基于單片機的數(shù)字溫度計設(shè)計-要點

1、單片機 課 程設(shè)計題目基于單片機的數(shù)字溫度計設(shè)計系（部）電子與信息工程系班級11級計算機科學與技術(shù)姓名陳莊柱學號2011222236指導教師 張興輝2014年12月1日電子與信息工程系單片機課程設(shè)計任務(wù)書設(shè)計題目基于單片機的數(shù)字溫度計設(shè)計已知技術(shù) 參數(shù)和設(shè) 計要求1、線性平滑濾波器包括領(lǐng)域平均法(均值濾波器)，非線性平滑濾波器有中值濾波器2、參數(shù)type和parameters用于確te噪嚴的類型和相應(yīng)的參數(shù)。3、利用H(u,v)使F(u,v)的高頻分量得到衰減，得到G(u,v)后再經(jīng)過反變換就得到所希望的圖像g(u,v)設(shè)計內(nèi) 容與步 驟1、探求一種 既能去除噪聲又不至于使圖像模糊的方法2、利

2、用單片機STC89C52IL片機作為本系統(tǒng)的中控模板。單片機可由DS18B20讀出來的數(shù)據(jù)利用軟件來進行處理，從而把數(shù)據(jù)傳輸?shù)?LED數(shù)碼管顯示模塊中，實現(xiàn)溫度的顯示。3、頻域低通濾波具有更好的選擇性，對噪聲在一定范圍內(nèi)也可以起到抑制作用，同時也對圖像的邊緣細節(jié)和高頻信息分量有更好的保持作用設(shè)計工作計劃與進度安排1、圖像平滑方法2、圖像平滑處理與調(diào)試設(shè)一核要求1考勤10%2作品60%3課程設(shè)計總J吉報告 30%計算機教研室制2011222236 陳莊柱基于單片機的數(shù)字溫度計設(shè)計陳莊柱安康學院計算機科學與技術(shù)11級陜西省安康市 725000摘要：本設(shè)計選擇82c52為核心控制元件，設(shè)計一個數(shù)字溫

3、度計。隨著時代的進步和發(fā)展，單片機技術(shù)已經(jīng)普及到我們生活、工作、科研 、各個領(lǐng)域，已經(jīng)成為一種比較成熟的技術(shù)。本 文主要介紹了一個基于89S51單片機的測溫系統(tǒng)，詳細描述了利用數(shù)字溫度傳感器DS18B20開發(fā)測溫系統(tǒng)的過程，重點對傳感器在單片機下的硬件連接，軟件編程以及各模塊系統(tǒng)流程進行了詳盡分析，特別是數(shù)字溫度傳感器 DS18B20的數(shù)據(jù)采集過程。對各部分的 電路也一一進行了介紹，該系統(tǒng)可以方便的實現(xiàn)實現(xiàn)溫度采集和顯示，并可根據(jù)需要任意設(shè)定 上下限報警溫度，它使用起來相當方便 ，具有精度高、量程寬、靈敏度高、體積小、功耗 低等優(yōu)點，適合于我們?nèi)粘Ｉ詈凸?、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的溫度測量，也可以當作溫度

4、處理模塊嵌入其它系統(tǒng)中，作為其他主系統(tǒng)的輔助擴展。AT89c52和DS18b20結(jié)合實現(xiàn)最簡溫度檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾能力強，適合于惡劣環(huán)境下進行現(xiàn)場溫度測量，有廣泛的應(yīng)用前景。關(guān)鍵字：微電子技術(shù)，通信技術(shù)，單片機系統(tǒng)，數(shù)字溫度計1概述1.1 設(shè)計背景隨著人們生活水平的提高，單片機的應(yīng)用也越來越廣泛，在日常生活中，與溫度有關(guān)的 也常見，例如：燒開水的鍋爐需要測溫度、家庭用的電磁爐需要測溫度等等；所以數(shù)字溫度 計也普遍存在于人們的生活當中，而本電路就是結(jié)合這種思路和參考一些資料所設(shè)計的電路, 這種電路可以很方便的應(yīng)用到我們的現(xiàn)實生活中，為人們帶來便利。本文主要從單片機的應(yīng) 用上來實現(xiàn)溫

5、度的測量及顯示。1.2 設(shè)計任務(wù)1）測溫范圍-50 C 110C2）精度誤差不大于 0.1 C3） LED數(shù)碼直讀顯示4）實現(xiàn)語音報數(shù)5）可以任意設(shè)定溫度的上下限報警功能212系統(tǒng)總體方案2.1 設(shè)計思路方案一由于本設(shè)計是測溫電路，可以使用熱敏電阻之類的器件利用其感溫效應(yīng)，在將隨被測溫度變化的電壓或電流采集過來，進行A/D轉(zhuǎn)換后，就可以用單片機進行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測溫度顯示出來，這種設(shè)計需要用到 A/D轉(zhuǎn)換電路，其中還涉及到電阻與溫度的對應(yīng)值的計算，感溫電路比較麻煩。而且在對采集的信號進行放大時容易受溫度的影響出現(xiàn)較大的偏差。2.2 設(shè)計思路方案二進而考慮到用溫度傳感器，在

6、單片機電路設(shè)計中，大多都是使用傳感器 ，所以這是非常容易想到的，所以可以采用一只溫度傳感器DS18B20,此傳感器，可以很容易直接讀取被測溫度值，進行轉(zhuǎn)換，電路簡單，精度高，軟硬件都以實現(xiàn)，而且使用單片機的接口便于系 統(tǒng)的再擴展，滿足設(shè)計要求。從以上兩種方案，很容易看出，采用方案二，電路比較簡單， 費用較低，可靠性高，軟件設(shè)計也比較簡單，故采用了方案二。2.3 設(shè)計方框圖溫度計電路設(shè)計總體設(shè)計方框圖如圖2.3所示，控制器采用單片機 AT89S51 ,溫度傳感器采用DS18B20,用3位LED數(shù)碼管以串口傳送數(shù)據(jù)實現(xiàn)溫度顯示。A-/蜂鳴器，指示燈/c*2-圖2-3上電+按鈕電平復(fù)位電路原理圖2.

7、4溫度傳感器DS18B20溫度傳感器是美國 DALLAS半導體公司最新推出的一種改進型智能溫度傳感單片機復(fù)位報警溫度調(diào)控 健時鐘震蕩LED顯示DS1SB20-溫度傳感器器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn)9-12位的數(shù)字值讀數(shù)方式。DS18B20的性能特點如下：1、獨特的單線接口僅需要一個端口引腳進行通信；2、多個DS18B20可以并聯(lián)在惟一的三線上，實現(xiàn)多點組網(wǎng)功能3、無須外部器件；4、可通過數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為3.05.5 V;5、零待機功耗；6、溫度以9或1 2位數(shù)字；7、用戶可定義報警設(shè)置；8、報警搜索命令識別并標志超過程序限

8、定溫度（溫度報警條件）的器件； 9、負電壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作；2.5 AT89C52管腳說明VCC電源GND接地P0 口： P0 口是一個8位漏級開路的雙向I/O 口。作為輸出口，每位能驅(qū)動8個TTL邏輯電平。 對P0 口端口寫“ 1”時，引腳作高阻抗輸入。當訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0 口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下， P0具有內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時，P0 口也用來接受指令字節(jié)：在程序效驗時，輸出指令字節(jié)。程序效驗時， 需要外部上拉電阻。P1 口： P1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位是雙向I/O 口，P1的輸出緩沖級可驅(qū)

9、動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯電平。對P1 口寫“ 1”時，內(nèi)部上拉電阻的原因，將輸出電流ILL。此外，與 AT89C51不同之處是，P1.0和P1.1還可分別作為定時/計數(shù)器2的外部計數(shù)輸入 （P1.0/T2 ）和輸出（P1.1/T2EX）,具體如下所示：P1.0 T2 （定時/計數(shù)器2外部計數(shù)脈沖輸入），時鐘輸出P1.1 T2EX定時/計數(shù)2捕獲/重裝載觸發(fā)和方向控制在Flash編程和校驗時，P1 口接收低8位地址字節(jié)。P2 口： P2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O 口，P2輸出緩沖級可 驅(qū)動吸收或輸出電流4個TTL邏輯電平。對 P2 口寫“ 1”時，通過內(nèi)部上拉電阻把端口

10、拉高，此時可以作為 輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流ILL o在訪問外部好曾許存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2 口送出高8位地址。在這種應(yīng)用中，P2 口使用很強的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。在使用8位地址訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2 口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。在 Flash編程和校驗時，P2 口接收低8位地址字節(jié)和一些控制信號。P3 口： P3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O 口，P3輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯電平。對 P3 口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入 端口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引

11、腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流ILL o P3口除了作為一般、的I/O 口線外，更重要的是它的第二功能，如下所示：P3.0 RXD （串行輸入）P3.1 TXD （串行輸出）P3.2 INTO （外部中斷0）P3.3 INT1 （外部中斷1）P3.4 T0 （定時器0外部輸入）P3.5 T1 （定時器1外部輸入）P3.6 WR （外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7 RD （外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通在Flash編程和校驗時，P3 口也接收一些控制信號。RST復(fù)位輸入。晶振工作時，RST腳持續(xù)2個機器周期以高電平將使用單片機復(fù)位。ALE/PROG地址鎖存器控制信號（ALE）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低

12、8位地址的輸出脈沖。在Flash編程時，此引腳（PROG也使用作編程輸入脈沖。在一般情況下，ALE以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時器或時鐘使用。然而，特別強調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，ALE脈沖將會跳過。如果需要，通過將地址為 8EH的SFR的第。位置“1”，ALE操作無效。這一位置“ 1”，ALE僅 在執(zhí)行MOVX MOV能令時有效。否則，ALE將被微弱拉高。這個 ALE使能標志位的設(shè)置對微 控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。PSEN :外部程序儲存器選通信號（PSEN是外部程序存儲器選通信號。當 AT89C52從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時，PSEN在每個機器周期被激活

13、兩次，而在訪問外部數(shù)據(jù)儲存器時，PSEN各不被激活。/EAVPP訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從0000H-FFFFH的外部程序存儲器讀取指令， EA端必須保持低電平（接地）。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，EA應(yīng)該接VCC在flash編程期間，EA也接受12伏VPP電壓。XTA L1:振蕩器反相放大器及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。TA L2 :振蕩器反相放大器的輸出端3具體實現(xiàn)步驟3.1 主控制器日5EXT”圖3-1-1晶振電路R21k1916U1XTALiXTAL2RSTu1XTAL1XTAL2RST293031PSEN ALE EA圖3-1-2復(fù)位電路單片機AT89S51具有低電壓供電和體積小等特

14、點，四個端口只需要兩個口就能滿足電路 系統(tǒng)的設(shè)計需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計使用系統(tǒng)可用二節(jié)電池供電。晶振采用 12MHZ 。復(fù)位電路采用上電加按鈕復(fù)位。3.2 顯示電路POOR2 0俏6 rj ijiyP2.2W.1D P2.311pa o/Ara PO 1/AD1 PQ2/AD2 pa 3TAD3P0 4 他 IX PQ S/AES pa ETAD6 5 7WD7獷4圖3-2數(shù)碼管顯示電路顯示電路采用4位共陰極LED數(shù)碼管，P0 口由上拉電阻提高驅(qū)動能力，作為段碼輸出并作為數(shù)碼管的驅(qū)動。P2 口的低四位作為數(shù)碼管的位選端。采用動態(tài)掃描的方式顯示：數(shù)碼管顯示電路3.3 溫度傳感器PSEN

15、ALE EAU2 GNDDQ VCCpT23P1 1DS18820 ；13J4工pi.afT2P1.1/T2EX圖3-3溫度傳感器與單片機的連接DS18B20可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此DS18B20的1腳接地,2腳作為信號線，3腳接電源。另一種是寄生電源供電方式，如圖4所示單片機端口接單線總線，為保證在有效的DS18B20時鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個MOSFET管來完成對總線的上拉。當 DS18B20處于寫存儲器操作和溫度A/D轉(zhuǎn)換操作時，總線上必須有強的上拉，上拉開啟時間最大為 10us。采用寄生電源供電方式時VDD端接地。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接口必須是

16、三態(tài)的。3.4 報警溫度調(diào)整按鍵P2.4/AI2P25/A13P2 渺 14P2.超 152628*P3WDP31M P熊曬 P3.3/NFF34幾P町 P3.fi/iWR3 7/RD10衛(wèi)n1圖3-4按鍵電路本系統(tǒng)設(shè)計三個按鍵，采用查詢方式，一個用于選擇切換設(shè)置報警溫度和當前溫度 外兩個分別用于設(shè)置報警溫度的加和減。均采用軟件消抖。3.5報警電路IR3Q-1P陶39PSEN ALEEAD3 1 8. . BUZ1- BUZZER- D4 2- - LIERE。- - 戶N3例 R2P1J3 -I 臼1 工PI2 3P1與3P14 5P1.5 6 戶ID 7PLP總P1.O/T2P1.1/T2

17、EXP15Fl 3P14P15P16P17L1D-RE0 -圖3-5報警電路通過設(shè)置一個上限和下限溫度，超出這個溫度電路會發(fā)出蜂鳴3.6溫度上下限產(chǎn)1力1P1.6P3.&WRP17P37/RD16T7P1圖3-6溫度上下限 通過這個裝置來設(shè)置數(shù)字溫度計的上下限溫度4程序清單#include#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit DATA = P1A1; /DS18B20 接入口 ucharcodetable尸0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6

18、f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0 x79,0x71;/共陰極字型碼int temp; 溫度值 int ss; /中間的一個變量 int dd; int j; uchar data b;定時器中斷次數(shù)uchar data buf4;/字型顯示中間變量int alarmH=320; /默認報警值int alarmL=100; /定義開關(guān)的接入口 sbit k1=P2A5;/+ sbit k2=P2A6;/- sbit k3=P2A7;/確認sbit k4=P2A4;/sbit bell=P1A0;/sbit HLight=P1A2; / sbit LLight=P1A3;/ sbit

19、 warn=P1A4; sbit Red=P1A6; / sbit Green=P1A7； bit set=0;bit Flag=0; / int n;/函數(shù)的聲明區(qū)切換蜂鳴器正溫指示燈負溫度指示燈報警指示燈溫度上限設(shè)置指示燈溫度下限設(shè)置指示燈/初始化設(shè)置標志void key_to1();void key_to2();void delay(uint);void key();void Show();/函數(shù)的定義區(qū)/*延時子函數(shù)*/void delay(uint num)while(num-);/DS18b20溫度傳感器所需函數(shù)，分為初始化，讀寫字節(jié)，讀取溫度 Init_DS18B20(void)

20、/ 傳感器初始化ucharx=0;DATA = 1; /DQ 復(fù)位 delay(10); 稍做延時 DATA = 0; /單片機將 DQ1低delay(80); /精確延時大于 480us /450DATA = 1; /拉高總線delay(20); x=DATA; /稍做延時后如果x=0則初始化成功x=1delay(30);ReadOneChar(void) /讀一個字節(jié) uchar i=0; uchar dat = 0; for (i=8;i0;i-) 4個函數(shù)則初始化失敗給脈沖信號給脈沖信號DATA = 0; / dat=1;DATA = 1; / if(DATA) dat|=0x80;

21、delay(8);return(dat);WriteOneChar(unsigned char dat) /寫一個字節(jié)uchar i=0;for (i=8; i0; i-) DATA = 0;DATA = dat&0x01;delay(10);DATA = 1;dat=1; delay(8);讀取溫度int ReadTemperature(void) uchar a=0;uchar b=0;int t=0;float tt=0;Init_DS18B20();WriteOneChar(0xCC); /WriteOneChar(0x44); / 跳過讀序號列號的操作 啟動溫度轉(zhuǎn)換Init_DS18

22、B20();WriteOneChar(0xCC); /WriteOneChar(0xBE); /前兩個就是溫度跳過讀序號列號的操作讀取溫度寄存器等（共可讀 9個寄存器）a=ReadOneChar();/ 低位b=ReadOneChar();/ 高位 t=b;t=8;t二t|a; tt=t*0.0625;t= tt*10+0.5; return(t);void display。 /*顯示負值子函數(shù) dd=-(temp-1);buf1=dd/100;buf2=dd/100;buf3=dd%100/10;buf0=dd%10;/動態(tài)顯示 for(j=0;j5;j+) P2=0xff;/ 初始燈為滅的

23、P0=0x00;P2=0xfd; / 顯示小數(shù)點P0=0x80; /顯示小數(shù)點 delay(100);P2=0xff; / 初始燈為滅的P0=0x00;P2=0xf7; / 片選 LCD1P0=0x40;delay(100);P2=0xff;P0=0x00;P2=0xfb; / 片選 LCD2P0=tablebuf2;delay(100);P2=0xff;P0=0x00;P2=0Xfd; 片選 LCD3P0=tablebuf3;delay(100);P2=0xff;P0=0x00;P2=0Xfe;P0=tablebuf0;/ 片選 LCD4delay(100); P2=0xff;/顯示正值子函

24、數(shù)void display。 buf1=temp/1000;顯示百位buf2=temp/100%10;/ 顯示十位buf3=temp%100/10;/ 顯示個位buf0=temp%10;/ 小數(shù)位for(j=0;j3;j+)P2=0xff;P0=0x00;P2=0xfd; / 顯示小數(shù)點P0=0x80; /顯示小數(shù)點 delay(300);P2=0xff;P0=0x00;P2=0xf7;P0=tablebuf1;delay(300);P2=0xff;P0=0x00;P2=0xfb;P0=tablebuf2;delay(300);P2=0xff;P0=0x00;P2=0Xfd;/P0=table

25、buf3;delay(300);P2=0xff;P0=0x00;P2=0Xfe;P0=tablebuf0;delay(300);P2=0xff;/初始燈為滅的/初始燈為滅的/ 片選LCD1/片選LCD2片選LCD3/ 片選LCD4void key() /按鍵掃描子程序 if(k1!=1)delay(20);if(k1!=1)while(k1!=1) key_to1()；for(n=0;n8;n+) Show();if(k2!=1)delay(20);if(k2!=1)while(k2!=1) key_to2();for(n=0;n=1100)temp=-550;if(set=0)alarmH=temp;else alarmL=temp;void key_to2()TR0=0;/關(guān)定時器temp-=10;if(temp=-550)temp=1100;if(set=0) alarmH=temp; else alarmL=temp;void alarm(void)if(tempalarmH|temp=0)HLight=1;LLight=0;display();if(temp0)HLight=0;LLight=1;display00();vo