基于单片机的温度计的课程设计

1、基于单片机的数字温度计的设计 姓名：詹崇武 班级： 09 应电 2 班 学号： 2009061601 学院：机电工程学院 2011-12-7 目录 1、课程设计目的 3. 2、工具 /准备工作 3. 3、设计步骤及原理 6. 步骤 1：方案框图 6. 步骤 2：程序设计 7. 步骤 3：电路硬件设计及 Proteus软件仿真 8. 4、设计结果及分析 9. 5、总结及心得体会 9. 6、对本设计过程及方法、手段的改进建议 9. 1.0. 7、参考文献 1、课程设计目的 本次课程设计， 就是用单片机实现温度控制， 传统的温度检测大多以热敏电阻为温度传 感器， 但热敏电阻的可靠性差， 测量温度准确

2、率低， 而且必须经过专门的接口电路转换成数 字信号才能由单片机进行处理。本次采用DS18B20数字温度传感器来实现基于 51 单片机的 数字温度计的设计。 2、工具 /准备工作 原件清单 基于 STC89C52单片机的数字温度计元件清单如表1 所示。 元件名称 型号 数量 /个 用途 单片机 STC89C52 1 控制核心 集成块 DS18B20 1 测温电路 集成块 74LS07 1 显示驱动 集成块 74LS245 1 显示驱动 电容 30pF 2 晶振电路 晶振 12MHz 1 晶振电路 电解电容 10uF/10v 1 复位电路 电阻 10k 5 复位电路、上拉电阻 电阻 4.7 k 1

3、 测温电路 按键 1 复位电路 数码管 4 位共阳 1 显示电路 3 ISP 接口线 1*4 1 下载程序 万用板 1 40 脚 IC 锁紧座 1 表 1 基于 AT89S52单片机的数字温度计元件清单 原件介绍 1. STC89C52的功能特性 STC89C52 是一种低功耗、 高性能 CMOS8位微控制器， 具有 8K 在系统可编程 Flash 存储器。在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程 Flash ，使得 STC89C52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、 超有效的解决方案。 具有以下标准功能： 8K 字节 Flash ，512 字节 RAM， 32 位 I/O

4、口线，看门狗定时器， 内置 4KB EEPROM，MAX810 复位电路，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。 另外 STC89X52 可降至 0Hz 静态逻辑操作，支持 2 种软件可选择节电模式。空闲模 式下， CPU 停止工作，允许 RAM、定时器 / 计数器、串口、中断继续工作。掉电保护 方式下， RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或 硬件复位为止。最高运作频率35Mhz， 6T/12T 可选。 2. DS18B20 的特点 本设计的测温系统采用芯片 DS18B20，DS18B20是 DALLAS公司的最新单线

5、数字温度传感 器，它的体积更小，适用电压更宽，更经济。 实现方法简介 DS18B20采用外接电源方式工作，一线测温一线与STC89C51连接，测出的数据放在寄 存器中，将数据经过 BCD码转换后送到 LED显示。 DS18B20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。 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

6、据线供电，电压范围为3.0 5.5 ； 零待机功耗； 温度以 9 或 12 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,高速暂存器。 DS18B20的管脚排列如图 2-3-1 所示。64 位光刻 ROM是出厂 前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20 的地址序列号。不同的器件地址序列号不同。 图1 DS18B20 存储器与控制逻辑 温度传感器 高 速 缓

7、存 高温触发器 TH 低温触发器 TL 配置寄存器 8位 CRC发生器 的内部结构 图 2 DS18B20 的引脚分布图 3、设计步骤及原理 步骤 1：方案框图 基于 STC89C52单片机的数字温度计设计由 STC89C52单片机控制器、电源、显示电路、 温度传感器、复位电路和时钟电路组成， 系统框图如图 1 所示。 电源给整个电路供电， 显示 电路显示温度值，时钟电路为STC89C52提供时钟频率。传感器采用美国DALLAS半导体公 司生产的一种智能温度传感器DS18B20，其测温范围为 -55 125，最高分辨率可达 0.0625 ，完全符合设计要求。 图 3 基于 STC89C52单片

8、机的数字温度计系统框图 步骤 2：程序设计 1 程序流程图 主程序的主要功能是负责温度的实时显示、读出并处理 DS18B20 测量的当前温度值， 温度测试每 1S进行一次。这样可以在 1S之内测量一次被测温度， 其程序流程图如图 3 所示。 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 4 所示。 图 4 主程序流程图 图5 读温度流程图 温度转换命令子程序主要是发温度转换开始命令，采用 12 位分辨率转换时间约为 750ms。程序设计中采用 1s显示程序延时等待转换的完成。计算温度子程序将 RAM 中读

9、取 值进行 BCD 码地转换运算，并进行温度值正负的判定，显示数据刷新子程序主要是对显示 缓冲器中的显示数据进行刷新操作，当最高显示位为 0 时将符号显示位移入下一位 步骤 3：电路硬件设计及 Proteus 软件仿真 8 4、设计结果及分析 系统的性能调试以（ 1、主程序）为主。硬件调试比较简单，首先检查电路的焊接是否 正确， 然后用万用表测试。 软件调试可以先编写显示程序并进行硬件的正确性检验， 然后分 别进行主程序、从程序的编写和调试，由于 DS18B20 与单片机采用串行数据传送，因此对 DS18B20进行编程时必须严格地保证读写时序，否则将无法读取测量结果。 性能测试可用制作的温度计

10、和已有的成品温度计来同时测量比较， 由于 DS18B20精度较 高，所以误差指标可以限制在 0.1 C以内，另外， -55 C至+125C的测温范围使得该温 度计完全适用于一般的应用场合，其低电压供电的特性可做成电池供电的手持电子温度计。 5、总结及心得体会 三个星期的课程设计， 从了解各个芯片的性能特点到合理设计硬件电路， 从从数字温度 计设计方案框图到编写相应的程序，从 proteus 仿真到模块焊接，再到系统性能调试。每一 步都深深地体会到其中的不容易。 开始设计方案时， 必须熟悉原件的特点， 引脚的含义， 这都靠自己翻阅书籍和上网查找。 为后面的总体设计打好基础。编写程序必须与 Pro

11、teus 相结合，才能保证程序的准确性。模 块焊接就是考验你的动手能力。 这过程中， 需要耐心， 耐心，再耐心， 细心，细心，再细心。 最后的性能调试，不断发现问题，然后解决问题。 这次课程设计很好地全方位地培养了我们的能力，我们的专业知识，动手能力， 独立工作能力与创造力，解决实际工程技术问题的能力，查阅图书资料、产品手册和 各种工具书的能力，工程绘图的能力，书写技术报告和编制技术资料的能力。在专业 知识与研究方法方面为日后的毕业设计乃至毕业后的工作奠定良好的基础 6、对本设计过程及方法、手段的改进建议 根据设计，基于单片机的数字温度计由单片机控制器，电源，显示电路，温度传感器， 复位电路和

12、时钟电路组成。制作简单，测温范围在 -55 度到 100 度。根据情况，可以加入温 度报警器，误差范围控制在 0.1。这样会使这个设计应用更广，性价比更高。 针对编写好的程序进行软件调试， 在 proteus 软件中模拟， 电路温度测试正常。 证明系 统程序编写正确。 根据设计的电路图焊接实物。针对个各种芯片的引脚特点检查硬件焊接是否正确。 性能调试过程中出现的问题及解决方案 （1）LED数码管只显示初始温度，过程中温度无变化。检查DS18B20 温度传感器。发现焊 接电路出现问题，重新焊接。电路运行正常，温度计正确测量。 （2）LED数码管显示不全。检查 LED数码管焊接电路。 （3）在 proteus 模拟的电路图， 在实际焊接时， 并不可