单片机原理及应用课程设计温度测量.docx
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单片机原理及应用课程设计温度测量
成绩
信息工程学院
课程设计说明书（论文）
题目:
温度测量
课程名称:
单片机原理及应用课程设计
专业:
电子信息工程
班级:
电信0902
设计起止时间：
年月日至年月日
目录
一、设计功能要求3
二、系统总体设计方案3
三、系统分析与设计3
四、源码清单3
五、改进意见与收获体会3
六、主要参考资料4
一、设计功能要求
采用数字式温度传感器为检测器件，进行单点温度检测。
用数码管直接显示温度值，微机系统作为数字温度计的控制系统。
１．基本要求：
（1）检测的温度范围：
-20℃～70℃，检测分辨率
0.5℃。
（2）用1602液晶屏来显示温度值。
（3）超过警戒值（自己定义）要报警提示。
二、系统总体设计方案
本系统是一个基于单片机AT89S51的数字温度计的设计，用来测量环境温度，测量范围为-20℃—70℃度。
整个设计系统分为4部分：
单片机控制、温度传感器、数码显示以及键盘控制电路。
整个设计是以AT89S52为核心，通过数字温度传感器DS18B20来实现环境温度的采集和A/D转换，同时因其输出为数字形式，且为串行输出，这就方便了单片机进行数据处理，但同时也对编程提出了更高的要求。
单片机把采集到的温度进行相应的转换后，使之能够方便地在数码管上输出。
采用1602液晶屏显示温度。
三、系统分析与设计
1．基本工作原理
以AT89C51作为核心控制温度传感器DS18B20进行实时温度检测并显示，其能够测量环境温度，根据此温度设定上下限报警温度。
所以，我们在电路设置了三个按钮，其中两个按钮作于调控温度的值的大小，剩下的一个是设置按钮，利用它来切换到调控温度最高值与最低值的界面。
当温度值达到上限或下限值甚至超多它，马上触发报警系统，二极管会闪烁，发声器发声。
温度计工作原理图
2.基本框图及各个部分的组成
本电路的小系统主要由四部分组成，复位电路、脉冲电路、检温电路、显示电路。
2.1复位电路：
计算机在启动运行的时候都需要复位，使中央处理器CPU和系统中的其他部件都处于一个确定的初始状态，并且从这个初始状态开始工作。
单片机的复位是靠外部电路实现的，51单片机有一个复位引脚RST，高电平有效。
最常用的复位电路有两种一种是有极性电容和一个电阻串联，电容接电源端，电阻的一端接地，电容和电阻的公共端接复位端口；另外一种方法是一个按钮和极性电容并联，电容正极与按钮的公共端接复位电路，另外一个公共端接地。
在焊接硬件的时候我们是采用了第一种方法接复位电路的。
2.2脉冲电路：
计算机的正常运行是需要脉冲才能正常工作，一个12MHZ的晶振和两个电容并接一起接到单片机XTAL1和XTAL2的端口，根据自己程序的需要我们可以选择产生脉冲的大小，产生脉冲的大小与晶振和电容有关。
我们选择的是一个12MHZ的晶振和22pf的电容。
2.3检温电路：
DS18B20数字温度传感器
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的外形及管脚排列如下图1:
DS18B20引脚定义：
（1）DQ为数字信号输入/输出端；
（2）GND为电源地；
（3）VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。
DS18B20的管脚图
2.4测温工作:
温度传感器DS18B20连接时I/O口上要接一个上拉5K左右的电阻，这样可以保证温传感器工作时候的精度，还有抗干扰的作用。
温度传感器检测外界的温度，得到的数据，将进行数据的转换，转换完成的温度数字将会保留，然后在液晶上显示，同时也会与程序设计的温度的上限和下限进行比较，若超出设定的上限和下限的温度值，就报警。
显示电路：
第1脚：
VSS接地
第2脚：
VDD接5V正电源。
第3脚：
为液晶显示器对比度调整端，接电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K欧姆的电位器来调整对比度。
第4脚：
RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。
第5脚：
RW为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。
当RS和RW共同为低电平时，可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平RW为高电平时，可以读忙信号，当RS为高电平RW为低电平时可以写入数据。
第6脚：
E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。
第7～14脚：
D0～D7为8位双向数据线。
第15～16脚：
屏幕背光引脚
1602与单片机的I/O口电路连接如图5-5所示：
3.完整温度测量设计图：
4.程序流程图：
四、源码清单
#include"reg52.h"
#include"absacc.h"
unsignedcharcodetab[]={0X3F,0X06,0X5B,0X4F,0X66,0X6D,0X7D,0X07,0X7F,0X6F,0X40};
sbitDQ=0xb7;
sbitP07=0x87;
sbitRED=0x97;
sbitGREEN=0x96;
sbitSET=0x90;
sbitNEXT=0x91;
sbitREDUCE=0x92;
sbitADD=0x93;
unsignedchartempL=0;
unsignedchartempH=0;
floattemperature;
floattemperatureH=35,temperatureL=0;
inttH=1,tL=1;//报警状态,1为关闭
intm,k=1,l,keyon,keytype,out=0;
voiddelay（unsignedinttime）
{
unsignedintn;
n=0;
while（nreturn;
}
voiddisplay（floatk）
{
if（k>=0）
{
P2=0xf7;
P0=tab[（int）（k/100）];
delay（250）;
P0=0x00;
}
else
{
k=-k;
P2=0xf7;
P0=0x40;
delay（250）;
P0=0x00;
}
P2=0xfb;
P0=tab[（int）（k/10）];
delay（250）;
P0=0x00;
P2=0xfd;
P0=tab[（（int）k）%10];
P07=1;
delay（250）;
P0=0x00;
P2=0xfe;
P0=tab[（（int）（k*10））%10];
delay（250）;
P0=0x00;
}
Init_DS18B20（void）
{
unsignedcharx=0;
DQ=1;
delay（8）;
DQ=0;
delay（85）;
DQ=1;
delay（14）;
x=DQ;
delay（20）;
}
ReadOneChar（void）
{
unsignedchari=0;
unsignedchardat=0;
for（i=8;i>0;i--）
{
DQ=1;
delay
（1）;
DQ=0;
dat>>=1;
DQ=1;
if（DQ）dat|=0x80;
delay（4）;
}
return（dat）;
}
WriteOneChar（unsignedchardat）
{
unsignedchari=0;
for（i=8;i>0;i--）
{
DQ=0;
DQ=dat&0x01;
delay（5）;
DQ=1;
dat>>=1;
}
delay（4）;
}
ReadTemperature（void）
{
charctempL,ctempH;
Init_DS18B20（）;
WriteOneChar（0xcc）;
WriteOneChar（0x44）;
delay（125）;
Init_DS18B20（）;
WriteOneChar（0xcc）;
WriteOneChar（0xbe）;
tempL=ReadOneChar（）;
tempH=ReadOneChar（）;
if（tempH<0xf8）
temperature=（（tempH*256）+tempL）*0.0625;
else
{
ctempL=tempL;
ctempH=tempH;
temperature=（（（~ctempH）*256）+（~ctempL）+1）*0.0625;
temperature=-temperature;
}
delay（200）;
return（temperature）;
}
voidDisplay2（）
{
if（m==0||m==1）
{
P2=0xf7;
P0=0x76;
delay（70）;
P0=0x00;
if（m==0&&k==-1）delay（70）;
else
{
if（tH==1）
{
P2=0xfb;
P0=0x71;
delay（70）;
P0=0x00;
}
else
{
P2=0xfb;
P0=0x3f;
delay（70）;
P0=0x00;
}
}
if（m==1&&k==-1）delay（100）;
else
{
if（temperatureH>=0）
{
P2=0xfd;
P0=tab[（int）（temperatureH/10）];
delay（70）;
P0=0x00;
P2=0xfe;
P0=tab[（int）（temperatureH）%10];
delay（70）;
P0=0x00;
}
else
{
P2=0xfd;
P0=0x40;
delay（70）;
P0=0x00;
P2=0xfe;
P0=tab[（int）（-temperatureH）%10];
delay（70）;
P0=0x00;
}
}
}
elseif（m==2||m==3）
{
P2=0xf7;
P0=0x38;
delay（70）;
P0=0x00;
if（m==2&&k==-1）delay（70）;
else
{
if（tL==1）
{
P2=0xfb;
P0=0x71;
delay（70）;
P0=0x00;
}
else
{
P2=0xfb;
P0=0x3f;
delay（70）;
P0=0x00;
}
}
if（m==3&&k==-1）delay（100）;
else
{
if（temperatureL>=0）
{
P2=0xfd;
P0=tab[（int）（temperatureL/10）];
delay（70）;
P0=0x00;
P2=0xfe;
P0=tab[（int）（temperatureL）%10];
delay（70）;
P0=0x00;
}
else
{
P2=0xfd;
P0=0x40;
delay（70）;
P0=0x00;
P2=0xfe;
P0=tab[（int）（-temperatureL）%10];
delay（70）;
P0=0x00;
}
}
}
if（l==200）{k=-k;l=0;}
l++;
}
voidseting（）
{
if（SET==1&&NEXT==1&&REDUCE==1&&ADD==1）;
else
{
keyon=1;
if（SET==0）keytype=0;
if（NEXT==0）keytype=1;
if（REDUCE==0）keytype=2;
if（ADD==0）keytype=3;
}
if（keyon==1&&SET==1&&NEXT==1&&REDUCE==1&&ADD==1）
{
if（keytype==1）
{
if（m>=3）m=0;
elsem++;
}
if（keytype==2）
{
if（m==0）tH=-tH;
if（m==1）
{
if（temperatureH>（temperatureL+1））temperatureH--;
elsetemperatureH=99;
}
if（m==2）tL=-tL;
if（m==3）
{
if（temperatureL>-9）temperatureL--;
elsetemperatureL=（temperatureH-1）;
}
}
if（keytype==3）
{
if（m==0）tH=-tH;
if（m==1）
{
if（temperatureH<99）temperatureH++;
elsetemperatureH=（temperatureL+1）;
}
if（m==2）tL=-tL;
if（m==3）
{
if（temperatureL<（temperatureH-1））temperatureL++;
elsetemperatureL=-9;
}
}
if（keytype==0）
{
keyon=0;
keytype=4;
out=1;
}
keyon=0;
keytype=4;
}
}
voidmain（）
{
P1=0XFF;
while
（1）
{
ReadTemperature（）;
display（temperature）;
if（SET==0）
{
out=0;
delay（300）;
while（SET==0）;
m=0;
l=0;
keyon=0;
keytype=4;
while
（1）
{
Display2（）;
seting（）;
if（out==1）break;
}
delay（200）;
while（SET==0）;
}
if（tH==-1&&temperature>=temperatureH）RED=0;
elseRED=1;
if（tL==-1&&temperature<=temperatureL）GREEN=0;
elseGREEN=1;
}
}
五、改进意见与收获体会
经过将两周的单片机课程设计，终于完成了我们的数字温度计的设计，虽然没有完全达到设计要求，但从心底里说，还是高兴的，毕竟这次设计把实物都做了出来，高兴之余不得不深思呀！
在本次设计的过程中，我发现很多的问题，虽然以前还做过这样的设计但这次设计真的让我长进了很多，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，虽然以前写过几次程序，但我觉的写好一个程序并不是一件简单的事，举个例子，以前写的那几次，数据加减时，我用的都是BCD码，这一次，我全部用的都是16进制的数直接加减，显示处理时在用对不同的位，求商或求余，感觉效果比较好。
还有时序的问题，通过这次的设计我明白了时序才真正是数字芯片的灵魂，所有的程序我们都可以通过对其时序的理解来实现对其操作，同时体会到了单总线结构的魅力。
从这次的课程设计中，我真真正正的意识到，在以后的学习中，要理论联系实际，把我们所学的理论知识用到实际当中，学习单机片机更是如此，程序只有在经常的写与读的过程中才能提高，这就是我在这次课程设计中的最大收获。
最重要的是本次设计是三个人一组，让我们有种组队做单片机开发项目的感觉，毕竟一个项目只靠一个人是很难完成的，今后我们做的项目肯定要多人协作。
在这次设计过程中培养了我们的团队协作精神，便于我们走到工作岗位后能很快适应工作环境。
六、主要参考资料
[1]DS18b20数据手册。
[2]求是科技编著8051系列单片机C程序设计完全手册北京:
人民邮电出版社,2006
[3]余发山，王福忠.单片机原理及应用技术.徐州：
中国矿业大学出版社，2003
组员分工：
于觐嘉：
原理图设计与程序编写
吴达盛：
实验报告和ppt的制作
王凯：
资料收集和后期调试
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