數(shù)字溫度計課程設(shè)計---基于51單片機(jī)數(shù)字溫度計設(shè)計

1、<p>　　單片機(jī)原理及系統(tǒng)課程設(shè)計</p><p>　　專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 </p><p>　　班 級： </p><p>　　姓 名： </p><p>　　學(xué) 號： </p><

2、p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　2012 年 7月 1日</p><p>　　基于51單片機(jī)數(shù)字溫度計設(shè)計</p><p>　　1 數(shù)字溫度計的設(shè)計要求與設(shè)計方案</p><p>　　1.1 基本設(shè)計要求</p><p>　　隨著人們生活水平的不斷提高,單片機(jī)控制無疑是人們追求的

3、目標(biāo)之一，它所給人帶來的方便也是不可否定的，其中數(shù)字溫度計就是一個典型的例子，但人們對它的要求越來越高，要為現(xiàn)代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的設(shè)施就需要從數(shù)單片機(jī)技術(shù)入手，一切向著數(shù)字化控制，智能化控制方向發(fā)展。</p><p>　　本設(shè)計所介紹的數(shù)字溫度計與傳統(tǒng)的溫度計相比，具有讀數(shù)方便，測溫范圍廣，測溫準(zhǔn)確，其輸出溫度采用數(shù)字顯示，主要用于對測溫比較準(zhǔn)確的場所，或科研實(shí)驗(yàn)室使用，該設(shè)計控制器使用單片機(jī)

4、AT89C52，測溫傳感器使用DS18B20，用1602液晶實(shí)現(xiàn)溫度顯示，能準(zhǔn)確達(dá)到以上要求。</p><p><b>　　1.2 性能指標(biāo)</b></p><p>　　(1) 基本范圍-50℃-110℃；</p><p>　　(2) 精度誤差小于0.5℃；</p><p>　　(3) 液晶LCD顯示；</p>

5、;<p>　　(4) 可以設(shè)定溫度的上下限報警功能。</p><p>　　2 數(shù)字溫度計系統(tǒng)的硬件設(shè)計</p><p>　　2.1 數(shù)字溫度計硬件框圖</p><p>　　數(shù)字溫度計系統(tǒng)硬件框圖如圖2.1所示。</p><p>　　圖2.1系統(tǒng)的硬件框圖</p><p>　　2.2 AT89C52單片機(jī)&

6、lt;/p><p>　　AT89C52單片機(jī)引腳配置圖，如圖2.2所示。</p><p>　　圖2.2 AT89C52引腳配置截圖</p><p><b>　　2.3 總設(shè)計圖</b></p><p>　　數(shù)字溫度計系統(tǒng)的硬件總設(shè)計圖如圖2.3所示。</p><p><b>　　圖2.3總設(shè)

7、計圖</b></p><p>　　如圖2.3所示，AT89C52的時鐘電路是單片機(jī)內(nèi)部有一個高增益、反相放大器，其輸入端為芯片引腳XTAL1，其輸出端為引腳XTAL2。通過這兩個引腳在芯片外并接石英晶體振蕩器和兩只電容（電容和一般取33pF）。構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。</p><p>　　AT89C52的按鍵復(fù)位操作，若要復(fù)位，只要按圖中的RESET鍵，電源VCC經(jīng)電阻分壓，

8、在RESET端產(chǎn)生一個復(fù)位高電平。</p><p>　　顯示電路對于現(xiàn)實(shí)電路我們采用LCD1602液晶顯示。 </p><p>　　故障狀態(tài)指示電路本設(shè)計采用發(fā)光二級管以及蜂鳴器對運(yùn)行方式進(jìn)行指示，可清楚看到系統(tǒng)的故障狀態(tài)。</p><p>　　3 數(shù)字溫度計系統(tǒng)的軟件設(shè)計及系統(tǒng)整體流程</p><p><b>　　3.1 總體流程

9、圖</b></p><p>　　數(shù)字溫度計系統(tǒng)總體流程圖如圖3.1所示。</p><p>　　圖3.1 主流序流程圖</p><p>　　3.2 子程序流程圖</p><p>　　數(shù)字溫度計系統(tǒng)子程序主要包含：讀溫度子程序、轉(zhuǎn)換溫度子程序、計算溫度子程序。</p><p>　　3.2.1 讀溫度子程序流程圖

10、</p><p>　　讀溫度子程序流程圖如圖3.2所示。</p><p>　　圖3.2 讀溫度子程序流程圖</p><p>　　3.2.2 轉(zhuǎn)換溫度子程序流程圖</p><p>　　轉(zhuǎn)換溫度子程序流程圖如圖3.3所示。</p><p>　　圖3.3 轉(zhuǎn)換溫度子程序流程圖</p><p>　　3.

11、2.3 計算溫度子程序流程圖</p><p>　　計算溫度子程序流程圖如圖3.4所示。</p><p>　　圖3.4 計算溫度子程序流程圖</p><p><b>　　4 設(shè)計體會與小結(jié)</b></p><p>　　通過這次對數(shù)字溫度計的設(shè)計與制作，讓我了解了設(shè)計電路的程序，也讓我了解了關(guān)于數(shù)字溫度計的原理與設(shè)計理念。本

12、設(shè)計主要完成了一款簡單的數(shù)字溫度計設(shè)計，溫度通過LCD屏顯示出來。實(shí)現(xiàn)溫度測試的基本功能要求。</p><p>　　在1周的課程設(shè)計中我學(xué)會了很多的東西。經(jīng)過自己努力，基本上完成了設(shè)計要求的內(nèi)容，在系統(tǒng)可行性分析、原理圖設(shè)計等方面都作了許多實(shí)際工作，取得了一些成績，同時也存在一些不足。對于本次的課程設(shè)計還有很大提升空間，目前僅完成的是基本功能實(shí)現(xiàn)，還有很多的擴(kuò)展功能可以提升。</p><p&g

13、t;　　在這次課程設(shè)計中我發(fā)現(xiàn)，凡事都要自己去動下手，去實(shí)踐一下，遇到困難，永遠(yuǎn)不要沮喪氣餒，只有這樣才能讓自己進(jìn)一步的去學(xué)會新的東西和知識。在動手的過程中，不僅能增強(qiáng)實(shí)踐能力，而且在理論上可以有更深的認(rèn)識。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 李群芳,張士軍,黃建.單片微型計算機(jī)與接口技術(shù)[M].北京:電子工業(yè)出版.2008.

14、</p><p>　　[2] 丁元杰,吳大偉.單片微機(jī)習(xí)題集與實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書[M].機(jī)械工業(yè)出版社.2004.</p><p>　　[3] 張友德,趙志英,涂時亮.單片微型機(jī)原理[M].上海:復(fù)旦大學(xué)出版社.2005.</p><p><b>　　附錄A 源程序</b></p><p>　　//使用1602LCD顯示DS18

15、B20轉(zhuǎn)換的溫度值</p><p>　　#include <reg52.H></p><p>　　#include <intrins.H></p><p>　　#include <math.H></p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p&g

16、t;　　#define uint unsigned int</p><p>　　sbit RS = P3^0; //數(shù)據(jù)/命令選擇端(H/L)</p><p>　　sbit LCDEN = P3^2; //使能端</p><p>　　sbit deng=P1^6; //超過溫度限制指示燈</p><p>　　sbit beep=P1

17、^7; //超過溫度限制報警器</p><p>　　uchar high=30; //最高溫度</p><p>　　uchar low=10; //最低溫度</p><p>　　unsigned char r;</p><p>　　void delayUs() //短延時</p><p>&l

18、t;b>　　{</b></p><p><b>　　_nop_();</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void delayMs(uint a) //長延時</p><p><b>　　{</b></p>

19、<p>　　uint i, j;</p><p>　　for(i = a; i > 0; i--)</p><p>　　for(j = 100; j > 0; j--);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　//第一行開始地址為0x80, 第二行開始地址為0xc0;<

20、;/p><p>　　//寫命令:RS=0, RW=0;</p><p>　　void writeComm(uchar comm)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　RS = 0; </p><p>　　P2 = comm;</p><p>　　L

21、CDEN = 1;</p><p>　　delayUs();</p><p>　　LCDEN = 0;</p><p>　　delayMs(1);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　//寫數(shù)據(jù):RS=1, RW=00</p><p>　　void

22、writeData(uchar dat)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　RS = 1;</b></p><p><b>　　P2 = dat;</b></p><p>　　LCDEN = 1;</p><p>　　d

23、elayUs();</p><p>　　LCDEN = 0;</p><p>　　delayMs(1);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　//初始化函數(shù)</b></p><p>　　//顯示模式, 固定指令為00111000=0x38, 1

24、6*2顯示, 5*7點(diǎn)陣,8位數(shù)據(jù)接口</p><p>　　//顯示開/關(guān)及光標(biāo)設(shè)置00001100=0x0c</p><p>　　//指令1: 00001DCB : D:開顯示/關(guān)顯示(H/L); C:顯示光標(biāo)/不顯示(H/L), B:光標(biāo)閃爍/不閃爍(H/L)</p><p>　　//指令2: 000001NS :</p><p>　　/

25、/N=1, 當(dāng)讀/寫一個字符后地址指針加1, 且光標(biāo)也加1; N=0則相反</p><p>　　//S=1, 當(dāng)寫一個字符, 整屏顯示左移(N=1)或右移(N=0), 但光標(biāo)不移動; S=0, 整屏不移動</p><p>　　void init()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　writeC

26、omm(0x38); //顯示模式</p><p>　　writeComm(0x0c); //開顯示, 關(guān)光標(biāo)</p><p>　　writeComm(0x06); //寫字符后地址加1, 光標(biāo)加1</p><p>　　writeComm(0x01); //清屏</p><p><b>　　}</b></p>

27、<p>　　void writeString(uchar * str, uchar length)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uchar i;</b></p><p>　　for(i = 0; i < length; i++)</p><p&

28、gt;<b>　　{</b></p><p>　　writeData(str[i]);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/*****************************DS18B20********

29、***********************/</p><p>　　sbit ds = P3^7;</p><p>　　//初始化DS18B20</p><p>　　//讓DS18B20一段相對長時間低電平, 然后一段相對非常短時間高電平, 即可啟動</p><p>　　void dsInit()</p><p>&

30、lt;b>　　{</b></p><p>　　//對于11.0592MHz時鐘, unsigned int型的i, 作一個i++操作的時間大于為8us</p><p>　　unsigned int i; </p><p><b>　　ds = 0;</b></p><p>　　i = 100; /

31、/拉低約800us, 符合協(xié)議要求的480us以上</p><p>　　while(i>0) i--;</p><p>　　ds = 1; //產(chǎn)生一個上升沿, 進(jìn)入等待應(yīng)答狀態(tài)</p><p><b>　　i = 4;</b></p><p>　　while(i>0) i--;</p>

32、<p><b>　　}</b></p><p>　　void dsWait()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned int i;</p><p>　　while(ds); </p><p>　　while(~ds); /

33、/檢測到應(yīng)答脈沖</p><p><b>　　i = 4;</b></p><p>　　while(i > 0) i--;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　//向DS18B20讀取一位數(shù)據(jù)</p><p>　　//讀一位, 讓DS18B20一

34、小周期低電平, 然后兩小周期高電平, </p><p>　　//之后DS18B20則會輸出持續(xù)一段時間的一位數(shù)據(jù)</p><p>　　bit readBit()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned int i;</p><p><b>　　bit

35、 b;</b></p><p><b>　　ds = 0;</b></p><p>　　i++; //延時約8us, 符合協(xié)議要求至少保持1us</p><p><b>　　ds = 1; </b></p><p>　　i++; i++; //延時約16us, 符合協(xié)議要求的至少延

36、時15us以上</p><p><b>　　b = ds;</b></p><p><b>　　i = 8; </b></p><p>　　while(i>0) i--; //延時約64us, 符合讀時隙不低于60us要求</p><p><b>　　return b;</b

37、></p><p><b>　　}</b></p><p>　　//讀取一字節(jié)數(shù)據(jù), 通過調(diào)用readBit()來實(shí)現(xiàn)</p><p>　　unsigned char readByte()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned i

38、nt i;</p><p>　　unsigned char j, dat;</p><p><b>　　dat = 0;</b></p><p>　　for(i=0; i<8; i++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　j = readBit

39、();</p><p>　　//最先讀出的是最低位數(shù)據(jù)</p><p>　　dat = (j << 7) | (dat >> 1);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　return dat;</p><p><b>　　}</b&g

40、t;</p><p>　　//向DS18B20寫入一字節(jié)數(shù)據(jù)</p><p>　　void writeByte(unsigned char dat)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned int i;</p><p>　　unsigned char j;&l

41、t;/p><p><b>　　bit b;</b></p><p>　　for(j = 0; j < 8; j++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　b = dat & 0x01;</p><p>　　dat >>= 1;//

42、寫"1", 將DQ拉低15us后, 在15us~60us內(nèi)將DQ拉高, 即完成寫1</p><p><b>　　if(b) </b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　ds = 0;</b></p><p>　　i++;

43、 i++; //拉低約16us, 符號要求15~60us內(nèi)</p><p>　　ds = 1; </p><p>　　i = 8; while(i>0) i--; //延時約64us, 符合寫時隙不低于60us要求</p><p><b>　　}</b></p><p>　　else //寫"

44、0", 將DQ拉低60us~120us</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　ds = 0;</b></p><p>　　i = 8; while(i>0) i--; //拉低約64us, 符號要求</p><p><b>　　ds = 1;

45、</b></p><p>　　i++; i++; //整個寫0時隙過程已經(jīng)超過60us, 這里就不用像寫1那樣, 再延時64us了</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p&

46、gt;<p>　　//向DS18B20發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換命令</p><p>　　void sendChangeCmd()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　dsInit(); //初始化DS18B20, 無論什么命令, 首先都要發(fā)起初始化</p><p>　　dsWait();

47、 //等待DS18B20應(yīng)答</p><p>　　delayMs(1); //延時1ms, 因?yàn)镈S18B20會拉低DQ 60~240us作為應(yīng)答信號</p><p>　　writeByte(0xcc); //寫入跳過序列號命令字 Skip Rom</p><p>　　writeByte(0x44); //寫入溫度轉(zhuǎn)換命令字 Convert T</p&

48、gt;<p><b>　　}</b></p><p>　　//向DS18B20發(fā)送讀取數(shù)據(jù)命令</p><p>　　void sendReadCmd()</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　dsInit();</b></p&g

49、t;<p><b>　　dsWait();</b></p><p>　　delayMs(1);</p><p>　　writeByte(0xcc); //寫入跳過序列號命令字 Skip Rom</p><p>　　writeByte(0xbe); //寫入讀取數(shù)據(jù)令字 Read Scratchpad</p><

50、p><b>　　}</b></p><p><b>　　//獲取當(dāng)前溫度值</b></p><p>　　int getTmpValue()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned int tmpvalue;</p>&l

51、t;p>　　int value; //存放溫度數(shù)值</p><p><b>　　float t;</b></p><p>　　unsigned char low, high;</p><p>　　sendReadCmd();</p><p>　　//連續(xù)讀取兩個字節(jié)數(shù)據(jù)</p><p>　　

52、low = readByte(); </p><p>　　high = readByte();</p><p>　　//將高低兩個字節(jié)合成一個整形變量</p><p>　　//計算機(jī)中對于負(fù)數(shù)是利用補(bǔ)碼來表示的</p><p>　　//若是負(fù)值, 讀取出來的數(shù)值是用補(bǔ)碼表示的, 可直接賦值給int型的value</p><

53、p>　　tmpvalue = high;</p><p>　　tmpvalue <<= 8;</p><p>　　tmpvalue |= low;</p><p>　　value = tmpvalue;</p><p>　　//使用DS18B20的默認(rèn)分辨率12位, 精確度為0.0625度, 即讀回數(shù)據(jù)的最低位代表0.062

54、5度</p><p>　　t = value * 0.0625;</p><p>　　//將它放大10倍, 使顯示時可顯示小數(shù)點(diǎn)后一位, 并對小數(shù)點(diǎn)后第二位進(jìn)行4舍5入</p><p>　　//如t=11.0625, 進(jìn)行計數(shù)后, 得到value = 111, 即11.1 度</p><p>　　//如t=-11.0625, 進(jìn)行計數(shù)后, 得

55、到value = -111, 即-11.1 度</p><p>　　value = t * 10 + (value > 0 ? 0.5 : -0.5); //大于0加0.5, 小于0減0.5</p><p>　　return value;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　

56、　//顯示溫度</b></p><p>　　void display(int v) </p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char count;</p><p>　　unsigned char datas[] = {0, 0, 0, 0};</p>&l

57、t;p>　　unsigned int tmp = abs(v);</p><p>　　datas[0] = tmp / 1000;</p><p>　　datas[1] = tmp % 1000 / 100;</p><p>　　datas[2] = tmp % 100 / 10;</p><p>　　datas[3] = tmp %

58、10;</p><p>　　r= tmp/10;</p><p>　　writeComm(0xc0+3);</p><p><b>　　if(v < 0)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　writeString("- &qu

59、ot;, 2);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　writeString("+ ", 2);</p><p><b

60、>　　}</b></p><p>　　if(datas[0] != 0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　writeData('0'+datas[0]);</p><p><b>　　}</b></p><p>　

61、　for(count = 1; count != 4; count++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　writeData('0'+datas[count]);</p><p>　　if(count == 2)</p><p><b>　　{</b>&l

62、t;/p><p>　　writeData('.');</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/***********************

63、*******報警*******************************/</p><p>　　void BEEP()//報警</p><p>　　{if((r>=high&&r<129)||r<low)</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　beep=

64、!beep;</p><p><b>　　deng=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　{beep=1;</b></p><p><b

65、>　　deng=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　} </b></p><p>　　/******************************DS18B20*******************************/</p>&

66、lt;p>　　void main()</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　uchar table[] = "Now Temperature ";</p><p>　　delayMs(1);</p><p>　　sendChangeCmd();</p>

67、<p><b>　　init();</b></p><p>　　writeComm(0x80);</p><p>　　writeString(table, 16);</p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></

68、p><p>　　delayMs(1000); //溫度轉(zhuǎn)換時間需要750ms以上</p><p>　　writeComm(0xc0);</p><p>　　display(getTmpValue());</p><p>　　sendChangeCmd();</p><p><b>　　BEEP();</b&

69、gt;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　附錄B 運(yùn)行圖示</b></p><p><b>　　正常溫度顯示</b></p><p>　　溫度計正常溫度顯示如