单片机课程设计报告数字温度计Word格式文档下载.docx
《单片机课程设计报告数字温度计Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机课程设计报告数字温度计Word格式文档下载.docx（34页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
4.3数码管显示
5系统的测试与总结
参考文献
附录1原理图
附录2源程序清单
1绪论
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。
现代社会对各种信息参数的准确度和精确度的要求都有了几何级的增长，而如何准确而又迅速的获得这些参数就需要受制于现代信息基础的发展水平。
在三大信息信息采集（即传感器技术）、信息传输（通信技术）和信息处理（计算机技术）中，传感器属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是温度传感器技术，在我国各领域已经引用的非常广泛，可以说是渗透到社会的每一个领域，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。
测量温度的关键是温度传感器，温度传感器的发展经历了三个发展阶段：
①传统的分立式温度传感器
②模拟集成温度传感器
③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，本文将介绍智能集成温度传感器DS18B20的结构特征及控制方法，并对以此传感器，89S51单片机为控制器构成的数字温度测量装置的工作原理及程序设计作了详细的介绍。
与传统的温度计相比，其具有读数方便，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AT89S52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。
2方案设计
本设计主要是介绍了单片机控制下的温度检测系统，详细介绍了其硬件和软件设计，并对其各功能模块做了详细介绍，其主要功能和指标如下：
●利用温度传感器（DS18B20）测量某一点环境温度
●测量范围为-55℃～＋125℃，精度为±
0.5℃
●用数码管进行实际温度值显示
采用AT89S52单片机P3.5口控制温度传感器DS18B20的温度测量，以四位数码感形式输出测量温度，原理图如下图1.1所示：
图2.1DS18B20与单片机接口原理
图2.2 总体设计方框图
3系统的硬件设计
3.1主控制器
AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。
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。
在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。
AT89S52具有以下标准功能：
8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。
另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。
空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。
掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。
8位微控制器8K字节在系统可编程FlashAT89S52
图3.1时钟电路与复位电路
3.2
显示电路
显示采用4位数码管，图3.2.1为数码管段驱动，图3.2.2为数码管位驱动，图3.2.3为温度显示电路
图3.2.1数码管段驱动
图3.2.2数码管位驱动
图3.2.3温度显示电路
DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种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９～１２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
•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3.3.2所示.。
图3.3.1外部封装形式图3.3.2传感器电路图
DS18B20的测温原理如图3.3.3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2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，他有严格的时隙概念，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。
图3.3.3DS18B20测温原理图
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：
图3.4.1温度传感器接口电路
/*------------------主函数--------------------*/
voidmain（）
{
while
（1）
{
Convert（）;
//调用启动温度转换函数
RdTemp（）;
//调用读取温度值函数
}
}
/*---------------初始化DS18B20----------------*/
voidTxReset（）
{
uinti;
DQ=0;
//发送复位脉冲
i=100;
while（i>
0）i--;
//拉低900us
DQ=1;
//释放总线
i=4;
/*--------------等待DS18B20应答---------------*/
voidRxWait（）
while（DQ）;
//等待15-60us
while（~DQ）;
//DS18B20发出存在脉冲60-240us
while（i>
/*----------------读取一位数据----------------*/
bitRdBit（）
uchari;
bitb;
DQ=0;
//读开始1us
i++;
DQ=1;
//产生读时间隙15us
b=DQ;
//读位
i=8;
//等待60us
//释放总线
returnb;
/*----------------读取字节数据----------------*/
ucharRdByte（）
uchari,j,d;
d=0;
for（i=0;
i<
8;
i++）//各位由低向高读出DS18B20
j=RdBit（）;
d=（j<
<
7）|（d>
>
1）;
}
returnd;
/*----------------写入字节数据----------------*/
voidWrByte（uchard）
ucharj;
bitbtmp;
for（j=0;
j<
j++）//各位由低向高写入DS18B20
btmp=d&
0x01;
d=d>
1;
if（btmp）//写1
{
DQ=0;
//延时15us
i++;
DQ=1;
//写1时隙不低于60u
i=8;
while（i>
}
else//写0
//保持低电平60us到120us
/*----------------启动温度测量----------------*/
voidConvert（）
Delay（125）;
//延时1ms
TxReset（）;
//初始化DS18B20
RxWait（）;
//等待DS18B20答应
//延时
WrByte（0xcc）;
//跳过ROM命令
WrByte（0x44）;
//温度转换命令
250;
i++）//延时1s
Display（）;
/*-----------------读取温度值-----------------*/
voidRdTemp（void）
shortinttemp;
uintx;
bitflag=1;
//初始化DS18B20
//等待DS18B20应答
//跳过ROM命令
WrByte（0xbe）;
//读暂存存储器命令
templow=RdByte（）;
//温度值低字节，低4位为小数
temphigh=RdByte（）;
//温度值高字节
temp=（temphigh<
8）|templow;
//温度为16位补码
if（temp<
0）//负温度
flag=0;
temp=~temp+1;
tempzheng=temp>
4;
//温度值整数
x=temp&
0x000f;
tempxiao=（x*10）/16;
//温度值小数
if（flag）//正温度
disp[0]=tempzheng/100;
//百位
else//负温度
disp[0]=16;
//负号
disp[1]=（tempzheng%100）/10;
//十位
disp[2]=tempzheng%10;
//个位
disp[3]=tempxiao;
//小数
图4.2.7.1DS18B20初始化流程图图4.2.7.2主程序流程图
图4.2.7.3温度转换流程图
图4.2.7.4 计算温度流程图
图4.2.7.5 显示数据刷新流程图
/*----------------数码管显示-----------------*/
voidDisplay（）
uchari,j;
j=0x08;
4;
i++）
P1=j;
//数码管位码输出
LOCK=1;
//打开锁存
if（i==2）P0=led[disp[i]]|0x01;
//显示小数点
elseP0=led[disp[i]];
//数码管段码输出
LOCK=0;
//关闭锁存
j=j>
//调整位码
P0=0x00;
5.1测试时的图片
图5.1.1温度传感器
图5.1.2测试时室内温度显示
图5.1.3测试时手握住传感器时的温度显示
5.2总结
通过近两个星期的单片机课程设计，我终于完成了“基于单片机的数字温度计设计”，心中不免有些高兴，但高兴之余也有我值得深思的。
虽然以前做过类似的实验，但这次的课程设计还是让我学到了很多东西，单片机课程设计重点就在于软件算法的设计，需要有很巧妙的程序算法。
有好多的东西，只有我们去试着做了，才能真正的掌握，只学习理论有些东西是很难理解的，更谈不上掌握。
通过这次的单片机课程设计我认识到了，学习要理论联系实际，把学到的理论知识同实际运用相结合，才能是我们的知识融汇贯通，才能真正的学到知识，真正的做到学以致用。
参考文献
[1]李朝青.单片机原理及接口技术.北京航空航天大学出版社，2005
[2]马忠梅等.单片机的C语言应用程序设计（第4版），2007
[3]江世明.基于Proteus的单片机应用技术.电子工业出版社，2009
[4]彭伟.单片机C语言程序设计实训100例.电子工业出版社，2009
[5]张毅刚新编MCS-51单片机应用设计（第3版）哈尔滨工业大学出版社2008
附录2
源程序清单
#include<
reg52.h>
#defineulongunsignedlong
#defineuintunsignedint
#defineucharunsignedchar
ucharcodeled[]={0xfc,0x60,0xda,0xf2,0x66,0xb6,0xbe,0xe0,
0xfe,0xf6,0xee,0x3e,0x9c,0x7a,0x9e,0x8e,0x02,0x00};
//数码管码表
uchardisp[4]={1,2,3,4};
//数码管显示缓冲区
//数码管位选P1低四位，段选P0
sbitLOCK=P1^4;
//74573锁存端
sbitDQ=P3^5;
//DS18B20数据端
uchartemplow;
//温度值低字节
uchartemphigh;
//温度值高字节
chartempzheng;
//温度值整数
chartempxiao;
voidDelay（uintx）;
voidDisplay（）;
voidTxReset（）;
voidRxWait（）;
bitRdBit（）;
ucharRdByte（）;
voidWrBit（bitb）;
voidWrByte（uchard）;
voidConvert（）;
voidRdTemp（）;
sbitACC0=ACC^0;
sbitACC7=ACC^7;
//调用读取温度值函数
//DS18B20发出存在脉冲60-240us
//产生读时间隙15us
//等待60us
//写1时隙不低于60u
//保持低电平60us到120us
/*----------------启动温度转换----------------*/
//延时1ms
//等待DS18B20应答
//延时
//温度值低字节，低4位为小数
//温度为16位补码
0）//负温度
//温度值整数
//温度值小
升级会员 