(完整)基于51单片机的数字温度计设计
(完整)基于51单片机的数字温度计设计
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基于51单片机的数字温度计设计
一．课题选择
随着时代的发展，控制智能化，仪器小型化，功耗微量化得到广泛关注。单片机控制系统无疑在这方面起到了举足轻重的作用。单片机的应用系统设计业已成为新的技术热点，其中数字温度计就是一个典型的例子,它可广泛应用与生产生活的各个方面，具有巨大的市场前景。二．设计目的
1.理解掌握51单片机的功能和实际应用。
2.掌握仿真开发软件的使用。
3.掌握数字式温度计电路的设计、组装与调试方法。
三．实验要求
1.以51系列单片机为核心器件，组成一个数字式温度计.
2.采用数字式温度传感器为检测器件，进行单点温度检测。
3.温度显示采用4位LED数码管显示，三位整数，一位小数。
四．设计思路
1.根据设计要求，选择STC89C51RC单片机为核心器件。
2.温度检测采用DS18B20数字式温度传感器。与单片机的接口为P3。6引脚.
3.采用usb数据线连接充电宝供电,接电后由按钮开关控制电路供电。
硬件电路设计总体框图为图1：
五．系统的硬件构成及功能
1.主控制器
单片机STC89C51RC具有低电压供电和体积小等特点，有40个引脚，其仿真图像如下图所示:
2.显示电路
显示电路采用4位共阳LED数码管，从P3口RXD,TXD串口输出段码。LED数码管在仿真软件中如下图所示：
3.温度传感器
DS18B20是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现9～12位的数字值读数方式。DS18B20的性能特点如下：
1.独特的单线接口仅需一个端口引脚进行通讯.
2.简单的多点分布应用.
3.无需外部器件.
4.可通过数据线供电.
5.零待机功耗。
6.测温范围—55~+125摄氏度。
其电路图如下图所示:
在仿真软件中如下图所示：
DS18B20的测温原理图如下图所示:
在正常测温情况下,DS18B20的测温分辨力为0.5摄氏度，可采用下述方法获得高分辨率的温度测量结果。：首先用DS18B20提供的读暂存器指令(BEH)读出以0。5摄氏度为分辨率的温度测量结果,然后切去测量结果中的最低有效位（LSB），得到所测实际温度的整数部分Tz，然后再利用BEH指令取计数器1的计数剩余值Cs和每度计数值CD。考虑到DS18B20测量温度的整数部分以0.25、0.75摄氏度为进位界限的关系，实际温度Ts可以用下式计算：
Ts=(Tz-0.25)+（CD-Cs)/CD
六．系统整体硬件电路
根据设计要求与设计思路，硬件电路设计框图如下图所示，在仿真软件Proteus上完成，其中LED数码管以动态扫描法实现温度显示,由四个PNP型晶体管Q2，Q3，Q4，Q5和8个电阻组成。基极与单片机的P1。0，P1.1，P1。2连接,DS18B20的数据I/O端与单片机P3。6引脚连接。外部晶振为12MHZ。
七．系统程序设计
数字式温度计的应用程序主要包括主程序，温度检测程序，温度转换程序，LED显示程序
等.
其思路如下图所示：
八．测量及其结果分析
1.Proteus仿真结果
软件方面，在Proteus编译下进行，源程序编译及仿真调试。
在软件中选定传感器后可对其进行环境温度设置，如下图，将环境温度设为34。9.
2.硬件测试结果
在硬件测试方面，检查电路板及焊接的质量情况,在焊接无误后通电检查LED显示器.其中成品图如图所示：
通电后,室温下LED的示数如图所示
九．设计心得体会
本次实验对我们组来说是一次难得的经历,首先是第一次接触了仿真软件Proteus，在使用时经历了很多次失败，因为这款软件与以前使用过的软件有很大不同，使用时不停出错，接线时由于原件放置不合理而接的杂乱无章，输入源程序时还算顺利，显示结果比较满意。其次是程序设计,我们在参考别人成功先例的基础上根据自己设计的需要进行编程，其中经历了不少曲折,最后我的收获是编程一定要细心，针对每一个细节，稍有疏忽程序就不能正常运行。
在这次的实践与学习中，尽管期间困难重重,但我们还是从中学习了不少新的知识和技能，也体会到了经历失败最终成功的喜悦。总之，通过这次电工电子综合设计，我收获了很多，我希望自己在今后的各项研究工作中也坚持这种精神。
十．附录源程序
＃include〈reg52。h〉
＃include 〈intrins.h>
＃define uchar unsigned char
＃define uint unsigned int
sbit DATA = P1^1; //DS18B20接入口
uchar code table[］={0x3f，0x06,0x5b,0x4f,0x66，0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f，0x77，0x7c，0x39，0x5e,0x79，0x71};//共阴极字型码
int temp；//温度值
int ss; //中间的一个变量
int dd;
int j;
uchar data b;//定时器中断次数
uchar data buf[4］;//字型显示中间变量
int alarmH=320; //默认报警值
int alarmL=100；
//定义开关的接入口
sbit k1=P2^5；//+
sbit k2=P2^6；//—
sbit k3=P2^7;//确认
sbit k4=P2^4； //切换
sbit bell=P1^0; //蜂鸣器
sbit HLight=P1^2; //正温指示灯
sbit LLight=P1^3； //负温度指示灯
sbit warn=P1^4；//报警指示灯
sbit Red=P1^6; //温度上限设置指示灯
sbit Green=P1^7； //温度下限设置指示灯
bit set=0; //初始化
bit Flag=0； //设置标志
int n;
//函数的声明区
void key_to1（）;
void key_to2(）;
void delay（uint）；
void key()；
void Show(）;
//函数的定义区
/＊延时子函数*/
void delay（uint num）
{
while(num—-) ；
}
//DS18b20温度传感器所需函数，分为初始化,读写字节，读取温度4个函数
Init_DS18B20(void) //传感器初始化
{
uchar x=0；
DATA = 1； //DQ复位
delay(10)；//稍做延时
DATA = 0； //单片机将DQ拉低
delay（80）; //精确延时大于 480us //450
DATA = 1; //拉高总线
delay（20）;
x=DATA；//稍做延时后如果x=0则初始化成功 x=1则初始化失败
delay（30）;
｝
ReadOneChar（void) //读一个字节
｛
uchar i=0;
uchar dat = 0;
for （i=8;i〉0；i-—)
｛
DATA = 0； // 给脉冲信号
dat〉>=1;
DATA = 1； // 给脉冲信号
if（DATA）
dat｜=0x80;
delay（8);
｝
return（dat）；
｝
WriteOneChar(unsigned char dat) //写一个字节
｛
uchar i=0；
for (i=8； i〉0； i-—）
｛
DATA = 0；
DATA = dat＆0x01；
delay(10）;
DATA = 1；
dat>>=1；
｝
delay(8);
}
int ReadTemperature（void) //读取温度
{
uchar a=0；
uchar b=0；
int t=0;
float tt=0;
Init_DS18B20();
WriteOneChar（0xCC）； // 跳过读序号列号的操作
WriteOneChar(0x44）； // 启动温度转换
Init_DS18B20（)；
WriteOneChar(0xCC)； //跳过读序号列号的操作
WriteOneChar(0xBE)； //读取温度寄存器等(共可读9个寄存器）前两个就是温度
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）;
｝
void display00（) //**＊＊＊****显示负值子函数
｛
dd=—(temp—1)；
buf［1]=dd/100;
buf［2］=dd/100;
buf[3］=dd%100/10；
buf[0]=dd%10;
//动态显示
for（j=0；j<5;j++）
{
P2=0xff; // 初始灯为灭的
P0=0x00;
P2=0xfd； //显示小数点
P0=0x80； //显示小数点
delay(100);
P2=0xff；// 初始灯为灭的
P0=0x00;
P2=0xf7; //片选LCD1
P0=0x40;
delay(100）;
P2=0xff；
P0=0x00；
P2=0xfb；//片选LCD2
P0=table［buf［2］];
delay（100)；
P2=0xff;
P0=0x00；
P2=0Xfd；//片选LCD3
P0=table［buf[3］］;
delay(100)；
P2=0xff;
P0=0x00;
P2=0Xfe；
P0=table[buf[0］］; //片选LCD4
delay(100）;
P2=0xff；
｝
}
//显示正值子函数
void display()
{
buf［1］=temp/1000；//显示百位
buf[2］=temp/100％10;//显示十位
buf[3]=temp％100/10;//显示个位
buf[0］=temp%10； //小数位
for（j=0；j<3;j++）
｛
P2=0xff；// 初始灯为灭的
P0=0x00；
P2=0xfd； //显示小数点
P0=0x80; //显示小数点
delay（300）；
P2=0xff；// 初始灯为灭的
P0=0x00；
P2=0xf7; //片选LCD1
P0=table[buf[1］］;
delay(300)；
P2=0xff；
P0=0x00；
P2=0xfb；//片选LCD2
P0=table［buf[2]］；
delay(300）；
P2=0xff；
P0=0x00；
P2=0Xfd；//片选LCD3
P0=table［buf[3]];
delay（300)；
P2=0xff;
P0=0x00;
P2=0Xfe；
P0=table［buf[0]］; //片选LCD4
delay(300）；
P2=0xff；
｝
}
void key(） //按键扫描子程序
{ if(k1!=1)
{
delay（20）;
if(k1！=1）
｛
while(k1!=1)
｛ key_to1（）；
for(n=0；n<8;n++)
Show（）;
}
}
｝
if（k2!=1）
｛
delay（20）；
if（k2!=1）
｛
while（k2！=1)
｛ key_to2（）;
for（n=0；n〈8；n++)
Show（);
}
｝
}
if(k3!=1)
｛ TR0=1; //复位,开定时
temp=ReadTemperature（)；
}
if(k4!=1）
{ delay(20)；
if（k4！=1)
｛while(k4!=1）；
set=!set;
if（set==0)
{ Red=0；Green=1;｝
else { Green=0;Red=1;｝
}
｝
}
void key_to1()
{
TR0=0; //关定时器temp+=10；
if(temp>=1100）
{temp=-550;}
if(set==0）
｛alarmH=temp;}
else ｛alarmL=temp;｝
｝
void key_to2（)
｛
TR0=0;
//关定时器
temp—=10；
if(temp〈=—550）
{temp=1100；}
if（set==0)
{ alarmH=temp;｝
else { alarmL=temp；｝
｝
void alarm(void）
{
if（temp〉alarmH｜|temp ｛//bell=1； //delay（50)； //bell=0; Flag=1； ｝else ｛Flag=0；} ｝ logo（)//开机的Logo ｛P0=0x40; P2=0xf7； delay（50); P2=0xfb; delay（50）; P2=0Xfd; delay(50)； P2=0Xfe； delay（50）； P1 = 0xff; //关闭显示 ｝ void Show(）//显示函数,分别表示温度正负值 { if(temp>=0) {HLight=1;LLight=0;display(）;｝ if（temp<0) {HLight=0;LLight=1;display00()；} } void main（） ｛ TCON=0x01； //定时器T0工作在01模式下 TMOD=0X01; TH0=0XD8；//装入初值 TL0=0XF0; EA=1; //开总中断 ET0=1； //开T0中断 TR0=1; //T0开始运行计数 EX0=1； //开外部中断0 for（n=0;n〈500；n++）//显示启动LOGo”- - ——" {bell=1;warn=1；logo();} Red=0； while（1) ｛ key（）; ss=ReadTemperature(）; Show(); alarm(）；//报警函数 if(Flag==1） {bell=!bell; warn=!warn；} //蜂鸣器滴滴响 else {bell=1; warn=1;} ｝ ｝ void time0(void） interrupt 1 using 1 //每隔10ms执行一次此子程序{ TH0=0X56; TL0=0XDC； temp=ss; }