简易数字式温度计的设计

分数：

单片机技能+电子初级工程师认证培训

设计报告

题目：简易数字式温度计的设计

指导老师：文丽

完成时间： 2012-5-15

华南理工大学广州学院电子信息工程学院

目录

1 引言

2方案设计

3 系统的硬件设计

4 proteus 仿真图

5 系统的软件设计

6 心理体会

7 参考文献

1 引言

在当下,人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，其中数字温度计就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。

本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用，该设计控制器使用单片机AT89S51，测温传感器使用DS18B20，用3位共阳极LED数码管以串口传送数据,实现温度显示,能准确达到以上要求。目前的智能温度传感器(亦称数字温度传感器)是在20世纪90年代中期问世的，它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术(ATE)的结晶，特点是能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器(MCU)。社会的发展使人们对传感器的要求也越来越高，现在的温度传感器正在基于单片机的基础上从模拟式向数字式，从集成化向智能化、网络化的方向飞速发展，并朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展，本文将介绍智能集成温度传感器DS18B20的结构特征及控制方法，并对以此传感器，89S51单片机为控制器构成的数字温度测量装置的工作原理及程序设计作了详细的介绍。

2方案设计

本设计主要是介绍了单片机控制下的温度检测系统，详细介绍了其硬件和软件设计，并对其各功能模块做了详细介绍，其主要功能和指标如下：

●利用温度传感器（DS18B20）测量某一环境温度

●测量范围为-55℃～＋127℃，精度为±0.5℃

●如果测量范围超过＋127℃或低于-55℃蜂鸣器就会自动进行报警

●用液晶显示器LCD进行实际温度值显示

采用AT89S52单片机P3.5口控制温度传感器DS18B20的温度测量，以液晶显示器LCD形式输出测量温度。

图2.1原理图

3 系统的硬件设计

3.1 主控制器

AT89S52 是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能：

3.2 温度传感器工作原理

DS18B20温度传感器是美国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：

•独特的单线接口仅需一个端口引脚进行通讯

•简单的多点分布应用

•无需外部器件

•可通过数据线供电

•零待机功耗

•测温范围-55~+125℃，以0.5℃递增。华氏器件-67~+2570F，以0.90F 递增

•温度以9 位数字量读出

•温度数字量转换时间200ms（典型值）

•用户可定义的非易失性温度报警设置

•报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件

3.3 温度传感器接口电路

4 proteus 仿真图

4.1 仿真图

利用proteus按电路图排放元器件以及连接线路，用keil C51将写好的C

语言进行仿真，获得的仿真图如下所示：

图4.1电路仿真图

4.2 仿真程序

//DS18B20温度检测及其液晶显示

#include //包含单片机寄存器的头文件

#include //包含_nop_()函数定义的头文件

#include

#define uint unsigned int //宏定义unsigned int为 uint，为了使程序更简洁与出现少错误。以下uchar同

#define uchar unsigned char

uchar code digit[11]={"0123456789-"}; //定义字符数组显示数字

unsigned char code Str[]={"MAX:"}; //说明显示的是温度

unsigned char code Ostr[]={"MIN:"};

uchar code str1[]={"Welcome To Use"}; //开机启动时的说明文字

uchar code str2[]={"My Work 2012"}; //开机说明文字

uchar code Error[]={" DS18B20 ERROR"}; //说明没有检测到DS18B20

uchar code Error1[]={" PLEASE CHECK"}; //说明没有检测到DS18B20

uchar code Temp[]={"TEMP:"}; //说明显示的是温度

uchar code User[]={0x10,0x06,0x09,0x08,0x08,0x09,0x06,0x00}; //温度单位uchar flag,tltemp; //负温度标志和临时暂存变量

/******************************************************************************* 以下是对液晶模块的操作程序

*******************************************************************************/ sbit RS=P2^0; //寄存器选择位，将RS位定义为P2.0引脚

sbit RW=P2^1; //读写选择位，将RW位定义为P2.1引脚

sbit E=P2^2; //使能信号位，将E位定义为P2.2引脚

sbit BF=P0^7; //忙碌标志位，，将BF位定义为P0.7引脚

/*****************************************************

函数功能：延时1ms

(3j+2)*i=(3×33+2)×10=1010(微秒)，可以认为是1毫秒

***************************************************/

void delay1ms()

{

uchar i,j;

for(i=0;i<4;i++)

for(j=0;j<33;j++)

;

}

/*****************************************************

函数功能：延时若干毫秒

入口参数：n

***************************************************/

void delaynms(uint n)

{

uint i;

for(i=0;i

delay1ms();

}

/***********************************************************

以下是对蜂鸣器的定义和操作

************************************************************/

sbit beep=P3^6;

void delay500us()

{

uchar i,j;

for(i=0;i<2;i++)

for(j=0;j<33;j++);