數(shù)字體溫計的設計畢業(yè)設計(論文)

1、大連理工大學城市學院 本科生畢業(yè)設計（論文） 學 院： 電子與自動化學院 專 業(yè)： 電子信息工程 學 生： 李 斌 指導教師： 李美花 完成日期： 2015年5月20號 大連理工大學城市學院本科生畢業(yè)設計（論文）數(shù)字體溫計的設計總計 畢業(yè)論文（論文） 54 頁插圖 34 幅表格 0 個摘 要隨著人們物質生活水平的提高和科學技術的快速發(fā)展，采用微型控制器單片機控制是一個好的方向，它所帶來的便利是我們大家有目共睹的，在此數(shù)字體溫計就是一個非常典型的例子，但人們對它的要求越來越高，要做到為工作，科研，生活，提供更便捷的服務，就需要從單片機技術開始，向著數(shù)字化控制，智能化控制方向發(fā)展。本設計主要研究了

2、基于單片機的原理而實現(xiàn)的數(shù)字體溫計。設計分為硬件與軟件兩部分，其中硬件設計部分由數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)處理模塊，體溫顯示模塊，按鍵及報警模塊，電源模塊組成。采用c51語言進行編程，設計軟件流程，通過調用各個子程序來實現(xiàn)體溫計的功能。該設計應用單片機技術，實現(xiàn)了整體電路的設計及數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)處理模塊，顯示模塊的整合，該設計可以實時監(jiān)測體溫，減少醫(yī)務人員的工作負擔。數(shù)字體溫計在設計上主要體現(xiàn)方便實用的特點，操作起來簡單，在很大程度上減少因測體溫帶來的一些不必要的麻煩，可以提高醫(yī)護人員 的工作效率，從而減少因測溫不準確帶來一系列問題。該數(shù)字體溫計與平時我們使用的體溫計相比，具有測溫范圍廣，讀數(shù)準確方

3、便，并且攜帶方便，不易破碎，精度高，最重要的是節(jié)能環(huán)保。 關鍵詞：單片機；數(shù)字體溫計；溫度傳感器 abstractwith the development of the peoples livelihood and the science technology, to use the single chip microcomputer control is one of the goals that most people pursue. it is no doubt that the mcu contributes a lot to peoples life of which the dig

4、ital thermometer is the most typical example. with the increasing demand for digital thermometer, people need to start by the single-chip microcomputer technology to provide more convenient facilities for peoples work, science technology, as well as their life and to develop the technology in the di

5、rection of digital control and the intelligent control.the design of this paper focus on the digital thermometer based on the fundamentals of 51-mono-chip computers. with the two parts of hardware and software, the former part was made up by data acquisition module, data processing module, temperatu

6、re display module, key and alert module as well as the power module. on the other hand, the whole process of designing the software is to implement the thermometer function by calling each subroutine in light of the c51 programming language. data acquisition module, data processing module and the di

7、splay module in application of the single-chip microcomputer technology which can also monitor the body temperature all the time and reduce the burden of the medical staff.on the whole, the digital thermometer mentioned above combines all the merits of easy reading, wide measure range, accuracy, unb

8、reakable and high precision compared to the traditional thermometers. key words: mono-chip computers；digital thermometer；ds18b20 目 錄摘 要i目 錄iii第1章 緒論11.1設計的目的及意義11.1.1設計論文的目的11.1.2設計論文的意義11.2課題研究任務及工作內容21.2.1設計論文的任務21.2.2重點研究內容21.3 國內外應用現(xiàn)狀3第二章 數(shù)字體溫計總體設計方案42.1數(shù)字溫度計的設計方案42.2方案分析與論證：52.3方案的選擇52.4 設計系統(tǒng)的組

9、成6第三章 數(shù)字體溫計的硬件組成73.1 數(shù)字體溫計設計電路組成73.2 主控制芯片stc89c5273.2.1 stc89c52芯片的介紹：73.2.2 stc89c52的管腳配置和內部結構83.3單片機最小系統(tǒng)的設計103.4體溫數(shù)據(jù)采集模塊133.4.1ds18b20的性能特點143.5溫度顯示模塊lcd1602153.5.1主要技術參數(shù)163.5.2引腳功能說明163.6報警電路的實現(xiàn)173.7電源模塊17第四章 系統(tǒng)軟件設計194.1 keil-c51語言介紹194.2 keil c51的優(yōu)勢194.3程序流程圖204.4測溫模塊程序214.4.1讀溫度子程序214.4.2溫度轉換命

10、令子程序244.4.3計算溫度子程序264.5溫度顯示子程序294.6報警器程序設計32第五章 整體電路的設計以及仿真調試335.1 硬件電路仿真軟件335.2整體硬件電路圖的設計345.3 電路的仿真調試355.3.1仿真效果圖365.4 印刷電路板pcb的設計405.4.1 pcb設計的方案405.4.2 電路板的調試405.5 數(shù)字體溫計的實物制作以及調試415.5.1 制作流程415.5.2 實物調試42結 論43致 謝44第1章 緒論1.1設計的目的及意義1.1.1設計論文的目的 21世紀是數(shù)字化的社會，一切向著智能化發(fā)展，產品的更新?lián)Q代的速度也是非常快，為了更好地體現(xiàn)科技帶給我們的

11、方便。為了提高醫(yī)護人員的工作效率，減少患者的痛苦及其時間，而針對市面上及部分醫(yī)院所使用的普通數(shù)顯體溫計，準確度不是很高，從而影響誤差比較大，基于這一現(xiàn)狀的，該數(shù)字體溫計由單片機芯片stc89c52，液晶屏lcd1602，ds18b20溫度傳感器，+5v電源直流，以及常見的電子元器件組成，其優(yōu)勢是其測量精度較高，成本比較低廉，而且有按鍵設置功能，同時可以根據(jù)醫(yī)護人員對體溫的監(jiān)測測定一個溫度區(qū)間，當溫度超出溫度區(qū)間，報警器發(fā)出報警聲音，更加能監(jiān)護病情能快速準確地測量人體體溫，與日常我們接觸到的水銀體溫計相比，具有測量時間短，讀數(shù)方便且精準，開發(fā)成本低廉，有記憶功能，超出溫限蜂鳴提示等優(yōu)點，特別是智

12、能型的數(shù)字體溫計不含化學物質水銀，屬于環(huán)境友好型材料，特別適合于日常家庭，辦公場所，醫(yī)院，機場火車站等人流較多的場合使用。1.1.2設計論文的意義智能型數(shù)字溫度計與平時生活中所使用的體溫計相比，具有讀數(shù)便捷并且精準，同時可以通過按鍵設置溫度區(qū)間，當?shù)陀诨蛘吒哂谌梭w正常溫度，蜂鳴器發(fā)出報警，便于監(jiān)測體溫變化，其輸出溫度采用數(shù)字液晶屏lcd顯示，主要用于對人體體溫的監(jiān)測，便于及時做出措施。該設計主要介紹了溫度信號的采集然后傳送給單片機進行處理，主要是溫度的監(jiān)測技術和單片機對信號的控制，以及對溫度信號的處理，然后做出判斷，單片機處理溫度以后進行溫度的轉換，顯示在lcd1602上，實時監(jiān)測體溫變化。監(jiān)

13、測技術和科學技術的發(fā)展是離不開的，現(xiàn)代化的監(jiān)測是往智能化，數(shù)字化發(fā)展，監(jiān)測是控制的基礎，新型的傳感器的發(fā)展是解決檢測技術的根本，技術不斷的更新，一切向著精準化，便捷化發(fā)展，給我們帶來的好處但是不可否認的。從目前我國來看，溫度控制方面發(fā)展的很快，以前的水銀體溫計，到熱電阻體溫計，電子體溫計，到現(xiàn)在的數(shù)字體溫計，主要的因素是精確度的限制，目前體溫計中最重要是是它的靈敏度基本決定了溫度計的精度、測量范圍、控制范圍和用途等。1.2課題研究任務及工作內容1.2.1設計論文的任務 熟練掌握單片機stc89c52的功能，掌握電子電路的一般設計方法和設計流程，學習簡模擬單電路系統(tǒng)設計，熟練掌握微型控制器stc

14、89c52，溫度傳感器ds18b20的使用方法，以及液晶顯示屏lcd1602的驅動程序和顯示方法，仿真軟件protel和仿真軟件proteus和keil的使用方法,以及程序設計的流程，編程以后進行仿真，硬件電路的焊接以及調試，完成數(shù)字體溫計電路的功能。1.2.2重點研究內容 電子產品的設計，電路的整體設計，微型控制器單片機的設計以及功能實現(xiàn)，溫度傳感器ds18b20的使用，與單片機建立通信，將物理信號轉化成數(shù)字信號，傳輸給單片機進行處理，然后再驅動液晶顯示屏lcd1602，并把實時溫度顯示在液晶屏上，程序的設計以及編寫、程序的仿真以及調試時重點研究內容。1.3 國內外應用現(xiàn)狀最近隨著科技的發(fā)展

15、，傳感器的使用越來越廣泛。國外傳感器技術起步比較早，發(fā)展的比較成熟，傳感器類型也比較多。最近幾十年，中國在傳感器這方面發(fā)展的比較快，溫度傳感器種類繁多，產品技術更新很快，向著智能化和科技化方向發(fā)展?，F(xiàn)如今物聯(lián)網時代的到來，在各類電子產品上傳感器的使用是越來越廣泛，未來的發(fā)展趨勢是物物相連，而傳感器也向著科技化，智能化發(fā)展，未來的時代各類新型傳感器將成為電子產品的主要組成部分。本論文主要介紹的是溫度傳感器，溫度傳感器的技術發(fā)展的越來越成熟，技術的不斷更新，向著更便捷，更實用方向發(fā)展。溫度傳感器在各種場合使用范圍廣，數(shù)量種類比較多，居各類傳感器之首。溫度傳感器的發(fā)展大致經歷了以下3個階段： 第一階

16、段：傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器（含敏感元件）熱電偶傳感器，主要是能夠進行非電量和電量之間轉換。 第二階段：模擬集成溫度傳感器/控制器。集成傳感器是采用硅半導體集成工藝制成的，因此亦稱硅傳感器或單片集成溫度傳感器。 第三階段：智能溫度傳感器。它是微電子技術、計算機技術和自動測試技術（ate_）的結晶。智能溫度傳感器內部包含溫度傳感器、a/d傳感器、信號處理器、存儲器（或寄存器）和接口電路1。 第二章 數(shù)字體溫計總體設計方案2.1數(shù)字溫度計的設計方案 方案一：由于是測溫度電路，很容易想到熱敏電阻之類的熱電元器件和其他類似的溫度感測裝置測量溫度，所測量的溫度將隨電壓或電流變化而變化，把變化的信號采集過來

17、，在進行a / d轉換，就可以使用微控制器單片機，用于處理數(shù)據(jù)，如溫度傳感器ad590，它是一種線性電流傳感器，溫度范圍為55-150，在電路顯示部分雖然可以清楚地顯示溫度，但是這樣的設計需要a / d轉換電路，這樣的話增加了電路的設計的復雜度。 方案二：考慮使用非接觸式的體溫計，例如紅外測溫儀，利用分子之間紅外光譜原理，為了獲得精確的溫度讀數(shù)，測溫儀與測試目標之間的距離必須在合適的范圍之內，但這種體溫計容易受到皮膚的干燥清潔度，空氣溫度，污染，電磁場等干擾因素的影響，造成誤差比較大，而且成本比較高，不太適合家庭和醫(yī)院使用。 方案三： 考慮到使用溫度傳感器ad590來進行測溫電路的設計，在一般

18、電子電路設計中都容易用到，ad590不帶a/d轉換，它是輸出隨溫度而變化的電流信號，每變化一度電流變化1微安，用ad590測溫，肯定要另加a/d轉換器電路，這樣的話就加大了硬件電路的設計。 方案四：再考慮到溫度傳感器ds18b20，結合電子電路設計和電子產品開發(fā)，在大多數(shù)電子產品設計中，應用單片機設計是很廣泛的，是我們大家很容易想到的。很溫度傳感器有很多，比如大家都常用的ds18b20，但是它是三管腳器件，直接輸出串行數(shù)字信號，且測溫范圍廣，精度比較高，將物理信號轉換成數(shù)字信號，傳遞給單片機進行處理，然后在液晶顯示屏1602上顯示，就可以滿足設計要求。2.2方案分析與論證： 現(xiàn)實生活中大多數(shù)體

19、溫計多由水銀制成，使用水銀體溫計不但測溫時間長，還存在很多不便之處，比如讀數(shù)不便，測溫精確度不高，而且水銀溫度計一旦破碎了對環(huán)境污染非常大。隨著科技的發(fā)展和社會的進步，人們更加喜歡往智能化，物聯(lián)網時代發(fā)展，逐漸采用微型控制器來代替原來的水銀體溫計，使用單片機更加便捷而且易于控制，獲得人們的喜歡和青睞，單片機的接口一般都是數(shù)字信號，使用單片機處理體溫這類非電信號就需要通過溫度傳感器ds18b20采集信號以后將溫度信號轉換成電流或者電壓信號，由于ds18b20直接輸出數(shù)字信號不要ad轉換，很方便并且ds18b20功耗低，抗干擾能力強，更好地適應電路設計的需要。 從以上四種方案論證分析得到采用方案四

20、，從傳感器角度來說ds18b20不需要ad轉換，ad590需要轉換，使用ds18b20傳感器電路設計簡單并且比ad590溫度測量范圍廣，誤差比較小，硬件電路簡單，開銷比較小，主要研究在于軟件的設計，做到了開發(fā)軟件從而節(jié)約硬件，靈活性比較高，所以綜合以上四種方案選擇第四種。2.3方案的選擇經過以上幾種方案分析，最終確定選擇方案四。采用方案四設計的數(shù)字體溫計和日常生活中所見到的體溫計比較，具有功耗低，讀數(shù)方便快捷，測溫范圍廣且精準，最重要的優(yōu)勢是使用ds18b20傳感器輸出的信號是數(shù)字信號，不需要進行ad轉換，把數(shù)字信號傳送給單片機89c52進行數(shù)字信號處理與轉換，將實時溫度顯示在lcd1602液

21、晶屏上，其輸出也是采用數(shù)字顯示，可以及時作出調整。該數(shù)字體溫計還可以通過外部獨立按鍵設置體溫區(qū)間，設置三個獨立按鍵，一個是選擇復位按鍵，另外兩個是溫度上調和下調。當體溫不在設置范圍內時，可以發(fā)出報警信號，方便實時測量監(jiān)控體溫變化。2.4 設計系統(tǒng)的組成 從以上四種方案分析來看，采用方案四設計的數(shù)字體溫計無論從硬件的使用上來說，還是從軟件的設計來看都比其他幾種方案略勝一籌。采用溫度傳感器ds18b20，不需要進行ad轉換，單總線通信進行數(shù)據(jù)交換，在硬件電路設計上做到了傳感模塊的靈活應用。在軟件編程設計上也是做到了編程的靈活性，實現(xiàn)了模塊的對接與整合。下圖是該設計的總體設計方框示意圖，如下圖2-1

22、所示，圖2-1溫度計電路設計總體設計方框示意圖 第三章 數(shù)字體溫計的硬件組成3.1 數(shù)字體溫計設計電路組成硬件電路包括六個模塊（1） 主控制芯片：stc89c52；（2） 溫度采集模塊：ds18b20溫度傳感器；（3） 外圍接口電路：stc89c52的電路系統(tǒng)設計；（4） 溫度顯示模塊：液晶顯示屏lcd1602；（5） 溫度超出范圍的報警模塊：蜂鳴器報警模塊；（6） 電源模塊：usb接口，+5v電源接入； 該設計由以上六個模塊組成，在硬件設計上整合各個模塊，比如傳感器模塊，信號采集模塊，通過調用各個模塊實現(xiàn)設計的功能，在外圍電路設計上做到了簡約，減少硬件電路設計的復雜度，方便后期程序的調整與移

23、植。下面是數(shù)字體溫計硬件電路圖，如下圖 圖3-1所示：圖3-1硬件電路圖3.2 主控制芯片stc89c523.2.1 stc89c52芯片的介紹： stc89c52芯片是stc公司生產的一種高性能，低耗能的微控制器，屬于標準的mcs-51的hcmos產品，也叫單片微型計算機單片機。是一種集成電路芯片，將cpu、存儲器、定時計數(shù)器、i/o接口電路等集成在一個芯片。是stc公司推出的新一代高速、使用、低功耗、超強抗干擾的單片機，在系統(tǒng)內部具有8k的可編程flash存儲器。stc89c52使用經典的mcs-51內核，mcs-51內核與傳統(tǒng)51單片機有很大區(qū)別，其增進了51單片機沒有的功能，使應用的范

24、圍更廣2。在其內部的芯片上，擁有便于操作的8 位cpu和 可編程flash存儲器，512字節(jié)ram， 32 位i/o 口線，看門狗定時器，內置4kb eeprom，max810復位電路，3個16 位定時器/計數(shù)器，4個外部中斷，一個7向量4級中斷結構（兼容傳統(tǒng)51的5向量2級中斷結構），全雙工串行口。另外 stc89c52 可降至0hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，cpu 停止工作，允許ram、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，ram內容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。最高運作頻率35mhz，6t/12t可選。

25、顯然在眾多單片機控制系統(tǒng)中stc89c52rc具有很高的靈活性、使編程更加方便，更有利于實際操作并運行3。3.2.2 stc89c52的管腳配置和內部結構stc89c52單片機片內除了包含中央處理單元（cpu）、程序處理器（flash）、數(shù)據(jù)存儲器（sram）、定時/計數(shù)器、uart串口、i/o接口、eeprom、看門狗等重要模塊外，還包含了指針、累加器、鎖存器、驅動器、地址生成器、以及控制單元等，它差不多涵蓋了數(shù)據(jù)采集和控制中所需要的各種單元模塊，可稱得上一個片上系統(tǒng)。四個端口中兩個端口就能夠滿足設計需要電路系統(tǒng)，設計為使用該系統(tǒng)非常適合用于便攜式手持產品?？傊?，stc89c52的內部比較復

26、雜，但是在進行過程控制或數(shù)據(jù)處理時卻有條不紊，而且非常高效快速，性能優(yōu)越。stc89c52的管腳比較多，各個管腳的功能也不相同。除此之外單片機stc89c52有兩種模式，空閑模式和掉電模式。在空閑模式下，cpu停止，但ram，定時器，計數(shù)器，串行口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式，保存ram的內容，并凍結振蕩器，禁止使用其他芯片功能，直到下一個硬件復位。它們共同作用，相互協(xié)同，一起實現(xiàn)單片機的功能。圖3-2 stc89c52芯片的引腳圖 單片機stc89c52具有40個引腳，這40個引腳按其功能可以分為3類：（1）電源及時鐘引腳vcc、gnd，xtal1、xtal2；（2）控制引腳psen、al

27、e、ea、rst；（3）i/o接口引腳p0、p1、p2、p3，為4個8位i/o口的外部引腳。 在這40個引腳中，有的引腳功能較為單一，有的引腳卻具有雙重功能，如p3這8個引腳。對于具有雙重功能的引腳，它們分別在高、低電平的作用下具有不同的功能。stc89c52單片機的管腳圖如圖3-2所示。p3口也可作為stc89c52的一些特殊功能口，如下表3-1所示：表3-1 p3口特殊引腳功能介紹端口引腳 第二功能 說明 p3.0 rxd 串行數(shù)據(jù)輸入口 p3.1 txd 串行數(shù)據(jù)輸出口 p3.2 int0 外部中斷0輸入 p3.3 int1 外部中斷1輸入 p3.4 t0 定時器0外部計數(shù)輸入 p3.5

28、 t1定時器1外部計數(shù)輸入 p3.6 wr 外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通輸出 p3.7 rd 外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通輸3.3單片機最小系統(tǒng)的設計 單片機最小系統(tǒng)在電子電路設計中應用的最為廣泛，是實現(xiàn)單片機設計的基礎。單片機最小系統(tǒng)是能使單片機正常工作的最小硬件單元電路，單片機最小系統(tǒng)電路是以單片機stc89c52作為mcu。系統(tǒng)包括時鐘電路，復位電路和下載電路，單片機最小系統(tǒng)復位電路的極性電容c1的大小直接影響單片機的復位時間，一般采用1030uf，51單片機最小系統(tǒng)容值越大需要的復位時間越短。單片機最小系統(tǒng)起振電容c2、c3一般采用1533pf，并且電容離晶振越近越好，晶振離單片機越近越好4。如圖3-

29、3所示圖3-3 單片機最小系統(tǒng)設計圖3.3.1時鐘電路 單片機可以看成是在時鐘驅動下的時序邏輯電路。單片機片內有一個高增益的反相放大器。當外接晶振后，就構行一條指令，必須要用12個時鐘周期。沒有這個時鐘，單片機就跑不起來。單片機內部有一個振蕩器，有兩個引腳，輸入引腳xtal1和輸出引腳xtal2，這兩個引腳通過跨接石英振蕩器和微調電容，以形成穩(wěn)定的自激振蕩，使該設備可以作為時鐘控制信號工作的有序開展，有條不紊的進行工作5。 下圖3-4是時鐘電路圖電路圖。圖3-4時鐘電路3.3.2 復位電路單片機復位電路分為兩種方式，一個是自動復位還有一個手動復位。第一種是自動復位方式，只要在復位引腳rst端加

30、多于兩個機器周期的高電平就可以，因此在復位端加上一個電容器和電阻器用于充電和放電就可以實現(xiàn)。如圖3-5所示。圖3-5上電自動復位電路 圖3-6 手動復位電路單片機電路還有另一種復位方式，即使用手動復位方式。當按鍵sw-pb按下時，rst端連接電阻接地為顯示為低電平，此時單片機正常工作，若按鍵sw-pb按下時，rst端接5v高電平就實現(xiàn)手動復位，復位實現(xiàn)起來更加方便，如上圖3-6所示。3.4體溫數(shù)據(jù)采集模塊美國dallas半導體公司推出的智能型溫度傳感器ds18b20，具有三個引腳，該傳感器與其他熱敏電阻溫度測量設備相比，它具有的優(yōu)點很多，比方說接線方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設備數(shù)字

31、測溫和控制領域，封裝成后可應用于多種場合比如說可用于電纜溝測溫，高爐水循環(huán)測溫，鍋爐測溫，機房測溫，現(xiàn)代農業(yè)大棚測溫，潔凈室測溫，彈藥庫測溫等多種非極限溫度場合。并且其耐磨耐碰，體積小，使用起來很方便，其次它還可以直接與單片機進行相連，可以便捷的讀出被測溫度。ds18b20是一個可編程的，通過單總線方式進行通信的數(shù)字溫度傳感器，它有一個存儲在內部存儲器唯一的64位的序列號，溫度分辨率可以選擇912（二進制）的數(shù)字，而無需外部設備直接指示6。其發(fā)送端和接收端通過一個只有一個電纜（加線）測得的溫度值單線接口接收信號，經過ds18b20傳感器處理的信號是數(shù)字信號，所以不需a/ d轉換，在電路設計上是

32、一個不錯的選擇。同時單片機進行讀寫數(shù)據(jù)指令以及進行溫度轉換指令，都是通過數(shù)據(jù)總線這種方式傳入ds18b20，無需外部電源供電，溫度傳感器能測量的溫度范圍是在-55至125的。溫度傳感器ds18b20有三個引腳，分別為gnd，dq，vcc，封裝體積小，下圖3-7是to92封裝的ds18b20的引腳圖，見下圖3-7，其引腳功能描述見表3-2圖3-7 ds18b20的引腳表3-2ds18b20詳細引腳功能描述序號名稱引腳功能描述1gnd接地信號2dq溫度信號輸入/輸出引腳。3vdd可選擇的vdd引腳。當工作于寄生電源時，此引腳必須接地。3.4.1ds18b20的性能特點溫度傳感器ds18b20，體現(xiàn)

33、了溫度傳感器的模塊化，因此在測量溫度過程中不需要借助任何外圍元件，傳感器內部封裝了傳感元件，及溫度采集電路，溫度轉換電路，溫度處理電路集成在一個類似三極管的器件內，數(shù)字型溫度傳感器具有很多特點：（1）數(shù)據(jù)通信使用獨特的單總線接口，只需要一個引腳就能實現(xiàn)；（2）可以實現(xiàn)多點組網功能，支持多個ds18b20信號采集；（3）零待機功耗，并且可通過數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為3.05.5；（4）溫度分辨率可以選擇912位（二進制）的數(shù)字；（5）用戶可根據(jù)設計需要定義報警設置；（6）保護功能，接反時不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作； 溫度傳感器ds18b20其內部結構框圖如下圖，如圖3-8所示。圖3-8溫度傳

34、感器ds18b20其內部結構框圖ds18b20有64位rom結構，前8位是產品類型的編號，接著的48位是每個器件的惟一的序號，最后8位是前面序號的crc檢驗碼，正因為crc效驗碼才可以讓多個ds18b20可以在一個總線線進行通信的原因?？赏ㄟ^軟件寫入th和tl，設置溫度區(qū)間，超出設置溫度區(qū)間打出報警信號。此外ds18b20通信功能有嚴格的時隙的概念，因此讀取和寫入數(shù)據(jù)時序是很重要的。根據(jù)ds18b20協(xié)議各種操作系統(tǒng)協(xié)議：初始化ds18b20（發(fā)送復位脈沖）發(fā)rom功能命令發(fā)送操作命令內存中的數(shù)據(jù)處理3.5溫度顯示模塊lcd1602液晶顯示屏lcd1602模塊是工業(yè)字符型液晶，1602液晶模塊

35、內部的字符發(fā)生存儲器可以存儲了160個不同的點陣字符圖形，像阿拉伯數(shù)字、英文字母、常用的符號、和日文假名等。目前有多種顯示字符模式使用16*1,16*2,20*2和40*2等。lcd1602按顯示亮度分為兩種，一種是帶背光，另外一種是不帶背光，大多是基于控制器hd44780，背光的比較偏厚，在應用中被沒有太大差別7。3.5.1主要技術參數(shù)主要技術參數(shù)如下表3-3所示：表3-3 主要技術參數(shù)顯示容量162個字符芯片工作電壓4.55.5v工作電流2.0ma(5.0v)模塊最佳工作電壓5.0v字符尺寸2.954.35(wh)mm3.5.2引腳功能說明一般1602lcd采用標準的14腳（無背光）或16

36、腳（帶背光）接口lcd1602的引腳分為如下幾類：（1） 電源及接地引腳：vss，vdd；（2） 使能以及讀寫引腳：e，rs，r/w；（3） 背光源正負極引腳：bla，blk；（4） 數(shù)據(jù)傳輸引腳：d0，d1，d2，d3，d4，d5，d6，d7； 1602液晶模塊的顯示以及操作都需要指令代碼的，比如讀寫操作、屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。指令有很多， 分為幾類：分別是指令1光標顯示，指令2光標復位，指令3光標移動，高電平右移，低電平左移，指令4顯示開關控制，指令5光標或顯示移位 ，高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標，指令6功能設置命令，指令7字符發(fā)生器ram地址設置，指令8d

37、dram地址設置，指令9讀忙信號和光標地址 bf，指令10寫數(shù)據(jù)，指令11讀數(shù)據(jù)。 lcd1602和單片機的接口是不需要轉換電路的，可以直接實現(xiàn)模塊的對接，1602液晶顯示模塊可以和單片機stc89c52直接接口，下面是連接的電路圖，如圖3-9所示，從下圖能看到單片機的io口可以直接和液晶顯示器的數(shù)據(jù)傳輸接口對接，在硬件電路上可以很好設計。圖3-9 1602液晶模塊和單片機連接3.6報警電路的實現(xiàn) 當溫度傳感器檢測到的體溫不在可檢測的范圍之內，也就是說超出設定范圍了，這時單片機處理這個信號，單片機外圍接有源蜂鳴器，出現(xiàn)這種情況單片機給接有蜂鳴器那個引腳一個高電平脈沖信號，蜂鳴器接通發(fā)出報警信號

38、，起到實時監(jiān)測控制功能。數(shù)字體溫計上有三個獨立按鍵，可以通過按鍵設置需要的體溫權限。一共設置了三個按鍵，一個是復位選擇按鍵，另外兩個是溫度上調和溫度下調按鍵。其次是復位電路上電復位和手動復位。當程序運行外出現(xiàn)意外時，可以手動復位，所以不要重新啟動電源的微控制器，也可以是復位。3.7電源模塊 電源模塊采用直流+5v電源輸入，符合單片機正常工作電壓范圍，為了考慮到使用便捷，采用usb方式供電，電流輸出穩(wěn)定，波動小，同時使用usb供電使得數(shù)字體溫計有了很好的便攜性，有更好的應用型還可以隨時方便測體溫，便于監(jiān)測。第四章 系統(tǒng)軟件設計軟件設計部分采用keil-c51單片機c語言來進行設計，使用這種語言在

39、一定程度上可以更好地和單片機進行兼容，簡化軟件開發(fā)。而且邏輯性更強，減小操作過程中發(fā)生死循環(huán)的和失控的可能性。系統(tǒng)軟件程序包括主程序，溫度讀取程序，溫度轉換程序，溫度處理計算程序，顯示溫度程序，超出溫度報警程序。4.1 keil-c51語言介紹keil c51是美國keil software公司出品的51系列兼容單片機c語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，由兩家私營公司，分別為美國的keil軟件公司和德國的keil elektronik公司。是支持8051微控制器體系結構的開發(fā)工具，在功能上、結構性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。keil提供了包括c編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的

40、仿真調試器等在內的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（uvision）將這些部分組合在一起。，包括ansi c編譯器，宏匯編器，調試器聯(lián)合行動，鏈接器，庫管理器，固件和實時操作系統(tǒng)內核（實時內核）8。4.2 keil c51的優(yōu)勢與匯編語言相比，keil c51語言在功能和結構性上有明顯的優(yōu)勢，并且具有可讀性和可維護性。keil提供了很多功能，包括c語言，編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調試器等在內的完整開發(fā)系統(tǒng)，通過一個集成開發(fā)環(huán)境將這些部分整合在一起。用c語言編程，那么使用keil在軟件設計也有很多優(yōu)勢。即使不使用c語言而僅用匯編語言編程，它具有的集成環(huán)境、強大的軟件仿真

41、調試工具也會讓你在設計中得心應手，在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢9。keil c51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調試工具，在調用函數(shù)過程中很方便。使用keil c51生成的目標代碼效率和質量非常高，語句生成的匯編代碼結構很緊湊，容易理解。4.3程序流程圖主程序的主要功能是負責溫度信號的采集和溫度的實時顯示、讀出并處理ds18b20測量的當前溫度值，溫度測量是實時進行的，每經過1s采集一次。這樣可以在一秒之內迅速測量一次被測溫度，通過把采集到的信號傳輸給單片機進行分析和處理，單片機進行處理進行溫度轉換，進行溫度處理后然后在lcd1602上顯示，讀有出實時溫度，通過按鍵可以設置

42、溫度區(qū)間，溫度超過設置的區(qū)間，啟動蜂鳴器報警，便于及時監(jiān)測病人體溫變化。如下圖4-1為主程序流程圖：圖4-1主程序流程圖主函數(shù)如下，通過主函數(shù)調用各個子函數(shù)，來實現(xiàn)體溫計功能void main()init_lcd();/初始化lcdtmod=0x01;/定時器0，方式1th0=0x3c;/50ms溢出一次tl0=0xb0;tr0=1;/啟動定時器0et0=1;/開定時器0ea=1;/開總中斷while(1)key();/調用按鍵函數(shù)baojing();/調用報警函數(shù)4.4測溫模塊程序ds18b20是在一根線上實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，并且需要嚴格的通信協(xié)議來保證每位數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性和完整性，首先將d

43、s18b20進行初始化，復位ds18b20，然后單片機進行等待ds18b20的應答脈沖信號，單片機檢測到應答脈沖，便發(fā)起跳過rom匹配操作命令，成功執(zhí)行rom操作命令后，就可以使用內存操作命令啟動溫度轉換，延時一段時間后等待溫度轉換。然后再發(fā)起跳過rom匹配操作命令，最后讀暫存器將轉換結果讀出，并轉換為顯示碼傳送給液晶顯示。4.4.1讀溫度子程序 當ds18b20采集到溫度信號以后，傳送給單片機進行處理，單片機處理以后進行溫度信號的轉換。執(zhí)行讀溫度子程序，其主要功能是負責讀出ram中的9字節(jié)，在讀取過程需進行crc校驗，當檢測到校驗有錯時不進行溫度數(shù)據(jù)的改寫。其程序流程圖如圖4-2所示4-2讀

44、溫度子程序圖void reset()/ds18b20的復位函數(shù)uchar x=0;dq=1;/使總線為高電平delay1(8);/延時dq=0;/使總線為低電平delay1(80);/延時，大于480usdq=1;/使總線為高電平delay1(14);/延時，等待ds18b20回應低電平x=dq;/將ds18b20的回應讀到變量x，用于判斷復位delay1(20);/延時一段時間結束void writecmd(uchar cmd)/ds18b20的寫字節(jié)函數(shù)uchar i=0;/定義位循環(huán)變量for(i=8;i0;i-)/循環(huán)8次dq=0;/總線拉低dq=cmd&0x01;/將發(fā)送字節(jié)的最低位

45、送到總線delay1(5);/延時（30us），等待ds18b20取走總線數(shù)據(jù)dq=1；/總線拉高cmd=1;/將待發(fā)送的字節(jié)右移后，繼續(xù)發(fā)送uchar readdat()/ds18b20的讀字節(jié)函數(shù)uchar i=0;/定義位循環(huán)變量uchar temp=0;/定義暫存變量for(i=8;i0;i-)/循環(huán)8次dq=0;/總線為低電平temp=1;/暫存變量右移dq=1;/總線拉高，執(zhí)行如下的讀操作if(dq)/如果ds18b20輸出高電平temp|=0x80;/將暫存變量的最高位置1delay1(4);/延時一段時間return temp;/程序結束后，將暫存變量返回調用程序4.4.2溫度

46、轉換命令子程序 該設計通過按鍵設定體溫區(qū)間，設定三個按鍵，一個是選擇按鍵兼復位按鍵，另外的一個是溫度向上調節(jié)，另外一個是溫度下調，通過三個按鍵設置報警溫度區(qū)間。所以在程序編寫上也是體現(xiàn)了按鍵的功能，在軟件設計中，按鍵按一次，進行延時，lcd光標閃爍進行選擇，再按一次按鍵， 因為溫度轉換命令子程序主要是指溫度轉換開始命令，所以當采用12位分辨率時轉換時間約為750ms，在本程序設計中采用1s顯示程序延時法等待轉換的完成。溫度轉換命令子程序流程圖如下圖4-3所示，圖4-3溫度轉換命令子程序key() if(xuanze=0)/如果選擇鍵按下delay(50);/延時消抖if(xuanze=0)/如

47、果按鍵還處于按下狀態(tài) num+;/次數(shù)加1 while(!xuanze);/等待按鍵抬起；if(num=1)/如果按下選擇鍵的次數(shù)為1 tr0=0;/關閉中斷 write_com(0x80+0x00+5);/光標移到第一行第七個位置 write_com(0x0f);/設置為顯示開，開光標，閃爍 if(num=2)/ 如果按下選擇鍵的次數(shù)為2 write_com(0x80+0x00+13);/光標移到第一行第十五個位置if(num=3)/如果按下選擇鍵的次數(shù)為3 num=0;/次數(shù)清零 write_com(0x0c);/設置為顯示開，關光標，不閃爍 tr0=1;/開中斷 if(num!=0)/在

48、選擇鍵按下時 if(up=0)if(num=1)/如果按下選擇鍵的次數(shù)為1tr0=0;/關閉中斷write_com(0x80+0x00+5);/光標移到第一行第七個位置write_com(0x0f);/設置為顯示開，開光標，閃爍if(num=2)/如果按下選擇鍵的次數(shù)為2write_com(0x80+0x00+13);/光標移到第一行第十五個位置if(num=3)/如果按下選擇鍵的次數(shù)為3num=0;/次數(shù)清零write_com(0x0c);/設置為顯示開，關光標，不閃爍tr0=1;/開中斷 4.4.3計算溫度子程序 計算溫度子程序將ram中讀取值進行bcd碼的轉換運算，并進行溫度值正負的判定

49、，其程序流程圖如圖4-4所示圖4-4計算溫度子程序程序如下：void timer0() interrupt 1/定時器0中斷，中斷標號為1uint result;th0=0x3c;tl0=0xb0;timecount+;/每中斷一次，time count加1if(time count=20)/中斷定時達到1s，50ms*20=1stime count=0;/ time count清零reset();/復位ds18b20write cmd(0xcc);/向ds18b20發(fā)送跳過rom搜索命令write cmd(0x44);/啟動一次溫度轉換reset();/復位ds18b20write cmd(

50、0xcc);/向ds18b20發(fā)送跳過rom搜索命令write cmd(0xbe);/發(fā)送讀溫度的命令read date0=readdat();/讀溫度的低8位read date1=readdat();/讀溫度的高8位 sflag=0;/置負號標志為0 if( read date1&0xf8)!=0x00)/如果是負溫度值，執(zhí)行如下取補碼語句 sflag=1; read date1= readdate1;/高位取反碼 read date0=readdate0;/低位取反碼 result=read date0+1;/反碼加1 read date0=result;/將取補的高溫度值，送回數(shù)組 if

51、(result255)/如果低8位有進位，則高8位加1 read date1+; test0=read date0;/低8位值賦予test0 test1=read date1;/高8位值賦予test1 test=(read date1*256)+read date0)/16;/取出整數(shù)部分溫度值 test0=(test0|0x0f)/16;/取出小數(shù)部分溫度值reset();/復位ds18b20write cmd(0xcc);/向ds18b20發(fā)送跳過rom搜索命令 write cmd(0x44);/啟動下次溫度測量/以下是溫度值處理部分 write_com(0x80+0x40+0x05);

52、if(sflag=1) write_data(-);/如果測得的溫度為負值，顯示負號 else write_data(+);/如果測得的溫度為正值，顯示正號 a1=(test/10)|0x30;/溫度整數(shù)部分的十位 a2=(test%10)|0x30;/溫度整數(shù)部分的個位 write_com(0x80+0x40+0x06); write_data(a1);/顯示溫度整數(shù)部分的十位 write_data(a2);/顯示溫度整數(shù)部分的個位 write_data(.);/顯示小數(shù)點a3=(test0/10)|0x30;/溫度小數(shù)部分的十分位 write_data(a3); /顯示溫度小數(shù)部分的十分位 4.5溫度顯示子程序首先初始化液晶顯示器lcd1602 ，然后通過ds18b20采集到的溫度信號經過單片機處理以后，傳送給1602進行顯示，不斷刷新來檢測實時溫度。流程圖如下圖4-5所示，圖4-5溫度顯示子程序首先是初始化sbit rs=p30;sbit rw=p31;sbit e=p32;uchar tmp5=temp:;uchar tmp6=。c;uchar code tab1=th:;uchar code tab2=t