(完整版)基于51单片机的数字温度计

硬件课程设计实验报告课题：数字温度计

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课设成绩：

目录

一．需求分析 (1)

二．概要设计 (1)

三．硬件电路设计 (3)

四．系统软件设计 (5)

五．软件仿真 (8)

六．实际连接与调试 (9)

七．本次课设的收获与感受 (11)

附录（程序源代码） (12)

一．需求分析

功能要求：

测量环境温度，采用接触式温度传感器测量，用数码管显示温度值。

设计要求：

（一）功能要求

(1) 由4位数码管显示当前温度。

(2) 具备报警，报警门限通过键盘设置。

(3) 精度为0.5℃。

（二）画出参考的电路原理图

（三）画出主程序及子程序流程图、画出MCS51内部RAM分配图，并进行适当地解释。

（四）写出实现的程序及实现过程。并进行适当地解释说明。

二．概要设计

（一）方案选择

由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路，感温电路比较麻烦。进而考虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常容易想到的，所以可以采用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。

（二）系统框图

该系统可分为以下七个模块：

（1）控制器：采用单片机STC89C52对采集的温度数据进行处理；

（2）温度采集：采用DS18B20直接向控制器传输12位二进制数据；

（3）温度显示：采用了4个LED共阴极七段数码管显示实际温度值；

（4）门限设置：主要实现模式切换及上下门限温度的调节；

（5）报警装置：采用发光二极管进行报警，低于低门限或高于高门限均使其发光；

（6）复位电路：对整个系统进行复位；

（7）时钟振荡模块：为整个系统提供统一的时钟周期。

（三）重要器件及其相关参数

（1）单片机STC89C52

P0.0~P0.7：通用I/O引脚或数据低8位地址总线复用地

址；

P1.0~P1.7：通用I/O引脚；

P2.0~P2.7：通用I/O引脚或高8位地址总线复用地址；

P3.0~P3.7：通用I/O引脚或第二功能引脚（RxD、TxD、

INT0、INT1、T0、T1、WR、RD）；

XTAL1、XTAL2：外接晶振输入端；

RST/Vpd：复位信号输入引脚/备用电源输入引脚；

Vcc：接+5V电源；

Vss：地端。

（2）DS18B20

(a)通过单线总线端口访问 DS1820 的协议如下：

•初始化

• ROM 操作命令

•存储器操作命令

•执行/数据

DS1820 需要严格的协议以确保数据的完整性。协议包括几种单线信号类型：复位脉冲、存在脉冲、写0、写1、读0 和读1。所有这些信号，除存在脉冲外，都是由总线控制器发出的。和 DS1820 间的任何通讯都需要以初始化序列开始，初始化序列见图11。一个复位脉冲跟着

一个存在脉冲表明DS1820 已经准备好发送和接收数据（适当的ROM 命令和存储器操作命令）

(b)当总线上只有一个器件时，DS18B20读温度的流程为：

复位发0CCH SKIP ROM命令发44H开始转换命令延时复位发0CCHSKIP ROM命令发0BEH读存储器命令连续读出两个字节数据（即温度）结束。

➢Convert T [44h]

这条命令启动一次温度转换而无需其他数据。温度转换命令被执行，而后DS1820 保持等待状态。如果总线控制器在这条命令之后跟着发出读时间隙，而DS1820 又忙于做时间转换的话，DS1820 将在总线上输出“0”，若温度转换完成，则输出“1”。如果使用寄生电源，总线控制器必须在发出这条命令后立即起动强上拉，并保持500ms。

➢Read Scratchpad [BEh]

这个命令读取暂存器的内容。读取将从字节0 开始，一直进行下去，直到第9（字节8，CRC）字节读完。如果不想读完所有字节，控制器可以在任何时间发出复位命令来中止读取。(c)DS18b20 用12 位存贮温值度最高位为符号位，下图为18b20 的温度存储方式，负温度S=1 正温度S=0

LSB：

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

三．硬件电路设计

本次实验采用了老师提供的单片机系统，所以整体的硬件电路设计需要在已知的硬件条件下进行设计。

(一)下图为已有的单片机系统部分电路图

分析：(1)由上图可知，时钟振荡电路，复位电路均以在原系统中正确连接。

(2)数字温度计所需的显示电路电路中，原系统将段码输出连在P2接口中，但由图

可知，该图中的六个数码管中的小数点均无法点亮，原因在于图中并未对其进行连接，也无引脚供外界连接。而六个数码管的位选端口连在P1接口上。本次课程设计中，我们选择使用P1.0~P1.3上所连接的四个数码管。

(3)通过软件测试验证，原系统中的数码管为共阴极，且原系统中位选信号是通过

一个反向器之后才输入数码管。

(4)原系统中P0端口未使用，所以可以用排线引出，连接我们所需要补充的电路，

包括DS18B20总线输入电路、门限设置电路以及报警电路。

(二) 温度采集电路、门限设置电路及报警电路(其余电路省略)