數(shù)字溫度計設計-開題報告書

1、-. z數(shù)字溫度計設計開題報告364.1設計要求利用溫度傳感器DS18B20測量*一點環(huán)境溫度.測量圍為-5050，精度為0.5.用LED數(shù)碼管進展實際溫度值直讀顯示.2.擴展功能能夠根據(jù)需要任意設定溫度的上下限報警功能.364.2硬件設計1設計思想以51單片機為主控制器，以數(shù)字式溫度傳感器DS18B20為傳感元件，以LED數(shù)碼管作為顯示器件實時顯示測量溫度。數(shù)字式溫度計測溫圍在5050，誤差在0.5以。溫度測量間隔時間選擇1s。通過鍵盤擴展，實現(xiàn)溫度上下限值的設定及溫度報警功能。對溫度采樣值實現(xiàn)數(shù)字濾波。通過硬件或軟件方法實現(xiàn)時間顯示。2主要元器件介紹：單片機AT89C51 溫度傳感器DS1

2、8B20 4位共陽LED數(shù)碼管 3 功能電路介紹主控制器:單片機AT89C2051具有低電壓供電和小體積等特點，兩個端口剛好滿足電路系統(tǒng)的設計需要。顯示電路：顯示電路采用4位共陽LED數(shù)碼管，從P1口輸出段碼，列掃描用P3.0P3.3口來實現(xiàn)，列驅動用9012三極管。電路圖溫度計電路設計原理圖如上圖所示，溫度計的控制器使用單片機AT89C51，溫度傳感器使用DS18B20，用4位共陽極LED數(shù)碼管以動態(tài)掃描法實現(xiàn)溫度顯示。圖中有3個獨立式按鍵可以分別調整溫度的上下限報警設置，圖中蜂鳴器可以在被測溫度不在上下限圍時，發(fā)出報警鳴叫聲音，同時LED數(shù)碼管將沒有被測溫度顯示，這時可以調整上下限，從而測

3、出被測的溫度值。364.3 軟件設計1 設計思想數(shù)字溫度計設計的應用程序由主程序，LED顯示子程序,溫度檢測程序組2軟件流程圖3源程序 ds18b20數(shù)碼管動態(tài)顯示頭文件* 功 能： 通過定時器0延時是數(shù)碼管動態(tài)顯示* 編程者： ZPZ* 編程時間：2009/10/2*/*ifndef _ds18b20_display_H_ /定義頭文件*define _ds18b20_display_H_*define uint unsigned int /變量類型宏定義，用uint表示無符號整形16位*define uchar unsigned char /變量類型宏定義，用uchar表示無符號字符型8位

4、sbit wei1=P24; /可位尋址變量定義，用wei1表示P2.4口sbit wei2=P25; /用wei2表示P2.5口sbit wei3=P26; /用wei3表示P2.6口sbit wei4=P27; /用wei4表示P2.7口uchar num=0; /定義num為全局無符號字符型變量，賦初值為0uchar code temperature1= 0*3f,0*06,0*5b,0*4f,0*66, 0*6d,0*7d,0*07,0*7f,0*6f;/定義顯示碼表09uchar code temperature2= 0*bf,0*86,0*db,0*cf,0*e6, 0*ed,0*

5、fd,0*87,0*ff,0*ef;/帶小數(shù)點的0.9.uchar code temperature3= 0*00,0*80,0*40,0*76,0*38;/依次是不顯示.-HL/*延時子函數(shù)*/void display_delay(uint t) /延時1ms左右uint i,j;for(i=t;i0;i-) for(j=120;j0;j-);/*定時器1初始化函數(shù)*/void timer1_init(bit t) TMOD=0*10;/設定定時器1工作在方式1，最大定時65.53ms TH0=0*3c;/定時器賦初值，定時50ms TL0=0*b0; EA=1;/開總中斷 ET1=1;/開

6、定時器1中斷 TR1=t;/ 局部變量t為1啟動定時器1，為0關閉定時器1/*定時器1中斷函數(shù)*/void timer1() interrupt 3 TH0=0*3c;/重新賦初值，定時50ms TL0=0*b0;num+;/每進入一次定時器中斷num加1每50ms加1一次 if(num20)/進入20次中斷，定時1s num=0;/num歸0，重新定開場定時1s s1=0;/定時1s時間到時自動關閉報警上下限顯示功能 v1=1;/定時1s時間到時自動關閉報警上下限查看功能 /*調整報警上下限顯示選擇函數(shù)*/void selsct_1(uchar f,uchar k) /消除百位的0顯示，及正

7、負溫度的顯示選擇 if(f=0)/假設為正溫度，百位為0則不顯示百位，不為0則顯示 if(k/100=0) P0=temperature30; else P0=temperature1k/100; if(f=1)/假設為負溫度，假設十位為0，百位不顯示，否則百位顯示- if(k%100/10=0) P0=temperature30; else P0=temperature32; void selsct_2(bit f,uchar k)/消除十位的0顯示，及正負溫度的顯示選擇 if(f=0) /假設為正溫度，百位十位均為0則不顯示十位，否則顯示十位 if(k/100=0)&(k%100/10=0

8、) P0=temperature30; else P0=temperature1k%100/10; if(f=1)/假設為負溫度，假設十位為0，十位不顯示，否則十位顯示- if(k%100/10=0) P0=temperature32; else P0=temperature1k%100/10; /*主顯示函數(shù)*/void display(uchar t,uchar t_d) /用于實測溫度、上限溫度的顯示 uchar i; for(i=0;i4;i+) /依次從左至右選通數(shù)碼管顯示，實現(xiàn)動態(tài)顯示 switch(i) case 0: /選通第一個數(shù)碼管 wei2=1; /關第二個數(shù)碼管 wei

9、3=1; /關第三個數(shù)碼管 wei4=1; /關第四個數(shù)碼管 wei1=0; /開第一個數(shù)碼管 if(a=0)selsct_1(f,t); /假設a=0則在第一個數(shù)碼管上顯示測量溫度的百位或- if(a=1) P0=temperature33; /假設a=1則在第一個數(shù)碼管上顯示H if(a=2) P0=temperature34; /假設a=2則在第一個數(shù)碼管上顯示L break; case 1: /選通第二個數(shù)碼管 wei1=1; wei3=1; wei4=1; wei2=0; if(a=0)selsct_2(f,t); /假設a=0則在第二個數(shù)碼管上顯示測量溫度的十位或- if(a=1)

10、 /假設a=1則在第二個數(shù)碼管上顯示上限報警溫度的百位或- if(s=0) selsct_1(f_ma*,ma*);/假設s=0則顯示第二個數(shù)碼管，否則不顯示 else P0=temperature30; /通過s標志位的變化實現(xiàn)調節(jié)上下限報警溫度時數(shù)碼管的閃爍 if(s1=1) selsct_1(f_ma*,ma*);/假設s1=1則顯示第二個數(shù)碼管s1標志位用于上下限查看時的顯示 if(a=2) /假設a=2則在第二個數(shù)碼管上顯示下限報警溫度的百位或- if(s=0) selsct_1(f_min,min); else P0=temperature30; if(s1=1) selsct_1

11、(f_min,min); break; case 2: /選通第三個數(shù)碼管 wei1=1; wei2=1; wei4=1; wei3=0; if(a=0)P0=temperature2t%10;/假設a=0則在第三個數(shù)碼管上顯示測量溫度的個位 if(a=1) /假設a=1則在第三個數(shù)碼管上顯示上限報警溫度的十位或- if(s=0) selsct_2(f_ma*,ma*);/假設s=0則顯示第三個數(shù)碼管，否則不顯示 else P0=temperature30; if(s1=1) selsct_2(f_ma*,ma*);/假設s1=1則顯示第三個數(shù)碼管 if(a=2) /假設a=2則在第三個數(shù)碼管

12、上顯示下限報警溫度的十位或- if(s=0) selsct_2(f_min,min); else P0=temperature30; if(s1=1) selsct_2(f_min,min); break; case 3: /選通第四個數(shù)碼管 wei1=1; wei2=1; wei3=1; wei4=0; if(a=0)P0=temperature1t_d;/假設a=0則在第四個數(shù)碼管上顯示測量溫度的小數(shù)位 if(a=1) /假設a=1則在第四個數(shù)碼管上顯示上限報警溫度的個位 if(s=0) P0=temperature1ma*%10;/假設s=0則顯示第四個數(shù)碼管，否則不顯示 else P0

13、=temperature30; if(s1=1) P0=temperature1ma*%10;/假設s1=1則顯示第四個數(shù)碼管 if(a=2) /假設a=2則在第四個數(shù)碼管上顯示下限報警溫度的個位 if(s=0) P0=temperature1min%10; else P0=temperature30; if(s1=1) P0=temperature1min%10; break; display_delay(10); /每個數(shù)碼管顯示3ms左右/*開機顯示函數(shù)*/void display1(uint z) /用于開機動畫的顯示 uchar i,j; bit f=0; for(i=0;iz;i+

14、) /z是顯示遍數(shù)的設定 for(j=0;j4;j+) /依次從左至右顯示- switch(j) case 0: wei2=1; wei3=1; wei4=1; wei1=0; break; P0=temperature32;/第一個數(shù)碼管顯示 case 1: wei1=1; wei3=1; wei4=1; wei2=0;break; P0=temperature32;/第二個數(shù)碼管顯示 case 2: wei1=1; wei2=1; wei4=1; wei3=0;break; P0=temperature32;/第三個數(shù)碼管顯示 case 3: wei1=1; wei2=1; wei3=1;

15、 wei4=0;break; P0=temperature32;/第四個數(shù)碼管顯示 display_delay(400); /每個數(shù)碼管顯示200ms左右 *endif程序名; 基于DS18B20的測溫系統(tǒng)* 功 能： 實時測量溫度，超過上下限報警，報警溫度可手動調整。K1是用來* 進入上下限調節(jié)模式的，當按一下K1進入上限調節(jié)模式，再按一下進入下限* 調節(jié)模式。在正常模式下，按一下K2進入查看上限溫度模式，顯示1s左右自動* 退出；按一下K3進入查看下限溫度模式，顯示1s左右自動退出；按一下K4消除* 按鍵音，再按一下啟動按鍵音。在調節(jié)上下限溫度模式下，K2是實現(xiàn)加1功能，* K1是實現(xiàn)減1

16、功能，K3是用來設定上下限溫度正負的。 * 編程者： ZPZ* 編程時間：2009/10/2* 學習交流 .zicreate. (建立中)2012-5-21*/*include /將AT89*52.h頭文件包含到主程序*include /將intrins.h頭文件包含到主程序調用其中的_nop_()空操作函數(shù)延時*define uint unsigned int /變量類型宏定義，用uint表示無符號整形16位*define uchar unsigned char /變量類型宏定義，用uchar表示無符號字符型8位uchar ma*=0*00,min=0*00; /ma*是上限報警溫度，min

17、是下限報警溫度bit s=0; /s是調整上下限溫度時溫度閃爍的標志位，s=0不顯示200ms，s=1顯示1s左右bit s1=0; /s1標志位用于上下限查看時的顯示void display1(uint z); /聲明display1函數(shù)display.h頭文件中的函數(shù)，ds18b20.h要用應先聲明*includeds18b20.h /將ds18b20.h頭文件包含到主程序*includekeyscan.h /將keyscan.h頭文件包含到主程序*includedisplay.h /將display.h頭文件包含到主程序/*主函數(shù)*/void main() beer=1; /關閉蜂鳴器

18、led=1; /關閉LED燈 timer1_init(0); /初始化定時器1未啟動定時器1 get_temperature(1); /首次啟動DS18B20獲取溫度DS18B20上點后自動將EEPROM中的上下限溫度復制到TH和TL存放器 while(1) /主循環(huán) keyscan(); /按鍵掃面函數(shù) get_temperature(0); /獲取溫度函數(shù) /keyscan(); /按鍵掃面函數(shù) display(temp,temp_d*0.625);/顯示函數(shù) alarm(); /報警函數(shù) /keyscan(); /按鍵掃面函數(shù) 程序名; _ds18b20_h_* 功 能： DS18B20

19、的c51編程頭文件* * 編程者： ZPZ* 編程時間：2009/10/2* 說 明：用到的全局變量是：無符號字符型變量temp(測得的溫度整數(shù)局部),temp_d * (測得的溫度小數(shù)局部)，標志位f測量溫度的標志位0表示正溫度1表* 示負溫度，標志位f_ma*上限溫度的標志位0表示正溫度、1表* 示負溫度，標志位f_min下限溫度的標志位0表示正溫度、1表* 示負溫度，標志位w(報警標志位1啟動報警0關閉報警)。 */*ifndef _ds18b20_h_ /定義頭文件*define _ds18b20_h_*define uint unsigned int /變量類型宏定義，用uint表示

20、無符號整形16位*define uchar unsigned char /變量類型宏定義，用uchar表示無符號字符型8位sbit DQ= P23; /可位尋址變量定義，用DQ表示P2.3口sbit beer=P10; /用beer表示P1.0sbit led=P11; /用led表示P1.1uchar temp=0; /測量溫度的整數(shù)局部uchar temp_d=0; /測量溫度的小數(shù)部bit f=0; /測量溫度的標志位,0表示正溫度1表示負溫度bit f_ma*=0; /上限溫度的標志位0表示正溫度1表示負溫度bit f_min=0; /下限溫度的標志位0表示正溫度、1表示負溫度bit

21、w=0; /報警標志位1啟動報警0關閉報警)/*延時子函數(shù)*/void ds18b20_delayus(uint t) /延時幾s while(t-);void ds18b20_delayms(uint t) /延時1ms左右uint i,j;for(i=t;i0;i-) for(j=120;j0;j-);/*ds18b20初始化函數(shù)*/void ds18b20_init() / DS18B20初始化 uchar c=0; DQ=1;DQ=0; /控制器向DS18B20發(fā)低電平脈沖ds18b20_delayus(80); /延時15-80sDQ=1;/控制器拉高總線，while(DQ); /等

22、待DS18B20拉低總線，在60-240s之間ds18b20_delayus(150);/延時，等待上拉電阻拉高總線DQ=1; /拉高數(shù)據(jù)線，準備數(shù)據(jù)傳輸；/*ds18b20字節(jié)讀函數(shù)*/uchar ds18b20_read() /DS18B20 字節(jié)讀取uchar i;uchar d = 0;DQ = 1;/準備讀；for(i=8;i0;i-) d = 1; /低位先發(fā)；DQ = 0;_nop_();_nop_();DQ = 1;/必須寫1，否則讀出來的將是不預期的數(shù)據(jù)；if(DQ)/在12us處讀取數(shù)據(jù)；d |= 0*80;ds18b20_delayus(10);return d; /返回

23、讀取的值/*ds18b20字節(jié)寫函數(shù)*/void ds18b20_write(uchar d) / ds18b20字節(jié)寫 uchar i; for(i=8;i0;i-) DQ=0; DQ=d&0*01; ds18b20_delayus(5); DQ=1; d = 1; /*獲取溫度函數(shù)*/ void get_temperature(bit flag)uchar a=0,b=0,c=0,d=0; uint i;ds18b20_init(); /DS18B20初始化ds18b20_write(0*cc);/向DS18B20發(fā)跳過讀ROM命令ds18b20_write(0*44);/寫啟動DS18B

24、20進展溫度轉換命令，轉換結果存入部RAMif(flag=1)/首次啟動DS18B20進展溫度轉換需要500ms,假設轉換時間不夠就出錯，讀出的是85度的錯誤值。 display1(1);/用開機動畫耗時elseds18b20_delayms(1);ds18b20_init(); /DS18B20初始化ds18b20_write(0*cc); /向DS18B20發(fā)跳過讀ROM命令ds18b20_write(0*be);/寫讀部RAM中9字節(jié)的容命令a=ds18b20_read();/讀部RAM LSBb=ds18b20_read();/讀部RAM MSBif(flag=1)/局部位變量f=1時

25、讀上下線報警溫度 ma*=ds18b20_read(); /讀部RAM TH min=ds18b20_read(); /讀部RAM Tlif(ma*&0*80)=0*80) /假設讀取的上限溫度的最高位符號位為1說明是負溫度f_ma*=1;ma*=(ma*-0*80); /將上限溫度符號標志位置1表示負溫度，將上限溫度裝換成無符號數(shù)。 if(min&0*80)=0*80) /假設讀取的下限溫度的最高位符號位為1說明是負溫度f_min=1;min=(min-0*80); /將下限溫度符號標志位置1表示負溫度，將下限溫度裝換成無符號數(shù)。i=b;i=4;if (i=0) f=0; /i為0，正溫度,

26、設立正溫度標記 temp=(a4)|(b4)|(b4);/整數(shù)局部 a=(a&0*0f);/小數(shù)局部 temp_d=a; /*存儲極限溫度函數(shù)*/ void store_t() if(f_ma*=1) /假設上限溫度為負，將上限溫度轉換成有符號數(shù)最高位為1是負，為0是正ma*=ma*+0*80;if(f_min=1) /假設下限溫度為負，將上限溫度轉換成有符號數(shù)min=min+0*80; ds18b20_init(); /DS18B20初始化ds18b20_write(0*cc); /向DS18B20發(fā)跳過讀ROM命令ds18b20_write(0*4e); /向DS18B20發(fā)寫字節(jié)至暫存器

27、2和3TH和TL命令ds18b20_write(ma*); /向暫存器TH上限溫度暫存器寫溫度ds18b20_write(min); /向暫存器TL下限溫度暫存器寫溫度ds18b20_write(0*ff); /向配置存放器寫命令，進展溫度值分辨率設置ds18b20_init(); /DS18B20初始化ds18b20_write(0*cc); /向DS18B20發(fā)跳過讀ROM命令ds18b20_write(0*48); /向DS18B20發(fā)將RAM中2、3字節(jié)的容寫入EEPROM /DS18B20上電后會自動將EEPROM中的上下限溫度拷貝到TH、TL暫存器/*溫度超限報警函數(shù)*/ void

28、 alarm() /假設上限值是正值 if(f_ma*=0) if(f_min=0) /假設下限值是正值 if(f=0) /假設測量值是正值 if(temp=ma*) w=1;TR1=1; /當測量值小于最小值或大于最大值時報警 if(tempmin) w=0; /當測量值大于最小值且小于最大值時不報警 if(f=1)w=1;TR1=1; /假設測量值是負值時報警 if(f_min=1) /假設下限值是負值 if(f=0) /假設測量值是正值 if(temp=ma*)/當測量值大于最大值時報警 w=1;TR1=1; if(temp=min)/當測量值大于最小值時報警 w=1;TR1=1; if

29、(tempmin)/當測量值小于最小值時不報警 w=0; if(f_ma*=1) /假設下限值是負值 if(f_min=1) /假設下限值是負值 if(f=1) /假設測量值是負值 if(temp=min) w=1;TR1=1; /當測量值小于最大值或大于最小值時報警 if(tempma*) w=0; /當測量值小于最小值且大于最大值時不報警 if(f=0)w=1;TR1=1; /假設測量值是正值時報警 *endif程序名; ds18b20鍵盤頭文件* 功 能： 通過鍵盤設定設定上下限報警溫度* 編程者： ZPZ* 編程時間：2009/10/2*/*ifndef _keyscan_H_/定義頭

30、文件*define _keyscan_H_sbit key1=P22; /可位尋址變量定義，用key1表示P2.2口sbit key2=P21; /用key2表示P2.1口sbit key3=P20;/用key3表示P2.0口sbit key4=P33;/用key4表示P3.3口uchar i=0;/定義全局變量i用于不同功能模式的選擇，0正常模式，1上限調節(jié)模式，2下限調節(jié)模式uchar a=0; /定義全局變量a用于不同模式下數(shù)碼管顯示的選擇bit k4=0;/K4按鍵雙功能選擇位，k4=0時K4按鍵選擇消按鍵音的功能，k4=1時K4按鍵選擇正負溫度設定功能bit v=0;/K2、K3按鍵

31、雙功能選擇位，v=0時選擇上下限查看功能，v=1時選擇上下限溫度加減功能bit v1=0;/v1=1時定時1250ms時間到自動關閉報警上下限查看功能bit v2=0; /消按鍵音功能調整位，為0時開按鍵音，為1時關按鍵音/*讀鍵盤延時子函數(shù)*/void keyscan_delay(uint z)/延時1ms左右 uint i,j; for(i=z;i0;i-)for(j=120;j0;j-);/*溫度調節(jié)函數(shù)*/int temp_change(int count,bit f)/上下限溫度調整 if(key2=0)/判斷K2是否按下 if(v2=0)beer=0;/v2=0開按鍵音，否則消按鍵

32、音keyscan_delay(10);/延時10msif(key2=0)/再次判斷K2是否按下實現(xiàn)按按鍵時消抖 beer=1;/K2按下關按鍵音 if(f=0)/假設溫度為正 count+;/每按一下K2溫度上調1 if(a=1)if(count125) count=125;/當溫度值大于125時不上調 if(a=2)if(count125) count=125; if(f!=0)/假設溫度為負 count+;/每按一下K2溫度下調1 if(a=1)if(count55) count=55;/當溫度值小于-55時不再下調 if(a=2)if(count55) count=55; while(k

33、ey2=0);/K2松開按鍵時消抖keyscan_delay(10);if(key3=0) if(v2=0)beer=0;keyscan_delay(10);if(key3=0) /K3按按鍵時消抖 beer=1; count-;/每按一下K3溫度為正時下調1，為負時上調1if(a=1)if(count0) count=0;/當溫度值到達0時不再調if(a=2)if(count2)/K1按下三次后退出調節(jié)模式 i=0;/進入正常模式 TR1=0;/關定時器1 k4=0;/在正常模式下選擇K4的消按鍵音功能 v=0;/在正常模式下選擇K2、K3的查看上下限報警溫度功能 store_t();/存儲調整后的上下限報警溫度 switch(i)/顯示選擇 case 0:a=0;break;/a=0選擇顯示測得的溫度 case 1:a=1;break; /a=1選擇顯示上限溫度 case 2:a=2;break; /a=2選擇顯示下限溫度 default:break; while(key1=0);/K1松按鍵時消抖keyscan_delay(10);if(a=1&v=1)/a=1選擇顯示上限溫度且v=1時選擇上下限溫度加功能led=0;ma*=te