单片机数字温度计课程设计报告

数字温度计课程设计报告1目录1.设计任务.................................................................................................................11.1设计目的.........................................................................................................11.2设计指标.............................................................................................................11.3设计要求............................................................................................................12.设计思路与总体框图...............................................................................................13.系统硬件电路的设计...............................................................................................23.1主控电路...........................................................................................................23.2液晶显示电路....................................................................................................33.3按键电路..........................................................................................................33.4报警电路..........................................................................................................44.系统仿真设计...........................................................................................................44.1仿真原理图......................................................................................................44.2各功能元件的分析.............................................................................................55.系统软件设计.........................................................................................................105.1主程序...............................................................................................................115.2读出温度子程序...............................................................................................115.3温度转换命令子程序.......................................................................................125.4设计温度子程序..............................................................................................125.51602的温度显示...............................................................................................136.总结与体会..........................................................................................................1361总结..............................................................................................................136.2体会..............................................................................................................147.参考文献...............................................................................................................158.附录.........................................................................................................................161.设计任务数字温度计课程设计报告21.1设计目的1.了解数数字温度计及工作原理。2.进一步掌握数字温度计设计方法。3.进一步掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。4.进一步掌握keil和仿真软件的应用。5.进一步熟悉集成电路的引脚安排.。1.2设计指标1.显示温度。2.可以显示大于零度的温度也可以显示小于零度的温度。3.具有显示相应环境温度的功能，并且具有超出设定范围内温度时可以报警的功能，相应环境可以人为选择。1.3设计要求1.画出总体设计框图，以说明数字温度计由哪些相对独立的功能模块组成，标出各个模块之间互相联系。并以文字对原理作辅助说明。2.设计各个功能模块的电路图，加上原理说明。3.选择合适的元器件，在面包板上接线验证、调试各个功能模块的电路，在接线验证时设计、选择合适的输入信号和输出方式，在确定电路充分正确性同时，输入信号和输出方式要便于电路的测试和故障排除。4.在验证各个功能模块基础上，对整个电路的元器件和布线进行合理布局，进行整个数字温度电路的接线调试。2.设计思路与总体框图.数字温度计由主控制器（单片机）、温度传感器(DS18B20)、显示器(LCD1602)、独立按键和报警电路组成，温度传感器所感应的温度信号经过其数据传输引脚传送给单片机，单片机将所接收到的温度信号经过处理，将其送至显示器LCD1602显示，并且能够通过独立按键设置温度报警值，若温度处于报警上限和下限之外，报警电路工作。图1所示为数字温度计的一般结构框图：报警温度调整键STC90C51主控制器LCD1602显示数字温度计课程设计报告3▲图1数字温度计结构框图3.系统硬件电路的设计3.1主控电路单片机STC90C51具有低电压供电和体积小等特点，四个端口同时使用以满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用系统可用二节电池供电。晶振采用12MHZ。▲图2主控电路DS18B20传感器蜂鸣器，指示灯单片机时钟振荡数字温度计课程设计报告4▲图3晶振电路3.2温度显示电路采用液晶显示屏LCD1602显示，第一行显示“18B20OKTL”和报警下限值,第二行显示实时温度以及报警上限值，并且能够显示负温度值。用P0口进行LCD1602的数据写操作，P2.5~P2.7口进行LCD1602的命令控制端口。电路图如下：▲图4温度显示电路3.3按键电路本系统一共设置了四个按键，k1键设置温度下限加，k2键设置温度下限减k3键设置温度上限加，k4键设置温度上限减。数字温度计课程设计报告5▲图5按键电路3.4报警电路本设计采用蜂鸣器和LED灯组成报警电路，电路图如下：▲图6报警电路4．系统设计仿真4.1仿真原理图根据数字温度计的一般结构框图，我们通过查阅资料书和上网查询，了解不同元件的功能和实用性，考虑性价比后，制作出的数字温度计的仿真电路原理图，如图7所示。数字温度计课程设计报告6▲图7数字温度计仿真电路原理图4.2各功能元件的分析[2]设计原理图中各功能元件的引脚图的分析如下所示：1．DS18B20：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：（1）独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。（2）DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点组网测温；（3）无须外部器件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内；数字温度计课程设计报告7（4）可通过数据线供电，电压范围为3.0-5.5Ｖ；（5）零待机功耗；（6）温度以9或12位数字，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温；（7）用户可定义报警设置；（8）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；（9）负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作；（10）测量结果直接输出数字温度信号，以一线总线串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力DS18B20采用3脚PR35封装或8脚SOIC封装，其引脚排列及内部结构框：▲图8DS18B20引脚排列图▲图9内部结构框图数字温度计课程设计报告8▲图10DS18B20测温原理图64位ROM的结构开始8位是产品类型的编号，接着是每个器件的惟一的序号，共有48位，最后8位是前面56位的CRC检验码，这也是多个DS18B20可以采用一线进行通信的原因。温度报警触发器TH和TL，可通过软件写入户报警上下限。DS18B20温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的EERAM。高速暂存RAM的结构为8字节的存储器，结构如图4所示。头2个字节包含测得的温度信息，第3和第4字节TH和TL的拷贝，是易失的，每次上电复位时被刷新。第5个字节，为配置寄存器，它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率。DS18B20工作时寄存器中的分辨率转换为相应精度的温度数值。该字节各位的定义如图5所示。低5位一直为1，TM是工作模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式，DS18B20出厂时该位被设置为0，用户不要去改动，R1和R0决定温度转换的精度位数，来设