(完整版)基于51单片机与DS18B20的数字温度计设计
基于51单片机的DS18B20温度检测设计报告
课程名称:微机原理课程设计题目:温度检测课程设计摘要随着时代的进步和发展,单片机技术已经普及到我们生活,工作,科研,各个领域,已经成为一种比较成熟的技术,本文将介绍一种基于单片机控制的温度检测仪。
本设计使用简便,功能丰富。
可以实现温度采集,温度报警,重设上下限温度值等功能。
在现代化的工业生产中,需要对周围环境的温度进行检测和控制。
本设计对温控报警问题展开思考,设计一个能根据需求设置低温到高温进行报警并通过数码管显示的系统。
该系统使用STC89C51单片机,同时运用单线数字温度传感器DS18B20,四位共阴数码管显示,按键控制等模块可实现温度的检测与设置。
课题经过实验验证达到设计要求,具有一定的使用价值和推广价值。
本作品使用四位共阴数码管显示,可以清晰地显示当前的报警温度,一定程度避免使用者使用时出错,安全可靠,可使用于各种食品储存室,植物养殖所等地方,实用性很高。
关键字:温度报警器STC89C51单片机数码管DS18B20目录一、课程设计目的和要求 (1)1.1 设计目的 (1)1.2 设计要求 (1)二、总体设计方案 (1)三、硬件设计 (2)3.1 DS18B20传感器 (2)3.2 STC89C51功能介绍 (6)3.3 时钟电路 (8)3.4 复位电路 (8)3.5 LED显示系统电路 (9)3.6 按键控制电路 (11)3.7 蜂鸣器电路 (11)3.8 总体电路设计 (12)四、软件设计 (14)4.1 keil软件 (14)4.2 系统主程序设计 (14)4.3 系统子程序设计 (15)五、仿真与实现 (18)5.1 PROTEUS仿真软件 (18)5.2 STC-ISP程序烧录软件 (19)5.3 使用说明 (20)六、总结 (21)一、课程设计目的和要求1.1 设计目的熟悉典型51单片机,加深对51单片机课程的全面认识和掌握,对51单片机及其接口的应用作进一步的了解,掌握基于51单片机的系统设计的一般流程、方法和技巧,为我们解决工程实际问题打下坚实的基础。
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摘要随着现代信息技术的飞速发展和传统工业改造的逐步实现.能够独立工作的温度检测和显示系统应用于诸多领域。
这里设计的数字温度计采用DS18B20为传感器,选用AT89C51型单片机作为主控制器件,通过4位一体共阳极的数码管进行温度显示。
与热敏电阻为温度敏感元件的温度计相比,该数字温度计具有读数方便,测温范围广,测温精确等特点。
另外,还在该温度计中加入了秒表计时的功能,能够实现“分,秒”的计时显示,并且,两种功能能够用按键实现切换。
关键词:AT89C51;DS18B20传感器;温度;秒表Abstract:With the development of modern information technology and the progressive of the traditional industrial transformation. Using DS18B20 as the sensor of the digital thermometer , AT89C51 microcontroller as the main control device,and the four digital tube are used to display. Compared with the thermometer thermistor for temperature sensitive element,the digital thermometer have many advantages,for example,it’s can get temperature more convenient, wider,and more accurate.In adition, The digital thermometer also as a stopwatch,according to the minutes and seconds.And with the pressing of the keys,we can choose the different functions of the digital thermometer.Key words: AT89C51;DS18B20;the temperature;stopwatch目录1 系统硬件设计方案 (1)1.1 单片机选择 (1)1.2 温度传感器介绍 (2)1.3 温度传感器与单片机的连接 (4)1.4 复位电路 (5)1.5 时钟电路 (5)1.6 按键电路 (6)1.7 显示电路 (6)1.8 电源电路和系统供电 (8)2 软件设计 (9)2.1 DS18B20测温 (9)2.1.1 DS18B20复位 (9)2.1.2 DS18B20读写逻辑0与1 (10)2.1.3单片机访问DS18B20 (10)2.1.4 DS18B20程序设计 (11)2.2 秒表程序设计 (11)2.3 按键功能 (12)3 系统测试 (13)3.1 测试方案 (13)3.2 测试条件与仪器 (13)3.3 测试结果及分析 (13)4 系统特色 (14)5 心得和体会 (14)6 参考文献 (15)附录1:电路原理图 (16)附录2:实物图 (16)附录3:仿真测试图 (17)附录4:源程序 (18)数字温度计设计1 系统硬件设计方案作品主要利用AT89C51单片机、DS18B20数字温度传感器而设计的数字温度计,实现对空气温度的测量。
基于C51单片机,DS18B20温度计的设计与实现论文范文
EA/VPP:当/EA保持低电平时,那么在此期间外部程序存储器〔0000H-FFFFH〕,不管是否有部程序存储器。注意加密方式1时,/EA将部锁定为RESET;当/EA端保持高电平时,此间部程序存储器。在FLASH编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源〔VPP〕。
XTAL1:反向振荡放大器的输入及部时钟工作电路的输入。
ALE/PROG:当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是:每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。如想制止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时, ALE只有在执行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。另外,该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE制止,置位无效。PSEN:外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN信号将不出现。
由DS18B20组建的温度测量单元体积小,便于携带、安装。同时,DS18B20的输出为数字量,可以直接与单片机连接,无需后级A/D转换,控制简单。
基于51单片机及DS18B20温度传感器的数字温度计程序及详细注释
基于51单片机及DS18B20温度传感器的数字温度计程序(详细注释)电路实物图如下图所示:C语言程序如下所示:/********************************************************************zicreate----------------------------- Copyright (C) --------------------------* 程序名; 基于DS18B20的测温系统* 功能:实时测量温度,超过上下限报警,报警温度可手动调整。
K1是用来* 进入上下限调节模式的,当按一下K1进入上限调节模式,再按一下进入下限* 调节模式。
在正常模式下,按一下K2进入查看上限温度模式,显示1s左右自动* 退出;按一下K3进入查看下限温度模式,显示1s左右自动退出;按一下K4消除* 按键音,再按一下启动按键音。
在调节上下限温度模式下,K2是实现加1功能,* K1是实现减1功能,K3是用来设定上下限温度正负的。
* 编程者:Jason* 编程时间:2009/10/2*********************************************************************/#include<AT89X52.h> //将AT89X52.h头文件包含到主程序#include<intrins.h> //将intrins.h头文件包含到主程序(调用其中的_nop_()空操作函数延时)#define uint unsigned int //变量类型宏定义,用uint表示无符号整形(16位)#define uchar unsigned char //变量类型宏定义,用uchar表示无符号字符型(8位)uchar max=0x00,min=0x00; //max是上限报警温度,min是下限报警温度bit s=0; //s是调整上下限温度时温度闪烁的标志位,s=0不显示200ms,s=1显示1s左右bit s1=0; //s1标志位用于上下限查看时的显示void display1(uint z); //声明display1()函数#include"ds18b20.h" //将ds18b20.h头文件包含到主程序#include"keyscan.h" //将keyscan.h头文件包含到主程序#include"display.h" //将display.h头文件包含到主程序/***********************主函数************************/void main(){beer=1; //关闭蜂鸣器led=1; //关闭LED灯timer1_init(0); //初始化定时器1(未启动定时器1)get_temperature(1); //首次启动DS18B20获取温度(DS18B20上点后自动将EEPROM中的上下限温度复制到TH和TL寄存器)while(1) //主循环{keyscan(); //按键扫面函数get_temperature(0); //获取温度函数keyscan(); //按键扫面函数display(temp,temp_d*0.625);//显示函数alarm(); //报警函数keyscan(); //按键扫面函数}}/********************************************************************* 程序名; __ds18b20_h__* 功能:DS18B20的c51编程头文件* 编程者:ZPZ* 编程时间:2009/10/2* 说明:用到的全局变量是:无符号字符型变量temp(测得的温度整数部分),temp_d* (测得的温度小数部分),标志位f(测量温度的标志位‘0’表示“正温度”‘1’表* 示“负温度”),标志位f_max(上限温度的标志位‘0’表示“正温度”、‘1’表* 示“负温度”),标志位f_min(下限温度的标志位‘0’表示“正温度”、‘1’表* 示“负温度”),标志位w(报警标志位‘1’启动报警‘0’关闭报警)。
基于51单片机和DS18B20的数字温度计设计
题目:基于89C51和DS18B20的数字温度计设计一、设计要求数字式温度计要求测温范围为-55~125°C,精度误差在0.1°C以内,LED 数码管直读显示。
二、方案论证根据系统的设计要求,选择DS18B20作为本系统的温度传感器,选择单片机AT89C51为测控系统的核心来完成数据采集、处理、显示、报警等功能。
选用数字温度传感器DS18B20,省却了采样/保持电路、运放、数/模转换电路以及进行长距离传输时的串/并转换电路,简化了电路,缩短了系统的工作时间,降低了系统的硬件成本。
该系统的总体设计思路如下:温度传感器DS18B20把所测得的温度发送到AT89C51单片机上,经过51单片机处理,将把温度在显示电路上显示,本系统显示器用4位共阳LED数码管以动态扫描法实现。
检测范围-55摄氏度到125摄氏度。
按照系统设计功能的要求,确定系统由3个模块组成:主控制器、测温电路和显示电路。
数字温度计总体电路结构框图如图1所示。
图1 数字温度计总体电路结构框图三、系统硬件电路的设计温度计电路设计原理图如图2所示,控制器使用单片机AT89C51,温度传感器使用DS18B20,用4位共阳LED数码管实现温度显示。
图2 数字温度计设计电路原理图1、主控制器AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压,高性能CMOS8位微处理器。
该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器,为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
2、显示电路显示电路采用4位共阳LED数码管,从P0口输出段码,列扫描用P3.0~P3.3口来实现,列驱动用8550三极管。
3、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。
51单片机与DS18B20测温的C程序——完整版
/*-----------------------------------------------名称:18B20温度传感器修改:无内容:18B20单线温度检测的应用样例程序,请将18b20插紧,然后在数码管可以显示XX.XC,C表示摄氏度,如显示25.3C表示当前温度25.3度------------------------------------------------*/#include<reg52.h> //包含头文件,一般情况不需要改动,头文件包含特殊功能寄存器的定义#include<math.h>#include<INTRINS.H>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int/******************************************************************//* 定义端口*//******************************************************************/sbit seg1=P2^0;sbit seg2=P2^1;sbit seg3=P2^2;sbit DQ=P1^3;//ds18b20 端口sfr dataled=0x80;//显示数据端口/******************************************************************//* 全局变量*//******************************************************************/uint temp;uchar flag_get,count,num,minute,second;uchar code tab[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};//7段数码管段码表共阳uchar str[6];/******************************************************************//* 函数声明*//******************************************************************/void delay1(uchar MS);unsigned int ReadTemperature(void);void Init_DS18B20(void);unsigned char ReadOneChar(void);void WriteOneChar(unsigned char dat);void delay(unsigned int i);/******************************************************************//* 主函数*//******************************************************************/main(){unsigned char TempH,TempL;TMOD|=0x01;//定时器设置TH0=0xef;P2=0x00;count=0;while(1){str[5]=0x39; //显示C符号str[1]=tab[TempH/100]; //十位温度str[2]=tab[(TempH%100)/10]; //十位温度str[3]=tab[(TempH%100)%10]|0x80; //个位温度,带小数点str[4]=tab[TempL];if(flag_get==1) //定时读取当前温度{temp=ReadTemperature();if(temp&0x8000){str[0]=0x40;//负号标志temp=~temp; // 取反加1temp +=1;}elsestr[0]=0;TempH=temp>>4;TempL=temp&0x0F;TempL=TempL*6/10;//小数近似处理flag_get=0;}}}/******************************************************************/ /* 定时器中断*/ /******************************************************************/ void tim(void) interrupt 1 using 1//中断,用于数码管扫描和温度检测间隔{TH0=0xef;//定时器重装值TL0=0xf0;num++;if (num==50){num=0;flag_get=1;//标志位有效second++;if(second>=60){second=0;minute++;if(count==1){P2=0;dataled=str[0];}//数码管扫描if(count==2){P2=1;dataled=str[1];}if(count==3){ P2=2;dataled=str[2];}if(count==4){ P2=3;dataled=str[3];}if(count==5){ P2=4;dataled=str[4];}if(count==6){ P2=5;dataled=str[5];count=0;}}/******************************************************************/ /* 延时函数*/ /******************************************************************/ void delay(unsigned int i)//延时函数{while(i--);}/******************************************************************/ /* 初始化*/ /******************************************************************/ void Init_DS18B20(void){unsigned char x=0;DQ = 1; //DQ复位delay(8); //稍做延时DQ = 0; //单片机将DQ拉低delay(80); //精确延时大于480usDQ = 1; //拉高总线delay(10);x=DQ; //稍做延时后如果x=0则初始化成功x=1则初始化失败delay(5);/******************************************************************/ /* 读一个字节*/ /******************************************************************/ unsigned char ReadOneChar(void){unsigned char i=0;unsigned char dat = 0;for (i=8;i>0;i--){DQ = 0; // 给脉冲信号dat>>=1;DQ = 1; // 给脉冲信号if(DQ)dat|=0x80;delay(5);}return(dat);}/******************************************************************/ /* 写一个字节*/ /******************************************************************/ void WriteOneChar(unsigned char dat){unsigned char i=0;for (i=8; i>0; i--){DQ = 0;DQ = dat&0x01;delay(5);DQ = 1;dat>>=1;}delay(5);}/******************************************************************/ /* 读取温度*/ /******************************************************************/ unsigned int ReadTemperature(void){unsigned char a=0;unsigned int b=0;unsigned int t=0;Init_DS18B20();WriteOneChar(0x44); // 启动温度转换delay(200);Init_DS18B20();WriteOneChar(0xCC); //跳过读序号列号的操作WriteOneChar(0xBE); //读取温度寄存器等(共可读9个寄存器)前两个就是温度a=ReadOneChar(); //低位b=ReadOneChar(); //高位b<<=8;t=a+b;return(t);}。
基于51单片机数字温度计设计
课题:基于51单片机数字温度计设计专业:电子信息工程班级:(1)班学号:姓名:峰指导教师:周冬芹设计日期:成绩:重庆大学城市科技学院电气学院基于51单片机数字温度计设计一、设计目的1、掌握单片机电路的设计原理、组装与调试方法。
2、掌握LED数码显示电路的设计和使用方法。
3、掌握DS18B20温度传感器的工作原理及使用方法。
二、设计要求1、本次单片机课程设计要求以51系列单片机为核心,以开发板为平台。
2、设计一个数字式温度计,要求使用DS18B20温度传感器测量温度。
3、经单片机处理后,要求用4位一体共阴LED数码管来设计显示电路,以显示测量的温度值。
4、另外还要求在设计中加入报警系统,如果我们所设计的系统用来监控某一设备,当设备的温度超过或低于我们所设定的温度值时,系统会产生报警。
5、要求在设计中加入上下限警报温度设置电路。
三、设计的具体实现1数字温度计设计的方案在做数字温度计的单片机电路中,对信号的采集电路大多都是使用传感器,这是非常容易实现的,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。
采集之后,通过使用51系列的单片机,可以对数据进行相应的处理,再由LED显示电路对其数据进行显示。
2系统设计框图温度计电路设计总体设计方框图如下图所示,控制器采用单片机A T89C51,温度传感器采用DS18B20,用4位一体共阴LED数码管以串口传送数据实现温度显示。
此外,还添加了报警系统,对温度实施监控。
3主控器AT89C51芯片对于单片机的选择,可以考虑使用8031与8051系列,由于8031没有内部RAM,系统又需要大量内存存储数据,因而不适用。
AT89C51 以低价位单片机可为提供许多高性价比的应用场合,可灵活应用于各种控制领域,对于简单的测温系统已经足够。
单片机AT89C51具有低电压供电和体积小等特点,四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要该器件是INTEL公司生产的MCS一5l系列单片机中的基础产品,采用了可靠的CMOS工艺制造技术,具有高性能的8位单片机,属于标准的MCS—51的CMOS产品。
基于51单片机的DS18B20数字温度计的设计_电子时钟课程设计
单片机应用课程设计(设计课题: 电子时钟及温度控制器院(系、部): 机械工程系专业: 机械制造及其自动化专业一、单片机电子时钟的设计目录第一章前言 (3)第二章方案论证与比较 (3)2.1数字时钟方案 (3)2.2数码管显示方案 (4)第三章系统设计 (5)3.1总体设计 (5)3.1.1系统说明 (5)3.1.2系统框图..................................................... 错误!未定义书签。
第四章原理图与仿真图. (6)4.1 Protel原理图 (6)4.2 Proteus 仿真图 (7)4.3流程图 (8)4.4源程序清单 (10)4.5设计总结 (18)第五章实验心得体会 (19)第六章参考文献 (20)第一章前言单片机自20世纪70年代问世以来,以其极高的性能价格比,受到人们的重视和关注,应用很广、发展很快。
单片机体积小、重量轻、抗干扰能力强、环境要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容易。
由于具有上述优点,在我国,单片机已广泛地应用在工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用电器、电力电子、机电一体化设备等各个方面,而51单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。
这次毕业设计通过对它的学习、应用,以AT89S51芯片为核心,辅以必要的电路,设计了一个简易的电子时钟,它由4.5V直流电源供电,通过数码管能够准确显示时间,日期,调整时间,日期,从而到达学习、设计、开发软、硬件的能力。
时钟电路在计算机系统中起着非常重要的作用,是保证系统正常工作的基础。
在一个单片机应用系统中,时钟有两方面的含义:一是指为保障系统正常工作的基准振荡定时信号,主要由晶振和外围电路组成,晶振频率的大小决定了单片机系统工作的快慢;二是指系统的标准定时时钟,即定时时间,它通常有两种实现方法:一是用软件实现,即用单片机内部的可编程定时/计数器来实现,但误差很大,主要用在对时间精度要求不高的场合;二是用专门的时钟芯片实现,在对时间精度要求很高的情况下,通常采用这种方法,典型的时钟芯片有:DS1302,DS12887,X1203等都可以满足高精度的要求。
基于51单片机和DS18B20的数字温度计设计说明
基于51单片机和DS18B20的数字温度计设计说明
1.硬件设计:
-51单片机:选择合适的型号,如STC89C52或AT89C52等。
-DS18B20温度传感器:该传感器是一种数字温度传感器,具有单总线接口和高精度测量能力。
-接口电路:将51单片机和DS18B20传感器连接起来,要注意电平转换和信号线的阻抗匹配。
2.软件设计:
-初始化:在主函数中,首先对单片机进行初始化设置,包括时钟设置、串口配置等。
-DS18B20通信协议:使用单总线协议与DS18B20传感器进行通信,包括发送复位信号、读写数据等操作。
-温度测量:通过向DS18B20发送读取温度的命令,从传感器中读取温度值并保存。
-数据传输:将温度值转换为可显示的格式,如摄氏度或华氏度,并通过串口输出或LED显示。
3.程序流程:
-初始化单片机,设置时钟和串口参数。
-进入主循环,循环执行以下操作:
-发送复位信号,启动温度转换。
-等待转换完成,发送读取温度命令。
-读取温度值,并进行数据处理转换。
-输出温度值。
4.其他功能:
-可以添加LCD显示模块,将温度值显示在液晶屏上。
-可以添加按键输入模块,通过按键切换温度单位或进行其他操作。
需要注意的是,该设计只是一个简单的示例,实际应用中可能需要根据具体需求进行扩展和修改。
同时,在程序设计过程中,也要注意低功耗和数据稳定性等方面的考虑。
(完整word版)基于51单片机的温度报警器设计
题目基于51单片机的温度报警器设计姓名学号专业班级指导教师201 年月日毕业论文任务书主要实现:实时温度测量及显示,超出温度范围声光报警,上下限温度可通过按键设定等功能。
本数字温度报警器是基于51单片机及温度传感器DS18B20来设计的,温度测量范围0到99.9摄氏度,精度为0.1摄氏度,可见测量温度的范围广,精度高的特点。
可设置上下限报警温度,默认上限报警温度为38℃、默认下限报警温度为5℃(通过程序可以更改上下限值)。
报警值可设置范围:最低上限报警值等于当前下限报警值,最高下限报警值等于当前上限报警值。
将下限报警值调为0时为关闭下限报警功能。
目录前言 (1)1 设计要求与方案论证 (3)1.1 设计要求 (3)1.2 系统基本方案选择和论证 (3)1.2.1 单片机芯片的选择方案和论证 (3)1.2.2 温度传感器设计方案论证 (4)1.3 电路设计最终方案决定 (5)2 主要元件介绍 (5)2.1 STC89C51介绍 (6)2.1.1 STC89C51主要功能及PDIP封装 (6)2.1.2 STC89C51引脚介绍 (6)2.1.3 单片机最小系统: (7)2.2 DS18B20传感器介绍 (8)2.2.1 DS18B20概述 (8)2.2.2 DS18B20引脚介绍 (10)2.2.3 DS18B20的内部结构 (10)2.2.4 DS18B20的程序流程图 (11)2.3 数码管介绍 (12)2.3.1 数码管概述 (13)3 程序流程图 (13)结论 (14)参考文献 (15)致谢..................................................................................................... 错误!未定义书签。
附录1 系统原理图 (16)附录2 C语言程序 (17)基于51单片机的温度报警器设计学院专业班级姓名(5号黑体)摘要:单片机技术已经普及到我们生活,工作,科研,各个领域,已经成为一种比较成熟的技术,本文将介绍一种基于单片机控制的数字温度器,本温度计属于多功能温度计,可以设置上下报警温度,当温度不在设置范围内时,可以报警。
基于51单片机与DS18B20的数字温度计设计
信息与通信工程学院课程设计项目:基于单片机的DS18B20数字温度计设计指导老师:湛腾西设计人:尹世强彭娇礼班级:电实11-1BF2013 年06 月18 日1 设计要求1.1 基本要求1、测量精度0.5℃2、范围:-50℃-110℃3、可测多点温度,演示两点以上4、LED直读显示5、可任意设计温度报警的上限与下限6、可上传通信(RS232口),也可以相互对通(485口)1.2 扩展功能温度报警,能任意设定温度范围实现声光报警;每隔10分钟记录一次温度数据,至少能查询过去10个时刻的温度情况。
2 元器件清单3 总体方案设计2.1 方案论证 2.1.1 方案一由于本设计是测温电路,可以使用热敏电阻之类的器件,将随被测温度变化的电压或电流采样,进行A/D 转换后就可以用单片机进行数据处理,实现温度显示。
这种设计需要用到A/D 转换电路,增大了电路的复杂性,而且要做到高精度也比较困难。
2.1.2 方案二考虑到在单片机属于数字系统,容易想到数字温度传感器,可选用DS18B20数字温度传感器,此传感器为单总线数字温度传感器,起体积小、构成的系统结构简单,它可直接将温度转化成串行数字信号给单片机处理,即可实现温度显示。
另外DS18B20具有3引脚的小体积封装,测温范围为-55~+125摄氏度,测温分辨率可达0.0625摄氏度,其测量范围与精度都能符合设计要求。
以上两种方案相比较,第二种方案的电路、软件设计更简单,此方案设计的系统在功耗、测量精度、范围等方面都能很好地达到要求,故本设计采用方案二。
图1 系统总体方框图2.2 总体设计框图本方案设计的系统由单片机系统、数字温度传感器、LED显示模块、按键控制模块、温度报警模块组成,其总体架构如图1。
3 硬件设计3.1 单片机系统1.本设计采用STC89C52单片机作为控制器,完成所有功能的控制,包括:●DS18B20数字温度传感器的初始化和读取温度值●LED数码管显示驱动与控制●按键识别和响应控制●温度设置和报警●温度值的存储和读取2.单片机系统电路原理图:图2 单片机系统原理图4.1 数字温度传感器模块4.1.1 DS18B20性能●独特的单线接口仅需一个端口引脚进行通信●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●可编程的分辨率为9~12位,对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃●温度数字量转换时间200ms,12位分辨率时最多在750ms内把温度转换为数字●应用包括温度控制、工业系统、消费品、温度计和任何热感测系统●负压特性:电源极性接反时,传感器不会因发热而烧毁,但不能正常工作4.1.2 DS18B20外形及引脚说明图3 DS18B20外形及引脚●GND:地●DQ:单线运用的数据输入/输出引脚●VD:可选的电源引脚4.1.3 DS18B20接线原理图单总线通常要求接一个约4.7K左右的上拉电阻,这样,当总线空闲时,其状态为高电平。
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数字温度计是一种广泛使用的电子测量设备,通过传感器将温度转化为数字信号,并显示出来。
本文将介绍基于51单片机的数字温度计的设计。
该设计将使得使用者能够准确、方便地测量温度,并实时显示在液晶显示屏上。
1. 硬件设计:- 传感器选择:在设计数字温度计时,我们可以选择使用NTC(负温度系数)热敏电阻或者DS18B20数字温度传感器作为温度传感器。
这里我们选择DS18B20。
- 信号转换:DS18B20传感器是一种数字传感器,需要通过单总线协议与51单片机进行通信。
因此,我们需要使用DS18B20专用的驱动电路,将模拟信号转换为数字信号。
- 51单片机的选择:根据设计要求选择合适的51单片机,如STC89C52、AT89S52等型号。
单片机应具备足够的IO口来与传感器和液晶显示屏进行通信,并具备足够的计算和存储能力。
- 显示屏选择:为了实时显示温度,我们可以选择使用1602型字符液晶显示屏。
该显示屏能够显示2行16个字符,足够满足我们的需求。
通过与51单片机的IO口连接,我们可以将温度数据显示在屏幕上。
2. 软件设计:- 采集温度数据:通过51单片机与DS18B20传感器进行通信,采集传感器传输的数字温度数据。
通过解析传感器发送的数据,我们可以获得当前的温度数值。
- 数据处理:获得温度数据后,我们需要对其进行处理。
例如,可以进行单位转换,从摄氏度到华氏度或者开尔文度。
同时,根据用户需求,我们还可以对数据进行滤波、校准等处理。
- 显示数据:通过与液晶显示屏的连接,我们可以将温度数据显示在屏幕上。
可以使用51单片机内部的LCD模块库来控制液晶显示屏,显示温度数据以及相应的单位信息。
- 用户交互:可以设置一些按键,通过与51单片机的IO口连接,来实现用户与数字温度计的交互。
例如,可以设置一个按钮来进行温度单位的切换,或者设置一个按钮来启动数据保存等功能。
3. 功能拓展:- 数据存储:除了实时显示当前温度,我们还可以考虑增加数据存储功能。
基于51单片机的DS18B20数字温度计的设计_课程设计
单片机课程设计基于51单片机的DS18B20数字温度计的设计目录1 前言 (1)2 设计任务及要求 (2)2.1 设计任务 (2)2.2 设计要求 (2)3 课程设计方案及器材选用分析 (3)3.1 设计总体方案 (3)3.1.1 方案论证 (3)3.1.2 方案二的总体设计框图 (4)3.2器材选用分析 (4)3.2.1 DS18B20温度传感器 (4)3.2.2 AT89S52单片机介绍 (12)3.3 软件流程图 (15)3.3.1 主程序 (15)3.3.2 读温度子程序 (15)3.3.3 温度转换命令子程序 (16)3.3.4 计算温度子程序 (16)4 硬件电路的设计 (1)4.1 Protel99 SE软件介绍 (1)4.1.1 Protel99 SE软件 (1)4.1.2 主控制电路图 (2)4.2 Proteus 进行仿真 (4)4.2.1 Proteus[6]简介 (4)4.2.2 proteus仿真图 (5)5 调试性能及分析 (6)课程设计心得 (9)参考文献 (10)附录:DS18B20显示程序 (10)1 前言目前,单片机已经在测控领域中获得了广泛的应用,它除了可以测量电信以外,还可以用于温度、湿度等非电信号的测量,能独立工作的单片机温度检测、温度控制系统已经广泛应用很多领域。
单片机是一种特殊的计算机,它是在一块半导体的芯片上集成了CPU,存储器,RAM,ROM,及输入与输出接口电路,这种芯片称为:单片机。
由于单片机的集成度高,功能强,通用性好,特别是它具有体积小,重量轻,能耗低,价格便宜,可靠性高,抗干扰能力强和使用方便的优点,使它迅速的得到了推广应用,目前已成为测量控制系统中的优选机种和新电子产品中的关键部件。
单片机已不仅仅局限于小系统的概念,现已广泛应用于家用电器,机电产品,办公自动化用品,机器人,儿童玩具,航天器等领域。
本次课程设计,就是用单片机实现温度控制,传统的温度检测大多以热敏电阻为温度传感器,但热敏电阻的可靠性差,测量温度准确率低,而且必须经过专门的接口电路转换成数字信号才能由单片机进行处理。
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* Num:显示的数字
* DIS_NUM :循环显示次数
图11 键盘输入电路5
5
5.1
主程序需要调用3个子程序,分别为:
实时温度显示子程序:驱动数码管把实时温度值送出在LED数码管显示
查询记录温度值子程序:查询过去存储的温度值,最多可查询10个值
温度设定、报警子程序:设定报警温度值,当温度超过该值时产生报警,即驱动蜂鸣器鸣叫、8个发光二极管发光
主程序流程图:
{
unsigned char x=0,i;
DQ = 1;
delay(8);
DQ = 0;
//delay( 500 ); //480us - 720us
DisPlay_Dtube( tempe_n , 3 , 3 , 0x00 );
DQ = 1;
//delay( 40 );
DisPlay_Dtube( tempe_n , 1 , 3 , 0x00 );
图5 DS18B20初始化时序
2.DS18B20读写时序:
图6DS18B20读写时序
4.1.5
高速暂存存储器由9个字节组成,其分配如表5所示。当温度转换命令发布后,经转换所得的温度值以二字节补码形式存放在高速暂存存储器的第0和第1个字节。单片机可通过单线接口读到该数据,读取时低位在前,高位在后。
图7 字节分配
DS18B20数字温度传感器的初始化和读取温度值
LED数码管显示驱动与控制
按键识别和响应控制
温度设置和报警
温度值的存储和读取
2.单片机系统电路原理图:
图2 单片机系统原理图
4.1
4.1.1
独特的单线接口仅需一个端口引脚进行通信
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
}
else
return (T*5/8);
}
/*********************************************
* CRC校验
*
**********************************************/
unsigned char CRC(unsigned char c)
}
/**************************
*读取温度
*
*************************/
unsigned int ReadTempe(char ID)
{
unsigned char i;
unsigned char a=0;
unsigned char b=0;
unsigned int T=0;
1.2
温度报警,能任意设定温度范围实现声光报警;
每隔10分钟记录一次温度数据,至少能查询过去10个时刻的温度情况。
2
序号
耗材名称
数量
1
AT89S51
1
2
FJ5461BH,共阳极四合一数码管
1
3
欧姆龙按键
4
4
DS18B20,串口温度传感器,
2
5
485串行通信驱动电路(封装DIP)
1
6
120/0.5W电阻
记录温度值子程序:定时记录温度值,供查询使用
把这两个子程序放在中断的原因是,不会因为调整报警温度或查询历史温度值而停止更新温度值和记录温度值。
中断模块流程图:
Y
N
图17中断模块流程图
5.4
温度查询模块需要接受按键输入,进入查询界面后,按加减键分别查询上一个和下一个历史温度值,并驱动数码管显示需要查询的温度值。
static unsigned char ReadOneChar(void)
{
unsigned char i;
unsigned char dat = 0;
for (i=8;i>0;i--)
{
DQ = 0; //给脉冲信号
dat>>=1;
DQ = 1; //给脉冲信号
if(DQ)
dat|=0x80;
delay(4);
温度查询模块流程图如下:
N
Y
N
Y
N
Y
Y
N
N
Y
Y
NHale Waihona Puke NY图18温度查询模块流程图
6 PCB
7
DS18B20相关函数:
/**************************
*18B20初始化
*
*************************/
unsigned char Init_DS18B20(void)
可编程的分辨率为9~12位,对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃
温度数字量转换时间200ms,12位分辨率时最多在750ms内把温度转换为数字
应用包括温度控制、工业系统、消费品、温度计和任何热感测系统
负压特性:电源极性接反时,传感器不会因发热而烧毁,但不能正常工作
2
18
芯排线一米
1
3
2
2
由于本设计是测温电路,可以使用热敏电阻之类的器件,将随被测温度变化的电压或电流采样,进行A/D转换后就可以用单片机进行数据处理,实现温度显示。这种设计需要用到A/D转换电路,增大了电路的复杂性,而且要做到高精度也比较困难。
2
考虑到在单片机属于数字系统,容易想到数字温度传感器,可选用DS18B20数字温度传感器,此传感器为单总线数字温度传感器,起体积小、构成的系统结构简单,它可直接将温度转化成串行数字信号给单片机处理,即可实现温度显示。另外DS18B20具有3引脚的小体积封装,测温范围为-55~+125摄氏度,测温分辨率可达0.0625摄氏度,其测量范围与精度都能符合设计要求。
以上两种方案相比较,第二种方案的电路、软件设计更简单,此方案设计的系统在功耗、测量精度、范围等方面都能很好地达到要求,故本设计采用方案二。
图1 系统总体方框图
2
本方案设计的系统由单片机系统、数字温度传感器、LED显示模块、按键控制模块、温度报警模块组成,其总体架构如图1。
3
3
1.本设计采用STC89C52单片机作为控制器,完成所有功能的控制,包括:
图12 主程序流程图
5.2
读温度值模块需要调用4个子程序,分别为:
DS18B20初始化子程序:让单片机知道DS18B20在总线上且已准备好操作
DS18B20写字节子程序:对DS18B20发出命令
DS18B20读字节子程序:读取DS18B20存储器的数据
延时子程序:对DS18B20操作时的时序控制
1.读温度值模块流程图:2.DS18B20初始化子程序流程图:
图13 读温度值子程序流程图图14DS18B20初始化子程序流程图
3DS18B20写字节和读字节子程序流程图:
图15 DS18B20写字节子程序流程图图16DS18B20读字节子程序流程图
5.3
中断采用T0方式1,初始值定时为50ms。
中断模块需调用两个子程序:
读温度值子程序:定时读取温度值,实时更新温度值
unsigned int ChTempe(unsigned char a ,unsigned char b)
{
unsigned int T = 0 ;
T=a+b*256;
if (T==0xffff) return 0xffff;
if (T>0x8000)
{
T=-T;
return (0x8000+T*5/8);
for ( i = 16; i > 1; i-- )
{
x = DQ; // x=0初始化成功;x=1初始化失败
if(!x) break;
}
return ( x );
//delay( 100 );
DisPlay_Dtube( tempe_n , 1 , 3 , 0x00 );
}
/**********************************
信息与通信工程学院
课
程
设
计
项目:基于单片机的DS18B20数字温度计设计
指导老师:湛腾西
设计人:尹世强彭娇礼
班级:电实11-1BF
2013年06月18日
1
1
1、测量精度0.5℃
2、范围:-50℃-110℃
3、可测多点温度,演示两点以上
4、LED直读显示
5、可任意设计温度报警的上限与下限
6、可上传通信(RS232口),也可以相互对通(485口)
下表为12位转化后得到的12位数据,存储在18B20的两个8比特的RAM中,二进制中的前面5位是符号位,如果测得的温度大于0,这5位为0,只要将测到的数值乘于0.0625即可得到实际温度;如果温度小于0,这5位为1,测到的数值需要取反加1再乘于0.0625即可得到实际温度。例如+125℃的数字输出为07D0H,
{
DQ = 0;
DQ = dat&0x01;
delay(5);
DQ = 1;
dat>>=1;
}
//delay(4);
}
//延时函数
static void delay(unsigned int i)
{
while(--i);
}
数码管显示函数:
unsigned intcode DtubeNum[]={0xeb,0x28,0xB3,0xBA,0x78,0xDA,0xDB,0xA8,0xFB,0xFA};/************************************************