数字温度计设计

《单片机技术》课程设计说明书数字温度计系、部：电气与信息工程系学生姓名：颜尚华指导教师：王韧职称副教授专业：电子信息工程班级：电子0902班完成时间：2011-12I摘要温度的检测与控制是工业生产过程中比较典型的应用之一，随着传感器在生活中的更加广泛的应用，利用新型数字温度传感器实现对温度的测试与控制得到更快的开发，本课程设计设计了一种基于AT89S52的数字温度计。该系统可以方便的实现温度采集和显示。系统由硬件系统和软件系统组成，硬件系统由单片机最小系统、测温电路以及显示电路组成；软件系统由主函程序、测温程序、判键程序和显示程序组成。它使用起来相当方便，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点，适合于我们日常生活和工、农业生产中的温度测量，也可以当作温度处理模块嵌入其它系统中，作为其他主系统的辅助扩展。该系统设计和布线简单，结构紧凑，抗干扰能力强，在大型仓库、工厂、智能化建筑等领域的温度检测中有广泛的应用前景。关键词：数字温度计，单片机，温度传感器IIABSTRACTThetemperaturedetectionandcontrolistheprocessofindustrialproductionisoneofthetypicalapplications,withthesensorinthelifeofamoreextensiveapplication,usinganewdigitaltemperaturesensortorealizethetemperaturemeasurementandcontrolgetfasterdevelopment,thecurriculumdesignbasedonthedesignofaAT89S52digitalthermometer.Thesystemcanfacilitatetherealizationoftemperatureacquisitionanddisplay.Thesystemiscomposedofthehardwaresystemandsoftwaresystem,thehardwaresystemiscomposedofMCUminimumsystem,temperaturemeasurementcircuitanddisplaycircuit;thesoftwaresystemiscomposedofamainfunctionprocedures,measurementprocedures,convictedofkeyproceduresanddisplayprogram.Itisveryconvenienttouse,hashighaccuracy,widemeasuringrange,highsensitivity,smallvolume,lowpowerconsumption,suitableforourdailylifeandindustrialandagriculturalproduction,temperaturemeasurement,butalsocanbeusedasatemperatureprocessingmoduleembeddedinothersystems,astheothermainsystemauxiliaryextension.Thesystemdesignandlayoutissimple,compactstructure,stronganti-interferenceability,inlargewarehouses,factories,constructionandotherareasofintelligenttemperaturedetectionhasawideapplicationprospectinthe.Keywordsdigitalthermometer；MCU；temperaturesensorIII目录1设计任务、功能要求及总体方案.....................................11.1设计任务....................................................11.2功能要求....................................................11.3总体方案介绍及工作原理说明..................................12数字温度计硬件系统设计...........................................32.1硬件系统各模块功能设计......................................32.2电路原理图、PCB图、元件布局图..............................52.3元器件清单..................................................53数字温度计软件系统设计...........................................63.1单片机资源使用情况..........................................63.2各模块功能简要介绍..........................................63.3程序流程图..................................................73.4程序清单...................................................104设计结论、实物结果、教学建议....................................114.1设计结论及使用说明.........................................114.2实物结果...................................................114.3设计体会...................................................124.4教学建议...................................................12结束语.............................................................13致谢.............................................................14参考文献...........................................................15附录A.............................................................16附录B.............................................................17附录C.............................................................18附录D.............................................................20附录E.............................................................2111设计任务、功能要求及总体方案1.1设计任务设计一个具有特定功能的数字温度计。1.2功能要求1）数字温度计上电或按键复位后能自动显示系统提示符“P.”进入准备工作状态。2）测量温度范围0℃～99℃，测量精度小数点后两位。3）可以通过开始和结束键控制数字温度计的工作状态。1.3总体方案介绍及工作原理说明（1）方案介绍设计中主控芯片采用八位单片机AT89S52，显示器采用四位一体共阳数码管显示，测温模块采用温度传感器DS18B20，键盘采用独立式按键，其原理框图如图1所示。显示模块P0口段控P2口位控AT89S52测温模块P2.7口线键盘输入模块P1.2口线复位模块时钟模块电源模块图1原理框图为使硬件电路设计尽可能合理，应注意以下几方面：1）尽可能采用功能强的芯片，以简化电路，功能强的芯片可以代替若干普通芯片。2）留有设计余地，在设计硬件电路时，要考虑到将来修改扩展的方便。因为很少有一锤定音的电路设计，如果现在不留余地，将来可能要为一点小小的修改或扩展而被迫进行全面返工。3）程序空间，选用片内程序空间足够大的单片机，本设计采用AT89S52单2片机。4）I/O端口，在样机研制出来后进行现场试用时，往往会发现一些被忽视的问题，而这些问题不是靠单纯的软件措施来解决的。如有些新的信号需要采集，就必须增加输入检测端；有些物理量需要控制，就必须增加输出端。如果在硬件电路设计就预留出一些I/O端口，虽然当时空着没用，那么用的时候就派上用场了。（2）工作原理说明：数字温度计原理：该数字温度计供测温比较准确，测温范围为0-100℃的场所。主要是利用温度传感器DS18B20的操作时序和控制命令字，通过单片机对其操作从单总线上将温度值一位一位的取出来，然后进行处理，将温度数据分为整数位和小数位，然后将相应的温度通过四位一体共阳数码管显示出来，通过独立式键盘S0实现对数字温度计的开启与关闭。32数字温度计硬件系统设计2.1硬件系统各模块功能设计该数字温度计的设计细分可分为时钟电路的设计、复位电路的设计、键盘电路的设计、显示电路的设计和测温电路的设计等。各模块的功能如下：（1）时钟电路设计单片机必须在时钟的驱动下才能工作，在单片机内部有一个时钟振荡电路,只需要外接一个振荡源就能产生一定的时钟信号送到单片机内部的各个单元,决定单片机的工作速度。一般选用石英晶体振荡器。此电路在加电大约延迟10ms后振荡器起振,在XTAL2引脚产生幅度为3V左右的正弦波时钟信号,其振荡频率主要由石英晶振的频率确定。电路中石英晶体振荡器的频率为12MHz，两个电容C1、C2的作用有两个:一是帮助振荡器起振;二是对振荡器的频率进行微调，C1、C2的值为33pF。（2）复位电路设计单片机的第9脚RST为硬件复位端,只要将该端持续4个机器周期的高电平即可实现复位,复位后单片机的各状态都恢复到初始化状态。在这个系统中的复位电路是采用上电加按钮来实现的。因为MCS-51单片机的复位是靠外部电路实现的，MCS-51单片机工作之后，只要在他的RST引线上加载10ms以上的高点平，单片机就能有效地进行复位。MCS-51单片机通常采用上电自动复位、按键复位、以及上电加按键复位等，我们采用的是上电加按键复位方式，这样做的优点是上电后可以直接进入复位状态，当程序出现错误时，可以随时使电路复位。（3）键盘电路设计键盘是人与微机系统打交道的主要设备。在单片机应用中键盘用得最多的形式是独立键盘和矩阵键盘。电路中采用独立式键盘，此系统只要求一个按键便满足所需的要求，按键一端接地，另一端接单片机的1.2口线然后接上拉电阻。其作用是开启与关毕温度计。（4）显示电路设计显示电路作为冯·诺依曼体系结构中的显示部分，是系统必不可少的，设计采用的是共阳的四位一体的数码管，即LED显示器各位数码管的所有段控端（a～dp）相应地并接在一起，由一个P0口控制，形成段选线多路复用，而各位数码管共阴极要分别由相应的P2.0-P2.3口线控制。由于各位数码管的段选线并联，段选码的输出对各位数码管的来说都是相同4的。因此，同一时刻，如果各位的位选线都处于选通状态的话，四位LED将显示相同的字符。若需要各位数码管显示出与本位相应的显示字符，就必须采用扫描显示方式，即在某一时刻，只让某一位数码管的位选线处于选通状态，而其它各位数码管的位选线处于关闭状态，同时，段选线上输