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单片机的数字温度计课程设计方案报docx.pdf

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1、1/20 目录一绪论二设计目的三设计要求四设计思路五系统的硬件构成及功能5.1主控制器5.2显示电路5.3温度传感器六系统整体硬件电路七系统程序设计八测量及其结果分析九设计心得体会十参考文献附录 1 源程序附录 2 元件清单及 PCB图2/20 一绪论随着时代的发展，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些忙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。人民的生活与环境的温度息息相关，在工业生产过程中需要实时测量温度，在农业生产中也离不开温度的测量，因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。测量温度的关键是

2、温度传感器，温度传感器的发展经历了三个发展阶段：传统的分立式温度传感器模拟集成温度传感器智能集成温度传感器。目前的智能温度传感器(亦称数字温度传感器是在 20 世纪 90 年代中期问世的，它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术(ATE的结晶，特点是能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器(MCU。社会的发展使人们对传感器的要求也越来越高，现在的温度传感器正在基于单片机的基础上从模拟式向数字式，从集成化向智能化、网络化的方向飞速发展，并朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展，与传统的温度计相比，其具有读数

3、方便，测温范围广，测温准确，输出温度采用数字显示，主要用于对测温要求比较准确的场所，或科研实验室使用。该设计控制器使用ATMEL 公司的 AT89C52 单片机，测温传感器使用 DALLAS 公司 DS18B20，用数码管来实现温度显示。二设计目的1.理解掌握 MCS-51 系列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。三设计要求1.以 MCS-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，检测精度为0.53.温度显示采用 4 位 LED数码管显示，三位整数，一位小数。4.具有键盘

4、输入上下限功能，超过上下限温度时，进行声音报警。文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9

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11、据设计要求,选择 AT89C52 单片机为核心器件。2.温度检测器件采用DS18B20 数字式温度传感器。与单片机的接口为P3.6引脚。3.键盘采用独立式按键，由三个按键组成，分别是：设置键SET）,加一建+1），确认键 RET）。SET 键上下限温度设置键）：当该键按下时，进入上下限温度设置功能。通过 P3.1引脚接入。+1 键加一调整键）：在输入上下限温度时，该键按下一次，被调整位加一。通过 P3.2引脚接入。RET 键确认键）:当该键按下时，指向下一个要调整的位。通过P3.3引脚接入。4.声音报警蜂鸣器通过P1.7引脚接入。硬件电路设计总体框图为图4.1：图 4.1 五、系统的硬件构成及

12、功能1.主控制器单片机 AT89S52具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。很适合便携手持式产品的设计使用。AT89S52在仿真软件中的图像为图5.1 按键输入电路时钟电路复位电路蜂鸣器电路单片机LED 显示器驱动电路3 位 LED显示器温度检测文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S

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20、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位的数字值读数方式。DS18B20 的性能特点如下：?独特的单线接口仅需一个端口引脚进行通讯文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2

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27、7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W75/20?简单的多点分布应用?无需外部器件?可通过数据线供电?零待机功耗?测温范围-55+125，以 0.5递增。华氏器件-67+2570F，以0.90F 递增?温度以 9 位数字量读出?温度数字量转换时间 200ms典型值）?用户可定义的非易失性温度报警设置?报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度温度报警条件）的器件。DS18B20 内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器 TH 和TL、配置寄存器。DS18B20 的管脚排

28、列、各种封装形式如图3.3.1 所示，DQ 为数据输入/输出引脚。开漏单总线接口引脚。当被用着在寄生电源下，也可以向器件提供电源；GND 为地信号；VDD 为可选择的 VDD 引脚。当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。其电路图如图5.3.1 所示.。图5.3.1外部封装形式在仿真软件中如图 5.3.2 所示图5.3.2 DS18B20的测温原理如图5.3.3所示，图中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1，高温度系数文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A

29、2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10

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33、I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV

34、7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 H

35、V7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W76/20 晶振随温度变化其震荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器2 的脉冲输入，图中还隐含着计数门，当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲后进行计数，进而完成温度测量.计数门的

36、开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将-55 所对应的基数分别置入减法计数器 1 和温度寄存器中，减法计数器1 和温度寄存器被预置在-55 所对应的一个基数值。减法计数器1 对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器 1 的预置值减到0 时温度寄存器的值将加1，减法计数器1 的预置将重新被装入,减法计数器1 重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数,如此循环直到减法计数器2 计数到 0 时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温图5.3.3中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性其输出用，于修正减法计数器的预置值，只要计数门仍未关闭就重

37、复上述过程，直至温度寄存器值达到被测温度值，这就是DS18B20 的测温原理。另外，由于DS18B20单线通信功能是分时完成的，有严格的时隙概念，因此读写时序很重要。系统对DS18B20的各种操作必须按协议进行。操作协议为：初始化 DS18B20 发复位脉冲）发ROM 功能命令发存储器操作命令处理数据。预置低温度系数振荡器高温度系数振荡器斜率增加器计数器 1比较预置=0温度寄存器计数器 2=0Tx加 1停止12图 5.3.3 在正常测温情况下，DS1820的测温分辨力为0.5，可采用下述方法获得高分辨率的温度测量结果：首先用DS1820 提供的读暂存器指令BEH）读出以文档编码:CB5Y10W

38、5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10

39、W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y1

40、0W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y

41、10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5

42、Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB

43、5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:C

44、B5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W77/20 0.5 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

45、度的整数部分Tz，然后再用 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 DS1820测量温度的整数部分以0.25、0.75 为进位界限的关系，实际温度Ts 可用下式计算：表 1.部分温度值对应的二进制温度数据。温度/二进制表示十六进制表示+125 0000 0111 1101 0000 07D0H+85 0000 0101 0101 0000 0550H+25.0625 0000 0001 1001 0000 0191H+10.125 0000 0000 1010 0001 00A2H+0.5 0000 0000 0000 0010 0008H 0 0000 0000

46、0000 1000 0000H-0.5 1111 1111 1111 0000 FFF8H-10.125 1111 1111 0101 1110 FF5EH-25.0625 1111 1110 0110 1111 FE6FH-55 1111 1100 1001 0000 FC90H 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图6.1 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 和八个电阻组成，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

47、脚连接。外部晶振为12MHz。蜂鸣器通过 Q1放大后与引脚 P1.7相连。图中有三个独立式按键可以分别调整温度计的上下限报警设置，图中蜂鸣器可以在被测温度不在上下限范围内时，发出报警鸣叫声音，同时LED 数码管将没有被测温度值显示，这时可以调整报警上下限，从而测出被测的温度值。图中的按健复位电路是上电复位加手动复位，使用比较方便，在程序跑飞时，可以手动复位，这样就不用在重起单片机电源，就可以实现复位。文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W

48、5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10

49、W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y1

50、0W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y10W5Y1M9 HV7I10A2L5W4 ZH4V3D8S10W7文档编码:CB5Y

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4.3 金币

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