基于51單片機(jī)的數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)

1、基于51單片機(jī)的數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)一課題選擇隨著時(shí)代的發(fā)展，控制智能化，儀器小型化，功耗微量化得到廣泛關(guān)注。單片機(jī)控制系統(tǒng)無(wú)疑在這方面起到了舉足輕重的作用。單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)業(yè)已成為新的技術(shù)熱點(diǎn)，其中數(shù)字溫度計(jì)就是一個(gè)典型的例子，它可廣泛應(yīng)用與生產(chǎn)生活的各個(gè)方面，具有巨大的市場(chǎng)前景。二設(shè)計(jì)目的1. 理解掌握51單片機(jī)的功能和實(shí)際應(yīng)用。2. 掌握仿真開(kāi)發(fā)軟件的使用。3. 掌握數(shù)字式溫度計(jì)電路的設(shè)計(jì)、組裝與調(diào)試方法。三實(shí)驗(yàn)要求1. 以51系列單片機(jī)為核心器件，組成一個(gè)數(shù)字式溫度計(jì)。2. 采用數(shù)字式溫度傳感器為檢測(cè)器件，進(jìn)行單點(diǎn)溫度檢測(cè)。3. 溫度顯示采用4位LED數(shù)碼管顯示，三位整數(shù)，一位小數(shù)。四設(shè)

2、計(jì)思路1. 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選擇STC89C51RC單片機(jī)為核心器件。2. 溫度檢測(cè)采用DS18B20數(shù)字式溫度傳感器。與單片機(jī)的接口為P3.6引腳。3. 采用usb數(shù)據(jù)線連接充電寶供電，接電后由按鈕開(kāi)關(guān)控制電路供電。硬件電路設(shè)計(jì)總體框圖為圖1：五系統(tǒng)的硬件構(gòu)成及功能1. 主控制器單片機(jī)STC89C51RC具有低電壓供電和體積小等特點(diǎn)，有40個(gè)引腳,其仿真圖像如下圖所示：2. 顯示電路顯示電路采用4位共陽(yáng)LED數(shù)碼管，從P3口RXD,TXD串口輸出段碼。LED數(shù)碼管在仿真軟件中如下圖所示：3. 溫度傳感器DS18B20是美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電

3、阻等測(cè)溫元件相比，它能直接讀出被測(cè)溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過(guò)簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)912位的數(shù)字值讀數(shù)方式。DS18B20的性能特點(diǎn)如下：1. 獨(dú)特的單線接口僅需一個(gè)端口引腳進(jìn)行通訊。2. 簡(jiǎn)單的多點(diǎn)分布應(yīng)用。3. 無(wú)需外部器件。4. 可通過(guò)數(shù)據(jù)線供電。5. 零待機(jī)功耗。6. 測(cè)溫范圍-55+125攝氏度。其電路圖如下圖所示：在仿真軟件中如下圖所示：DS18B20的測(cè)溫原理圖如下圖所示：在正常測(cè)溫情況下，DS18B20的測(cè)溫分辨力為0.5攝氏度，可采用下述方法獲得高分辨率的溫度測(cè)量結(jié)果。：首先用DS18B20提供的讀暫存器指令（BEH）讀出以0.5攝氏度為分辨率的溫度測(cè)量結(jié)果，然后切去測(cè)量結(jié)果中的最

4、低有效位（LSB），得到所測(cè)實(shí)際溫度的整數(shù)部分Tz，然后再利用BEH指令取計(jì)數(shù)器1的計(jì)數(shù)剩余值Cs和每度計(jì)數(shù)值CD?？紤]到DS18B20測(cè)量溫度的整數(shù)部分以0.25、0.75攝氏度為進(jìn)位界限的關(guān)系，實(shí)際溫度Ts可以用下式計(jì)算：Ts=(Tz-0.25)+(CD-Cs)/CD六系統(tǒng)整體硬件電路根據(jù)設(shè)計(jì)要求與設(shè)計(jì)思路，硬件電路設(shè)計(jì)框圖如下圖所示，在仿真軟件Proteus上完成，其中LED數(shù)碼管以動(dòng)態(tài)掃描法實(shí)現(xiàn)溫度顯示，由四個(gè)PNP型晶體管Q2，Q3，Q4，Q5和8個(gè)電阻組成。基極與單片機(jī)的P1.0，P1.1，P1.2連接，DS18B20的數(shù)據(jù)I/O端與單片機(jī)P3.6引腳連接。外部晶振為12MHZ。七

5、系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)數(shù)字式溫度計(jì)的應(yīng)用程序主要包括主程序，溫度檢測(cè)程序，溫度轉(zhuǎn)換程序，LED顯示程序等。其思路如下圖所示：八測(cè)量及其結(jié)果分析1. Proteus仿真結(jié)果軟件方面，在Proteus編譯下進(jìn)行，源程序編譯及仿真調(diào)試。在軟件中選定傳感器后可對(duì)其進(jìn)行環(huán)境溫度設(shè)置，如下圖，將環(huán)境溫度設(shè)為34.9.2. 硬件測(cè)試結(jié)果在硬件測(cè)試方面，檢查電路板及焊接的質(zhì)量情況，在焊接無(wú)誤后通電檢查L(zhǎng)ED顯示器。其中成品圖如圖所示：通電后，室溫下LED的示數(shù)如圖所示九設(shè)計(jì)心得體會(huì)本次實(shí)驗(yàn)對(duì)我們組來(lái)說(shuō)是一次難得的經(jīng)歷，首先是第一次接觸了仿真軟件Proteus,在使用時(shí)經(jīng)歷了很多次失敗，因?yàn)檫@款軟件與以前使用過(guò)的軟件有很

6、大不同，使用時(shí)不停出錯(cuò)，接線時(shí)由于原件放置不合理而接的雜亂無(wú)章，輸入源程序時(shí)還算順利，顯示結(jié)果比較滿意。其次是程序設(shè)計(jì)，我們?cè)趨⒖紕e人成功先例的基礎(chǔ)上根據(jù)自己設(shè)計(jì)的需要進(jìn)行編程，其中經(jīng)歷了不少曲折，最后我的收獲是編程一定要細(xì)心，針對(duì)每一個(gè)細(xì)節(jié)，稍有疏忽程序就不能正常運(yùn)行。在這次的實(shí)踐與學(xué)習(xí)中，盡管期間困難重重，但我們還是從中學(xué)習(xí)了不少新的知識(shí)和技能，也體會(huì)到了經(jīng)歷失敗最終成功的喜悅?？傊?，通過(guò)這次電工電子綜合設(shè)計(jì)，我收獲了很多，我希望自己在今后的各項(xiàng)研究工作中也堅(jiān)持這種精神。十附錄 源程序#include#include #defineucharunsignedchar #defineuint

7、 unsignedintsbitDATA = P11; /DS18B20接入口uchar code table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71;/共陰極字型碼int temp;/溫度值int ss; /中間的一個(gè)變量int dd;int j;uchar data b;/定時(shí)器中斷次數(shù)uchar data buf4;/字型顯示中間變量int alarmH=320; /默認(rèn)報(bào)警值int alarmL=100;/定義開(kāi)關(guān)的接入口sbitk1=P25;/+sbitk2=P26

8、;/-sbitk3=P27;/確認(rèn)sbitk4=P24; /切換sbitbell=P10; /蜂鳴器sbitHLight=P12; /正溫指示燈sbitLLight=P13; /負(fù)溫度指示燈sbitwarn=P14;/報(bào)警指示燈sbitRed=P16; /溫度上限設(shè)置指示燈sbitGreen=P17; /溫度下限設(shè)置指示燈bit set=0; /初始化bit Flag=0; /設(shè)置標(biāo)志int n;/函數(shù)的聲明區(qū)void key_to1();void key_to2();void delay(uint); void key();void Show();/函數(shù)的定義區(qū)/*延時(shí)子函數(shù)*/void d

9、elay(uint num) while(num-) ;/DS18b20溫度傳感器所需函數(shù)，分為初始化，讀寫(xiě)字節(jié)，讀取溫度4個(gè)函數(shù)Init_DS18B20(void) /傳感器初始化 uchar x=0; DATA = 1; /DQ復(fù)位 delay(10);/稍做延時(shí) DATA = 0; /單片機(jī)將DQ拉低 delay(80); /精確延時(shí) 大于 480us /450 DATA = 1; /拉高總線 delay(20); x=DATA; /稍做延時(shí)后 如果x=0則初始化成功 x=1則初始化失敗 delay(30);ReadOneChar(void)/讀一個(gè)字節(jié) uchar i=0; uchar

10、 dat = 0; for (i=8;i0;i-) DATA = 0; / 給脈沖信號(hào) dat=1; DATA = 1; / 給脈沖信號(hào) if(DATA) dat|=0x80; delay(8); return(dat);WriteOneChar(unsigned char dat) /寫(xiě)一個(gè)字節(jié) uchar i=0; for (i=8; i0; i-) DATA = 0; DATA = dat&0x01; delay(10); DATA = 1; dat=1; delay(8);int ReadTemperature(void) /讀取溫度 uchar a=0; uchar b=0; int

11、 t=0; float tt=0; Init_DS18B20(); WriteOneChar(0xCC); / 跳過(guò)讀序號(hào)列號(hào)的操作 WriteOneChar(0x44); / 啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換 Init_DS18B20(); WriteOneChar(0xCC); /跳過(guò)讀序號(hào)列號(hào)的操作 WriteOneChar(0xBE); /讀取溫度寄存器等（共可讀9個(gè)寄存器） 前兩個(gè)就是溫度 a=ReadOneChar();/低位 b=ReadOneChar();/高位 t=b; t=8; t=t|a; tt=t*0.0625; t= tt*10+0.5; return(t);voiddisplay00(

12、) /*顯示負(fù)值子函數(shù) dd=-(temp-1); buf1=dd/100; buf2=dd/100; buf3=dd%100/10; buf0=dd%10; /動(dòng)態(tài)顯示 for(j=0;j5;j+) P2=0xff; / 初始燈為滅的 P0=0x00; P2=0xfd; /顯示小數(shù)點(diǎn) P0=0x80; /顯示小數(shù)點(diǎn) delay(100); P2=0xff;/ 初始燈為滅的 P0=0x00; P2=0xf7; /片選LCD1 P0=0x40; delay(100); P2=0xff; P0=0x00; P2=0xfb;/片選LCD2 P0=tablebuf2; delay(100); P2=0

13、xff; P0=0x00; P2=0Xfd;/片選LCD3 P0=tablebuf3; delay(100); P2=0xff; P0=0x00; P2=0Xfe; P0=tablebuf0; /片選LCD4 delay(100); P2=0xff; /顯示正值子函數(shù)voiddisplay() buf1=temp/1000;/顯示百位 buf2=temp/100%10;/顯示十位 buf3=temp%100/10;/顯示個(gè)位 buf0=temp%10; /小數(shù)位 for(j=0;j3;j+) P2=0xff; / 初始燈為滅的 P0=0x00; P2=0xfd; /顯示小數(shù)點(diǎn) P0=0x80;

14、 /顯示小數(shù)點(diǎn) delay(300); P2=0xff; / 初始燈為滅的 P0=0x00; P2=0xf7; /片選LCD1 P0=tablebuf1; delay(300); P2=0xff; P0=0x00; P2=0xfb; /片選LCD2 P0=tablebuf2; delay(300); P2=0xff; P0=0x00; P2=0Xfd; /片選LCD3 P0=tablebuf3; delay(300); P2=0xff; P0=0x00; P2=0Xfe; P0=tablebuf0; /片選LCD4 delay(300); P2=0xff; void key() /按鍵掃描子程

15、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(shí)器 temp-=10; if(tempalarmH|temp=0) HLight=1;LLight=0;display(); if(temp0) HLight=0;LLight=1;display00();voidmain() TCON=0x01; /定時(shí)器T0工作在01模式下 TMOD=0X01; TH0=0XD8;/裝入初值 TL0=0XF0; EA=1;/開(kāi)總中斷 ET0=1; /開(kāi)T0中斷 TR0=1; /T0開(kāi)始運(yùn)行計(jì)數(shù) EX0=1; /開(kāi)外部中斷0 for(n=0;n500;n+)/顯示啟