毕业设计（论文）-基于单片机的数字温度计设计 (2).doc

黄山学院本科毕业论文本科生毕业论文（设计）基于单片机的数字温度计设计姓 名： 指导教师： 院 系： 信息工程学院 专 业： 自动化 提交日期： 2012年3月22日 目录中文摘要3外文摘要4引言51 绪论61.1 课题背景和研究意义61.2 国内外研究现状61.3 本课题主要研究内容62 温度测量系统硬件部分72.1设计方案论证及设计总框图72.2 主控制器的介绍82.2.1 89c51的信号引脚82.2.2 p0、p1、p2、p3口介绍92.2.3 时钟电路与复位电路102.3 温度传感器部分硬件112.3.1 温度传感器ds18b20112.3.2 ds18b20温度传感器与单片机的接口电路162.4 显示部分电路设计172.4.1 74hc573介绍及芯片功能172.4.2 led显示单元部分182.5 报警上,下限调整电路实现192.6 各部分电路说明192.6.1传感器数据采集电路192.6.2 显示电路202.6.3主板电路213系统程序的设计213.1主程序213.2读出温度子程序223.3温度转换命令子程序233.4计算温度子程序233.5 温度数据显示子程序24结束语25参考文献26致谢27附录28基于单片机的数字温度计设计指导老师： （黄山学院信息工程学院，黄山，安徽 245041）摘要：随着国民经济的发展，人们需要对各中加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中温度进行监测和控制。采用单片机来对他们控制不仅具有控制方便，简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大的提高产品的质量和数量。我们采用美国dallas半导体公司继ds18b20之后推出的一种改进型智能温度传感器ds18b20作为检测元件，温度范围为-55125 c,最高分辨率可达0.0625 c。ds18b20可以直接读出北侧温度值，而且采用三线制与单片机相连，减少了外部的硬件电路，具有低成本和易使用的特点。本文介绍了基于at89c51单片机的一种温度测量及报警电路,该电路采用ds18b20作为温度监测元件，测量范围0-+100，使用led模块显示，能设置温度报警上下限。正文着重给出了软硬件系统的各部分电路，介绍了集成温度传感器ds18b20的原理，at89c51单片机功能和应用。该电路设计新颖、功能强大、结构简单。现在温度测量报警领域正在蓬勃快速的发展，各国都在进行着各项测试研究，以更好的检测温度，进行控制，让人类能更好的生活、工作和学习。另外，温度测量控制领域也在不断的扩大，很多国家也共同合作，在共同研制仪器，去进行温度测量控制，温度测量控制这项研究也正在想全球化发展。关键字：温度测量；温度传感器；单片机at89c51；数字显示；数码管based on scm digital thermometer designassociate director： chen lvqiang(huangshan college information engineering institute, huangshan,anhui ,245041)abstract: along with the development of national economy, people need to different heating furnace, heat treatment furnace, reactors and boiler temperature monitoring and control. by single chip microcomputer to control not only has to their control convenient, simple and flexible and other advantages, and can greatly increase the temperature of the accused technical indexes, which can greatly improve the quality and quantity of products. we adopt the dallas semiconductor company following after ds18b20 launched a improved intelligent temperature sensor ds18b20 as the test components, temperature range for-55 to 125 dhs c, the highest resolution 0.0625 c. ds18b20 can read out directly north of the temperature, and the use of three wire and single-chip microcomputer is linked together, reduce the external hardware circuit, with low cost and easy to use features. this paper introduces a kind of based on at89c51 temperature measurement and alarm circuit, this circuit adopts ds18b20 as temperature monitoring components, measurement range 0 + 100 -use led display module, can set the lower temperature alarm. the text mainly gives all the parts of the circuit hardware and software system, this paper introduces the principle of integrated temperature sensor ds18b20, at89c51 single-chip microcomputer function and application. the circuit design is novel, the powerful, simple structure. now police are being tested temperature measurement field fast development, countries are in carrying on various test research, in order to better testing temperature, control, let the human can better life, work and study. in addition, temperature measurement and control field in enlarging, many countries have common cooperation, in common development instruments, to measure temperature control, temperature measurement control the study are also want to globalization. key words：temperature measurement; temperature sensors; single chip microcomputer at89c51; digital display; digital tube 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，该设计控制器使用单片机at89s51，测温传感器使用ds18b20，用3位共阳极led数码管以串口传送数据,实现温度显示,能准确达到以上要求。1 绪论1.1 课题背景和研究意义随着新技术的不断开发与应用，近年来单片机发展十分迅速，一个以微机应用为主的新技术革命浪潮正在蓬勃兴起，单片机的应用已经渗透到电力、冶金、化工、建材、机械、食品、石油等各个行业。传统的温度采集方法不仅费时费力，而且精度差，单片机的出现使得温度的采集和数据处理问题能够得到很好的解决。温度是工业对象中的一个重要的被控参数。然而所采用的测温元件和测量方法也不相同；产品的工艺不同，控制温度的精度也不相同。因此对数据采集的精度和采用的控制方法也不相同。传统的控制方式以不能满足高精度，高速度的控制要求，如温度控制表温度接触器，其主要缺点是温度波动范围大，受仪表本身误差和交流接触器的寿命限制，通断频率很低。本设计使用单片机作为核心进行控制。单片机具有集成度高，通用性好，功能强，特别是体积小，重量轻，耗能低，可靠性高，抗干扰能力强和使用方便等独特优点，在数字、智能化方面有广泛的用途。1.2 国内外研究现状自70年代以来，由于工业过程控制的需要，特别是在微电子技术和计算机技术的迅猛发展，以及自动控制理论和设计方法发展的推动下，国外温度控制系统发展迅速，并在智能化自适应参数自整定等方面取得成果。在这方面以日本、美国、德国、瑞典等国技术领先，并且都生产出了一批商品化的性能优异的温度控制器及仪器仪表，目前，国外温度控制系统及仪表正朝着高精度智能化、小型化等方面快速发展。温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛，但从国内生产的温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高，同日本、美国、德国等先进国家相比，仍然有着较大的差距。成熟的温控产品主要以“点位”控制及常规的pid控制器为主，它们只能适应一般温度系统控制，而用于较高控制场合的智能化、自适应控制仪表，国内技术还不十分成熟，形成商品化并广泛应用的控制仪表较少。温度测量报警系统有很大的发展空间，国内也在这方面投入大量的人力物力进行新产品的研发。比如国内非典时期用的红外温度测量报警装置，就是温度测量系统发展到现在的一个代表性的产物。温度测量报警系统在生活中有中药的意义。现在温度测量报警领域正在蓬勃快速的发展，各国都在进行着各项测试研究，以更好的检测温度，进行控制，让人类能更好的生活、工作和学习。另外，温度测量控制领域也在不断的扩大，很多国家也共同合作，在共同研制仪器，去进行温度测量控制，温度测量控制这项研究也正在想全球化发展。1.3 本课题主要研究内容在实际的温度控制系统中，多采用热敏电阻器或热电偶测量温度。这种温度采集电路有时需要冷端补偿电路，这样就增加了电路的复杂性，而且该种电路易受干扰，使采集到的数据准确性不高。随着微电子技术、单片机技术、传感器技术的不断发展，为温度控制系统测控功能的完善、测控精度的提高和抗干扰能力的增强等提供了条件。本文设计了一种基于at89c51 单片机与ds18b20 的温度控制系统。该设计通过at89s52 单片机驱动数字温度传感器ds18b20，进行温度数据采集、读取、处理，并通过数码管显示出来。同时，扩展电路以后，也可通过rs-232 串行口与pc 机连接，将数据传送至pc 机系统，从而方便温度数据传输和统计工作。该系统还可扩展成为多点温度采集系统、温度远程监控系统等。本系统以at89s51单片机作为主控系统，利用ds18b20数字温度传感器作为温度传感器件。通过四位共阴极数码管作为显示器件，通过单片机控制继温度显示温度。当温度高于设定最高温度或者低于设定的最低温度时，蜂鸣器发出报警声并伴随红灯的闪烁。2 温度测量系统硬件部分2.1设计方案论证及设计总框图方案一：考虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常容易想到的，所以可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，感温电路比较麻烦，进行a/d转换，才可以满足设计要求。方案二：由于本设计是测温电路，首先要选用高性能的at89c51单片机，保证在恶劣的工业环境下能正常运行。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。测温传感器使用二极管结电压变化的数值来转化成温度的变化，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行a/d转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来。从以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计也比较简单，故采用了方案二。考虑到方案中制作数字温度计，在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，这是非常容易想到的，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。温度计电路设计总体设计方框图如图1所示，控制器采用单片机at89c51，温度传感器采用ds18b20，用4位led数码管以串口传送数据实现温度显示。设计总框图见图2-1：主 控 制 器led显 示温 度 传 感 器单片机复位时钟振荡报警点按键调整 图2-1总体设计方框图2.2 主控制器的介绍本课题主控制器采用单片机at89c51单片机。2.2.1 89c51的信号引脚89c51的引脚排列请参见图2-2。图2-2 89c51引脚 信号引脚介绍p0.0 p0.7： p0口8位双向口线。p1.0 p1.7 ：p1口8位双向口线。p2.0 p2.7 ：p2口8位双向口线。p3.0 p3.7 ：p3口8位双向口线。：访问程序存储控制信号。当信号为低电平时，对rom的读操作限定在外部程序存储器；而当信号为高电平时，则对rom的读操作是从内部程序存储器开始，并可延至外部程序存储器。rst：复位信号。当输入的复位信号延续2个机器周期以上高电平即为有效，用以完成单片机的复位初始化操作。xtal1和xtal2 ：外接晶体引线端。当使用芯片内部时钟时，此二引线端用于外接石英晶体和微调电容；当使用外部时钟时，用于接外部时钟脉冲信号。p3口的第二功能p3口的8条口线都定义有第二功能，详见表2.1。引脚第二功能信号名称p3.0rxd串行数据接收p3.1txd串行数据发送p3.2外部中断0申请p3.3外部中断1申请p3.4t0定时器/计数器0的外部输入p3.5t1定时器/计数器1的外部输入p3.6外部ram写选通p3.7外部ram读选通表2.1 p3口的第二功能2.2.2 p0、p1、p2、p3口介绍 p0口p0口的口线逻辑电路如图2-3所示。图2-3 p0口某位结构 p1口p1口的口线逻辑电路见图2-4。图2-4 p1口某位结构 p2口p2口的口线逻辑电路见图2-5。图2-5 p2口某位结构图 p3口p3口的口线逻辑电路见图2-6。图2-6 p3口某位结构2.2.3 时钟电路与复位电路时钟电路时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号，而时序所研究的是指令执行中各地信号之间的相互关系。单片机本身就如一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工作方式的实现，电路应在唯一的时钟信号控制下严格地按时序进行工作。单片机的时钟电路，如图2-7所示。图2-7 时钟振荡电路一般电容c1,c2取30pf左右，晶体的振荡频率范围是1.2mhz12 mhz 。晶体振荡频率高, 则系统的时钟频率也高, 单片机运行速度也就快。mcs-51在通常应用情况下，使用振荡频率为的6mhz或12mhz。单片机的复位电路单片机复位的条件是：必须使rst/vpd 或rst引脚（9）加上持续二个机器周期（即24个振荡周期）的高电平。单片机常见的复位电路如图2-8（a）（b）所示。 （a） 上电复位电路 (b) 按键复位电路图2-8 常见的复位电路图2-8（a）为上电复位电路，它是得用电容充电来实现的。在接电瞬间，rst端的电位与vcc的相同，随着充电电流的减小，rst的电位逐渐下降。图2-8（b）为按键复位电路。该电路除具有上电复位功能外，若要复位，只需按图2-8（b）中的reset键，此时电源vcc经电阻r1、r2分压，在rst端产生一个复位高电平。2.3 温度传感器部分硬件2.3.1 温度传感器ds18b20ds18b20温度传感器是美国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。 to92封装的ds18b20的引脚排列见下图，其引脚功能描述见表2-2。（底视图）图2-9 ds18b20引脚图序号名称引脚功能描述1gnd地信号2dq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。3vdd可选择的vdd引脚。当工作于寄生电源时此引脚必须接地。表2.2ds18b20详细引脚功能描述ds18b20的性能特点如下：独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信；多个ds18b20可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能；无须外部器件；可通过数据线供电，电压范围为3.05.5；零待机功耗；温度以或位数字；用户可定义报警设置；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）的器件；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； ds18b20采用3脚pr35封装或脚soic封装，其内部结构框图如图2-10所示。i/oc64位rom和单线接口高速缓存存储器与控制逻辑温度传感器高温触发器th低温触发器tl配置寄存器8位crc发生器vdd图2-10 ds18b20内部结构64位rom的结构开始8位是产品类型的编号，接着是每个器件的惟一的序号，共有48位，最后8位是前面56位的crc检验码，这也是多个ds18b20可以采用一线进行通信的原因。温度报警触发器和，可通过软件写入户报警上下限。ds18b20温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存ram和一个非易失性的可电擦除的eeram。高速暂存ram的结构为8字节的存储器，结构如图2-11所示。头2个字节包含测得的温度信息，第3和第4字节和的拷贝，是易失的，每次上电复位时被刷新。第5个字节，为配置寄存器，它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率。ds18b20工作时寄存器中的分辨率转换为相应精度的温度数值。该字节各位的定义如图3-5所示。低5位一直为1，tm是工作模式位，用于设置ds18b20在工作模式还是在测试模式，ds18b20出厂时该位被设置为0，用户要去改动，r1和r0决定温度转换的精度位数，来设置分辨率。ds18b20温度转换的时间比较长，而且分辨率越高，所需要的温度数据转换时间越长。因此，在实际应用中要将分辨率和转换时间权衡考虑。高速暂存ram的第6、7、8字节保留未用，表现为全逻辑1。第9字节读出前面所有8字节的crc码，可用来检验数据，从而保证通信数据的正确性。温度 lsb温度 msbth用户字节1tl用户字节2配置寄存器保留保留保留crc图2-11 ds18b20字节定义当ds18b20接收到温度转换命令后，开始启动转换。转换完成后的温度值就以16位带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存存储器的第1、2字节。单片机可以通过单线接口读出该数据，读数据时低位在先，高位在后，数据格式以0.0625lsb形式表示。当符号位s=0时，表示测得的温度值为正值，可以直接将二进制位转换为十进制；当符号位s=1时，表示测得的温度值为负值，要先将补码变成原码，再计算十进制数值。表2-3是一部分温度值对应的二进制温度数据。r1r0分辨率/位温度最大转换时间/ms00993.750110187.510113751112750表2-3 ds18b20温度转换时间表ds18b20完成温度转换后，就把测得的温度值与ram中的th、tl字节内容作比较。若th或ttl，则将该器件内的报警标志位置位，并对主机发出的报警搜索命令作出响应。因此，可用多只ds18b20同时测量温度并进行报警搜索。在64位rom的最高有效字节中存储有循环冗余检验码（crc）。主机rom的前56位来计算crc值，并和存入ds18b20的crc值作比较，以判断主机收到的rom数据是否正确。ds18b20的测温原理是这这样的,器件中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的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振荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入。器件中还有一个计数门，当计数门打开时，ds18b20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲进行计数进而完成温度测量。计数门的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所对应的一个基数分别置入减法计数器1、温度寄存器中，计数器1和温度寄存器被预置在55所对应的一个基数值。 温度/二进制表示十六进制表示+1250000 0111 1101 000007d0h+850000 0101 0101 00000550h+25.06250000 0001 1001 00000191h+10.1250000 0000 1010 000100a2h+0.50000 0000 0000 00100008h00000 0000 0000 10000000h-0.51111 1111 1111 0000fff8h-10.1251111 1111 0101 1110ff5eh-25.06251111 1110 0110 1111fe6fh-551111 1100 1001 0000fc90h表2-4一部分温度对应值表减法计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，减法计数器1的预置将重新被装入，减法计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到减法计数器计数到0时，停止温度寄存器的累加，此时温度寄存器中的数值就是所测温度值。其输出用于修正减法计数器的预置值，只要计数器门仍未关闭就重复上述过程，直到温度寄存器值大致被测温度值。另外，由于ds18b20单线通信功能是分时完成的，它有严格的时隙概念，因此读写时序很重要。系统对ds18b20的各种操作按协议进行。操作协议为：初使化ds18b20（发复位脉冲）发rom功能命令发存储器操作命令处理数据。图2-12 ds18b20与单片机的接口电路2.3.2 ds18b20温度传感器与单片机的接口电路ds18b20可以采用两种方式供电，一种是采用电源供电方式，此时ds18b20的1脚接地，2脚作为信号线，3脚接电源。另一种是寄生电源供电方式，如图2-12所示单片机端口接单线总线，为保证在有效的ds18b20时钟周期内提供足够的电流，可用一个mosfet管来完成对总线的上拉。当ds18b20处于写存储器操作和温度a/d转换操作时，总线上必须有强的上拉，上拉开启时间最大为10us。采用寄生电源供电方式时vdd端接地。由于单线制只有一根线，因此发送接口必须是三态的。由于ds18b20是在一根i/o线上读写数据，因此，对读写的数据位有着严格的时序要求。ds18b20有严格的通信协议来保证各位数据传输的正确性和完整性。该协议定义了几种信号的时序：初始化时序、读时序、写时序。所有时序都是将主机作为主设备，单总线器件作为从设备。而每一次命令和数据的传输都是从主机主动启动写时序开始，如果要求单总线器件回送数据，在进行写命令后，主机需启动读时序完成数据接收。数据和命令的传输都是低位在先。ds18b20的复位时序 图2-13 ds18b20复位时序ds18b20的读时序对于ds18b20的读时序分为读0时序和读1时序两个过程。对于ds18b20的读时隙是从主机把单总线拉低之后，在15秒之内就得释放单总线，以让ds18b20把数据传输到单总线上。ds18b20在完成一个读时序过程，至少需要60us才能完成。图2-14 ds18b20读时序ds18b20的写时序对于ds18b20的写时序仍然分为写0时序和写1时序两个过程。对于ds18b20写0时序和写1时序的要求不同，当要写0时序时，单总线要被拉低至少60us，保证ds18b20能够在15us到45us之间能够正确地采样io总线上的“0”电平，当要写1时序时，单总线被拉低之后，在15us之内就得释放单总线。图2-15 ds18b20写时序2.4 显示部分电路设计2.4.1 74hc573介绍及芯片功能74hc573和74ls373原理一样，8数据锁存器。主要用于数码管、按键等等的控制。 dnleoeonhhlhlhllxllqoxxhz表2-5 74hc573真值表这个就是真值表,表示这个芯片在输入和其它的情况下的输出情况。 每个芯片的数据手册（datasheet）中都有真值表。 1. 布尔逻辑比较简单,在此不赘述; 2. 高阻态 就是输出既不是高电平,也不是低电平,而是高阻抗的状态;在这种状态下,可以多个芯片并联输出;但是,这些芯片中只能有一个处于非高阻态状态,否则会将芯片烧毁; 高阻态的概念在rs232和rs422通讯中还可以用到。 3. 数据锁存 当输入的数据消失时,在芯片的输出端,数据仍然保持; 这个概念在并行数据扩展中经常使用到。 4. 数据缓冲 加强驱动能力。74ls244/74ls245/74ls373/74ls573都具备数据缓冲的能力。 oe：output_enable,输出使能; le：latch_enable,数据锁存使能,latch是锁存的意思; dn：第n路输入数据; on：第n路输出数据; 2.4.2 led显示单元部分 报警灯闪烁部分主要由发光二极管led组成，绿灯表示正常状态，红灯表示报警状态。led特性如下：导体发光二极管(led)作为第三代半导体照明光源。这种产品具有很多梦幻般优点：(1)光效率高：光谱几乎全部集中于可见光频率，效率可以达到 80%-90%。而光效差不多的白炽灯可见光效率仅为10%-20%。(2)光线质量高：由于光谱中没有紫外线和红外线，故没有热量，没有辐射，属于典型 的绿色照明光源。(3)能耗小：单体功率一般在0.05-1w，通过集群方式可以量体裁衣地满足不同的需要，浪费很少。以其作为光源，在同样亮度下耗电量 仅为普通白炽灯的1/8-1/10。(4)寿命长：光通量衰减到70%的标准寿命是10万小时。一个半导体灯正常情况下可以使用50年，即使长命百岁的人，一 生最多也就用2只灯。(5)可靠耐用：没有钨丝、玻壳等容易损坏的部件，非正常报废率很小，维护费用极为低廉。(6)应用灵活：体积小，可以平面封装，易 开发成轻薄短小的产品，做成点、线、面各种形式的具体应用产品。(7)安全：单位工作电压大致在1.5-5v之间，工作电流在20-70ma之间。(8) 绿色环保：废弃物可回收，没有污染，不像荧光灯一样含有汞成分。(9)响应时间短：适应频繁开关以及高频运作的场合。2.5 报警上,下限调整电路实现本报警系统中有三个独立式按键可以分别调整温度计的上下限报警设置,电路中蜂鸣器可以在被测温度不在上下限范围内时，发出报警鸣叫声音，同时红色led闪烁，实现报警功能。复位的实现是通过单片机的复位电路实现上电复位加手动复位，使用比较方便，在程序跑飞时，可以手动复位，这样就不用在重起单片机电源，就可以实现复位。2.6 各部分电路说明2.6.1传感器数据采集电路传感器数据采集电路主要指ds18b20温度传感器与单片机的接口电路。ds18b20可以采用两种方式供电，一种是采用电源供电方式，如图2-16所示，此时ds18b20的1脚接地，2脚作为信号线，3脚接电源。另一种是寄生电源供电方式，如图2.15所示单片机端口接单线总线，为保证在有效的ds18b20时钟周期内提供足够的电流，可用一个mosfet管来完成对总线的上拉。当ds18b20处于写存储器操作和温度a/d转换操作时，总线上必须有强的上拉，上拉开启时间最大为10us。采用寄生电源供电方式时vdd端接地。由于单线制只有一根线，因此发送接口必须是三态的。考虑到实际应用中寄生电源供电方式适应能力差且易损坏，此处采用电源供电方式，i/o口接单片机的p2.0口。图2-16 电源供电方式2.6.2 显示电路显示电路是采用p0口输出段码至led，p2口控制位选通的动态扫描显示方式，三只数码管用npn型三极管驱动，这种显示方式的最大优点是显示清晰，软件设计简单。如图2-17所示:图2.17显示电路2.6.3主板电路r11kc222uc330pc430py1crystalvccea/vp31x119x218reset9rd17wr16int012int113t014t115p101p112p123p134p145p156p167p178p0039p0138p0237p0336p0435p0534p0633p0732p2021p2122p2223p2324p2425p2526p2627p2728psen29ale/p30txd11rxd10u18951s5sw-pbvcc图2-18 主板电路系统整体硬件电路包括传感器数据采集电路，温度显示电路，上下限报警调整电路，单片机主板电路，电源电路等。如图2.17所示图2-18中有四个独立式按键可以分别调整温度计的上下限报警设置，可以任意调整报警上下限。图中蜂鸣器可以在被测温度不在上下限范围内时，发出报警鸣叫声音。led数码管将当前被测温度值显示，从而测出被测的温度值。图2-18中的按健复位电路是上电复位加手动复位，使用比较方便，在程序跑飞时，可以手动复位，这样就不用在重起单片机电源，就可以实现复位。3系统程序的设计系统程序主要包括主程序，读出温度子程序，温度转换命令子程序，计算温度子程序，显示数据刷新子程序等。 3.1主程序主程序的主要功能是负责温度的实时显示、读出并处理ds18b20的测量的当前温度值，温度测量每1s进行一次。这样可以在一秒之内测量一次被测温度，其程序流程见图3.1所示。nyny按键子程序初始化得出温度总子程序报警子程序调显示子程序s1键按下否？开始 温度比较子程序 是否超出上下限返 回图3.1 主程序流程3.2读出温度子程序读出温度子程序的主要功能是读出ram中的9字节，在读出时需进行crc校验，校验有错时不进行温度数据的改写。其程序流程图如图3.2所示发ds18b20复位命令发跳过rom命令发读取温度命令读取操作，crc校验9字节完？crc校验正？确？移入温度暂存器结束nnyy图3.2 读出温度子程序流程3.3温度转换命令子程序 温度转换命令子程序主要是发温度转换开始命令，当采用12位分辨率时转换时间约为750ms，在本程序设计中采用1s显示程序延时法等待转换的完成。温度转换命令子程序流程图，如图3.3所示发ds18b20复位命令发跳过rom命令发温度转换开始命令结束图3.3 温度转换流程图3.4计算温度子程序计算温度子程序将ram中读取值进行bcd码的转换运算，并进行温度值正负的判定，其程序流程图如图3.4所示。开始n温度零下?y温度值取补码置“-”标志置“+”标志计算小数位温度bcd值 计算整数位温度bcd值 结束图3.4 计算温度流程图 3.5 温度数据显示子程序显示数据子程序主要是对显示缓冲器中的显示数据进行刷新操作，查表送段码至led，开位码显示，采用动态扫描方式。结束语经过将近三周的单片机课程设计，终于完成了我的数字温度计的设计，虽然没有完全达到设计要求，但从心底里说，还是高兴的，毕竟这次设计把实物都做了出来，高兴之余不得不深思呀！在本次设计的过程中，我发现很多的问题，虽然以前还做过这样的设计但这次设计真的让我长进了很多，单片机课程设计重点就在于软件算法的设计，需要有很巧妙的程序算法，虽然以前写过几次程序，但我觉的写好一个程序并不是一件简单的事，举个例子，以前写的那几次，数据加减时，我用的都是bcd码，这一次，我全部用的都是16进制的数直接加减，显示处理时在用除法去删分,感觉效果比较好，有好多的东西，只有我们去试着做了，才能真正的掌握，只学习理论有些东西是很难理解的，更谈不上掌握。从这次的课程设计中，我真真正正的意识到，在以后的学习中，要理论联系实际，把我们所学的理论知识用到实际当中，学习单机片机更是如此，程序只有在经常的写与读的过程中才能提高，这就是我在这次课程设计中的最大收获。参考文献1陈权昌，李兴富单片机原理与应用华南理工大学出版社，2007年2陈明.protel 99se原理图与pcb设计教程.北京：机械工业出版社，20063阎石.数字电子技术基础（第四版）. 北京：高等教育出版社，19974王恩荣.mcs-51单片机应用技术.北京：化学工业出版社，20015黄河.郭纪林.单片机原理及应用.大连：大连理工大学出版社，20066周贵连. 电子技术基础. 机械工业出版社，20057孙萍电子技术专业英语机械工业出版社，2001年6月8李广弟. 单片机基础. 北京：北京航空航天大学出版社，19949阎石. 数字电子技术基础. 北京：高等教育出版社，198910栾桂冬传感器及其应用西安电子科技大学出版社，200311周荷琴，吴秀清，微型计算机原理与接口技术。合肥，中国科学技术大学出版社，2004.12范立南，谢子殿.单片机原理及应用教程.北京大学出版社，2006.13沈德金.mcs-51系列单片机接口电路与应用程序实例.：北京航空航天大学.2005.14潘松，赵敏笑eda技术及其应用科学出版社，2007年15丁元杰，单片机原理及应用，机械工业出版社，199916李朝青.单片机原理及接口技术（简明修订版）.杭州：北京航空航天大学出版社，199817李广弟.单片机基础.北京：北京航空航天大学出版社，199418廖常初.现场总线概述j.电工技术，1999.致谢紧张充实的毕业设计就要结束了，大学四年的生活也到了尾声。回想起以往的美好时光，此时感慨万千，首先感谢指导教师陈老师在毕业设计中对我的帮助，鼓励和精心指导，曹老师治学严谨，学识渊博，思想深邃，视野雄廓，关键是指导有方严格我们要求，为我营造了一种良好的精神氛围。置身曹老师的指导过程中，不仅我的思想观念焕然一新，也改善了我的思考方式，而且还明白了许多待人接物与为人处世的道理。其严以律己，宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力，令我如沐春风，倍感温馨。一股暖意细水长流，源自内心而又沐润全身，微言寸语岂能祥诉感激之情，只好铭记心中，唯有虔诚的祝福导师合家欢乐，一生平安。同时，也将祝福送给每一位帮助我的师长。同时感谢我的同学在我的毕业设计过程其中对我莫大的鼓励。毕业设计的完成也算是对我们学习生涯的一个句号，回想四年大学时光，与老师和同学们的点点滴滴，你们给与我的种种帮助，使我得以今天能顺利完成毕业设计，完成学业。谢谢你们，我所有的老师与同学。最后衷心的祝愿你们工作顺利、家庭幸福、身体健康！感谢我的朋友和同学们在我三年生活和学习中对我的帮助，就要分别了，衷心祝福各位一路走好再次感谢各位老师和同学，希望大家以后工作顺利。谢谢！附录附录1 系统整体电路图附录2 源程序/*基于51单片机的温度测量系统*#include#include#define uint unsigned int#define uchar unsigned charuchar code tab=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x58; /* 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 c 无*/sbit buz=p13;sbit led_green=p36;sbit led_red=p37;sbit set=p10;sbit down=p11;sbit up=p12;uchar disbuf4;uint mode,top=90,bottom=10;int temp1;bit flag,kset_flag,kup_flag,kdown_flag;sbit dq=p14;void delay(uint x); /延迟函数，x=1大约延迟1msvoid delay(uint x)uint i,j;for(i=0;ix;i+