数字温度计课设

1、塔里木大学信息工程学院塔里木大学 单片机原理及应用大作业数字温度计姓名： 张 坤 班级： 计算机16-4班 学号： 5011212408 教师： 孟洪兵 目录前言- 1 -基于数字温度传感器的数字温度计- 1 -正文- 1 -一、设计任务和要求- 1 -（一）基本功能- 1 -（二）设计的内容- 1 -（三）设计的要求和指标- 1 -二、总体电路设计- 1 -（一）芯片特性结构介绍- 1 -（二）电路说明- 1 -（三）设计原理- 1 -（四）系统组成- 1 -（五）程序流程框图- 1 -三、系统程序设计- 1 -（一）程序清单- 1 -四、总结- 1 -（一）问题与解决- 1 -（二）心得体

2、会- 1 -致谢- 1 -参考文献- 1 -附录- 1 -前言温度控制广泛应用于人们的生产和生活中，人们使用温度计来采集温度，通过人工操作加热、通风和降温设备来控制温度，这样不但控制精度低、实时性差，而且操作人员的劳动强度大。即使有些用户采用半导体二极管作温度传感器，但由于其互换性差，效果也不理想。在某些行业中对温度的要求较高，由于工作环境温度不合理而引发的事故时有发生。对工业生产可靠进行造成影响，甚至操作人员的安全。为了避免这些缺点，需要在某些特定的环境里安装数字温度测量及控制设备。本设计由于采用了新型单片机对温度进行控制，以其测量精度高，操作简单。可运行性强，价格低廉等优点，特别适用于生活

3、，医疗，工业生产等方面的温度测量及控制。 本设计是一个数字温度测量及控制系统，能测柜内的温度，并能在超限的情况下进行控制、调整，并报警。保证环境保持在限定的温度中。基于数字温度传感器的数字温度计摘要 随着科技的不断进步，在工业生产中温度是常用的被控参数，而采用单片机来对这些被控参数进行控制已成为当今的主流。本文介绍了数字温度测量及自动控制系统的设计。本文采用单片机来实现对温度的控制。它的主要组成部分有：AT89S52单片机、温度传感器DS18B20、键盘与显示电路、温度控制电路。它可以实时的显示和设定温度，实现对温度的自动控制。通过测试表明，本设计对温度的控制有方便、简单的特点，从而大幅提高了

4、被控温度的技术指标【关键字】 单片机、温度传感器正文一、设计任务和要求（一）基本功能1) 该课程设计基本思路是基于单片机AT89C51和1602LCD与DS18B20， 使得期间可以测得周围环境的温度并在LCD上显示出该温度值。2) 在这一课题中，可以利用K1、K2、K3三个已设置功能的开关，在 K1按下的情况下可以对温度范围进行调整，按一下K2使得温度的上限增加一摄氏度，按一下K3能使温度下限减少一摄氏度（二）设计的内容主要采用AT89C52芯片来制造一个用来测试环境温度的仪器。 1）编写程序并调试好的程序固化到单片机中。 2）设计并绘制硬件电路图。（三）设计的要求和指标1）控制模块为AT8

5、9C52，完成设计要简单。 2）利用数字温度传感器DS18B20测量温度信号，计算后在1602LCD上显示相应的温度值。 3）其温度测量范围为55125，精确到0.5。二、总体电路设计（一）芯片特性结构介绍1) DS18B20芯片美国Dallas 半导体公司的数字化温度传感器DS1820 是世界上第一片支持 "一线总线"接口的温度传感器，在其内部使用了在板（ON-B0ARD）专利技术。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。一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。现在，新一代的DS18B20 体积更小、更经济

6、、更灵活。使你可以充分发挥“一线总线”的优点。DS18B20 的主要特性 （1）适应电压范围更宽，电压范围：3.05.5V，在寄生电源方式下可由数据线供电 （2）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与DS18B20 的双向通讯 （3）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 （4）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 （5）温范围55125，在-10+85时精度为±0.5 （6）可编程的分辨率为912 位，对应的可分辨温度分

7、别为0.5、0.25、 0.125和0.0625，可以实现高精度测温。 （7）在9位分辨率最多在93.75ms把温度转换成数字，12 位分辨率是最多可在 750ms内将温度转换成数字，速度更快。 （8）温度测试结果直接转换成数字温度信号，以“一线总线”串行传输给CPU， 同事科传送SRC检验码，菊友极强的抗干扰校正能力。 （9）负压特性：电源极性接反时芯片不会因发热而烧毁，但不会正常工作。2) AT89C51单片机AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS

8、 8位微处理器，俗称单片机。（1）与MCS-51 兼容（2）4K字节可编程FLASH （3）寿命：1000写/擦循环（4）数据保留时间：10年（5）全静态工作：0Hz-24MHz（6）三级程序存储器锁定（7）128×8位内部RAM（8）32可编程I/O线（9）两个16位定时器计数器（10）5个中断源（11）可编程串行通道（12）低功耗的闲置和掉电模式（13）片内振荡器和时钟电路（14）VCC：供电电压。（15）GND：接地。（16）振荡器特性:XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，X

9、TAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。3) LMO-16L显示器LM016L液晶模块采用HD44780控制器，hd44780具有简单而功能较强的指令集，可以实现字符移动，闪烁等功能，LM016L与单片机MCU通讯可采用8位或4位并行传输两种方式，hd44780控制器由两个8位寄存器，指令寄存器（IR）和数据寄存器（DR）忙标志（BF），显示数RAM（DDRAM），字符发生器ROMA（CGOROM）字符发生器RAM（CGRAM），地址计数器RAM(AC)。IR用于寄存指令码，只能写入不能读出，DR用于

10、寄存数据，数据由内部操作自动写入DDRAM和CGRAM,或者暂存从DDRAM和CGRAM读出的数据，BF为1时，液晶模块处于内部模式，不响应外部操作指令和接受数据，DDTAM用来存储显示的字符，能存储80个字符码（二）电路说明LCD与AT89C51的连接，（如图一所示）将LCD的D0D7引脚分别与单片机的P0.1P0.7相连，使LCD能接受来自单片机的信号。图1（三）设计原理利用温度传感器DS18B20可以直接读取被测温度值，进行转换的特性，模拟温度值经过DS18B20处理后转换为数字值，然后送到单片机中进行数据处理，并与设置的温度报警限比较，超过限度后通过扬声器报警。同时处理后的数据送到LE

11、D中显示。（四）系统组成本课题以是80C51单片机为核心设计的一种数字温度控制系统，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，单片机主板电路等组成。 系统框图主要由主控制器、单片机复位、报警按键设置、时钟振荡、LED显示、温度传感器组成。显示主 控 制 器单片机复位温度传感器时钟振荡 图2中断服务程序开始（五）程序流程框图保护现场设置堆栈指针设置段码缓冲区指针缓冲区初始化复位DS18B20发跳过ROM命令发温度转换命令延时复位DS18B20将温度转换为BCD码设置复位将位码送P3口某些端口，位码送P0口显示第一位，延时显示完否修改显示缓冲区指针显示位数发读存储器命令读温度数据计数

12、器重置初值回复现场，开中断中断返回更新数据缓冲区图4LED动态扫描图图3温度计软件设计流程图三、系统程序设计（一）程序清单/*ds18b20子程序*/*ds18b20延迟子函数（晶振12MHz ）*/ #include<reg51.h> sbit DQ=P12;#define uchar unsigned charvoid delay_18B20(unsigned int i)while(i-);/*ds18b20初始化函数*/void Init_DS18B20(void) unsigned char x=0; DQ = 1; /DQ复位 delay_18B20(8); /稍做延时

13、 DQ = 0; /单片机将DQ拉低 delay_18B20(80); /精确延时 大于 480us DQ = 1; /拉高总线 delay_18B20(4); 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_18B20(20);/*ds18b20读一个字节*/ unsigned char ReadOneChar(void)uchar i=0;uchar dat = 0;for (i=8;i>0;i-) DQ = 0; / 给脉冲信号 dat>>=1; DQ = 1; / 给脉冲信号 if(DQ) dat|=0x80; delay_18B20

14、(4); return(dat);/*ds18b20写一个字节*/ void WriteOneChar(uchar dat) unsigned char i=0; for (i=8; i>0; i-) DQ = 0; DQ = dat&0x01; delay_18B20(5); DQ = 1; dat>>=1; /*读取ds18b20当前温度*/ ReadTemp(void)float val; uchar temp_value,value; unsigned char a=0;unsigned char b=0;unsigned char t=0;Init_DS18

15、B20();WriteOneChar(0xCC); / 跳过读序号列号的操作WriteOneChar(0x44); / 启动温度转换delay_18B20(100); / this message is wery importantInit_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delay_18B20(100);a=ReadOneChar(); /读取温度值低位b=ReadOneChar(); /读取温度值高位temp_value=b<<4;te

16、mp_value+=(a&0xf0)>>4;value=a&0x0f; val=temp_value+value; return(val); #include "reg51.h" #include "18b20.h" #define uchar unsigned char #define uint unsigned int uchar code table="Wendu is:" ;/初始化日期和星期 /以下三个是定义LCD的引脚sbit lcden=P22; sbit lcdwrite=P21; sbit

17、 lcdrs=P20; /定义四个功能开关sbit s1=P14;sbit s2=P15; sbit s3=P16; sbit s=P17; /定义二极管 sbit LED1=P10; uchar time; char hour,min,sec,day,mon,year1,year2,num,wendu,tec=35,flag=0; char shangxian=10,xiaxian=0; /延时程序 void delay(uint z) uint x,y; for(x=z;x>0;x-) for(y=110;y>0;y-); /lcd的写指令void write_com(ucha

18、r com) lcdrs=0; lcden=0; P0=com; delay(5); lcden=1; delay(5);lcden=0; /lcd的写数据void write_data(uchar da) lcdrs=1;lcden=0;P0=da;delay(5);lcden=1;delay(5);lcden=0; /初始化void init() uchar num; lcdwrite=0; lcden=0; write_com(0x38); /16*2显示，5*7点阵，8位数据 write_com(0x0c);/显示开，关光标 write_com(0x06); /移动光标 write_c

19、om(0x01);/清除LCD的显示内容 for (num=0;num<8;num+) write_data(tablenum); delay(5); write_com(0x80+0x40); TMOD=0x01; TL0=(65536-50000)%256;/定时50ms TH0=(65536-50000)/256; EA=1; ET0=1; TR0=1; void write_wendu(uchar add, char da) uchar shi,ge; shi=da/10; ge=da%10;write_com(0x80+add);write_data(0x30+shi);wri

20、te_data(0x30+ge);write_data(0xdf); /主函数void main () init(); while(1) ; /中断定时void timer0() interrupt 1 TL0=(65536-50000)%256;/定时50ms TH0=(65536-50000)/256; wendu=ReadTemp(); write_wendu(10, wendu); 四、总结（一）问题与解决1）在编写程序的过程中，遇到一些C语言的语法问题，需要查找资料或者咨询同学才能完成。 2）在连接电路图时会时常将接口的位置混淆，记清每个接口的位置十分重要。 （二）心得体会文介绍了基

21、于AT89C51单片机的数字温度计控制系统的设计，对整个硬件电路和软件程序设计做了分析，文中介绍了数字温度计的现状及发展，介绍了仿真软件proteus及keil的基本知识，学习了proteus的仿真方法和步骤，介绍了数字温度计的设计方案及原理介绍，加深了51单片机的知识了解，介绍51单片机的结构、特点等。并学习了数字温度传感器DS18B20，设计软件仿真，更直观的反应设计的正确性。本文对其中的一些基本原理也做了简要的概述。其实写完了本篇论文，也仅仅是对数字温度计控制系统做出了一个简单的设计方案，数字温度计科利用在很多领域，在一些人不能直接进入的场所，利用单片机控制的数字温度计，可以设置并控制其

22、中的温度，数字温度计还可以利用在温室中，这样就可以方便的控制温室中的温度，当温度超过所要求的温度时，可发生报警。总之数字温度计利用在很多领域。本课题只是单片机控制数字温度计系统得一种设计。 这次课程设计实验使我懂得了很多，理论要与实际结合起来；要敢于动手，不用背眼前的困难吓倒，开始的时候因为不知道怎么动手一直没认真去做，但快上交的时候我下定决心一定要自己完成的的时候，不断的请教同学，在同学的耐心的指导下经过几天的不眠不休终于在最后的时刻完成啦。虽然只达到了基本的要求，但心里还是很开心的。 通过此次课程设计使我明白了，做任何时期都不能被眼前的苦难吓倒。不懂的时候一定要悉心请教别人。在这过程中虽然

23、遇到过狠多困难，如设计硬、软件电路的思路，软件的调试等。不过这些困难都过去了，成为了永远。这次课程设计后让我心里有了突破性的进展，在今后遇到困难的日里我定能向这次课程设计一样乘风破浪。致谢在这次课程设计的撰写过程中，我得到了许多人的帮助。首先我要感谢我的老师在设计上给予我的指导、和压力同时也给了我无穷的动力，他不仅仅教会了我们书本上的知识，而且还教会了我们怎么做人，教会了我在遇到困难的时候一定不能放弃，通过自己的努力一定可以战胜它，这是我能完成这次课程设计的根本原因。相信在今后的日子里我遇到困难的时候一定可以战胜它。其次要感谢的是我的室友他在这次课程设计的时候给了我太多的帮助，在我不懂的时候不

24、厌其烦的教导我，给予我鼓励，这是因为这鼓励和支持使我在最艰难的时刻还能走下去。同时也为我解决了不少我不太明白的设计难题，这是我这次能完成课程设计的直接原因。同时我也要感谢湖南工学院为我提供良好的单片机课程设计的环境。最后我要感谢的是在这次课程设计给予我帮助的人，在这么多天以来给过我帮助和关注。正是因为你们的支持与鼓励使用我勇气走下去。同时也要感谢那些曾给予我打击和挫折的人，正是因为你们的打击才让我真正的认识到自己的不足，是你们使我了真正的成长了起来。你们用不同的方式给了我成长，也是你们促使我在走过的大学时光里一直努力，终可以在课程设计的最后那一天无愧的说一声：我成功了，虽然是最简单的但我成功了

25、。参考文献1李广弟等.单片机基础M.北京航空航天出版社，2001.2王东峰等.单片机C语言应用100例M.电子工业出版社，2009.3陈海宴.51单片机原理及应用M.北京航空航天大学出版社，2010.4刘守义等.单片机技术基础M.西安电子科技大学出版社，2007.5钟富昭等.8051单片机典型模块设计与应用M.人民邮电出版社，2007.6李平等.单片机入门与开发M.机械工业出版社，2008.7孙玉艳,. 实现PC机与单片机的数据通信与控制J. 广东白云职业技术学院广州白云工商高级技工学校学报,2002,(4).8李海涛,. 关于如何提高单片机系统可靠性的探讨J. 宁夏机械,2005,(3).9彭同明,杨少华,. “单片机原理及应用”课程改革的分析J. 武汉电力职业技术学院学报,2004,(1).10李占芳,黄嘉兴,. 面向煤炭应用型人才的单片机课程教学改革探索J. 价值工程,2011,(7).11石明江,顾