基于51单片机的数字温度计设计

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 intsbit 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//450DATA = 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LCD1P0=0x40;delay(100);P2=0xff;P0=0x00;P2=0xfb;//片选LCD2P0=table[buf[2]];delay(100);P2=0xff;P0=0x00;P2=0Xfd;//片选LCD3P0=table[buf[3]];delay(100);P2=0xff;P0=0x00;P2=0Xfe;P0=table[buf[0]];//片选LCD4P2=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LCD1P0=table[buf[1]];delay(300);P2=0xff;P0=0x00;P2=0xfb;//片选LCD2P0=table[buf[2]];delay(300);P2=0xff;P0=0x00;P2=0Xfd;//片选LCD3P0=table[buf[3]];delay(300);P2=0xff;P0=0x00;P2=0Xfe;P0=table[buf[0]];//片选LCD4delay(300);P2=0xff;}}void key()//按键扫描子程序{if(k1!=1){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<alarmL){//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0for(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;}。