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2013 级单片机原理及应用课程设计 数字温度计的设计与制作

： 宋昊明 专业 ： 电子信息科学与技术 学号 ： 201340620124 指导教师 ： 周小波

二零一五年十二月. . .

数字温度计的设计与制作 数字温度计 1. 设计任务与要求 1.1 设计要求 1、设计一个能显示当前环境温度的数字温度计； 2、拟定设计步骤和测试方案； 3、根据设计要求和技术指标设计好电路，选好元件及参数； 4、绘出原理图，画出 PCB 图，并制出实物； 5、撰写设计报告； 6、预留相关技术指标的测试端口。

2. 总体方案设计概述 2.1 系统总体方案设计 本设计以检测温度并显示温度为目的，按照系统设计功能的要求，确定系统由三个模块组 成：主控器、测温电路、显示电路。

系统以 STC12C5404AD 为主芯片，对热敏电阻传入的温度值进行处理，由单片机程序控制， 将处理后的温度用四位一体的数码管显示出来。

2.2 各功能模块 2.2.1 温度检测 由热敏电阻感知环境温度，改变自身阻值，通过分压法来测出电压值，从而测出温度 大 小。 2.2.2 温度显示 将数据用四位一体数码管显示，处理过程主要由单片机程序控制 3. 硬件系统设计

3.1 总体电路设计 总电路原理图和 PCB 图如下

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数字温度计的设计与制作 .

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3.2 主控制器 STC12C5404AD

STC12C5410 系列单片机是单时钟/机器周期的兼容 8051 核单片机，是高速/低功耗的新 一代 8051 单片机，全新的流水线/精简指令集结构，部集成 MAX810 专用复位电路。

3.3 测温电路工作原理 3.3.1 测温电路的选择 ①恒流源法 . .

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②电桥法：精度高但电路较为复杂

③分压法：电路简单但精度差 综合考虑，本设计选择分压法 下图为本实验测温电路原理图

分压电路 ADC7 热敏电阻 R14，R16 不能太大，否则会分流 . .

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3.4 显示电路工作原理

数码管驱动电路如图所示 4 个三极管所在电路为数码管位选端驱动电路，端口分别为 W1，W2，W3，W4。 其余 A-H 为数码管段选段

3.5 下载电路 电脑 USB 接口供电，约 5V。TXD、RXD 接口用于下载程序。

- 5 - 数字温度计的设计与制作 4. 程序设计 #include "reg51.h" #include "intrins.h" #include "math.h"

typedef unsigned char BYTE; typedef unsigned int WORD;

/*Declare SFR associated with the ADC */ sfr AUXR = 0x8e; sfr ADC_CONTR = 0xC5; //ADC control register sfr ADC_DATA = 0xC6; //ADC high 8-bit result register sfr ADC_LOW2 = 0xBE; //ADC low 2-bit result register sfr P1M0 = 0x91; //P1 mode control register0 sfr P1M1 = 0x92; //P1 mode control register1

#define ADC_POWER 0x80 //ADC power control bit #define ADC_FLAG 0x10 //ADC complete flag #define ADC_START 0x08 //ADC start control bit #define ADC_SPEEDLL 0x00 //1080 clocks #define ADC_SPEEDL 0x20 //810 clocks #define ADC_SPEEDH 0x40 //540 clocks #define ADC_SPEEDHH 0x60 //270 clocks

void Delay(WORD n); void InitADC(); void delay_s(unsigned int N); void display(unsigned char num,unsigned x); void display_num(unsigned int num); void get_data(); unsigned char tab[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};//0x84,0xf5,0x89,0xc 1,0xf0,0xc2,0x82,0xe5,0x80,0xe0 0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90

float wendu; unsigned int temp = 0; float R=0;

unsigned char flag=0; BYTE ch = 7; //ADC channel NO.

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sbit point = P3^7; //小数点 sbit W1 = P3^2; //数码管位选 sbit W2 = P3^3; sbit W3 = P3^4; sbit W4 = P3^5; 数字温度计的设计与制作 void main() { InitADC(); //Init ADC sfr AUXR |= 0x10; //set EADCI IE = 0xa0; //Enable ADC interrupt and Open master interrupt switch

while (1) { display_num(wendu); } } /*---------------------------- ADC interrupt service routine ----------------------------*/ void adc_isr() interrupt 5 using 1 { flag++; ADC_CONTR &= !ADC_FLAG; //Clear ADC interrupt flag temp=ADC_DATA; temp=temp<<2; temp=temp|ADC_LOW2;

if(flag==10) { flag=0; if(temp<451) //TEMP = 10240/(R+10) wendu=(42.16-11059.2/temp)*100; //-7 20c;38.3988K 12.69K, TEMP(211，451) T=31.36-1.08*R else if(451<=temp<=518) wendu=(61.91-18944.0/temp)*100; //20 25c;12.65k,10k TEMP(451，512) T=43.41-1.85*R else if(512<=temp<=655) wendu=(96.87-37478.4/temp)*100; //26 40c;9.5762k,5.734k TEMP(523,651) T=60.269-3.66576*R else if(655<=temp<=800) wendu=(149.53-72089.6/temp)*100; //41 60c;5.54.5k,2.825k TEMP(659,798) T=79.134-7.04*R else wendu=(291.23-185856.0/temp)*100; //61 90c;2.7762k 1.236k

TEMP(801,911) T=109.731-18.147*R }

- 7 - 数字温度计的设计与制作 ADC_CONTR = ADC_POWER | ADC_SPEEDHH | ADC_START | ch; } void InitADC( ) { P1 = P1M0 = P1M1 = 0xff; //Set all P1 as Open-Drain mode ADC_DATA = 0; //Clear previous result

ADC_CONTR = ADC_POWER | ADC_SPEEDL | ADC_START | ch; Delay(2); //ADC power-on delay and Start A/D conversion }

void SendData(BYTE dat) { while (!TI); //Wait for the previous data is sent TI = 0; //Clear TI flag SBUF = dat; //Send current data } void get_data() { float val=0.0; float r = 0.0; temp = ADC_DATA; temp<<2; temp = temp|ADC_LOW2 ; wendu=(35.28-1.1*r)*10; //35.28-1.1*10240/TEMP+11 46.28-11264/TEMP }

void Delay(WORD n) { WORD x; while (n--) { x = 5000; while (x--); } } void delay_s(unsigned int N) { while(N--);

} void display(unsigned char num,unsigned x)