基于51单片机数字温度计设计课程设计.docx

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1、基于51单片机数字温度计设计课程设计 课 题： 基于51单片机数字温度计设计 专 业： 电子信息工程 班 级： 班 学 号： 姓 名： 指导老师： 设计日期： 成 绩： XX高校XX学院电气学院 基于51单片机数字温度计设计 一、设计目的 1、驾驭单片机电路的设计原理、组装与调试方法。 2、驾驭LED数码显示电路的设计和运用方法。3、驾驭DS18B20温度传感器的工作原理及运用方法。二、设计要求 1、本次单片机课程设计要求以51系列单片机为核心，以开发板为平台。 2、设计一个数字式温度计，要求运用DS18B20温度传感器测量温度。 3、经单片机处理后，要求用4位一体共阴LED数码管来设计显示电

2、路，以显示测量的温度值。 4、另外还要求在设计中加入报警系统，假如我们所设计的系统用来监控某一设备，当设备的温度超过或低于我们所设定的温度值时，系统会产生报警。 5、要求在设计中加入上下限警报温度设置电路。 三、 设计的详细实现 1数字温度计设计的方案 在做数字温度计的单片机电路中，对信号的采集电路大多都是运用传感器，这是特别简单实现的，所以可以采纳一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很简单干脆读取被测温度值，进行转换，就可以满意设计要求。采集之后，通过运用51系列的单片机，可以对数据进行相应的处理，再由LED显示电路对其数据进行显示。2系统设计框图 温度计电路设计总体设计方框图如下图

3、所示，限制器采纳单片机AT89C51，温度传感器采纳DS18B20，用4位一体共阴LED数码管以串口传送数据实现温度显示。此外，还添加了报警系统，对温度实施监控。 3主控器AT89C51芯片 对于单片机的选择，可以考虑运用8031与8051系列，由于8031没有内部RAM，系统又须要大量内存存储数据，因而不适用。AT89C51 以低价位单片机可为供应很多高性价比的应用场合，可敏捷应用于各种限制领域，对于简洁的测温系统已经足够。单片机AT89C51具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只须要两个口就能满意电路系统的设计须要该器件是INTEL公司生产的MCS一5l系列单片机中的基础产品，采纳了牢靠

4、的CMOS工艺制造技术，具有高性能的8位单片机，属于标准的MCS51的CMOS产品。 AT8951的管脚如下图所示： AT89C51芯片管脚图 4时钟电路 80C51时钟有两种方式产生，即内部方式和外部方式。80C51中有一个构成内部震荡器的高增益反向放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端。本次采纳内部震荡电路,瓷片电容采纳22PF,晶振为12MHZ。 晶体震荡电路图 5 复位电路 单片机系统的复位电路在这里采纳的是上电+按钮复位电路形式，其中电阻R采纳10K的阻值 ，电容采纳10F的电容值。 复位电路 6 温度传感电路 DALLAS 最新单线数字温度传感器DS18B

5、20是一种新型的“一线器件”，其体积更小、更适用于多种场合、且适用电压更宽、更经济。DALLAS 半导体公司的数字化温度传感器DS18B20是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。温度测量范围为-55+125 摄氏度，可编程为9位12 位转换精度，测温辨别率可达0.0625摄氏度，辨别率设定参数以及用户设定的报警温度存储在EEPROM 中，掉电后依旧保存。被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出。 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的管脚排列、各种封装形式，DQ 为数据输入/输出引脚。开

6、漏单总线接口引脚。当被用着在寄生电源下，也可以向器件供应电源；GND为地信号；VDD为可选择的VDD引脚。当工作于寄生电源时，此引脚必需接地，如下图所示。 DS18B20管脚图 7 显示电路 对于数字温度的显示，我们采纳4位一体共阴LED数码管。足够显示0100中各位数，并且还能显示一位小数部分。 4位LED数码显示管 8 温度报警电路 对于数字温度计的设计，除了温度的数字显示功能外还加入了报警系统，当测量的温度超过或低于我们所设定的温度值时，系统会产生报警并亮红灯报警。 其电路图如下所示。 蜂鸣器红灯报警系统电路图 源程序： /* * 程序名; 基于51单片机的温度计 * 功 能： 实时测量

7、温度，超过上下限报警，报警温度可手动调整。K1是用来 * 进入上下限调整模式的，当按一下K1进入上限调整模式，再按一下进入下限 * 调整模式。在正常模式下，按一下K2进入查看上限温度模式，显示1s左右自动 * 退出；按一下K3进入查看下限温度模式，显示1s左右自动退出；按一下K4消退 * 按键音，再按一下启动按键音。在调整上下限温度模式下，K2是实现加1功能， * K1是实现减1功能，K3是用来设定上下限温度正负的。 */ #include<reg52.h> #include<intrins.h>/将intrins.h头文件包含到主程序（调用其中的_nop_()空操作函

8、数延时） #define uint unsigned int #define uchar unsigned char uchar max=0x00,min=0x00; /max是上限报警温度，min是下限报警温度 bit s=0; /s是调整上下限温度时温度闪耀的标记位，s=0不显示200ms，s=1显示1s左右 bit s1=0; /s1标记位用于上下限查看时的显示 void display1(uint z); #include“ds18b20.h“ #include“keyscan.h“ #include“display.h“ /*/ /* 主函数 / /*/ void main() be

9、er=1; /关闭蜂鸣器 led=1; /关闭LED灯 timer1_init(0); /初始化定时器1（未启动定时器1） get_temperature(1); /首次启动DS18B20获得温度（DS18B20上电后自动将EEPROM中的上下限温度复制到TH和TL寄存器） while(1) keyscan(); get_temperature(0); display(temp,temp_d*0.625); alarm(); /* * 程序名; ds18b20数码管动态显示头文件 * 功 能： 通过定时器0延时是数码管动态显示 */ #ifndef _ds18b20_display_H_ #d

10、efine _ds18b20_display_H_ #define uint unsigned int /变量类型宏定义，用uint表示无符号整形（16位） #define uchar unsigned char /变量类型宏定义，用uchar表示无符号字符型（8位） sbit wei1=P24; /可位寻址变量定义，用wei1表示P2.4口 sbit wei2=P25; /用wei2表示P2.5口 sbit wei3=P26; /用wei3表示P2.6口 sbit wei4=P27; /用wei4表示P2.7口 uchar num=0; /定义num为全局无符号字符型变量，赋初值为0 uch

11、ar code temperature1= 0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f; /定义显示码表09 uchar code temperature2= 0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd,0x87,0xff,0xef; /带小数点的09. uchar code temperature3= 0x00,0x80,0x40,0x76,0x38;/依次是不显示.-HL /*/ / 延时子函数 / /*/ void display_delay(uint t) /延时1ms左右 uint i,j; for(i

12、=t;i>0;i-) for(j=120;j>0;j-); /*/ /* 定时器1初始化函数 / /*/ void timer1_init(bit t) TMOD=0x10; TH0=0x3c; TL0=0xb0; EA=1; ET1=1; TR1=t; / 局部变量t为1启动定时器1，为0关闭定时器1 /*/ /* 定时器1中断函数 / /*/ void timer1() interrupt 3 TH0=0x3c; /重新赋初值，定时50ms TL0=0xb0; num+; /每进入一次定时器中断num加1（每50ms加1一次） if(num<5) s=1;if(w=1)b

13、eer=1;led=1;elsebeer=1;led=1; else /进入4次中断，定时200ms时若报警标记位w为1则启动报警，不为1不启动 /实现间歇性报警功能 s=0;if(w=1)beer=0;led=0;elsebeer=1;led=1; if(num>20) /进入20次中断，定时1s num=0; /num归0，重新定起先定时1s s1=0; /定时1s时间到时自动关闭报警上下限显示功能 v1=1; /定时1s时间到时自动关闭报警上下限查看功能 /*/ /* 调整报警上下限选择函数 / /*/ void selsct_1(uchar f,uchar k) /消退百位的0显

14、示，及正负温度的显示选择 if(f=0) /若为正温度，百位为0则不显示百位，不为0则显示 if(k/100=0) P0=temperature30; else P0=temperature1k/100; if(f=1) /若为负温度，若十位为0，百位不显示，否则百位显示- if(k%100/10=0) P0=temperature30; else P0=temperature32; void selsct_2(bit f,uchar k) /消退十位的0显示，及正负温度的显示选择 if(f=0) /若为正温度，百位十位均为0则不显示十位，否则显示十位 if(k/100=0)(k%100/10

15、=0) P0=temperature30; else P0=temperature1k%100/10; if(f=1) /若为负温度，若十位为0，十位不显示，否则十位显示- if(k%100/10=0) P0=temperature32; else P0=temperature1k%100/10; /*/ /* 主函数显示 / /*/ void display(uchar t,uchar t_d) /用于实测温度、上限温度的显示 uchar i; for(i=0;i<4;i+) /依次从左至右选通数码管显示，实现动态显示 switch(i) case 0: /选通第一个数码管 wei2=

16、1; /关其次个数码管 wei3=1; /关第三个数码管 wei4=1; /关第四个数码管 wei1=0; /开第一个数码管 if(a=0)selsct_1(f,t); /若a=0则在第一个数码管上显示测量温度的百位或- if(a=1) P0=temperature33; /若a=1则在第一个数码管上显示H if(a=2) P0=temperature34; /若a=2则在第一个数码管上显示L break; case 1: /选通其次个数码管 wei1=1; wei3=1; wei4=1; wei2=0; if(a=0)selsct_2(f,t); /若a=0则在其次个数码管上显示测量温度的十

17、位或- if(a=1) /若a=1则在其次个数码管上显示上限报警温度的百位或- if(s=0) selsct_1(f_max,max);/若s=0则显示其次个数码管，否则不显示 else P0=temperature30; /通过s标记位的改变实现调整上下限报警温度时数码管的闪耀 if(s1=1) selsct_1(f_max,max);/若s1=1则显示其次个数码管（s1标记位用于上下限查看时的显示） if(a=2) /若a=2则在其次个数码管上显示下限报警温度的百位或- if(s=0) selsct_1(f_min,min); else P0=temperature30; if(s1=1)

18、 selsct_1(f_min,min); break; case 2: /选通第三个数码管 wei1=1; wei2=1; wei4=1; wei3=0; if(a=0)P0=temperature2t%10;/若a=0则在第三个数码管上显示测量温度的个位 if(a=1) /若a=1则在第三个数码管上显示上限报警温度的十位或- if(s=0) selsct_2(f_max,max);/若s=0则显示第三个数码管，否则不显示 else P0=temperature30; if(s1=1) selsct_2(f_max,max);/若s1=1则显示第三个数码管 if(a=2) /若a=2则在第三

19、个数码管上显示下限报警温度的十位或- if(s=0) selsct_2(f_min,min); else P0=temperature30; if(s1=1) selsct_2(f_min,min); break; case 3: /选通第四个数码管 wei1=1; wei2=1; wei3=1; wei4=0; if(a=0)P0=temperature1t_d;/若a=0则在第四个数码管上显示测量温度的小数位 if(a=1) /若a=1则在第四个数码管上显示上限报警温度的个位 if(s=0) P0=temperature1max%10;/若s=0则显示第四个数码管，否则不显示 else P

20、0=temperature30; if(s1=1) P0=temperature1max%10;/若s1=1则显示第四个数码管 if(a=2) /若a=2则在第四个数码管上显示下限报警温度的个位 if(s=0) P0=temperature1min%10; else P0=temperature30; if(s1=1) P0=temperature1min%10; break; display_delay(10); /每个数码管显示3ms左右 /*/ /* 开机显示函数 / /*/ void display1(uint z) /用于开机动画的显示 uchar i,j; bit f=0; for

21、(i=0;i<z;i+) /z是显示遍数的设定 for(j=0;j<4;j+) /依次从左至右显示- switch(j) case 0: wei2=1; wei3=1; wei4=1; wei1=0; break; P0=temperature32;/第一个数码管显示 case 1: wei1=1; wei3=1; wei4=1; wei2=0;break; P0=temperature32;/其次个数码管显示 case 2: wei1=1; wei2=1; wei4=1; wei3=0;break; P0=temperature32;/第三个数码管显示 case 3: wei1=

22、1; wei2=1; wei3=1; wei4=0;break; P0=temperature32;/第四个数码管显示 display_delay(400); /每个数码管显示200ms左右 #endif /* * 程序名; DS18B20头文件 * 说 明：用到的全局变量是：无符号字符型变量temp(测得的温度整数部分),temp_d * (测得的温度小数部分)，标记位f（测量温度的标记位0表示“正温度”1表 * 示“负温度”），标记位f_max（上限温度的标记位0表示“正温度”、1表 * 示“负温度”），标记位f_min（下限温度的标记位0表示“正温度”、1表 * 示“负温度”），标记位w

23、(报警标记位1启动报警0关闭报警)。 */ #ifndef _ds18b20_h_ /定义头文件 #define _ds18b20_h_ #define uint unsigned int #define uchar unsigned char sbit DQ= P23; /DS18B20接口 sbit beer=P10; /用beer表示P1.0 sbit led=P11; /用led表示P1.1 uchar temp=0; /测量温度的整数部分 uchar temp_d=0; /测量温度的小数部分 bit f=0; /测量温度的标记位,0表示“正温度” 1表示“负温度”） bit f_ma

24、x=0; /上限温度的标记位0表示“正温度” 1表示“负温度”） bit f_min=0; /下限温度的标记位0表示“正温度”、1表示“负温度”） bit w=0; /报警标记位1启动报警0关闭报警 /*/ /* 延时子函数 / /*/ void ds18b20_delayus(uint t) /延时几s while(t-); void ds18b20_delayms(uint t) /延时1ms左右 uint i,j; for(i=t;i>0;i-) for(j=120;j>0;j-); /*/ /* DS18B20初始化函数 / /*/ void ds18b20_init()

25、uchar c=0; DQ=1; DQ=0; /限制器向DS18B20发低电平脉冲 ds18b20_delayus(80); /延时15-80s DQ=1; /限制器拉高总线， while(DQ); /等待DS18B20拉低总线，在60-240s之间 ds18b20_delayus(150); /延时，等待上拉电阻拉高总线 DQ=1; /拉高数据线，打算数据传输； /*/ /* DS18B20字节读函数 / /*/ uchar ds18b20_read() uchar i; uchar d=0; DQ = 1; /打算读； for(i=8;i>0;i-) d >>= 1; /

26、低位先发； DQ = 0; _nop_(); _nop_(); DQ = 1; /必需写1，否则读出来的将是不预期的数据； if(DQ) /在12us处读取数据； d |= 0x80; ds18b20_delayus(10); return d; /返回读取的值 /*/ /* DS18B20字节写函数 / /*/ void ds18b20_write(uchar d) uchar i; for(i=8;i>0;i-) DQ=0; DQ=d0x01; ds18b20_delayus(5); DQ=1; d >>= 1; /*/ /* 获得温度函数 / /*/ void get_

27、temperature(bit flag) uchar a=0,b=0,c=0,d=0; uint i; ds18b20_init(); ds18b20_write(0xcc); /向DS18B20发跳过读ROM吩咐 ds18b20_write(0x44); /写启动DS18B20进行温度转换吩咐，转换结果存入内部RAM if(flag=1) display1(1); /用开机动画耗时 else ds18b20_delayms(1); ds18b20_init(); ds18b20_write(0xcc); ds18b20_write(0xbe); a=ds18b20_read(); /读内部

28、RAM （LSB） b=ds18b20_read(); /读内部RAM （MSB） if(flag=1) /局部位变量f=1时读上下线报警温度 max=ds18b20_read(); /读内部RAM （TH） min=ds18b20_read(); /读内部RAM （Tl） if(max0x80)=0x80) /若读取的上限温度的最高位（符号位）为1表明是负温度 f_max=1;max=(max-0x80); /将上限温度符号标记位置1表示负温度，将上限温度装换成无符号数。 if(min0x80)=0x80)/若读取的下限温度的最高位（符号位）为1表明是负温度 f_min=1;min=(min

29、-0x80); /将下限温度符号标记位置1表示负温度，将下限温度装换成无符号数。 i=b; i>>=4; if (i=0) f=0; /i为0，正温度,设立正温度标记 temp=(a>>4)|(b<<4); /整数部分 a=(a0x0f); temp_d=a; /小数部分 else f=1; /i为1，负温度,设立负温度标记 a=a+1; b=b; temp=(a>>4)|(b<<4); /整数部分 a=(a0x0f); /小数部分 temp_d=a; /*/ /* 存储极限温度函数 / /*/ void store_t() if(f

30、_max=1) /若上限温度为负，将上限温度转换成有符号数 max=max+0x80; if(f_min=1) /若下限温度为负，将上限温度转换成有符号数 min=min+0x80; ds18b20_init(); ds18b20_write(0xcc); ds18b20_write(0x4e); /向DS18B20发写字节至暂存器2和3（TH和TL）吩咐 ds18b20_write(max); /向暂存器TH（上限温度暂存器）写温度 ds18b20_write(min); /向暂存器TL（下限温度暂存器）写温度 ds18b20_write(0xff); /向配置寄存器写吩咐，进行温度值辨别率

31、设置 ds18b20_init(); ds18b20_write(0xcc); ds18b20_write(0x48); /向DS18B20发将RAM中2、3字节的内容写入EEPROM /DS18B20上电后会自动将EEPROM中的上下限温度拷贝到TH、TL暂存器 /*/ /* 温度超限报警函数 / /*/ void alarm() /若上限值是正值 if(f_max=0) if(f_min=0) /若下限值是正值 if(f=0) /若测量值是正值 if(temp<=min|temp>=max) w=1;TR1=1; /当测量值小于最小值或大于最大值时报警 if(temp<m

32、ax)(temp>min) w=0; /当测量值大于最小值且小于最大值时不报警 if(f=1)w=1;TR1=1; /若测量值是负值时报警 if(f_min=1) /若下限值是负值 if(f=0) /若测量值是正值 if(temp>=max)/当测量值大于最大值时报警 w=1;TR1=1; if(temp<max )/当测量值小于最大值时不报警 w=0; if(f=1) /若测量值是负值 if(temp>=min)/当测量值大于最小值时报警 w=1;TR1=1; if(temp<min)/当测量值小于最小值时不报警 w=0; if(f_max=1) /若下限值是负值 if(f_min=1) /若下限值是负值 if(f=1) /若测量值是负值 if(temp<=max)|(temp>=min) w=1;TR1=1; /当测量值小于最大值或大于最小值时报警 if(temp<min)(temp>max) w=0; /当测量值小于最小值且大于