《基于52單片機的溫度顯示系統(tǒng)設計與實現(xiàn)》5200字（論文）

11.設計目標 22.所用元器件 23.數字溫度顯示器簡介 24.系統(tǒng)方案與設計 24.1STC89C52單片機 24.2DS18B20溫度傳感器 54.3數碼管顯示 64.4電路原理圖 75.軟件設計 86.仿真 97.綜合調試 7.1焊接 7.2焊接方法 7.3調試 參考文獻 2.測量的溫度范圍-55至125度。本次設計所采用的元器件有：單片機STC89C52電源開關數碼管兩個電容DS18B20溫度傳感器晶振按鍵三極管1K電阻10K電阻若干等速，可以讓人們更直觀的了解當前的溫度。本次溫度顯示器所采用的芯片包括可達0.0625℃。DS18B20可以直接讀出被測溫度值。而且采用3線制與單片機集到的溫度的變化轉換成電信號的變化，然后通過A/D轉換器將電信號轉換成器測溫元件顯示裝置/0圖1工作原理圖4.1STC89C52單片機芯片，而是選擇了STC系列的STC89C52,該芯片具有傳統(tǒng)AT系列所不具有的在價格上與AT系列差不多，所以在性價比上要優(yōu)于AT系列的單片機。1.增強型8051單片機，6時鐘/機器周期和12時鐘/機器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051.3.工作頻率范圍：0~40MHz,相當于普通8051的0~80MHz,實際工作頻率可達48MHz4.用戶應用程序空間為8K字節(jié)5.片上集成512字節(jié)RAM可通過串□(RxD/P3.0,TxD/P3.1)直接下載用戶程序，數秒即可完成一片9.共3個16位定時器/計數器。即定時器TO、T1、T210.外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路，PowerDown模式可由外11.通用異步串行口(UART),還可用定時器軟件實現(xiàn)多個UART其中，P1.0-P1.7八位準雙向I/O□,負載能力為三個LTSTTL門，RST為復位端，高電平有效，寬度在24個時鐘周期以上，RTXD為串行口輸出端，INTO外部中斷0輸入端，INT1外部中斷1輸入端，TO為定時器/計數器0外部輸入端，T1為定時器/計數器1外部輸入端，XTAL2為接外部振蕩器一端，片內是一個振蕩電路反相放大器的輸出復位電路的作用是上電后單片機進行延時后圖3復位電路電路圖后，電容C開始充電，帶電容充滿電后，電容相當于斷路狀單片機中5V的電壓經10K的電阻流出，這樣由5V到0V的過程就是單片機的圖4復位電路工作原理圖晶振電路，晶振電路是由一個電容并聯(lián)一個電阻，再傳連一個電容的形式，如下圖所示，其中電容C2和電容C3的值越小越好，C3的值應大于C2。Y1為12M,即每秒產生12000000個正弦波，C2和C3起起振作用，如果沒有這兩個電容，就不會產生正弦波。圖5晶振電路工作原理圖4.2DS18B20溫度傳感器之前的溫度傳感器使用熱敏電阻傳感器，熱敏電阻傳感器，其阻值會隨著溫度的變化而變化，所以可以通過ADC采集熱敏電阻上的兩端電壓值，再通過計算得到當前溫度信息。其計算公式為T=T。KV,12]。T--被測溫度T?--與熱敏電阻有關的溫度系數K--與熱敏電阻特性有關的系數V--熱敏電阻兩端的溫度但由于熱敏電阻需要的復雜的電路，需要的器件也很多，其溫度不同，阻值也不同，需要通過阻值查表計算得到溫度數值，相對于熱敏電阻來說，DS18B20就簡單的多了，DS18B20溫度傳感器測溫簡單方便，精度較高，其需要在5V的電壓下進行工作，不然精度會受到影響，此外，當傳感器檢測外部溫度時，需要一定時間反應，此外，在編寫程序時需要按照一定的時序，否則也會使精度受到影響。在單線上所連接的DS18B20不能超過8個，當超過8個時，需要解決微處理器的總線驅動問題。一個單片機的引腳上可以連接多個溫度傳感器，當連接多個時，由于該溫度傳感器的特點是每個口唯一存儲在ROM中的64編碼，就相當于每個人的身份證號一樣，這樣就可以準確的找到指定的溫度傳感器，并顯示上面的溫度。DS18B20的讀寫時序如下圖所示31:加1v計數器1山計數器2圖6DS18B20讀寫時序圖低溫度系數晶振的震蕩頻率受到溫度的影響較小，其產生的固定的脈沖信號傳送給計數器1,其與計數器1被預置在一個基數值里，計數器1進行減法運算，直至其減為0,此時，溫度寄存器加1,計數器1重新對低溫度系數晶振所產生的信號進行重新計數，依次循環(huán)，直至計數器2的值為0。DS18B20溫度傳感器的DS18B20溫度傳感器的電路圖如下，其包括三個引腳，Vpp為外接電源輸入端，DQ為數字信號輸入/輸出端，GND為電源地。正常情況下5V供電，也可以直接使用DQ引腳同時作為輸入輸出端，同時供電，不過通常情況下不使用。在默認的情況下，DS18B20溫度傳感器是12位，其精度為0.0625,溫度傳感器+10.125℃圖8溫度轉換表4.3數碼管顯示圖9共陰極共陽極原理圖本次使用的數碼管有是個引腳，其中1,2,3,4是控制四個數碼管顯示的，例如，想要第一個數碼管顯示，就要給1一個信號，此外，ABCDEF是控制每個數碼管的不同線路，如圖所示：圖10數碼管電路圖4.4電源模塊電源模塊電路圖如下所示，首先5V的電壓從J1流出，通過引腳1流入SW1,從2處流出，這樣VCC處的電壓就是5V。圖11電源模塊電路圖4.4整個電路圖原理圖如下：圖12電路原理圖5.軟件設計是監(jiān)控軟件，作為整個設計的核心，協(xié)調各個部分完成整體功能，二是執(zhí)行軟件，后再規(guī)劃監(jiān)控模塊，從而完成整個軟件部分的設計。度采集是將被測環(huán)境的溫度轉換成數字量。其流程圖如下：NYYN圖12流程圖5.1溫度采集與轉換模塊uchar:{圖13溫度采集與轉換程序該過程是溫度采集與轉換的過程，先是進行發(fā)一個指令，將溫度傳感器啟動，接著讀取溫度，進行16次讀取，將每次電平的值讀出來，存在temp之中，不過是以數字量的形式，然后再乘以0.0625將其轉換為實際的溫度，最后乘以10將其暫時的儲存起來。5.2數碼管顯示模塊首先是數碼管的定義，包括數碼管的位選定義，和數碼管的段選定義。由于不同品牌的數碼管的段選是不一樣的，并不是所有的數碼管都是按A-B-C-D-E-F-G排列的，并且分別對應單片機的I0-7□,所以在定義之前要先了解所使用的數碼管的具體情況，本次數碼管是按照A-G與TO-7□-—對應的形式的。仿真所使用的為Proteus軟件61,用來仿真單片及其他電路。該軟件是當前最流行的仿真軟件，是目前世界上唯一將電路仿真軟件，PCB設計軟件，虛擬模擬仿真軟件三合一的設計平臺。在焊接實物之前進行仿真相當于進行實驗，將一些復雜的狀況進行模擬，比如在本次設計中可以模擬盡可能多種溫度情況，用來檢測是否靈敏，反應是否正確。本次設計的仿真圖如下：當調試溫度為零下5度時：圖14仿真圖當調試溫度為23.8度時：圖15仿真圖7.1焊接焊接時應注意要先焊接電阻一面的元件，最后焊接數碼管的那一面，其次焊接時要按照元器件由低到高的順序，先焊接小的元器件，焊接大的元器件，焊錫不要放太多，多出的管腳要盡量剪掉，焊接時要注意有些元器件的方向問題，防止正負極接反，特別是在焊接數碼管時應該先固定兩邊管腳中的中間一個管腳，這樣的話如果放的不正，可以一邊融化管腳一邊調整，四個數碼管都焊接好了再焊接其他管腳。焊接單片機前，要先焊接單片機座，再把單片機裝上去。有了這個座子，這樣之后如果要更換單片機，或者把單片機取出來下載程序，都是比7.2焊接方法(1)在焊接之前，要將焊接用的電烙鐵進行加熱，直到它可以融化焊錫。(2)待電烙鐵加熱到一定程度，左手拿焊錫，右手拿焊烙鐵，按照排好的元器件的順序進行焊接，在此過程中要注意安全。(3)每個元器件焊接完成后，用剪刀剪掉多余的長的管腳，防止元器件之間7.3調試調試包括硬件調試和軟件調試，硬件調試主要是檢查焊接的質量問題，防止觸電之間短路或者是出現(xiàn)虛焊情況，在檢查無誤的情況下，下一步可以進行通電，觀察顯示的溫度是否為當前所測環(huán)境的溫度值。軟件調試可以通過仿真來完成，在保證程序無錯誤的情況下，將程序導入到單片機內，通過增加或減小溫度觀察數碼管顯示的溫度的變化是否靈敏和準確。實物圖如下：圖16實物圖經過我的努力，包括查找資料，詢問老師和同學的方式，完成了本次基于單片機顯示溫度的設計，該設計沒有采用傳統(tǒng)的AT89C51單片機為核心，使用的是STC89C52芯片，相較于AT系列單片機，STC系列的單片機的資源較多，芯片反應速度也較快，價格上也與AT系列單片機差不多等，更加方便，能夠更好的順利完成本次設計目標。參考文獻：[2]唐琪.熱敏電阻溫度計設計與制作[J].中學物理教學參考，2[3]李偉春.DS18B20的參數分析及實用系統(tǒng)設計實例[J].公安海警高等?？茖W[7]肖青.基于AT89S52單片機的溫度顯示系統(tǒng)設計[J].武漢船舶職業(yè)技術學院中等職業(yè)教育電子與信息技術專業(yè)系列教材，201412.208.[9]張君漢.基于單片機的溫度顯示系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[J].