基于51单片机的数字温度计设计

基于51单片机的数字温度计设计

一．课题选择

随着时代的发展，控制智能化，仪器小型化，功耗微量化得到广泛关注。单片机控制系统无疑在这方面起到了举足轻重的作用。单片机的应用系统设计业已成为新的技术热点，其中数字温度计就是一个典型的例子，它可广泛应用与生产生活的各个方面，具有巨大的市场前景。

二．设计目的

1.理解掌握51单片机的功能和实际应用。

2.掌握仿真开发软件的使用。

3.掌握数字式温度计电路的设计、组装与调试方法。

三．实验要求

1.以51系列单片机为核心器件，组成一个数字式温度计。

2.采用数字式温度传感器为检测器件，进行单点温度检测。

3.温度显示采用4位LED数码管显示，三位整数，一位小数。

四．设计思路

1.根据设计要求，选择STC89C51RC单片机为核心器件。

2.温度检测采用DS18B20数字式温度传感器。与单片机的接口为P

3.6引脚。

3.采用usb数据线连接充电宝供电，接电后由按钮开关控制电路供电。

硬件电路设计总体框图为图1：

五．系统的硬件构成及功能

1.主控制器

单片机STC89C51RC具有低电压供电和体积小等特点，有40个引脚,其仿真图像如下图所示：

2.显示电路

显示电路采用4位共阳LED数码管，从P3口RXD,TXD串口输出段码。LED数码管在仿真软件中如下图所示：

3.温度传感器

DS18B20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：

1.独特的单线接口仅需一个端口引脚进行通讯。

2.简单的多点分布应用。

3.无需外部器件。

4.可通过数据线供电。

5.零待机功耗。

6.测温范围-55~+125摄氏度。

其电路图如下图所示：

在仿真软件中如下图所示：

DS18B20的测温原理图如下图所示：

在正常测温情况下，DS18B20的测温分辨力为0.5摄氏度，可采用下述方法获得高分辨率的

温度测量结果。：首先用DS18B20提供的读暂存器指令（BEH）读出以0.5摄氏度为分辨率的温度测量结果，然后切去测量结果中的最低有效位（LSB），得到所测实际温度的整数部分Tz，然后再利用BEH指令取计数器1的计数剩余值Cs和每度计数值CD。考虑到DS18B20测量温度的整数部分以0.25、0.75摄氏度为进位界限的关系，实际温度Ts可以用下式计算：Ts=(Tz-0.25)+(CD-Cs)/CD

六．系统整体硬件电路

根据设计要求与设计思路，硬件电路设计框图如下图所示，在仿真软件Proteus上完成，其中LED数码管以动态扫描法实现温度显示，由四个PNP型晶体管Q2，Q3，Q4，Q5和8个电阻组成。基极与单片机的P1.0，P1.1，P1.2连接，DS18B20的数据I/O端与单片机P3.6引脚连接。外部晶振为12MHZ。

七．系统程序设计

数字式温度计的应用程序主要包括主程序，温度检测程序，温度转换程序，LED显示程序等。

其思路如下图所示：

八．测量及其结果分析

1.Proteus仿真结果

软件方面，在Proteus编译下进行，源程序编译及仿真调试。

在软件中选定传感器后可对其进行环境温度设置，如下图，将环境温度设为34.9.

2.硬件测试结果

在硬件测试方面，检查电路板及焊接的质量情况，在焊接无误后通电检查LED显示器。其中成品图如图所示：

通电后，室温下LED的示数如图所示

九．设计心得体会

本次实验对我们组来说是一次难得的经历，首先是第一次接触了仿真软件Proteus,在使用时经历了很多次失败，因为这款软件与以前使用过的软件有很大不同，使用时不停出错，接线时由于原件放置不合理而接的杂乱无章，输入源程序时还算顺利，显示结果比较满意。其次是程序设计，我们在参考别人成功先例的基础上根据自己设计的需要进行编程，其中经历了不少曲折，最后我的收获是编程一定要细心，针对每一个细节，稍有疏忽程序就不能正常运行。

在这次的实践与学习中，尽管期间困难重重，但我们还是从中学习了不少新的知识和技能，也体会到了经历失败最终成功的喜悦。总之，通过这次电工电子综合设计，我收获了很多，我希望自己在今后的各项研究工作中也坚持这种精神。

十．附录源程序

#include

#include

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

sbit DATA = P1^1; //DS18B20接入口

uchar code table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};//

共阴极字型码

int temp;//温度值

int ss;//中间的一个变量

int dd;

int j;

uchar data b;//定时器中断次数

uchar data buf[4];//字型显示中间变量

int alarmH=320;//默认报警值

int alarmL=100;

//定义开关的接入口

sbit k1=P2^5;//+

sbit k2=P2^6;//-

sbit k3=P2^7;//确认

sbit k4=P2^4; //切换

sbit bell=P1^0; //蜂鸣器

sbit HLight=P1^2; //正温指示灯

sbit LLight=P1^3; //负温度指示灯

sbit warn=P1^4;//报警指示灯

sbit Red=P1^6;//温度上限设置指示灯

sbit Green=P1^7; //温度下限设置指示灯

bit set=0;//初始化

bit Flag=0;//设置标志

int n;

//函数的声明区

void key_to1();

void key_to2();

void delay(uint);

void key();

void Show();

//函数的定义区

/*延时子函数*/

void delay(uint num)

{

while(num--) ;

}

//DS18b20温度传感器所需函数，分为初始化，读写字节，读取温度4个函数Init_DS18B20(void)//传感器初始化

{

uchar x=0;

DATA = 1;//DQ复位

delay(10);//稍做延时

DATA = 0;//单片机将DQ拉低

delay(80); //精确延时大于480us//450