简易数字温度计设计

目录摘要.............................................1１系统设计........................................11.1设计任务...................................11.2设计要求...................................12系统方案论证....................................12.1主控模块的论证与选择.......................12.2显示模块的论证与选择.......................22.3按键模块的论证与选择.......................23系统理论分析与计算..............................23.1DS18B20的理论分析与计算...................24电路与程序设计..................................34.1电路的设计.................................34.2程序的设计.................................65测试方案与测试数据..............................75.1测试方案...................................75.2测试条件与仪器............................85.3测试结果..................................86总结...........................................8附录主要源程序...................................91摘要：本系统利用单片机AT89C52采用程序设计方法来测试温度，还可以通过两个按键设置温度报警上限，当测试温度超过设定的温度上限时，蜂鸣器器就会报警且绿灯关闭，红灯点亮；当温度低于上限时蜂鸣器关闭且红灯关闭，绿灯点亮。并通过液晶屏1602显示其测试温度以及设置的上限温度。关键词：STC89C52、LCD1602、DS18B20简易数字温度计设计１系统设计1.1设计任务设计一数字温度测量系统，能自动实现实际温度的测量与显示。1.2设计要求1.2.1基本功能（1）测温范围-30℃～+120℃。（2）测量误差在±0.5℃之内。（3）能正常显示测量的温度。1.2.2扩展功能（1）增加温控功能，并可修改设置温控的上下限。（2）增加温控报警功能。2系统方案论证本系统主要由主控模块、显示模块、按键模块、蜂鸣器模块、LED模块、传感器模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。2.1主控模块的论证与选择方案一：AT89C52单片机是一种高性能8位单片微型计算机。内核本身具有丰富的指令集，足够实现本次作品的全部基本功能和部分拓展功能，相比2Atmega16我们对AT89C52更为熟悉，且芯片价格较低，性价比高。方案二：采用ATmega16芯片作为主控芯片。由于对芯片的不熟悉，导致如果想要实现温度计全部基本功能和部分拓展功能，较为困难。综上所述，选择方案一。2.2显示模块的论证与选择方案一：采用LCD1602显示。LCD1602相对便宜，虽然其本身不能显示中文，但是温度计只需显示数字和一些英文，符合这次设计要求。方案二：采用LCD12864显示。LCD12864屏幕显示细腻直观，且可以显示中文，但是相对昂贵。综上所述，选择方案一。2.3按键模块的论证与选择方案一：采用4X4矩阵按键。尽管按键一目了然，但连线复杂，扫描过程烦琐，会耗费大量的系统资源。方案二：独立按键，我们只使用了两个按键来调节上限，大大节省了系统硬件资源，便于系统扩展。综上所述，选择方案二。3系统理论分析与计算3.1DS18B20的理论分析与计算DS18B20通过编程，可以实现最高12位的温度存储值，在寄存器中，以补码的格式存储，如图1所示。3图1DS18B20温度数据格式寄存器一共2个字节，LSB是低字节，MSB是高字节，其中MSb是字节的高位，LSb是字节的低位。大家可以看出来，二进制数字，每一位代表的温度的含义，都表示出来了。其中S表示的是符号位，低11位都是2的幂，用来表示最终的温度。DS18B20的温度测量范围是从-55度到+125度，而温度数据的表现形式，有正负温度，寄存器中每个数字如同卡尺的刻度一样分布，如图2所示。图2DS18B20温度值二进制数字最低位变化1，代表温度变化0.0625度的映射关系。当0度的时候，那就是0x0000，当温度125度的时候，对应十六进制是0x07D0，当温度是零下55度的时候，对应的数字是0xFC90。反过来说，当数字是0x0001的时候，那温度就是0.0625度了。4电路与程序设计4.1电路的设计4.1.1系统总体框图系统总体框图如图3所示4图3系统总体框图4.1.2控制按键&LED电路按下S1能增加温度报警上限，按下S2能减少温度报警上限。测试温度低于上限时，绿灯LED1亮。当温度超过设定的上限时，红灯LED2亮。图4控制按键&LED4.1.3蜂鸣器电路当测试温度超过设定温度时，蜂鸣器开启；当测试温度低于设定温度时，蜂鸣器关闭。蜂鸣器电流相对较大，因此需要用三极管驱动，并且加了一个1K欧的电阻作为限流电阻。此外还加了一个D1二极管，这个二极管叫做续流二极管。图5蜂鸣器电路STC89C52独立按键*2LCD1602DS18B20温度传感器最小系统蜂鸣器模块LED*254.1.4显示电路显示电路使用LCD1602,第一行显示”Temperature”第二行显示测试温度和温度上限，两者中间显示一个”＞”或”＜”。RP1为上拉排阻。图6显示电路4.1.5传感器电路图7传感器电路64.1.6总体电路图8整体电路4.1.7电源使用5V直流电源。4.2程序的设计4.2.1程序功能描述（1）能够测试-30℃～+120℃的温度。（2）按下S1能增加温度报警上限，按下S2能减少温度报警上限。（3）测试温度低于上限时，绿灯亮，蜂鸣器关闭。当温度超过设定的上限时，红灯亮且蜂鸣器响起。74.2.2程序流程图图9程序流程图5测试方案与测试数据5.1测试方案5.1.1软件仿真测试用Proteus7.5软件画出电路图，模拟硬件对程序进行调试。开始定时器初始化启动DS18B20液晶初始化读取温度温度warnT?蜂鸣器开启红灯点亮绿灯关闭将二进制转换成整数并显示到LCD上蜂鸣器关闭红灯关闭绿灯点亮是否S1按下？S2按下？warnT+1warnT-1是是否否85.1.2硬件软件联调将编写的单片机C语言程序下载到实际硬件中，进行硬件软件联调。5.2测试条件与仪器测试条件：检查多次，仿真电路和硬件电路必须与系统原理图完全相同，并且检查无误，硬件电路保证无虚焊。测试仪器：数字示波器，数字万用表。5.3测试结果系统上电运行后，LCD能正常显示测试温度且绿灯点亮，测试温度每秒更新。按下S1能使报警温度上限+1，按下S2能使报警温度上限-1。当测试温度超过上限温度时，绿灯关闭，红灯点亮且蜂鸣器开启；当测试温度低于上限温度时，红灯关闭，绿灯点亮且蜂鸣器关闭。6总结本系统以单片机STC89C52芯片为核心部件，利用LCD1602、独立按键、蜂鸣器、DS18B20并配合C语言算法实现了简易数字温度计设计，完成此次设计题目中的全部基本功能和部分拓展功能。在系统设计过程中，力求硬件线路简单，充分发挥软件编程方便灵活的特点，来满足系统设计要求。在本次设计的过程中，遇到了许多突发事件和困难，设计制作曾一度止步不前，但通过仔细分析和调整后解决了一个又一个的问题。在整个过程中我们深刻的体会到团队精神的重要性，并提高了自己解决问题的能力。9附录主要源程序main程序:#includereg52.hsbitKEY1=P1^0;//上调报警温度sbitKEY2=P1^1;//下调报警温度sbitLED1=P1^2;//正常时绿灯亮sbitLED2=P1^3;//报警时红灯亮sbitBUZZ=P1^6;bitenBuzz=0;//蜂鸣器使能标志bitflag1s=0;//1s定时标志unsignedintwarnT=30;//报警温度值unsignedcharT0RH=0;//T0重载值的高字节unsignedcharT0RL=0;//T0重载值的低字节voidConfigTimer0(unsignedintms);unsignedcharIntToString(unsignedchar*str,intdat);externbitStart18B20();externbitGet18B20Temp(int*temp);externvoidInitLcd1602();externvoidLcdShowStr(unsignedcharx,unsignedchary,unsignedchar*str);externvoidLcdWriteCmd(unsignedcharcmd);voidmain(){bitres;bitbackup=1;inttemp;//读取到的当前温度值intintT,decT;//温度值的整数和小数部分unsignedcharlen,len1;unsignedcharstr[12],str1[12];EA=1;//开总中断P1=0XF3;ConfigTimer0(1);//T0定时1msStart18B20();//启动DS18B20InitLcd1602();//初始化液晶while(1){10if(flag1s)//每秒更新一次温度{flag1s=0;res=Get18B20Temp(&temp);//读取当前温度if(res)//读取成功时，刷新当前温度显示{intT=temp4;//分离出温度值整数部分decT=temp&0xF;//分离出温度值小数部分len=IntToString(str,intT);//整数部分转换为字符串len1=IntToString(str1,warnT);//报警温度转换为字符串str[len++]='.';//添加小数点decT=(decT*10)/16;//二进制的小数部分转换为1//位十进制位str[len++]=decT+'0';//十进制小数位再转换为//ASCII字符str[len++]=0xdf;//添加字符串“℃”str[len++]='C';str[len++]='';str[len]='\0';//添加字符串结束符str1[len1++]=0xdf;//添加字符串“℃”str1[len1++]='C';str1[len1]='\0';//添加字符串结束符if(intTwarnT)//超过报警温度时执行报警{enBuzz=0;//关闭蜂鸣器LcdWriteCmd(0x01);//清屏LcdShowStr(2,0,Temperature);//显示第一行LcdShowStr(2,1,str);//显示实时温度LcdShowStr(9,1,);LcdShowStr(11,1,str1);//显示报警温度}else{enBuzz=1;//启动蜂鸣器发声LcdWriteCmd(0x01);//清屏LcdShowStr(4,0,Warning!);//显示警告LcdShowStr(0,1,Temp:);LcdShowStr(5,1,str);//显示实时温度LcdShowStr(11,1,);LcdShowStr(12,1,str1);//显示报警温度}}11else//读取失败时，提示错误信息{LcdShowStr(4,1,error!);}Start18B20();//重新启动下一次转换}}}/*按键动作函数*/voidKeyAction(){if(KEY1==0){KEY1=1;warnT++;}elseif(KEY2==0){KEY2=1;