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。

AT8951的管脚如下图所示：

A T89C51芯片管脚图

4时钟电路

80C51时钟有两种方式产生，即内部方式和外部方式。80C51中有一个构成内部震荡器的高增益反向放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端。本次采用内部震荡电路,瓷片电容采用22PF,晶振为12MHZ。

晶体震荡电路图

5 复位电路

单片机系统的复位电路在这里采用的是上电+按钮复位电路形式，其中电阻R采用10KΩ的阻值，电容采用10μF的电容值。

复位电路

6 温度传感电路

DALLAS 最新单线数字温度传感器DS18B20是一种新型的“一线器件”，其体积更小、更适用于多种场合、且适用电压更宽、更经济。DALLAS 半导体公司的数字化温度传感器DS18B20是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。温度测量范围为-55～+125 摄氏度，可编程为9位～12 位转换精度，测温分辨率可达0.0625摄氏度，分辨率设定参数以及用户设定的报警温度存储在EEPROM 中，掉电后依然保存。被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出。

DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管脚排列、各种封装形式，DQ 为数据输入/输出引脚。开漏单总线接口引脚。当被用着在寄生电源下，也可以向器件提供电源；GND 为地信号；VDD为可选择的VDD引脚。当工作于寄生电源时，此引脚必须接地，如下图所示。

DS18B20管脚图

7 显示电路

对于数字温度的显示，我们采用4位一体共阴LED数码管。足够显示0~100中各位数，并且还能显示一位小数部分。

4位LED数码显示管

8 温度报警电路

对于数字温度计的设计，除了温度的数字显示功能外还加入了报警系统，当测量的

温度超过或低于我们所设定的温度值时，系统会产生报警并亮红灯报警。其电路图如下所示。

蜂鸣器红灯报警系统电路图

源程序：

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

* 程序名; 基于51单片机的温度计

* 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。

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

#include

#include//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

#define uchar unsigned char

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);

#include"ds18b20.h"

#include"keyscan.h"

#include"display.h"

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

/* 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上电后自动将EEPROM中的上下限温度复制到TH和TL寄存器）while(1)

{

keyscan();

get_temperature(0);

display(temp,temp_d*0.625);

alarm();

}

}

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

* 程序名; ds18b20数码管动态显示头文件

* 功能：通过定时器0延时是数码管动态显示******************************************* ***************************/

#ifndef __ds18b20_display_H__

#define __ds18b20_display_H__

#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）

sbit wei1=P2^4; //可位