基于單片機的溫度計的課程設計

1、基于單片機的數(shù)字溫度計的設計姓名：詹崇武 班級： 09 應電 2 班 學號： 2009061601 學院：機電工程學院2011-12-7目錄1、課程設計目的 3.2、工具 /準備工作 3.3、設計步驟及原理 6.步驟 1：方案框圖 6.步驟 2：程序設計 7.步驟 3：電路硬件設計及 Proteus軟件仿真 8.4、設計結果及分析 9.5、總結及心得體會 9.6、對本設計過程及方法、手段的改進建議 9.1.0.7、參考文獻1、課程設計目的本次課程設計， 就是用單片機實現(xiàn)溫度控制， 傳統(tǒng)的溫度檢測大多以熱敏電阻為溫度傳 感器， 但熱敏電阻的可靠性差， 測量溫度準確率低， 而且必須經(jīng)過專門的接口電

2、路轉(zhuǎn)換成數(shù) 字信號才能由單片機進行處理。本次采用DS18B20數(shù)字溫度傳感器來實現(xiàn)基于 51 單片機的數(shù)字溫度計的設計。2、工具 /準備工作原件清單基于 STC89C52單片機的數(shù)字溫度計元件清單如表1 所示。元件名稱型號數(shù)量 /個用途單片機STC89C521控制核心集成塊DS18B201測溫電路集成塊74LS071顯示驅(qū)動集成塊74LS2451顯示驅(qū)動電容30pF2晶振電路晶振12MHz1晶振電路電解電容10uF/10v1復位電路電阻10k5復位電路、上拉電阻電阻4.7 k 1測溫電路按鍵1復位電路數(shù)碼管4 位共陽1顯示電路ISP 接口線1*41下載程序萬用板140 腳 IC 鎖緊座1表 1

3、 基于 AT89S52單片機的數(shù)字溫度計元件清單原件介紹1. STC89C52的功能特性STC89C52 是一種低功耗、 高性能 CMOS8位微控制器， 具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash ，使得 STC89C52 為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、 超有效的解決方案。 具有以下標準功能： 8K 字節(jié) Flash ，512 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時器， 內(nèi)置 4KB EEPROM，MAX810 復位電路，三個 16 位 定時器 / 計數(shù)器，一個 6 向量 2 級中斷結構，全雙工串行口。 另

4、外 STC89X52 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。空閑模 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(nèi)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。2. DS18B20 的特點本設計的測溫系統(tǒng)采用芯片 DS18B20，DS18B20是 DALLAS公司的最新單線數(shù)字溫度傳感 器，它的體積更小，適用電壓更寬，更經(jīng)濟。實現(xiàn)方法簡介DS18B20采用外接電源方式工作，一線測溫一線與STC89C51連接，測出的數(shù)據(jù)放在寄存器中，將

5、數(shù)據(jù)經(jīng)過 BCD碼轉(zhuǎn)換后送到 LED顯示。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：獨特的單線接口僅需要一個端口引腳進行通信；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；無須外部器件；可通過數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為3.0 5.5 ；零待機功耗；溫度以 9 或 12 位數(shù)字；用戶可定義報警設置；報警搜索命令識別并標志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件；負電壓特性，電源極

6、性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作；DS18B20內(nèi)部結構主要由四部分組成： 64 位光刻 ROM,溫度傳感器 ,非揮發(fā)的溫度報警 觸發(fā)器 TH和 TL,高速暫存器。 DS18B20的管腳排列如圖 2-3-1 所示。64 位光刻 ROM是出廠 前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20 的地址序列號。不同的器件地址序列號不同。圖 1 DS18B20存儲器與控制邏輯溫度傳感器高 速 緩 存高溫觸發(fā)器 TH低溫觸發(fā)器 TL配置寄存器8位 CRC發(fā)生器的內(nèi)部結構圖 2 DS18B20 的引腳分布圖3、設計步驟及原理步驟 1：方案框圖基于 STC89C52單片機的數(shù)字溫度計設計由 STC

7、89C52單片機控制器、電源、顯示電路、溫度傳感器、復位電路和時鐘電路組成， 系統(tǒng)框圖如圖 1 所示。 電源給整個電路供電， 顯示電路顯示溫度值，時鐘電路為STC89C52提供時鐘頻率。傳感器采用美國DALLAS半導體公司生產(chǎn)的一種智能溫度傳感器DS18B20，其測溫范圍為 -55 125，最高分辨率可達0.0625 ，完全符合設計要求。12圖3 基于STC89C52單片機的數(shù)字溫度計系統(tǒng)框圖步驟 2：程序設計1 程序流程圖 主程序的主要功能是負責溫度的實時顯示、讀出并處理 DS18B20 測量的當前溫度值， 溫度測試每 1S進行一次。這樣可以在 1S之內(nèi)測量一次被測溫度， 其程序流程圖如圖

8、3 所示。讀出溫度子程序的主要功能是讀出 RAM 中的 9 字節(jié)，在讀出時需進行 CRC校驗，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 所示。圖 4 主程序流程圖圖 5 讀溫度流程圖溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令，采用 12 位分辨率轉(zhuǎn)換時間約為 750ms。程序設計中采用 1s顯示程序延時等待轉(zhuǎn)換的完成。計算溫度子程序?qū)?RAM 中讀取 值進行 BCD 碼地轉(zhuǎn)換運算，并進行溫度值正負的判定，顯示數(shù)據(jù)刷新子程序主要是對顯示緩沖器中的顯示數(shù)據(jù)進行刷新操作，當最高顯示位為0 時將符號顯示位移入下一位步驟 3：電路硬件設計及 Proteus 軟件仿真4、設計結果及分析系統(tǒng)的

9、性能調(diào)試以（ 1、主程序）為主。硬件調(diào)試比較簡單，首先檢查電路的焊接是否 正確， 然后用萬用表測試。 軟件調(diào)試可以先編寫顯示程序并進行硬件的正確性檢驗， 然后分 別進行主程序、從程序的編寫和調(diào)試，由于 DS18B20 與單片機采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此對 DS18B20進行編程時必須嚴格地保證讀寫時序，否則將無法讀取測量結果。性能測試可用制作的溫度計和已有的成品溫度計來同時測量比較， 由于 DS18B20精度較 高，所以誤差指標可以限制在 0.1 °C以內(nèi)，另外， -55 °C至+125°C的測溫范圍使得該溫 度計完全適用于一般的應用場合，其低電壓供電的特性可做成電池

10、供電的手持電子溫度計。5、總結及心得體會三個星期的課程設計， 從了解各個芯片的性能特點到合理設計硬件電路， 從從數(shù)字溫度 計設計方案框圖到編寫相應的程序，從 proteus 仿真到模塊焊接，再到系統(tǒng)性能調(diào)試。每一 步都深深地體會到其中的不容易。開始設計方案時， 必須熟悉原件的特點， 引腳的含義， 這都靠自己翻閱書籍和上網(wǎng)查找。 為后面的總體設計打好基礎。編寫程序必須與 Proteus 相結合，才能保證程序的準確性。模 塊焊接就是考驗你的動手能力。 這過程中， 需要耐心， 耐心，再耐心， 細心，細心，再細心。 最后的性能調(diào)試，不斷發(fā)現(xiàn)問題，然后解決問題。這次課程設計很好地全方位地培養(yǎng)了我們的能力

11、，我們的專業(yè)知識，動手能力， 獨立工作能力與創(chuàng)造力，解決實際工程技術問題的能力，查閱圖書資料、產(chǎn)品手冊和 各種工具書的能力，工程繪圖的能力，書寫技術報告和編制技術資料的能力。在專業(yè) 知識與研究方法方面為日后的畢業(yè)設計乃至畢業(yè)后的工作奠定良好的基礎6、對本設計過程及方法、手段的改進建議根據(jù)設計，基于單片機的數(shù)字溫度計由單片機控制器，電源，顯示電路，溫度傳感器， 復位電路和時鐘電路組成。制作簡單，測溫范圍在 -55 度到 100 度。根據(jù)情況，可以加入溫 度報警器，誤差范圍控制在 0.1。這樣會使這個設計應用更廣，性價比更高。針對編寫好的程序進行軟件調(diào)試， 在 proteus 軟件中模擬， 電路溫度測試正常。 證明系 統(tǒng)程序編寫正確。根據(jù)設計的電路圖焊接實物。針對個各種芯片的引腳特點檢查硬件焊接是否正確。 性能調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題及解決方案（1）LED數(shù)碼管只顯示初始溫度，過程中溫度無變化。檢查DS18B20 溫度傳感器。發(fā)現(xiàn)焊接電路出現(xiàn)問題，重新焊接。電路運行正常，溫度計正確測量。（2）LED數(shù)碼管顯示不全。檢查 LED數(shù)碼管焊接電路。（3）在 proteus 模擬的電路圖， 在實際焊接時， 并