基于单片机的数字温度计设计要点

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1、单片机原理及系统课程设计报告基于单片机的数字温度计设计摘要本数字温度计是以单片机 AT89C52为数据处理核心，运用 DS18B2M总线数 字式温度传感器进行温度采集，使用LCD1602对采集结果进行输出显示。其中，DS18B2Q1一种直接使用单根数据线、以数字量方式传送测温结果的传感器。本数字温度计的最大特点：硬件结构简单、抗干扰性良好，但软件控制较为复杂。AbstractThis digital thermometer based on single-chip computer AT89C52 as the core of data processing, using DS18B20 si

2、ngle bus digital temperature sensor temperature acquisition, using LCD1602 to output shows collection results. DS18B20 is a way of directly using the single data line, to the digital quantity transfer temperature measurement results of the sensor. The biggest characteristic of this digital thermomet

3、er: hardware simple structure, good anti-jamming, but software control is more complicated.1引言1.1 设计目的设计一个数字温度表，以单片机为核心，能够较为准确测量出温度结果且测 温范围较广的产品。最终该产品要能够运用于实际，如冷冻库，粮仓，储罐，电 讯机房，电力机房，电缆线槽等测温和控制领域。1.2 设计要求(1)数字温度表的温度测量范围：-32 C-85 C；(2)数字温度表的温度测量精度为 0.5C；(3)最终温度的测量结果通过 LCD1602显示。1.3 设计方法(1)分析设计目的，根据要求查阅

4、相关硬件的资料，预设计多种方案，设计 产品功能；(2)根据设计要求，分析各方案的难易程度，比较他们的可操作性，进而基 本确定设计方案(倾向选择硬件结构简单，可靠性强并且各部件市场使用率高的 方案)，选定相应的硬件设备，并进行硬件设计；(3)根据搜索的相关材料，深入分析各部件的特性，绘制总程序流程，进行软件的初步设计，对软件功能模块化分割；(4)根据模块的功能要求，绘制相应的流程图，再编写相应程序的设计和完 成相关调试，以完成软件的基本设计；(5)对产品进行调试、仿真。运用 Proteus进行硬件连接，再在Keil平台下 生成可执行文件，再装入单片机中。进一步分析结果，修改硬件连接和软件程序，

5、确定相关参数。最终，通过多次的调试和修改以完成产品的设计要求。2设计方案及原理本方案使用了 AT89C52单片机作为控制核心，以智能温度传感器DS18B20为 温度测量元件，对各点温度进行检测，使用液晶LCD1602作为显示。总体设计方框图，如图1所示，总体设计方框图，。DS18B20温度采集数据单片机LCD液晶显示图1总体设计方框图3硬件设计3.1 硬件选择(1)单片机：AT89C52g一种低电压，高新能 CMOS8单片机。具片内含8k bytes的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM和256bytes的随机存取数据存 储器(RAM ,和片内置通用8位中央处理器(CPU和Flash储存单元

6、，功能强 大AT89C52II片机适合于许多较为复杂控制应用场合。(2)温度传感器：DS18B20勺数字温度计提供9至12位可编程设备温度读数。 信息被发送到/从DS18B20通过1线接口，所以中央处理器与DS18B2以有一个一 条口线连接。为读写以及温度转换可以从数据线本身获得能量，不需要外接电源。 因为每一个DS18B20勺包含一个独特的序号，多个 ds18b20s可以同时存在于一条 总线。这使得温度传感器放置在许多不同的地方。它的用途很多，包括空调环境 控制，感测建筑物内温设备或机器，并进行过程监测和控制。表 1 DS18B20引脚 功能,如下表所示。(3)显示装置：1602液晶也叫16

7、02字符型液晶，它是一种专门用来显示字 母、数字、符号等的点阵型为如此所以它不能很好地显示图形(用自定义 CGRAM 显示效果也不好)。表2 LCD1602引脚液晶模块。它由若干个 5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的问 隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因功能，下表所示表1 DS18B20引脚功能表在舁 厅P1GND地信号2DQ数字输入输出引脚，开漏单总线接口引脚，当使用寄生电源时， 可向电源提供电源3VDD可选择的VDD引脚,当工作于寄生电源时，该引脚必须接地表2 LCD1602引脚功能表引线号符号电平功能1VSS0

8、VGND2VDD5V+10% 电源电压：+5V3V00-5V液晶驱动电压：调整LCD对比度4RSH/L寄存器选择：1-数据寄存器，0-指令寄存器5R/WH/L 读、写操作选择：1-读，0-写6EH/L 使能信号ENABLE7至14DB0至DB7H/L数据总线3.2 电路连接DS18B20t路连接图见附录，图 2 DS18B2W路连接图LCD1602电路连接图见附录，图 3 LCD1602电路连接图4软件设计本数字温度表的软件程序于附录一（源代码）。4.1 主程序主程序的功能是：启动DS18B20的测温程序，再将采集到的数据传输至89C51 内，最终由液晶显示LCD1602输出结果。如图4所示，

9、主函数流程图。4.2 温度采集子程序温度采集子程序功能是：初始化 DS18B20后，启动测温，将温度的模拟量转 化为数字量，暂存于 DS18B20内的存储器中，再由读位函数判断：温度采集是否结束？若结束，则开始将分别读取高位和低位的数据，最终把采集结果传输到 89C51内。如图5所示，温度采集子函数流程图。开始LCD初始化显示 “ DS18B20 WDB ”启动测温是否检查到测温设备?读取测温结果启动下次测温数据处理LCD显示测温 结果图4主函数流程图14N图5温度采集子函数流程图5系统仿真及实际调试当温度检测为正值时，仿真结果见附录，图6数字温度计仿真图1。当温度检测为负值时，仿真结果见附录

10、，图7数字温度计仿真图2。6总结本次单片机课程设计，让我受益匪浅。具体谈谈以下几方面：首先，关于知识内容的学习。通过本次课程设计，复习和巩固了单片机知识 的有关内容；通过对具体问题的解决，加强了我们理论运用于实际的能力；修改 和调试程序的过程中，进一步锻炼和提高了我们的逻辑思维能力。其次，关于硬件设计的认识。硬件设计主要考虑两方面的问题，设计要求的 实现：根据电子元件的发展要求，我们要在可实现的前提下，选择硬件简单、集 成度高、可靠性强的设计方案；设计的可操作性：软件与硬件呈现互补关系，当 硬件较为简单时，我们需要软件控制实现其功能，因此我们要选择集成度高，控 制方法清晰、实际运用广泛的硬件。

11、然后，关于软件设计的认识。由于产品软件功能的实现是个较为复杂的问题, 通过课程设计我学习到了 “化复杂为简单”的方法。如果每次进行软件设计时， 能够把一个复杂的功能划分成多个具体的模块功能，再逐一对模块具体分析和设 计，便可以更高效、更清晰的解决问题。最后，关于小组答辩和报告书写。通过小组答辩：一方面，培养自己的逻辑 表达能力，为将来的毕业设计和答辩做铺垫；另一方面，通过听取其他同学的设 计方案，我们可以在小组其他成员身上学习到很多，还可以取长补短、查缺补漏。 报告书写不仅可以让我们熟悉论文格式而且能够培养我们严谨的工作态度。7参考文献1王思明，张鑫等.单片机原理及应用系统设计M.北京：科学出

12、版社，2012.2 2陶红艳，余成波 传感器与现代检测技术M.北京：清华大学出版社，2009.3 3清惠.Proteus教程：电子线路设计制版与仿真M.北京：清华大学出版社，2009.124谭浩强.C程序设计M.北京：清华大学出版社，2008.9附录一源代码#include#include#define uint unsigned int#define uchar unsigned char#define LCD1602DB P0 /定义 LCD1602 数据总线sbit LCD1602E=P2A2;/使能控制端sbit LCD1602RW=P2A1；/0 写，1 读sbit LCD1602R

13、S=P2A0；/寄存器选择，0指令寄存器，1数据寄存器sbit DQ=P3A3;uchar T2;void lcd1602w(bit x,uchar y); /中明 LCD1602 读uchar lcd1602r(bit x); /写void Icd1602b(void);/判忙void Icd1602d(char x,char y); /地址void print(uchar ,uchar ,uchar *); 显示void delay(uchar); 延时bit DS18B20reset(void); 复位uchar DS18B20readbyte(void); /读字节void DS18B

14、20writebyte(uchar); 写字节void DS18B20start(void); 启动测温void DS18B20get(void); /读取测温结果bit DS18B20readbit(void); 读位void main()uchar i,f;uchar xsbuf1=DS18B20 WDB ;uchar a,b;unsigned int c;uchar xsbuf8;Icd1602w(0,0x38);/LCD1602初始化，工作方式设置Icd1602w(0,0x06);/输出方式设置Icd1602w(0,0x0c);Icd1602w(0,0x01);Icd1602d(0,0

15、);print(0,0,xsbuf1);DS18B20start();while(1) DS18B20get(); /读取测温结果DS18B20start();/启动下次测温f=0;/符号位清零，为十i=T0&0x0f; /小数部分存于iT0=4;T0=T0&0x0f;T1=4;T1=T1&0xf0；T1=T1|T0；/处理后得整数部分，存于 T1T1127)/负数处理T1=T1+1； 补码转化为原码f=1；/符号位设置为一if(f)符号位的显示xsbuf0=0x2d;负数显示- else xsbuf0=0x20;/ 正数空格xsbuf1=T1/100+48;/ 取百位T1=T1%100;/x

16、sbuf2=T1/10+48;/ 取十位 xsbuf3=T1%10+48;/ 取个位 if(xsbuf1=48)/百位为零，显示空格 xsbuf1=0x20;if(xsbuf2=48)/十位为零，显示空格 xsbuf2=0x20;xsbuf4=.;/显示：小数点xsbuf5=i*10/128+48;/ 小数位 print(3,1,xsbuf);void lcd1602b(void)LCD1602 判忙uchar y;while(1)/循环读状态，直到不忙LCD1602RS=0;/LCD1602RW=1; 读LCD1602E=1;/LCD1602DB=0xff;y=LCD1602DB;LCD16

17、02E=0;/关闭允许if(!(y&0x80) return;void lcd1602w(bit x,uchar y)/LCD1602 写lcd1602b();LCD1602RS=x;/x=0写入命令，x=1写入数据LCD1602RW=0;/写LCD1602E=1;/允许LCD1602DB=y;/发送数据内容LCD1602E=0;/uchar lcd1602r(bit x)/LCD1602 读uchar y;lcd1602b();LCD1602RS=x;LCD1602RW=1;LCD1602E=1;LCD1602DB=0xff;y=LCD1602DB;LCD1602E=0;return(y);

18、void lcd1602d(char x,char y)/写 LCD1602 地址指针 x 表列,y 表行uchar a;a=x+y*0x40+0x80;lcd1602w(0,a);void print(uchar x,uchar y,uchar *s)/LCD1602 显示字符用 x 表列,y 表行，s字符用指针lcd1602d(x,y);while(*s!=0)lcd1602w(1,*s);s+;void delay(uchar us)/淀时函数，延时时间为(10+8*us)微秒uchar i;for(i=us;i0;i-);bit DS18B20reset(void)/复位函数，每次对

19、DS18B2O操作前需要先复位 bit i;DQ=0;delay(59);DQ=1;delay；i=DQ;/读取数据线状态delay(59);return(i);/返回复位结果，0表示检查到结果，1表示未检查到结果bit DS18B20readbit(void)读位bit j;DQ=0;_nop_();DQ=1;_nop_();j=DQ; /读取数据线状态delay；return(j);uchar DS18B20readbyte(void)/债字节函数uchar i,j;for(i=0;i=1;DQ=1;_nop_();if(DQ) j|=0x80;delay；return(j);void D

20、S18B20writebyte(uchar x)/写字节uchar i;for(i=0;i=1;void DS18B20start(void)启动温度转换DS18B20reset();DS18B20writebyte(0xCC);DS18B20writebyte(0x44);void DS18B20get(void)/读温度结果while(!DS18B20readbit();DS18B20reset();DS18B20writebyte(0xCC);DS18B20writebyte(0xbe);T0=DS18B20readbyte();T1=DS18B20readbyte();附录二图2 DS18B20电路连接图图3 LCD1602电路连接图图6数字温度计仿真图1RP1LCD1J1Ct HHq I nF TF-TU2POCWMM nijwiFl.3AflIy3 FC 4 曾 M P08削百P0TWJ7用MB F2W9P2 2ID 用询1 检jUAH P2I3 睦日RWF?.mi3 .k TAL113 3ifshT4leSAFl W3FK pr 2图7数字温度计仿真图2口 X1-j- rST*l1 丁