基于51单片机数字温度计设计.docx
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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：
（1）班
学号：
姓名：
峰
指导教师：
周冬芹
设计日期：
成绩：
重庆大学城市科技学院电气学院
基于51单片机数字温度计设计
一、设计目的
1、掌握单片机电路的设计原理、组装与调试方法。
2、掌握LED数码显示电路的设计和使用方法。
3、掌握DS18B20温度传感器的工作原理及使用方法。
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，要求使用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，如果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、设计的具体实现
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使用传感器，这是非常容易实现的，所以可以采用一只温度传感器DS18B20，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。
采集之后，通过使用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所示，控制器采用单片机AT89C51，温度传感器采用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，可以考虑使用8031与8051系列，由于8031没有内部RAM，系统又需要大量内存存储数据，因而不适用。
AT89C51以低价位单片机可为提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域，对于简单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，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要该器件是INTEL公司生产的MCS一5l系列单片机中的基础产品，采用了可靠的CMOS工艺制造技术，具有高性能的8位单片机，属于标准的MCS—51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。
本次采用内部震荡电路,瓷片电容采用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用的是上电+按钮复位电路形式，其中电阻R采用10KΩ的阻值，电容采用10μF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DS18B20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，测温分辨率可达0.0625摄氏度，分辨率设定参数以及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。
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，如下图所示。
DS18B20管脚图
7显示电路
对于数字温度的显示，我们采用4位一体共阴LED数码管。
足够显示0~100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
*进入上下限调节模式的，当按一下K1进入上限调节模式，再按一下进入下限
*调节模式。
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消除
*按键音，再按一下启动按键音。
在调节上下限温度模式下，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
#include//将intrins.h头文件包含到主程序（调用其中的_nop_（）空操作函数延时）
#defineuintunsignedint
#defineucharunsignedchar
ucharmax=0x00,min=0x00; //max是上限报警温度，min是下限报警温度
bits=0; //s是调整上下限温度时温度闪烁的标志位，s=0不显示200ms，s=1显示1s左右
bits1=0; //s1标志位用于上下限查看时的显示
voiddisplay1（uintz）;
#include"ds18b20.h"
#include"keyscan.h"
#include"display.h"
/******************************************************/
/* 主函数 /
/*****************************************************/
voidmain（）
{
beer=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获取温度（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__
#define__ds18b20_display_H__
#defineuintunsignedint //变量类型宏定义，用uint表示无符号整形（16位）
#defineucharunsignedchar //变量类型宏定义，用uchar表示无符号字符型（8位）
sbitwei1=P2^4; //可位寻址变量定义，用wei1表示P2.4口
sbitwei2=P2^5; //用wei2表示P2.5口
sbitwei3=P2^6; //用wei3表示P2.6口
sbitwei4=P2^7; //用wei4表示P2.7口
ucharnum=0; //定义num为全局无符号字符型变量，赋初值为‘0’
ucharcodetemperature1[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}; //定义显示码表0~9
ucharcodetemperature2[]={0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd,0x87,0xff,0xef}; //带小数点的0~9.
ucharcodetemperature3[]={0x00,0x80,0x40,0x76,0x38};//依次是‘不显示’‘.’‘-’‘H’‘L’
/******************************************************/
/延时子函数 /
/*****************************************************/
voiddisplay_delay（uintt） //延时1ms左右
{
uinti,j;
for（i=t;i>0;i--）
for（j=120;j>0;j--）;
}
/******************************************************/
/* 定时器1初始化函数 /
/*****************************************************/
voidtimer1_init（bitt）
{
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 /
/*****************************************************/
voidtimer1（）interrupt3
{
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）{beer=1;led=1;}else{beer=1;led=1;}}
else//进入4次中断，定时200ms时若报警标志位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;}else{beer=1;led=1;}}
if（num>20） //进入20次中断，定时1s
{
num=0; //num归0，重新定开始定时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 /
/*****************************************************/
voidselsct_1（ucharf,uchark） //消除百位的0显示，及正负温度的显示选择
{
if（f==0） //若为正温度，百位为0则不显示百位，不为0则显示
{
if（k/100==0）P0=temperature3[0];
elseP0=temperature1[k/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=temperature3[0];
elseP0=temperature3[2];
}
}
voidselsct_2（bitf,uchark） //消除十位的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==0））
P0=temperature3[0];
elseP0=temperature1[k%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=temperature3[2];
elseP0=temperature1[k%100/10];
}
}
/******************************************************/
/* 主函数显示 /
/*****************************************************/
voiddisplay（uchart,uchart_d） //用于实测温度、上限温度的显示
{
uchari;
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）
{
case0:
//选通第一个数码管
wei2=1; //关第二个数码管
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=temperature3[3];//若a=1则在第一个数码管上显示‘H’
}
if（a==2）
{
P0=temperature3[4];//若a=2则在第一个数码管上显示‘L’
}
break;
case1:
//选通第二个数码管
wei1=1;
wei3=1;
wei4=1;
wei2=0;
if（a==0）{selsct_2（f,t）;}//若a=0则在第二个数码管上显示测量温度的十位或‘-’
if（a==1） //若a=1则在第二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则显示第二个数码管，否则不显示
elseP0=temperature3[0]; //通过s标志位的变化实现调节上下限报警温度时数码管的闪烁
if（s1==1）selsct_1（f_max,max）;//若s1=1则显示第二个数码管（s1标志位用于上下限查看时的显示）
}
if（a==2）//若a=2则在第二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）;
elseP0=temperature3[0];
if（s1==1）selsct_1（f_min,min）;
}
break;
case2:
//选通第三个数码管
wei1=1;
wei2=1;
wei4=1;
wei3=0;
if（a==0）{P0=temperature2[t%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
elseP0=temperature3[0];
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）;
elseP0=temperature3[0];
if（s1==1）selsct_2（f_min,min）;
}
break;
case3:
//选通第四个数码管
wei1=1;
wei2=1;
wei3=1;
wei4=0;
if（a==0）{P0=temperature1[t_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=temperature1[max%10];//若s=0则显示第四个数码管，否则不显示
elseP0=temperature3[0];
if（s1==1）P0=temperature1[max%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=temperature1[min%10];
elseP0=temperature3[0];
if（s1==1）P0=temperature1[min%10];
}
break;
}
display_delay（10）; //每个数码管显示3ms左右
}
}
/******************************************************/
/* 开机显示函数 /
/*****************************************************/
voiddisplay1（uintz） //用于开机动画的显示
{
uchari,j;
bitf=0;
for（i=0;i{
for（j=0;j<4;j++） //依次从左至右显示‘-’
{
switch（j）
{
case0:
wei2=1;
wei3=1;
wei4=1;
wei1=0;break;
P0=temperature3[2];//第一个数码管显示
case1:
wei1=1;
wei3=1;
wei4=1;
wei2=0;break;
P0=temperature3[2];//第二个数码管显示
case2:
wei1=1;
wei2=1;
wei4=1;
wei3=0;break;
P0=temperature3[2];//第三个数码管显示
case3:
wei1=1;
wei2=1;
wei3=1;
wei4=0;break;
P0=temperature3[2];//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），标志位f（测量温度的标志位‘0’表示“正温度”‘1’表
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