畢業(yè)設(shè)計---基于單片機的溫度計的設(shè)計

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘要 …………………………………………………………………………………………2 </p><p>　　1、緒論………………………………………………………………………………………3</p><p>　　2、硬件系統(tǒng)設(shè)計……………………………………………………………………………3&l

2、t;/p><p>　　2.1、主控制電路……………………………………………………………………………3</p><p>　　2.2、測溫電路………………………………………………………………………………4</p><p>　　2.2.1、DS18B20介紹………………………………………………………………………4</p><p>　　2.2.2、測溫電

3、路……………………………………………………………………………5</p><p>　　2.3、顯示電路………………………………………………………………………………5</p><p>　　2.4、電源電路………………………………………………………………………………6</p><p>　　2.5、報警電路………………………………………………………………………………6 &l

4、t;/p><p>　　3、程序設(shè)計…………………………………………………………………………………7</p><p>　　3.1、主程序…………………………………………………………………………………7 </p><p>　　3.2、溫度轉(zhuǎn)換子程序………………………………………………………………………7 </p><p>　　3.3、溫度顯示子程序

5、………………………………………………………………………8 </p><p>　　3.4、報警子程序……………………………………………………………………………9</p><p>　　4、數(shù)據(jù)測試…………………………………………………………………………………9</p><p>　　5、總結(jié)與體會 ……………………………………………………………………………10</p

6、><p>　　參考文獻……………………………………………………………………………………11</p><p>　　致謝…………………………………………………………………………………………12</p><p>　　附錄…………………………………………………………………………………………13</p><p><b>　　摘要</b>

7、;</p><p>　　傳統(tǒng)的溫度檢測以熱敏電阻為溫度敏感元件。熱敏電阻的成本低，但需后續(xù)信號處理電路，而且可靠性相對較差，測溫準(zhǔn)確度低，檢測系統(tǒng)也有一定的誤差。與傳統(tǒng)的溫度計相比，這里設(shè)計的數(shù)字溫度計具有讀數(shù)方便，測溫范圍廣，測溫精確，數(shù)字顯示，適用范圍寬等特點。選用AT89C51型單片機作為主控制器件，DSl8B20作為測溫傳感器通過4位共陽極LED數(shù)碼管串口傳送數(shù)據(jù)，實現(xiàn)溫度顯示。通過DSl8B20直接讀取

8、被測溫度值，進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，該器件的物理化學(xué)性能穩(wěn)定，線性度較好，在0℃~100℃最大線性偏差小于0.1℃。該器件可直接向單片機傳輸數(shù)字信號，便于單片機處理及控制。另外，該溫度計還能直接采用測溫器件測量溫度，從而簡化數(shù)據(jù)傳輸與處理過程。</p><p>　　關(guān)鍵詞：AT89S51、DS18B20、74LS573、LM7805</p><p><b>　　1 緒論</b>

9、;</p><p>　　隨著人們生活水平的不斷提高,單片機控制無疑是人們追求的目標(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)施就需要從單片機技術(shù)入手，一切向著數(shù)字化控制，智能化控制方向發(fā)展。 溫度測量在物理實驗、醫(yī)療衛(wèi)生、食品生產(chǎn)等領(lǐng)域，尤其在熱學(xué)試驗（如：物體的比熱容、汽化熱、熱功當(dāng)量、壓強溫度系數(shù)等

10、教學(xué)實驗）中，有特別重要的意義。現(xiàn)在所使用的溫度計通常都是精度為1℃和0.1℃的水銀、煤油或酒精溫度計。這些溫度計的刻度間隔通常都很密，不容易準(zhǔn)確分辨，讀數(shù)困難，而且他們的熱容量還比較大，達到熱平衡所需的時間較長，因此很難讀準(zhǔn)，并且使用非常不方便。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)確等優(yōu)點，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，或科研實驗室使用。目前溫度計的發(fā)展很快，從原始的玻

11、璃管溫度計發(fā)展到了現(xiàn)在的熱電阻溫度計、熱電偶溫度計、數(shù)字溫度計、電子溫度計等等，溫度計中傳感器是它的重要組成部分，它的精度、靈敏度基本決定了溫度計的精度、測量范圍、控制</p><p><b>　　2 硬件系統(tǒng)設(shè)計</b></p><p><b>　　2.1 主控制電路</b></p><p>　　是一種低功耗、高性能C

12、MOS8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。單片機控制電路如圖所示。</p><p>　　AT89S52單片機的

13、主要特性：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個16 位 定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口， 片內(nèi)晶振及時鐘電路。</p><p><b>　　測溫電路</b></p><p>　　2.2.1 DS18B20介紹</p><p>　　該產(chǎn)品采用美國DALLAS公司生產(chǎn)

14、的 DS18B20可組網(wǎng)數(shù)字溫度傳感器芯片封裝而成，具有耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測溫和控制領(lǐng)域。 </p><p><b>　　技術(shù)性能描述: </b></p><p>　　1 獨特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。 </p><p&

15、gt;　　2 測溫范圍 －55℃～＋125℃，固有測溫分辨率0.5℃。 </p><p>　　3 支持多點組網(wǎng)功能，多個DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，最多只能并聯(lián)8個，如果數(shù)量過多，會使供電電源電壓過低，從而造成信號傳輸?shù)牟环€(wěn)定，實現(xiàn)多點測溫。 </p><p>　　4 工作電源: 3~5V/DC。 </p><p>　　5 在使用中不需要任何外圍元件。 &

16、lt;/p><p>　　6 測量結(jié)果以9~12位數(shù)字量方式串行傳送。 </p><p>　　7 不銹鋼保護管直徑 Φ6。</p><p>　　8 適用于DN15~25, DN40~DN250各種介質(zhì)工業(yè)管道和狹小空間設(shè)備測溫。 </p><p>　　9 標(biāo)準(zhǔn)安裝螺紋 M10X1, M12X1.5, G1/2”任選。 </p><

17、;p>　　10 PVC電纜直接出線或德式球型接線盒出線,便于與其它電器設(shè)備連接。</p><p>　　DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。</p><p>　　DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲器包括一個高速暫存RAM和一個非易失性的可電擦除的E2RAM,后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器TH、TL和結(jié)構(gòu)寄存器

18、。 </p><p>　　2.2.2 測溫電路</p><p>　　溫度傳感器的單總線(1-Wire)與單片機的P2．0連接，P2．0是單片機的高位地址線A8。P2端口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I／O，其輸出緩沖級可驅(qū)動(吸收或輸出電流)4個TTL邏輯門電路。對該端口寫“1”，可通過內(nèi)部上拉電阻將其端口拉至高電平，此時可作為輸入口使用，這是因為內(nèi)部存在上拉電阻，某一引腳被外部信號拉低時

19、會輸出一個電流。在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時。如執(zhí)行MOVX DPTR指令，則表示P2端口送出高8位的地址數(shù)據(jù)。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時，可執(zhí)行MOVX RI指令，P2端口內(nèi)容即為特殊功能寄存器(SFR)區(qū)中R2寄存器內(nèi)容，整個訪問期間不改變。在Flash編程和程序校驗時，P2端口也接收高位地址和其他控制信號。圖4為DSl8820內(nèi)部結(jié)構(gòu)。DSl8820與單片機的接口如圖。</p><p

20、><b>　　2.3 顯示電路</b></p><p>　　采用技術(shù)成熟的74HCl64實現(xiàn)串并轉(zhuǎn)換。LED顯示分為靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示。這里采用靜態(tài)顯示，系統(tǒng)通過單片機的串行口來實現(xiàn)靜態(tài)顯示。串行口為方式零狀態(tài)，即工作在移位寄存器方式，波特率為振蕩頻率的1/12。當(dāng)器件執(zhí)行任何一條將SBUF作為目的寄存器的命令時，數(shù)據(jù)便開始從RXD端發(fā)送。在寫信號有效時，相隔一個機器周期后發(fā)送控制端S

21、END有效，即允許RXD發(fā)送數(shù)據(jù)，同時允許從TXD端輸出移位脈沖。顯示電路的連接如圖。</p><p><b>　　2.4 電源電路</b></p><p>　　由于該系統(tǒng)需要穩(wěn)定的5 V電源，因此設(shè)計時必須采用能滿足電壓、電流和穩(wěn)定性要求的電源。該電源采用三端集成穩(wěn)壓器LM7805。它僅有輸入端、輸出端及公共端3個引腳，其內(nèi)部設(shè)有過流保護、過熱保護及調(diào)整管安全保護電

22、路．由于所需外接元件少，使用方便、可靠，因此可作為穩(wěn)壓電源。電源電路連接如圖。</p><p><b>　　2.5 報警電路</b></p><p>　　系統(tǒng)中的報警電路是由發(fā)光二極管和限流電阻組成。</p><p><b>　　3 程序設(shè)計</b></p><p>　　系統(tǒng)程序主要包括主程序，溫度

23、轉(zhuǎn)換子程序，溫度顯示子程序，報警子程序等。</p><p><b>　　3.1主程序</b></p><p>　　主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實時顯示，讀出并處理DS18B20的測量的當(dāng)前溫度值，溫度測量每秒進行一次。其流程圖與程序如下</p><p>　　void main(void)</p><p><b>

24、;　　{</b></p><p>　　Sound_Off;</p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　convert_temp(); </p><p>　　display();</p&g

25、t;<p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　3.2溫度轉(zhuǎn)換子程序</p><p>　　溫度轉(zhuǎn)換子程序的流程圖和主要程序（轉(zhuǎn)換部分）如下：</p><p>　　void convert_temp(void)</p><

26、;p><b>　　{ </b></p><p>　　reset_18b20();</p><p>　　write_a_byte(0xcc); </p><p>　　write_a_byte(0x44);</p><p>　　delay_18b20(150);</p><p>　　rese

27、t_18b20();</p><p>　　write_a_byte(0xcc); </p><p>　　write_a_byte(0xbe);</p><p>　　templ=read_a_byte();</p><p>　　temph=read_a_byte();</p><p><b>　　} <

28、/b></p><p>　　3.3溫度顯示子程序</p><p>　　把溫度轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)以整數(shù)和小數(shù)的形式顯示出來。程序如下</p><p>　　void display(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar a,b;</p><

29、;p><b>　　int i;</b></p><p>　　a=((temph&0x07)<<4)|((templ>>4)&0x0f);//整數(shù)部分</p><p>　　b=(templ&0x0f)*6.25;//小數(shù)部分</p><p>　　for(i = 0;i < 500; i

30、++)</p><p>　　{ Select_num4;</p><p>　　Output = led[a/10]; }</p><p>　　Output = 0xFF;</p><p>　　for(i = 0;i < 500; i ++)</p><p>　　{ Select_num3;</p>

31、;<p>　　Output = led[a%10] & 0x7f; }</p><p>　　Output = 0xFF;</p><p>　　for(i = 0;i < 500; i ++)</p><p>　　{ Select_num2;</p><p>　　Output = led[b/10]; }<

32、;/p><p>　　Output = 0xFF;</p><p>　　for(i = 0;i < 500; i ++)</p><p>　　{ Select_num1;</p><p>　　Output = led[b%10]; }</p><p>　　Output = 0xFF;</p><

33、p><b>　　3.4報警子程序</b></p><p>　　蜂鳴器低電平有效，當(dāng)溫度低于18度高于25度報警。程序如下</p><p>　　if((a > 25) || (a < 18))</p><p><b>　　{</b></p><p>　　Sound_On;</

34、p><p><b>　　}</b></p><p>　　else Sound_Off; </p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　4 數(shù)據(jù)測試</b></p><p>　　本設(shè)計通過keil軟件編譯程序，通過proteus IS

35、IS實現(xiàn)仿真現(xiàn)象，現(xiàn)象中85.00度為初始溫度，因為DS18B20有嚴(yán)格的時間規(guī)定，所以仿真中數(shù)字有點閃爍。顯示人體最適的環(huán)境溫度是18到25度，所以該設(shè)計特別設(shè)計了低于18度高于25度喇叭響（即為報警），以給人們提供信息是否需要開空調(diào)開取暖器之類的。仿真圖如下</p><p><b>　　5 總結(jié)與體會</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計是對大學(xué)所學(xué)知識的一次運用

36、和檢閱，同時對自學(xué)能力提出很高的要求。</p><p>　　首先，在做這次課程設(shè)計的過程中，我學(xué)會了高效率的查閱資料、運用工具書、利用網(wǎng)絡(luò)查找資料。為了讓自己的設(shè)計更加完善，查閱這方面的實際資料是十分必要的，也是必不可少的。</p><p>　　其次，在這次課程設(shè)計中，我運用了以前學(xué)過的專業(yè)課知識，如：proteus仿真、C語言、電路分析基礎(chǔ)等。我深刻認(rèn)識到學(xué)習(xí)不應(yīng)該有偏科現(xiàn)象，各方面的知

37、識都應(yīng)該要接觸，認(rèn)真學(xué)習(xí)每門課程。</p><p>　　最后，要做好一個課程設(shè)計，就必須做到：在設(shè)計程序之前，對所用單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有一個系統(tǒng)的了解，知道該單片機有哪些資源；要有一個清晰的思路和一個完整的軟件流程圖；在設(shè)計程序時，反復(fù)修改、不斷改進是程序設(shè)計的必經(jīng)之路；要養(yǎng)成注釋程序的好習(xí)慣，這樣為資料的保留和交流提供了方便；在設(shè)計中遇到的問題要記錄，以免下次遇到同樣的問題。</p><p&g

38、t;　　在以后的工作學(xué)習(xí)中，要理論聯(lián)系實際，把我們所學(xué)的理論知識用到實際當(dāng)中。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 曾令琴，電路分析基礎(chǔ)（第2版），北京，人民郵電出版社，2008.</p><p>　　[2] 譚浩強，C語言程序設(shè)計（第2版），北京，清華大學(xué)出版社，2008.</p><

39、p>　　[3] 王廷才，電子線路CAD Protel 99 SE（第2版），北京，機械工業(yè)出版社，2007.</p><p>　　[4] 張秀國，單片機C語言程序設(shè)計教程與實訓(xùn)，北京，北京大學(xué)出版社，2008.</p><p><b>　　[5] 百度文庫</b></p><p><b>　　[6] 豆丁網(wǎng)</b>&

40、lt;/p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　畢業(yè)論文即將完成，我的學(xué)生生涯也要告一段落了。借此機會，我要對三年來幫助過我的人表示深深的感謝。</p><p>　　我要特別感謝我的指導(dǎo)老師xx老師的熱情關(guān)懷和悉心指導(dǎo)。在我撰寫論文的過程中，xx老師傾注了大量的心血和汗水，無論是在論文的選題、構(gòu)思和資料的收集方面，還是在論文的

41、研究方法以及成文定稿方面，我都得到了xx老師悉心細致的教誨和無私的幫助，在此表示真誠地感謝和深深的謝意。</p><p>　　在論文的寫作過程中，也得到了許多同學(xué)的寶貴建議，同時還到許多在工作過程中許多同事的支持和幫助，在此一并致以誠摯的謝意。</p><p>　　感謝所有關(guān)心、支持、幫助過我的良師益友。</p><p>　　最后，向在百忙中抽出時間對本文進行評審并