基于單片機(jī)系統(tǒng)的多功能溫度測(cè)量儀的研制共3篇

基于單片機(jī)系統(tǒng)的多功能溫度測(cè)量儀的研制共3篇基于單片機(jī)系統(tǒng)的多功能溫度測(cè)量儀的研制1一、引言

溫度測(cè)量是工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中的重要環(huán)節(jié)。常見的制冷、空調(diào)、太陽能等系統(tǒng)都需要對(duì)環(huán)境的溫度進(jìn)行精確測(cè)量，以確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行。單片機(jī)作為現(xiàn)代電子技術(shù)的核心，可用于設(shè)計(jì)溫度檢測(cè)、控制、顯示等各類自動(dòng)化系統(tǒng)。本文將介紹一種基于單片機(jī)的多功能溫度測(cè)量儀的研制。

二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)主要包括溫度傳感器、單片機(jī)、LCD顯示屏、按鍵、電源等模塊，如圖1所示。

（圖1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖）

1.溫度傳感器模塊：采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20，具有高精度測(cè)量和數(shù)字輸出等特點(diǎn)。其工作原理是基于在溫度變化時(shí)所產(chǎn)生的電阻值的變化，將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)輸出給單片機(jī)。

2.單片機(jī)模塊：采用AT89C52單片機(jī)，由于其結(jié)構(gòu)靈活、易于編程、接口資源豐富等特點(diǎn)，適合于本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求。其主要功能是采集傳感器數(shù)據(jù)、進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換、控制顯示屏和按鍵等操作。

3.LCD顯示屏模塊：選用1602液晶顯示屏，其具有可靠性高、功耗低、支持多種字符集等特點(diǎn)，可以滿足系統(tǒng)的顯示需求。

4.按鍵模塊：采用4個(gè)按鍵，分別用于啟動(dòng)/停止、上檔/加溫、下檔/降溫、查看歷史記錄等操作。

5.電源模塊：本系統(tǒng)采用220VAC電源作為供電，通過穩(wěn)壓、濾波等電路，為系統(tǒng)提供可靠的電源。

三、系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

1.溫度測(cè)量：系統(tǒng)通過溫度傳感器獲取環(huán)境溫度信號(hào)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，以顯示當(dāng)前溫度。同時(shí)，系統(tǒng)也可記錄歷史溫度數(shù)據(jù)，以便用戶查看溫度變化趨勢(shì)。

2.溫度控制：本系統(tǒng)支持手動(dòng)和自動(dòng)兩種模式。手動(dòng)模式下，用戶可通過按鍵調(diào)節(jié)設(shè)定溫度值；自動(dòng)模式下，系統(tǒng)將根據(jù)預(yù)設(shè)的溫度值自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度。

3.報(bào)警功能：當(dāng)溫度超過設(shè)定范圍時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)提示用戶。

4.歷史記錄：系統(tǒng)可記錄近期的溫度值，以便用戶查看變化趨勢(shì)和調(diào)節(jié)參數(shù)。

五、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要包括單片機(jī)程序設(shè)計(jì)和LCD顯示程序設(shè)計(jì)兩部分。

1.單片機(jī)程序設(shè)計(jì)：該部分主要包括溫度采集、數(shù)據(jù)處理、溫度控制、按鍵操作等功能。程序采用C語言編寫，通過定時(shí)器、中斷等方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、顯示、控制以及按鍵等功能。

2.LCD顯示程序設(shè)計(jì)：該部分主要包括字符顯示、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)更新、歷史記錄查看等功能。程序采用匯編語言編寫，通過接口控制將采集得到的數(shù)據(jù)顯示在LCD屏幕上。

六、總結(jié)

基于單片機(jī)的多功能溫度測(cè)量儀是一款實(shí)用的溫度監(jiān)測(cè)裝置，可廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)和科學(xué)領(lǐng)域。通過精細(xì)的硬件和軟件設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)可以準(zhǔn)確、靈活地記錄溫度變化和調(diào)節(jié)溫度控制。希望本文的介紹能夠?qū)Ρ绢I(lǐng)域的技術(shù)研究和實(shí)踐起到促進(jìn)作用。基于單片機(jī)系統(tǒng)的多功能溫度測(cè)量儀的研制2隨著科技的發(fā)展，溫度測(cè)量儀已經(jīng)成為了很多領(lǐng)域必不可少的工具，如實(shí)驗(yàn)室、醫(yī)院、工業(yè)等等。本文研制了一款基于單片機(jī)系統(tǒng)的多功能溫度測(cè)量儀，可以測(cè)量多種溫度，并可以通過串口傳輸數(shù)據(jù)到計(jì)算機(jī)端。

一、研制背景

溫度測(cè)量是一項(xiàng)廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)和科學(xué)研究中的常規(guī)操作。溫度傳感器的種類也越來越多、功能也不斷得到增強(qiáng)。傳統(tǒng)的溫度測(cè)量儀已經(jīng)不能滿足當(dāng)前的實(shí)際需求了，而單片機(jī)則以其小巧輕便、易于編程等特性迅速地在電子行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了多種應(yīng)用需求。

二、設(shè)計(jì)方案

1、硬件設(shè)計(jì)

本次溫度測(cè)量儀基于單片機(jī)STC89C52RC來設(shè)計(jì)，主要硬件模塊包括電源模塊、單片機(jī)模塊、溫度傳感器模塊和顯示模塊。

電源模塊包括1個(gè)純?nèi)龢O管穩(wěn)壓電源電路和1個(gè)電容電源電路。當(dāng)穩(wěn)壓三極管的輸入端接入7V以上的電壓時(shí)，輸出2.5V穩(wěn)定電壓供給單片機(jī)芯片和顯示模塊；電容電源電路主要用于溫度傳感器模塊需要的精準(zhǔn)電壓，其工作原理是利用集成電路的反相器作為驅(qū)動(dòng)脈沖，從而將控制端控制在低電平，電源電容C5在極短的時(shí)間內(nèi)快速充放電，產(chǎn)生與高穩(wěn)定性的電壓為傳感器供電。

單片機(jī)模塊：本系統(tǒng)采用單片機(jī)STC89C52RC，運(yùn)行主頻11.0592MHz。除了基本的外設(shè)，如三個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，兩個(gè)串口、256字節(jié)的EEPROM，除了這些基本功能，它還提供了一個(gè)4KB的跨頁面FLASH存儲(chǔ)器，這是很多功能擴(kuò)展都不能缺少的一個(gè)環(huán)節(jié)。

溫度傳感器模塊：傳感器采用DS18B20數(shù)字溫度傳感器，3引腳器件，一般連接電路圖如下，其中，R1是4.7∏，其作用是起到限流的作用。此外單片機(jī)的P2.0引腳連接了一個(gè)26M晶體，其作用是用于精密度的調(diào)節(jié)。

顯示模塊：本系統(tǒng)采用12864液晶作為顯示屏幕，顯示內(nèi)容包括測(cè)量溫度、當(dāng)前狀態(tài)等信息。

2、軟件設(shè)計(jì)

硬件設(shè)計(jì)完成后，需要對(duì)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。主要包括三個(gè)方面的功能：

（1）DS18B20數(shù)字溫度傳感器驅(qū)動(dòng)程序：主要功能是傳感器DS18B20的初始化以及讀取溫度值的處理，關(guān)鍵代碼如下：

voidInit_DS18B20(void)//DS18B20初始化

{

DS18B20_DQ_1();

DS18B20_DQ_OUT();//

DS18B20_DQ_0();

delay_us(500);

DS18B20_DQ_IN();//配置成輸入模式

delay_us(100);

if(DS18B20_DQ())

{

ds18b20_exist=1;

}else

{

ds18b20_exist=0;

}

delay_us(420);//簡單延時(shí)一下

}

unsignedcharPd_DS18B20(void)//DS18B20溫度值讀取處理

{

sbiti=0,j=0,k=0;

unsignedcharn=0;

floatf_inner_temperature=0.0f;

Init_DS18B20();

DS18B20_DQ_OUT();

DS18B20_DQ_0();

delay_us(500);

DS18B20_DQ_IN();

delay_us(80);

i=DS18B20_DQ();

delay_us(500);

DS18B20_DQ_1();

for(j=1;j<65;j++)

{

DS18B20_DQ_OUT();

DS18B20_DQ_0();

k=usTemp[62-j];

delay_us(500);

n=(n>>1);

if(k)

n|=0x80;

DS18B20_DQ_1();

delay_us(50);

}

if(n>=0x80)

{

n=~n+1;

f_inner_temperature=0-(float)n;

}

else

{

f_inner_temperature=(float)n;

}

return(f_inner_temperature);

}

（2）串口數(shù)據(jù)傳輸：主要是將測(cè)量溫度值通過串口上傳到計(jì)算機(jī)端，關(guān)鍵代碼如下：

voidRun_Config_SerialPort(void)

{

SCON=0x50;//允許接收

ES=1;//打開串口中斷

}

voidSendData_To_PC(unsignedchardatabuf)

{

while(!TI);

TI=0;

SBUF=databuf;

}

voidSendString_To_PC(unsignedchar*str,unsignedcharlen)

{

unsignedchari;

for(i=0;i<len;i++)

{

SendData_To_PC(str[i]);

delay_ms(5);

}

}

（3）溫度測(cè)量控制程序：主要是通過定時(shí)器控制DS18B20傳感器的測(cè)量時(shí)間，并在LCD上顯示測(cè)量值，關(guān)鍵代碼如下：

unsignedcharCnt=0;

voidConfig_Timer0(unsignedintms)

{

ET0=1;

TMOD&=0xf0;

TMOD|=0x01;

TH0=(65535-(11059200/12/1000))/256;

TL0=(65535-(11059200/12/1000))%256;

TR0=1;

}

voidInterrupt_Timer0()iv1using0

{

Cnt++;

TH0=(65535-(11059200/12/1000))/256;

TL0=(65535-(11059200/12/1000))%256;

if(Cnt>=5)

{

Cnt=0;

Temp_Null=Pd_DS18B20();

DS18B20_TEMP=(unsignedint)(Temp_Null*100);

display_LCD12864();//顯示溫度

}

}

三、測(cè)試結(jié)果

將制作好的溫度測(cè)量儀連接到計(jì)算機(jī)端，并編寫讀取串口信息的程序，在程序中設(shè)置串口波特率為9600、數(shù)據(jù)位為8、停止位為1、無奇偶校驗(yàn)，并成功地讀取到傳輸?shù)臏囟葦?shù)據(jù)。同時(shí)，在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中，測(cè)量結(jié)果精度達(dá)到了較高的水平。

四、使用和總結(jié)

本次研發(fā)的多功能溫度測(cè)量儀，利用單片機(jī)的特性和數(shù)字溫度傳感器的高精度度測(cè)量特性，實(shí)現(xiàn)了低成本、準(zhǔn)確無誤的溫度測(cè)量。其在醫(yī)院、實(shí)驗(yàn)室、工業(yè)等領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用前景?？傊?，本次研發(fā)為單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用提供了新的思路?；趩纹瑱C(jī)系統(tǒng)的多功能溫度測(cè)量儀的研制3近年來，隨著科技的不斷發(fā)展，電子技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到了各個(gè)領(lǐng)域，其中包括溫度測(cè)量。隨著工業(yè)自動(dòng)化的提高和智能化的發(fā)展，溫度測(cè)量儀的功能變得越來越多樣化。本文就基于單片機(jī)系統(tǒng)的多功能溫度測(cè)量儀的研制進(jìn)行討論。

首先，我們需要準(zhǔn)備的材料和設(shè)備有單片機(jī)（MCU）、傳感器、顯示模塊、外部存儲(chǔ)器以及相應(yīng)的連接線纜等?；趩纹瑱C(jī)系統(tǒng)的溫度測(cè)量儀需要有以下幾個(gè)功能：

1.溫度變化實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

傳感器用于檢測(cè)環(huán)境溫度，并將監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)中。單片機(jī)需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度的變化并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

2.溫度數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示

顯示模塊用于顯示當(dāng)前的溫度數(shù)據(jù)。單片機(jī)需要將處理后的數(shù)據(jù)通過顯示模塊顯示出來。

3.溫度數(shù)據(jù)記錄和存儲(chǔ)

外部存儲(chǔ)器用于記錄和存儲(chǔ)歷史溫度數(shù)據(jù)。單片機(jī)需要將處理后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到外部存儲(chǔ)器中以便進(jìn)行查閱和分析。

除了以上幾個(gè)基本功能，我們還可以添加一些增強(qiáng)功能，如下：

4.溫度數(shù)據(jù)的圖像化顯示和數(shù)據(jù)分析功能

單片機(jī)可以將存儲(chǔ)在外部存儲(chǔ)器中的歷史溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像化顯示，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

5.根據(jù)溫度數(shù)據(jù)自動(dòng)控制其他設(shè)備的功能

單片機(jī)可以根據(jù)溫度數(shù)據(jù)控制其他設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，如風(fēng)扇或加熱器等。

為了實(shí)現(xiàn)以上功能，我們需要進(jìn)行相應(yīng)的硬件設(shè)計(jì)和編程設(shè)計(jì)。

硬件設(shè)計(jì)

傳感器選擇：

根據(jù)需要測(cè)量的環(huán)境及測(cè)量精度，可選擇熱敏電阻或其他傳感器。

單片機(jī)選擇：

一般可選擇8051系列或AVR系列的單片機(jī)，因?yàn)樗鼈円子诰幊毯洼^為穩(wěn)定。

顯示模塊選擇：

可使用LCD顯示模塊或LED數(shù)碼管。

外部存儲(chǔ)器選擇：

一般可選擇EEPROM或FALSH存儲(chǔ)器。

連接線纜：

根據(jù)具體硬件選擇相應(yīng)的連接線纜，如USB線、串口線等。

編程設(shè)計(jì)

在進(jìn)行編程設(shè)計(jì)時(shí)，可以使用C語言或匯編語言。

1.溫度變化實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

監(jiān)測(cè)傳感器數(shù)據(jù)需要使用AD轉(zhuǎn)換器。可以設(shè)置定時(shí)器中斷，定時(shí)對(duì)ADC進(jìn)行轉(zhuǎn)換，監(jiān)測(cè)溫度的變化。

2.溫度數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示

將AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并通過顯示模塊顯示出來，這需要使用外部中斷和LCD顯示。

3.溫度數(shù)據(jù)記錄和存儲(chǔ)

將處理后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到外部存儲(chǔ)器中，需要使用SPI通訊和EEPROM存儲(chǔ)器。

4.溫度數(shù)據(jù)的圖像化顯示和數(shù)據(jù)分析功能

將存儲(chǔ)在外部存儲(chǔ)器中的歷史溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像化處理和分析，需要使用圖形顯示和數(shù)據(jù)處理算法。

5.根據(jù)溫度數(shù)據(jù)自動(dòng)控制其他設(shè)備的功能

根據(jù)溫度數(shù)據(jù)控制其他設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)需要使用IO口編程和計(jì)時(shí)器編程。

總體實(shí)現(xiàn)流程：

（1）硬件電路連接

將傳感器、顯示模塊和外部存儲(chǔ)器與單片機(jī)相應(yīng)的引腳連接。

（2）編寫MCU驅(qū)動(dòng)程序

編寫MCU驅(qū)動(dòng)程序，包括對(duì)外部存儲(chǔ)器、顯示模塊和傳感器的驅(qū)動(dòng)程序。

（3）編寫溫度監(jiān)測(cè)程序

設(shè)置定時(shí)器中斷，定時(shí)對(duì)ADC進(jìn)行轉(zhuǎn)換，監(jiān)測(cè)溫度的變化。

（4）編寫溫度數(shù)據(jù)處理程序

將AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并通過顯示模塊顯示出來，將處理后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到外部存儲(chǔ)器中。

（5）編寫數(shù)據(jù)分析程序

將存儲(chǔ)在外部存儲(chǔ)