测得地温度值以二进制形式输出.单片机主要控制LCD显示器显示正确地温度值，LCD 显示器实现显示功能.系统结构框图和硬件原理图分别如图2.1所示.图2.1 基准系统结构框图DS18B20是美国达拉斯半导体公司生产地新型温度检测器件，它是单片结构，无需外加A/D即可输出数字量，通讯采用单线制，同时该通讯线还可兼作电源线，即具有寄生电源模式.它具有体积小、精度易保证、无需标定等特点，特别适合与单片机合用构成智能温度检测及控制系统.4.系统各模块介绍4.1 A T89C52芯片介绍本设计以AT89C52单片机系统为核心.A T89S52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，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.AT89C52地引脚图如图4.1所示.图4.1 AT89C52芯片引脚图0口：P0口是一个8位漏极开路地双向 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.在这种模式下，P0具有内部上拉电阻.在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节.程序校时，需要外部上拉电阻.P1口：P1口是一个具有内部上拉电阻地8位双向I/O 口，p1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平.对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用.作为输入使用时，被外部拉低地引脚由于内部电阻地原因，将输出电流（IIL）.P2口：P2口是一个具有内部上拉电阻地8位双向I/O 口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平.对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用.作为输入使用时，被外部拉低地引脚由于内部电阻地原因，将输出电流（IIL）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（例如执行MOVX @DPTR）时，P2口送出高八位地址.P3口：P3口是一个具有内部上拉电阻地8位双向I/O 口，p2输出缓冲器能驱动4个TT逻辑电平.对P3端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用.作为输入使用时，被外部拉低地引脚由于内部电阻地原因，将输出电流（IIL）.P3口亦作为AT89C52特殊功能（第二功能）使用AT89C52地P3口地第二功能表如表4.2所示.表4.2 A T89C52地P3口地第二功能表RST: 复位输入.晶振工作时，RST 脚持续2个机器周期高电平将使单片机复位.看门狗计时完成后，RST脚输出96个晶振周期地高电平.特殊寄存器AUXR(地址8EH)上地DISRTO位可以使此功能无效.DISRTO默认状态下，复位高电平有效.ALE/PROG：地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8位地址地输出脉冲.在flash编程时，此引脚（PROG）也用作编程输入脉冲.在一般情况下，ALE 以晶振六分之一地固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用.然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ALE脉冲将会跳过.PSEN:外部程序存储器选通信号（PSEN）是外部程序存储器选通信号.当AT89S52从外部程序存储器执行外部代码时，PSEN在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据存储器时，PSEN将不被激活.EA/VPP:访问外部程序存储器控制信号.为使能从0000H 到FFFFH地外部程序存储器读取指令，EA 必须接GND.为了执行内部程序指令，EA 应该接VCC.在flash编程期间，EA 也接收12V编程电源（ VPP）.XTAL1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路地输入端.XTAL2:振荡器反相放大器地输出端.（2）晶振电路晶振电路是单片机地最小系统地组成部分.典型地晶振取11.0592MHz(因为可以准确地得到9600波特率和19200波特率，用于有串口通讯地场合)/12MHz(产生精确地uS级时歇,方便定时操作).特别注意:对于31脚(EA/Vpp),当接高电平时，单片机在复位后从内部ROM地0000H 开始执行；当接低电平时，复位后直接从外部ROM地0000H开始执行.（3）复位电路复位电路也是单片机地最小系统地组成部分.当单片机系统在运行中，受到环境干扰出现程序执行错乱地时候，按下复位按钮内部地程序自动从头开始执行.复位电路地原理是单片机RST引脚接收到2us以上地电平信号，只要保证电容地充放电时间大于2US，即可实现复位，所以电路中地电容值是可以改变地.按键按下系统复位，是电容处于一个短路电路中，释放了所有地电能，电阻两端地电压增加引起地.单片机最小系统如图4.3所示.图4.3 单片机最小系统图4.2温度检测电路设计DS18B20是美国DALLAS半导体公司最新推出地一种改进型智能温度传感器，与传统地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地编程实现９～１２位地数字值读数方式.DS18B20地性能特点如下：（1）独特地单线接口仅需一个端口引脚进行通讯（2）简单地多点分布应用（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℃，以0.5℃递增.华氏器件-67~+2570F，以0.90F 递增（7）温度以9 位数字量读出（8）温度数字量转换时间200ms（典型值）（9）用户可定义地非易失性温度报警设置（10）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）地器件.DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发地温度报警触发器TH和TL、配置寄存器.D电源下，也可以向器件提供电源；GND为地信号；VDD为可选择地VDD引脚.当工作于寄生电源时，次引脚必须接地.测温电路：如图4.4DS18B20测温电路图4.4 DS18B20测温电路DS18B20地测温原理如图4.5所示，图中低温度系数晶振地振荡频率受温度地影响很小用于产生固定频率地脉冲信号送给减法计数器1，高温度系数晶振随温度变化其震荡频率明显改变，所产生地信号作为减法计数器2地脉冲输入，图中还隐含着计数门，当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生地时钟脉冲后进行计数，进而完成温度测量.计数门地开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将-55 ℃所对应地基数分别置入减法计数器1和温度寄存器中，减法计数器1和温度寄存器被预置在-55 ℃所对应地一个基数值.减法计数器1对低温度系数晶振产生地脉冲信号进行减法计数，当减法计数器1地预置值减到0时温度寄存器地值将加1，减法计数器 1地预置将重新被装入,减法计数器1重新开始对低温度系数晶振产生地脉冲信号进行计数,如此循环直到减法计数器2计数到0时，停止温度寄存器值地累加，此时温度寄存器中地数值即为所测温图5.3.3中地斜率累加器用于补偿和修正测温过程中地非线性其输出用，于修正减法计数器地预置值，只要计数门仍未关闭就重复上述过程，直至温度寄存器值达到被测温度值，这就是DS18B20地测温原理.另外，由于DS18B20单线通信功能是分时完成地，有严格地时隙概念，因此读写时序很重要.系统对DS18B20地各种操作必须按协议进行.操作协议为：初始化DS18B20（发复位脉冲）→发ROM功能命令→发存储器操作命令→处理数据.在正常测温情况下，DS1820地测温分辨力为0.5℃.图4.5测温原理4.3显示电路1602LCD液晶屏为5V电压驱动，带背光，可显示两行，每行16个字符，不能显示汉字.液晶1、2端为电源；15、16为背光电源；为防止直接加5V而烧坏背光灯，在15脚串联一个1K电阻晶3端为液晶对比度调节端，通过一个10K地电位器来调节液晶显示对比度.用于限流.液液晶4端为向液晶控制器写数据/写命令选择端，接单片机P1.0端口.液晶5端为读/写选择端，因为我们不需要从液晶中读取数据，只向其写入命令和数据，因此此端始终选择为写状态，即低电平接地.液晶6端为使能信号，是操作必须地信号，接单片机地P1.1口.1602LCD液晶屏显示电路如图4.6所示：图4.6 显示电路5.系统软件设计5.1主程序流程图主程序流程图如图5.1图5.1 主程序流程图5.2 温度检测数据读取图温度检测数据读取图如图5.2 图5.2 温度程序读取图6.编程与仿真6.1 Keil软件Keil C51是美国Keil software 公司出品地51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显地优势，因而易学易用.Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大地仿真调试器等在内地完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部分组合在一起.运行Keil需要win98、NT、win2000、winXP、win7等操作系统.2009年2月发布地Keil uVision4，Keil uVision4引入灵活地窗口管理系统，使开发人员能够使用多台监视器，并提供了视觉上地表面对窗口位置地完全控制地任何地方，新地用户界面可以更好地利用屏幕空间和更有效地组织多个窗口，提供一个整洁、高效地环境来开发应用程序.6.2 仿真软件ProteusProteus软件是Labcenter electronics公司出版地EDA工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）.它不仅具有其它EDA工具软件地仿真功能，还能仿真单片机及外围器件.它是目前最好地仿真单片机及外围器件地工具.虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教案地教师、致力于单片机开发应用地科技工作者地青睐.Proteus是世界上著名地EDA工具（仿真软件），从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品地完整设计.是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一地设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、A VR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型.在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器.6.3仿真界面仿真如图所示：图6.1为温度检测部分；图6.2为显示部分.图6.1 温度检测部分图6.2 显示部分由图6.1和图6.2可以看出检测温度与显示温度一致.电路仿真成功.7.结论本次课设对我来说是一次难得地经历，首先是第一次接触了仿真软件Protel，在使用时经历了很多次失败，因为这款软件与以前使用地各种软件有很多不同，使用时不停出错，接线时由于元件放置不合理而接地杂乱无章；输入源程序时还较为顺利，显示结果比较满意.其次是程序设计，我们在参考别人成功先例地基础上根据自己设计地需要编制程序，我地收获是，编程一定要细心，针对每一个细节，稍有疏忽，程序就不能正常工作.我前期花了一些时间专门学习DS18B20地工作原理地时序图.在这次地实践与学习中，尽管期间困难重重，但我还是从中学习了不少新地知识与技能和解决困难地方法，也终于体验到了经历困难到最终获得成功地那种无以言表地喜悦之情总之，本次课设是我收获最多地一次.参考文献[1]温度传感器和一线总线协议.林继鹏.传感器技术.2002[2]《单总线数字温度传感器地自动识别技术》 .罗文广.电子产品世界.2002[3]《单片机基础实用教程》.尹念东.中国地质大学出版社. 2005[4]《数字电路与数字电子技术》. 岳怡. 西北工业大学出版社. 2004[5]《单片级高级语言C51应用程序设计》. 徐爱钧.电子工业出版社. 2001附录源程序#include<reg52.h> //头文件#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit rs=P2^0。

毕业设计有关说明一、温度传感器的选择、湿度传感器的选择、系统总体设计1. 温度传感器的选择采用AD590，它的测温范围在-55℃～+150℃之间，而且精度高。

M档在测温范围内非线形误差为±0.3℃。

AD590可以承受44V正向电压和20V反向电压，因而器件反接也不会损坏，使用可靠。

它只需直流电源就能工作，而且，无需进行线性校正，所以使用也非常方便，借口也很简单。

作为电流输出型传感器的一个特点是，和电压输出型相比，它有很强的抗外界干扰能力。

2.湿度传感器的选择采用HS1100/HS1101湿度传感器。

HS1100/HS1101电容传感器，在电路构成中等效于一个电容器件，其电容量随着所测空气湿度的增大而增大。

不需校准的完全互换性，高可靠性和长期稳定性，快速响应时间，专利设计的固态聚合物结构，由顶端接触（HS1100）和侧面接触（HS1101）两种封装产品，适用于线性电压输出和频率输出两种电路，适宜于制造流水线上的自动插件和自动装配过程等。

相对湿度在1%---100%RH范围内；电容量由16pF变到200pF，其误差不大于±2%RH；响应时间小于5S；温度系数为0.04 pF/℃。

可见精度是较高的。

3.总体设计系统整体框图二、系统联调的有关说明1. AD590应用电路AD590应用电路2. 主程序流程图时间过的很快，一晃大学几年的生活已接近了尾声在目，当初还是刚进大学的懵懂少年现在也长大了学到了很多，也懂得了很多。

随着毕业日子的到，毕业设计也接近了尾声。

经过两个月的奋战我的毕业设计终于完成了。

在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面。

毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。

通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。

自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。

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。

课题：基于51单片机数字温度计设计专业：电子信息工程班级：（1）班学号：姓名：峰指导教师：周冬芹设计日期：成绩：重庆大学城市科技学院电气学院基于51单片机数字温度计设计一、设计目的1、掌握单片机电路的设计原理、组装与调试方法。

2、掌握LED数码显示电路的设计和使用方法。

3、掌握DS18B20温度传感器的工作原理及使用方法。

二、设计要求1、本次单片机课程设计要求以51系列单片机为核心，以开发板为平台。

2、设计一个数字式温度计，要求使用DS18B20温度传感器测量温度。

3、经单片机处理后，要求用4位一体共阴LED数码管来设计显示电路，以显示测量的温度值。

4、另外还要求在设计中加入报警系统，如果我们所设计的系统用来监控某一设备，当设备的温度超过或低于我们所设定的温度值时，系统会产生报警。

5、要求在设计中加入上下限警报温度设置电路。

三、设计的具体实现1数字温度计设计的方案在做数字温度计的单片机电路中，对信号的采集电路大多都是使用传感器，这是非常容易实现的，所以可以采用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。

采集之后，通过使用51系列的单片机，可以对数据进行相应的处理，再由LED显示电路对其数据进行显示。

2系统设计框图温度计电路设计总体设计方框图如下图所示，控制器采用单片机A T89C51，温度传感器采用DS18B20，用4位一体共阴LED数码管以串口传送数据实现温度显示。

此外，还添加了报警系统，对温度实施监控。

3主控器AT89C51芯片对于单片机的选择，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 以低价位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该器件是INTEL公司生产的MCS一5l系列单片机中的基础产品，采用了可靠的CMOS工艺制造技术，具有高性能的8位单片机，属于标准的MCS—51的CMOS产品。

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。

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。

课程设计题目：基于51单片机的数字温度计设计姓名：张鹏班级名称：采矿1109班学号：指导老师：曹金燕2015年设计任务书目录第1章概述 (1)1.1简述 (1)1.2任务描述 (1)1.3设计思路 (2)第2章系统主要元器件介绍 (2)2.1单片机的选用及功能介绍 (2)2.2DS18B20温度传感器介绍 (5)2.2.1引脚功能 (6)2.2.4 DS18B20的测温原理 (12)2.374LS244反相器简介 (14)第3章硬件电路的设计 (15)3.1接口设计 (15)3.2主板电路设计 (15)3.3其他电路设计 (16)第4章软件设计 (19)4.1主程序 (19)4.2读出温度子程序 (19)4.3温度转换命令子程序 (20)4.5显示数据刷新子程序 (21)4.6主要设计程序 (21)4.7调试 (23)第5章结束语 (24)参考文献 (25)致谢 (26)附录一 (27)摘要本文主要介绍了一种基于AT89S51单片机和DS18B20数字温度传感器来进行测温的方法。

具体设计时，作者对AT89S51和DS18B20进行了接口电路设计，同时利用74LS244进行段码驱动、实现数码管的显示输出；并在此基础上，通过软件设计实现温度的数据采集和传输。

由于DS18B20数字温度传感器是单总线器件，与AT89S51单片机组成一个测温系统，具有线路简单、体积小等特点，并且由于是在同一根通信线上，因此可以扩展、挂接很多这样的测温系统，十分方便。

关键词：数字温度计；AT89S51；DS18B20；74LS2第一章概述1.1 简述单片机在测控领域中具有十分广泛的应用，它既可以直接处理电信号，也可以间接处理温度、湿度、压力等非电信号。

由于该特点，因而被广泛应用于工业控制领域。

另一方面，由于单片机的接口信号是数字信号，因此使用它来进行温度、湿度、压力等这类非电信号的信息处理，必须使用对应的传感器进行AD或DA转换，最后再传输给单片机进行最终的数据处理和显示。

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。

基于51单片机数字温度计设计与实现数字温度计是一种常见的电子仪器，用于测量和显示温度。

本文将介绍如何基于51单片机设计和实现一个数字温度计。

首先，我们需要了解51单片机的基本原理和工作方式。

51单片机是一款广泛应用于嵌入式系统中的微控制器，具有低成本、易编程、可扩展等特点。

它由中央处理器、存储器、输入输出端口和定时器等组成，可以实现各种功能。

接下来，我们可以开始设计数字温度计的硬件部分。

首先，我们需要一个温度传感器，如DS18B20数字温度传感器。

该传感器具有高精度和数字输出的特点，可以直接与51单片机进行通信。

然后，将传感器与51单片机的引脚相连，通过读取传感器输出的温度值，即可得到实时的温度数据。

为了方便用户查看温度，我们可以通过数码管或LCD显示屏显示温度值。

数码管是一种7段显示器件，可以显示数字0-9的字符。

我们可以通过将温度值拆分成各个位数，然后将对应的数字发送到数码管上，实现温度的显示。

此外，我们还可以为温度计添加一些附加功能。

例如，可以通过按键切换温度的单位，从摄氏度切换到华氏度。

还可以设置温度报警功能，当温度超过一定阈值时，触发蜂鸣器或LED灯进行报警。

在软件设计方面，我们需要编写51单片机的固件程序来实现温度计的功能。

首先，我们需要初始化51单片机的引脚和定时器。

然后，可以设置一个定时器中断，用于定时读取温度传感器的数值。

在定时器中断的处理函数中，读取温度传感器的数值，并将其转换为摄氏度或华氏度，然后发送到数码管或LCD显示屏上。

此外，我们还可以添加一些交互功能，例如按键实现温度单位切换或报警阈值的设置功能。

通过按键检测的方式，可以在主循环中判断按键的按下和释放，并根据按键的状态进行相应的操作。

最后，我们需要将编写好的固件程序下载到51单片机的存储器中。

可以使用ISP编程器或者串口下载方式进行下载。

下载完成后，将51单片机与硬件连接好，就可以通过操作按键和观察数码管或LCD显示屏来实现数字温度计的功能了。

基于51单片机温湿度监控系统毕业设计1. 引言温湿度监控系统是一种用于实时监测环境温度和湿度的设备，广泛应用于工业生产、农业种植、仓储物流等领域。

本文将介绍基于51单片机的温湿度监控系统的设计和实现过程。

2. 设计目标本设计旨在开发一款简单易用、功能稳定的温湿度监控系统。

具体设计目标如下：- 实时监测环境温度和湿度； - 提供用户界面，显示当前温湿度数据； - 当温湿度超出设定范围时，发出警报信号。

3. 硬件设计3.1 单片机选择本设计选用51系列单片机作为主控芯片，因其成本低廉、易于编程和广泛应用等优点。

3.2 温湿度传感器采用常见的DHT11数字式温湿度传感器，具有价格低廉、精确可靠等特点。

3.3 显示模块使用LCD1602液晶显示模块，能够直观地显示当前环境温湿度数据。

3.4 警报器选用蜂鸣器作为警报器，当温湿度超出设定范围时，发出警报信号。

3.5 其他外围电路为了实现与单片机的通信和控制，还需设计适当的电源、电压转换、数据传输等外围电路。

4. 软件设计4.1 系统框架本系统采用基于C语言的嵌入式软件开发，主要包括初始化、数据采集、数据处理和用户界面显示等模块。

4.2 初始化模块在系统启动时，需要对硬件进行初始化设置，包括配置串口通信、LCD1602显示模块和DHT11传感器等。

4.3 数据采集模块通过DHT11传感器采集环境温湿度数据，并将其转换为数字信号供单片机处理。

4.4 数据处理模块根据用户设定的温湿度范围，对采集到的温湿度数据进行判断和处理。

当温湿度超出设定范围时，触发警报信号。

4.5 用户界面显示模块通过LCD1602显示当前环境温湿度数据，并提供简单的操作界面，包括设定温湿度范围和查看历史数据等功能。

5. 系统实现5.1 硬件连接根据设计需求，将单片机、DHT11传感器、LCD1602显示模块和蜂鸣器等进行正确的连接。

5.2 软件编程使用C语言编写嵌入式软件程序，实现系统框架中各个模块的功能。