江苏农林职业技术学院.docx
《江苏农林职业技术学院.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《江苏农林职业技术学院.docx（38页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
江苏农林职业技术学院
江苏农林职业技术学院
毕业设计（论文）
SNL/QR7.5.4-3
基于80c51单片机的电子体温计设计
专业应用电子技术
学生姓名卜庆丰
班级08应用电子技术
学号0805170121
指导教师周伟
成绩评议
学号0805170121姓名卜庆丰
题目基于80C51单片机的电子体温计的设计
指导教师建议成绩：
评阅教师建议成绩：
答辩小组建议成绩：
院答辩委员会评阅意见及评定成绩：
答辩委员会主任签字（盖章）：
年月日
毕业设计（论文）任务书
姓名卜庆丰学号0805170121班级08应用电子技术
题目基于单片机80C51的电子体温计的设计
本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准
确，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用，该设
计控制器使用单片机AT89C51,测温传感器使用DS18B20,用4位共阴极LED数码管以串口传送数据，实现温度显示，能准确达到以上要求。
根据温度计特性设计产品，要求能准确读出被测体温，精确到0.1C，体温计要求温度
只能上升不能下降，否则影响读数，读出结果后要有复位，方便多次测量，本产品要求高地
位报警，在36.2C-37.3C之间不报警，超出这个范围就显示提示符号，本产品还有温度计/体温计互换功能
精确度：
±）.1监测范围0-127C
刷新时间：
1s
每次测完体温手动复位
指导教师签字：
年月日
指导教师意见
对论文的简短评价：
1.指出论文存在的问题及错误
2.对创造性工作评价
3.建议成绩
优良中及格不及格
指导教师签字
年月日
评阅教师意见
对论文的简短评价：
1.指出论文存在的问题及错误
2.对创造性工作评价
3.建议成绩
优良中及格不及格
评阅教师签字
年月日
答辩小组评议意见
学号姓名
题目
答辩小组意见：
1、对论文的评价
2.建议成绩等级
优良中及格不及格
3.需要说明的问题
答辩小组长签字
年月日
摘要7
关键词7
0.引言7
1.总体设计方案7
2.方案二的总体设计框图8
2.1主控制器8
2.2显示电路8
2.3温度传感器8
（1）DS18B20性能特点8
（2）DS18B20内部结构9
（3）DS18B20控制方法9
（4）DS18B20的通信协议10
3.DS18B2C温度传感器与单片机的接口电路12
4.系统整体硬件电路12
4.1主板电路12
4.2显示电路13
5.系统软件算法分析14
5.1主程序14
5.2温度采集子程序14
5.3数据处理子程序17
5.4数据转换子程序18
5.5显示数据子程序18
5.6判断大小子程序19
6.数据测试19
7.结束语-20
答谢辞-20
参考文献21
基于单片机AT89S51的数字体温计的设计
摘要
传统的体温计是由水银制成的，存在测温时长、。
读数不便等缺点，不方便人们的使用。
此在最近的
数字体温计的电路制作中，基本都是用温度传感器采集温度，再经过放大电路放大，放大后的电压在接
入A/D转换器变成数信号，最后才输入微控芯片中，经过微控芯片处理后再输出显示。
这样的系统不仅电路比较杂，而且成本较高。
而本文所用的DS18B20则是一片集成了温度的采集和A/D转化为一体
的芯片，这样报警统简单、而且操作灵活，可编程程度大大的提高。
关键词：
单片机，温度计，DS18B20,AT89S51
BasedonAT89S51single-chipdesignofdigitalthermometer
Abstract:
Thetraditionalbymercurythermometerismade,theexisteneetemperaturemeasuringduration.Readingsinconvenience,inconvenienceshorteomings,suchastheuseofpeople.Inthelatestdigitalthermometerinthecircuit,basicismadewithtemperaturesensorstocollecttemperature,thenamplifiedcircuitamplifier,amplificationvoltageintheaccessA/Dconverterintoseveralsignal,andfinallytheinputmicrocontrolchip,throughthemicrocontrolchipprocessingoutputshownagainafter.Thissystemnotonlycircuitaremorediverse,andthecostishigher.ThispaperusedisAintegratedchipDS18B20temperaturecollectionandA/Dtransformationfortheintegrationofthechip,thissimple,andalarmtasseledoperationisflexibleandprogrammabledegreegreatlyenhanced.
DS18B2QAT89S51
Keywords:
Microprocessor,temperature,
0.引言
随着人们生活水平的不断提高，单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，其中数字温度计就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。
本设计所介绍的数字体温计与传统的体温计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，其输出温度采用数字显示，精确度达到土0.1，该设计控制器使用单片机
AT89S51测温传感器使用DS18B2Q用3位共阳极LED数码管以串口传送数据，实现温度显示，能准确达到以上要求。
1.总体设计方案
由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处
理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路，
感温电路比较麻烦。
进而考虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常容易想到的，所以可以采用一只温度传感器DS18B2Q此传感
器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。
2.方案的总体设计框图
温度计电路设计总体设计方框图如图1所示，控制器采用单片机AT89S51温度传感器采用DS18B20用4位LED数码管以串口传送数据实现温度显示。
图1总体设计方框图
2.1主控制器
单片机AT89S51具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要三个口就能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用系统可用二节电池供电。
2.2显示电路
显示电路采用4位共阴LED数码管，从P1串口输出段码。
P3位码处可扩展。
2.3温度传感器
由DALLAS#导体公司生产的DS18B20型单线智能温度传感器,属于新一代适配微处理器的智能温度传感器，可广泛用于工业、民用、军事等领域的温度测量及控制仪器、测控系统和大型设备中。
它具有体积小，接口方便，传输距离远等特点。
（1）DS18B20性能特点
采用单总线专用技术，既可通过串行口线，也可通过其它I/O口线与微机接口，无
须经过其它变换电路，直接输出被测温度值（9位二进制数，含符号位）；
测温范围为-55C-+125C,测量分辨率为0.0625°C;
内含64位经过激光修正的只读存储器ROM;
适配各种单片机或系统机；
用户可分别设定各路温度的上、下限；
内含寄生电源。
⑵DS18B20内部结构
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,高速暂存器。
64位光刻ROMH出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列号。
64位ROM结构图如图3所示。
不同的器件地址序列号不同。
DS18B20的管脚排列如图2所示。
GMDI/OUDD
PR-35封装
U0—
1
8
GND—
2
7
DS18B20
NC一
3
6
NC一
4
5
SOS1封装
Vcc
NC
NC
DS18B2C高速暂存器共9个存储单元，如表1所示:
表1
序号
寄存器名称
作用
序号
寄存器名称
作用
0
温度低字节
以16位补码形式存
放
4
配置寄存器
精度
1
温度咼字节
5、6、
7
保留
2
TH/用户字节1
存放温度上限
8
CRC
校验位
3
HL/用户字节2
存放温度下限
图364位ROM吉构图
以12位转化为例说明温度高低字节存放形式及计算：
12位转化后得到的12位数据，存储在18B20的两个高低两个8位的RAM中，二进制中的前面5位是符号位。
如果测得的温度大于0,这5位为0,只要将测到的数值乘于0.0625即可得到实际温度；如果温度小于0,这5位为1,测到的数值需要取反加1再乘于0.0625才能得到实际温度。
如表2所示：
表2
高8位
S
S
S
S
S
26
25
24
低8位
23
22
21
20
2-1
2-2
2-3
2-4
⑶DS18B20控制方法
DS18B2C有六条控制命令，如表3所示：
表3
指令
约定代码
操作说明
温度转换
44H
启动DS18B20进行温度转换
读暂存器
BEH
读暂存器9个字节内容
写暂存器
4EH
将数据写入暂存器的THTL字节
复制暂存器
48H
把暂存器的THTL字节写到WRAM中
2
重新调ERAM
B8H
2
把ERAM中的THTL字节写到暂存器THTL字节
读电源供电方式
B4H
启动DS18B20发送电源供电方式的信号给主CPU
⑷DS18B20的通信协议
DS18B20器件要求采用严格的通信协议，以保证数据的完整性。
该协议定义了几种信号类型：
复位脉冲，应答脉冲时隙；写0,写1时隙；读0,读1时隙。
与DS18B20的通信，是通过操作时隙完成单总线上的数据传输。
发送所有的命令和数据时，都是字节的低位在前，高位在后。
®复位和应答脉冲时隙
每个通信周期起始于微控制器发出的复位脉冲，其后紧跟DS18B2发出的应答脉冲，在写时隙期间，主机向DS18B20器件写入数据，而在读时隙期间，主机读入来自DS18B20
的数据。
在每一个时隙，总线只能传输一位数据。
时序图见图4
Mas4.&rTjptilre'
400minimum
1-WIRE
Ma&lorRjf
UO|iBmrilmwn
图4复位和应答脉冲时隙
写时隙
980|isrniaximunni
当主机将单总线DQ从逻辑高拉到逻辑低时，即启动一个写时隙，所有的写时隙必须在60~120us完成，且在每个循环之间至少需要1us的恢复时间。
写0和写1时隙如图所示。
在写0时隙期间，微控制器在整个时隙中将总线拉低；而写1时隙期间，微控制器将总线拉低，然后在时隙起始后15us之释放总线。
时序图见图5。
读时隙
DS18B20器件仅在主机发出读时隙时，才向主机传输数据。
所以在主机发出读数据命令后，必须马上产生读时隙，以便DS18B2C能够传输数据。
所有的读时隙至少需要60us,且在两次独立的读时隙之间，至少需要1us的恢复时间。
每个读时隙都由主
机发起，至少拉低总线1us。
在主机发起读时隙之后，DS18B2C器件才开始在总线上发送0或1,若DS18B2C发送1,则保持总线为高电平。
若发送为0,则拉低总线当发送0时，DS18B20在该时隙结束后，释放总线，由上拉电阻将总线拉回至高电平状态。
DS18B2C发出的数据，在起始时隙之后保持有效时间为15us。
因而主机在读时隙期间，必须释放总线。
并且在时隙起始后的15us之内采样总线的状态。
时序图见图5。
图5读写时序
3.DS18B20温度传感器与单片机的接口电路
DS18B20可以采用两种方式供电，一种是采用电源供电方式，此时DS18B20勺1脚
接地，2脚作为信号线，3脚接电源。
另一种是寄生电源供电方式，单片机端口接单线总线，为保证在有效的DS18B20寸钟周期内提供足够的电流，可用一个MOSFE管来完成对总线的上拉。
当DS18B20处于写存储器操作和温度A/D转换操作时，总线上必须有强的上拉，上
拉开启时间最大为10us。
采用寄生电源供电方式时VDD端接地。
由于单线制只有一根
线，因此发送接口必须是三态的
4.系统整体硬件电路
4.1主板电路
系统整体硬件电路包括，传感器数据采集电路，温度显示电路，单片机主板电路等,
如图7所示。
pg
XTAE
rfTAilJ
图7单片机主板电路
FflOGhAIUki.HK
?
3^nnT
P31TE®
Si
TT
SiTT
F3.7/W冲.訴Irasm
PdZiTE
P3L1H>®FlLEVKsfi
PDLHRiW
POSAIS祖卍*
PC3'Hi3
FCir.Mi1
FDCTAJHD
FJ.TfAlSPZaAH
FZ.4/AEPJ-SAri
FZJB'AC[Fl.nje
fsiBiZr■=TEX>
F3.7/W
P1LEV伽
图7中有2独立式按键可以分别复位和切换体温计/温度计功能，图中报警位可以在被测温度不在上下限范围内时，显示‘L'和‘H高低显示报警，同时LED数码管将没有被测温度值显示，这时可以读出示数，从而判断出被测的体温值是否在正常范围。
图7中的按健复位电路是手动复位，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
4.2显示电路
显示电路是使用的串口显示，这种显示最大的优点就是使用口资源比较少，只用
p2部分口，显示比较清晰
5.系统软件算法分析
系统程序主要包括主程序，温度采集（包括DS18B20初始化子程序、写DS18B20子程序、读DS18B2C子程序），赋初值子程序，按键扫描子程序，温度数据转换子程序，显示数据处理子程序，判断大小子程序，温度高低限值报警子程序。
5.1主程序
主程序的主要功能是负责温度的实时显示、读出并处理DS18B20勺测量的当前温度
值，温度测量每1s进行一次。
这样可以在一秒之内测量一次被测温度，其程序流程见图9所示。
总程序流程图
5.2温度采集子程序
读出温度子程序的主要功能是读出RAh中的2字节，。
其程序流程图如下图示:
5.3数据处理子程序
图示温度采集流程图
数据转换子程序将RAM中20H21H读取值进行处理，整理出需要的数据符号位存22H,整数位存21H,小数位存20H,其程序流程图如下图所示。
S
S
S
S
S
21H
23
-
2
21
2
2-2
20H
处理后数
据女
口下
S
S
S
S
0
0
0
0
22H
0
2
峙
2
2+
23
2:
2~
2°
21H
0
0
0
0
23
22
2°
2OH
5.4数据转换子程序
将所得数据转换成要显示的数据，提取出百位、
十位、个位，小数位其它位送至各
自内存，程序流程图如下图所示
5.5显示子程序
将所得数据转换成要显示的数据，提取出百位、十位、个位，小数位其它位送至各自内存，程序流程图如下图所示。
动态扫描显示子程序
5.6判断大小子程序
判断大小子程序主要功能是用在体温计部分，使温度只具有上升功能而不能下降,以保证测量体温时的读数准确，具体步骤如下图：
作差
将较大的藪字存20H.21H
作差
判断
1
21H
■Y|
r
RET
6.数据测试
该温度计的量程为-50C〜150C,温度计部分为1-150C,读数精度为0.1C,实际使用一般在0C〜100C。
采用0C〜50C和50C〜100C的精密水银温度计作检
验标准，对设计的温度计进行测试，其结果表明能达到该精度要求。
对人体温度测量
与水银温度计对比，相差土0.1，可达到精度要求
7.结束语
该温度测试系统不仅具有结构简单、体积小、价格低廉、精确度较高、反应速度较快、数字化显示和不易损坏等特点，而且性能稳定，适用范围广，因此特别适用于对测温要求比较准确的场所。
本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，其输出温度采用数字显示，主要用于体温精确测量，也可以科研实验室使用，该设计控制器使用单片机AT89S51,测温传感器使用DS18B20用4位共阴极LED数码管以串口传送数据，实现温度显示，能准确达到以上要求。
答谢辞
经过一个月的忙碌，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个大专生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，但通过这次的毕业设计，我也能够领悟到一
些含义,可以把我们在大学里所学的知识有力的结合在一起，再自己发挥一下，理论应用于实践，从而提高了自己的学习能力，以及分析处理问题的能力。
在这里，首先我要感谢周伟老师。
从毕业设计选题到设计完成，周老师给予了我耐心指导与细心关怀，有了周老师耐心指导与细心关怀，我才不会在设计的过程中迷失方向，失去前进动力。
周老师有严肃的科学态度，严谨的治学精神和精益求精的工作作风，这些都是我所需要学习的，感谢周老师给予了我这样一个学习机会，谢谢！
其次，我要感谢大学两年来所有的老师，为我们打下电子专业知识的基础；同时我还要感谢所有的同学们，正是因为有了你们的支持和鼓励，还要感谢我的父母，他们在生活上给予我很大的支柱和鼓励，是他们给予我努力学习的信心和力量。
最后，我要感谢江苏农林学院两年来对我的大力栽培，我的母校---江苏农林学院，她提供了一个自我发挥，自我成长的平台，使自己明白了一个道理，理想可以很大，但是，我们必须将它建立在具体的、可以实现的事业之上，选择一种事业追求时，要考虑自己的长处，避开自己的短处，一生的事业，我们要用毕生的经历去实现。
在此过程中，
我们必须持之以恒，坚持不懈！
千万不可以半途而废！
在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！
在我们探索人生，追求梦想的过程中，必须满怀信心，坚定目标，追求卓越，永争第一！
参考文献:
[1]胡汉才•单片机原理及接口技术（简第二版）•北京：
北京清华大学出版社.2004
[2]李广弟.单片机基础[M].北京：
北京航空航天大学出版社.1994
[3]阎石.数字电子技术基础（第三版）.北京：
高等教育出版社.1989
[4]朱定华.单片机原理及接口技术[M].北京：
电子工业出版社.2001
⑸谭家玉.单片机原理及接口技术[M].哈尔滨：
哈尔滨工业大学出版社.2003
⑹李朝青.单片机原理及接口技术（简明修订版）.杭州：
北京航空航天大学出版社.1998
附录总程序
ORG0000H
LJMPMAIN11
ORG0100H
FLAGEQU24H
RST:
MOV3AH,#Q初始化比较值为0
JNBP2.3,$
MAIN10:
MOVR0,#10
DJNZR0,$
JNBP2.4,$
CPLP2.5
MAIN11:
ACALLANJIAN1
ACALLANJIAN3
ACALLFCZ;赋初值
ACALLTEMP_CAIJI温度采集
ACALLSJCL数据处理
ACALLPDDX判断大小子程序,只允许数据增加
ACALLSJZH数据转换子程序
ACALLGDWCL;高低限制温测量
ACALLDISPLAY显示
JMPMAIN11
MAIN20:
MOVR0,#15
DJNZR0,$
JNBP2.4,$
CPLP2.5
MAIN21:
ACALLANJIAN2
ACALLTEMP_CAIJI
ACALLSJCL
MOV37H,#20
ACALLSJZH
ACALLDISPLAY
JMPMAIN21
ANJIAN1:
;按键
MOVR1,#15
SETBP2.4
JNBP2.4,AJ2
JMPAJ
AJ1:
MOVR0,#200
AJ2:
DJNZR0,$
DJNZR1,AJ1
JNBP2.4,MAIN20
AJ:
RET
ANJIAN2:
;按键
MOVR1,#20
SETBP2.4
JNBP2.4,AJI2
JMPAJI
AJI1:
MOVR0,#200
AJI2:
DJNZR0,$
DJNZR1,AJI1
JNBP2.4,RST
AJI:
RET
ANJIAN3:
;按键3复位
MOVR1,#15
SETBP2.3
JNBP2.3,AJ32
JMPAJ3
AJ31:
MOVR0,#200
AJ32:
DJNZR0,$
DJNZR1,AJ31
JNBP2.3,RST
AJ3:
RET
FCZ:
;高低报警赋初值
MOV3BH,#36;低温整数位
MOV3CH,#3低温小数位
MOV3DH,#37;高温整数位
MOV3EH,#8高温小数位
数据处理
***********************
RET
・**********************J
SJCL:
MOVA,21H;高位数据送A
ANLA,#0F0H;屏蔽后四位
MOV22H,A;符号位送22H
MOVA,21H
ANLA,#07H;屏弊前五位
SWAPA;高低互换
MOV21H,A;存21H
MOVA,20H;低位送A
ANLA,#0F0H;屏蔽低四位
SWAPA;高低互换
ORLA,21H;合并，整数部分数据存21H
CJNEA,#85,SJ1;判断是否等于初始值85
MOVA,#0;是就送0
SJ1:
MO
升级会员 