基于单片机的数字温度计的毕业论文（含答辩ppt）.doc

15数字温度计毕 业 设 计 论 文系部 电气工程系 专业 应用电子技术 姓名 周敏 学号 22 题目 数字温度计 目录一、引言 二、系统方案论证与比较 （一）、方案一 （二）、方案二 （三）、方案比较（四）、方案代替三、系统器件选择 （一）、 单片机的选择 (二) 、AT89S51 引脚功能介绍 （三）、温度传感器的选择 1、LM35 简单介绍2、LM35 使用中的注意事项 四、硬件设计电路 五、 软件设计 （一）、主程序 （二）、各模块流程设计 六、系统调试 （一）、调试方法 （2）、调试结果七、总结 八、致谢 一、引言随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，其中数字温度计就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用。 本毕业设计介绍了温度计的测量和控制之间的关系：检测是控制的基础和前提，而检测的精度必须高于控制的精确度，否则无从实现控制的精度要求。不仅如此，检测还涉及国计民生各个部门，可以说在所以科学技术领域无时不在进行检测。科学技术的发展和检测技术的发展是密切相关的。现代化的检测手段能达到的精度、灵敏度及测量范围等，在很大程度上决定了科学技术的发展水平。同时，科学技术的发展达到的水平越高，又为检测技术、传感器技术提供了新的前提手段。目前温度计的发展很快，从原始的玻璃管温度计发展到了现在的热电阻温度计、热电偶温度计、数字温度计、电子温度计等等。目前的温度计中传感器是它的重要组成部分，它的精度灵敏度基本决定了温度计的精度、测量范围、控制范围和用途等。传感器应用极其广泛，目前已经研制出多种新型传感器。 综上所述，数字温度计加入传感器和单片机是很重要的，单片机应用系统开发技术是当前最流行最普遍的实用技术之一，大多数电子产品与设备都采用单片机技术的支持。如除数字温度计之外的另一典型事例：基于单片机的交通灯设计十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。那么靠什么来实现这井然秩序呢？靠的就是交通信号灯的自动指挥系统。交通信号灯控制方式很多。本系统采用MSC-51系列单片机ATSC51和可编程并行I/O接口芯片8255A为中心器件来设计交通灯控制器，实现了能根据实际车流量通过8051芯片的P1口设置红、绿灯燃亮时间的功能；红绿灯循环点亮，倒计时剩5秒时黄灯闪烁警示车辆闯红灯报警；绿灯时间可检测车流量并可通过双位数码管显示。本系统实用性强、操作简单、扩展功能强。二、系统方案论证与比较 （一）方案一：采用DS8B20作为温度传感器。DS18B20温度传感器是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。（二）方案二：采用LM35做为传感器，利用A/D转换器实现数据的采集和转换。LM35系列是精密集成电路温度传感器，其输出的电压线性地与摄氏温度成正比。因此，LM35比按绝对温标校准的线性温度传感器优越得多。LM35系列传感器生产制作时已经过校准，输出电压与摄氏温度一一对应，使用极为方便。灵敏度为10.0mV/，精度在0.4至0.8（-55至+150温度范围内），重复性好，低输出阻抗，线性输出和内部精密校准使其与读出或控制电路接口简单和方便，可单电源和正负电源工作。（三）、方案比较A：DS18B20：采用单总线专用技术，既可通过串行口线，也可通过其它I/O口线与微机接口，无须经过其它变换电路，直接输出被测温度值（9位二进制数，含符号位），测温范围为-55-+125，测量分辨率为0.0625,内含64位经过激光修正的只读存储器ROM，适配各种单片机或系统机，用户可分别设定各路温度的上、下限，内含寄生电源。但是内部结构较复杂，且价格相对于LM35而言较贵，且不容易做。B：LM35: 使用工业级、轨到轨、低功耗、高性能器件,具有测量准确度高,使用温度范围广,互换性好,体积小巧,使用方便,反应速度快,低功耗等特点。且价格便宜，一支只有3元，容易做。综上所述，比较方案一和方案二，方案一可以不用转换就可以传给单片机处理,方案二就需要转换。二个方案都能实现相同的功能，但方案二更容易理解与实现。所以我们选择方案二。（四）、方案代替除了以上的选择方案，还可以选择别的方案，如传感器的选择改变。用KTY84-130、HT69-KTY84-130、KG3044等，只要稍微改一下电路和程序的话就可以实现功能。三、系统器件选择（一）、 单片机的选择AT89S51AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89S51具有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器，128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。 此外，AT89S51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。AT89S51具有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器，128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。 此外，AT89S51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。 (二) 、AT89S51 引脚功能介绍 VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3.0 RXD（串行输入口）、P3.1 TXD（串行输出口）、P3.2 /INT0（外部中断0）、P3.3 /INT1（外部中断1）、P3.4 T0（记时器0外部输入）、P3.5 T1（记时器1外部输入）、P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）、P3.7 /RD（外部数据存储器读选通），P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。 /EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。（三）、温度传感器的选择1、LM35 简单介绍LM35系列是精密集成电路温度传感器，它们的输出电压与摄氏温度线性成比例，因而 LM35有优于用开尔文标准的线性温度传感器，LM35无需外部校准或微调来提供1/4的常用的室温精度，在-55+150温度范围内为3/4，LM35的额定工作温度范围为-55+150，同时LM35C在-40到+110之间（-10用于改进度）。但我们设计的温度计只有四位，由于数码显示管的限制，所以只显示了两位。极限参数：电源电压+35V-0.2V输出电压+6V-1.0V 图7-10-1输出电流10mA2、LM35 使用中的注意事项 A、勿在过高的功率下使用。B、由于自身发热导致电阻值下降时，可能会引起温度检测精度降低、设备功能故障，故使用时请参考散热系数，注意传感器的外加功率及电压。C、勿在使用温度范围以外使用。D、勿施加超出使用温度范围上下限的急剧温度变化。E、将传感器作为装置的主控制元件单独使用时，为防止事故发生，请务必采取设置安全电路、同时使用具有同等功能的传感器等周全的安全措施。四、硬件设计电路 五、 软件设计ORG 0000Hstart:SETB AD_CS ;一个转换周期开始CLR AD_CLKCLR AD_CS ;CS置0，片选有效SETB AD_DAT ;DI置1，起始位SETB AD_CLK ;第一个脉冲CLR AD_DAT ;在负跳变之前加一个DI反转操作CLR AD_CLKSETB AD_DAT ;DI置1，设为单通道SETB AD_CLK ;第二个脉冲CLR AD_DATCLR AD_CLKCLR AD_DAT ;DI置0，选择通道0SETB AD_CLK ;第三个脉冲SETB AD_DATCLR AD_CLKNOPNOPSETB AD_CLK ; 第四个脉冲MOV R4,#08H ;计数器初值，读取8位数据，MOV 30H,#0CHAD_READ: CLR AD_CLK ;下降沿MOV C,AD_DAT ;读取DO端数据RLC A ;C移入A，高位在前SETB AD_CLK ;下一个脉冲DJNZ R4,AD_READ ;没读完继续SETB AD_CSMOV 50H, A/-MOV 60H,#100TUNBCD:MOV A,50HMOV B,#51DIV ABMOV 33H,A ;整数个位数放入DISSTART+2MOV A,BCLR F0 ;余数大于1AH（20D）,F0为0，乘法溢出结果加5SUBB A,#1AH ;相减不够，C=1 表示余数小于1AH(26)MOV F0,CMOV A,#10 ;MUL AB ;余数乘以10，相当于补0，继续除。MOV B,#51DIV AB ;再除以51JB F0,T_BCD1ADD A,#5T_BCD1:MOV 32H,A ;小数后第一位放入DISSTART+1MOV A,BCLR F0SUBB A,#1AHMOV F0,CMOV A,#10MUL ABMOV B,#51DIV ABJB F0,T_BCD2 ADD A,#5 T_BCD2: MOV 31H,A ;小数后第二位放入DISSTART/-ADPLAY:MOV 30H,#0CHMOV R0,#30H ;开始填充显示单元MOV R2,#04H ;共计填充 4位DISP1: MOV A,R0 ;获得当前位地址MOV DPTR,#TAB_NU ;获得表头MOVC A,A+DPTR ;查表获得字形码MOV R0,A ;保存编码数据INC R0 ;指向下一个带转换数据DJNZ R2,DISP1 ;继续转换，直到完成 MAIN: MOV R0,#30HMOV R1,#0FeHMOV R2,#4DISP2:MOV P3,R1 ;位码MOV P2,R0 ;duan maMOV A, R1 ;weima youyi Rl AMOV R1, AINC R0DISP4:LCALL DEL1MSDJNZ R2, DISP2DJNZ 60H,TUNBCDLJMP START/*;-ALM: MOV A,50HSUBB A,#13JC LALMMOV A,#15MOV R0,50HSUBB A,R0JC HALMSJMP NEXTLALM: CLR P3.4 LCALL DLLCALL DLLCALL DLSJMP NEXTHALM: CLR P3.4 LCALL DLSETB P3.4LCALL DL LCALL DLCLR P3.4LCALL DLSETB P3.4NEXT: RET-*/DEL1MS:MOV R6,#255;DEL1:;MOV R7,#100DJNZ R6, $RETDL: MOV R5,#250DL0: LCALL DEL1MS DJNZ R5, DL0 RET;-TABLE: DB 0E0H,0CEH,0A4H,87H,63H,49H,5DH,7AH,9bh,0b2h,0d9hTAB_NU: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H DB 80H,90H,88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EHEND（二）、各模块流程设计 六、系统调试（1）、调试方法用一个水银温度计测量一个准确的值，然后用自己做得板子测量作比较，用两个的偏差算出一个偏差值。再到空调室里做试验，用同样的方法计算出它的偏差值，看结果是否一样。然后将偏差值捎到单片机当中去。如果要测水里面的温度，可以用三根电线将传感器的三个脚引出来，再将传感器的的三个脚用热缩管套住，置于水中，这时候再测它的温度。（2）、调试结果跟温度计的数值一致，可以正常显示。七、总结和体会 通过此毕业设计课题，让我对“数字温度计的温度计”的设计有了一个全新的认识，在我们这次的设计中总共花费经费大概70元。此课题说难也不难，最主要的是自己的态度，能够在设计有找出问题，并思考自己为什么做不到这些效果。通过本课题，也让我认识到了到达目标有不同的路可以走，就看