课程设计电子温度计

目录1、基于单片机的温度数据采集系统设计方案··············31.1课程设计的要求·················································31.2课程设计目的···················································31.3系统设计总体方案···············································32、系统硬件介绍··············································42.1硬件组成·······················································42.2AT89C51单片计算机的组成原理··································42.2.1组成框图及内部总体结构·······································42.2.2单片机各口及其负载能力、接口要求·····························52.3DS18B20数字温度传感器介绍·······························82.3.1功能介绍·····················································82.3.2DS18B20温度传感器的存储器···································102.3.3DS18B20的内部逻辑图·········································122.3.4DS18B20读写时序·············································122.3.5存储器操作命令···············································143、硬件电路设计··············································153.1主控制器·······················································153.2显示电路·······················································164、软件设计····················································164.1主程序模块····················································164.2温度检测流程··················································175、程序的编写与调试·········································185.1程序的编写····················································185.2调试程序·······················································206、仿真调试····················································207、课程设计体会··············································228、参考文献··················································23附1：源程序代码·············································23课程设计：温度采集系统1摘要现代测温应用中，温度计向数字化方向发展。传统的机遇物理方法的温度计功能单一，而数字温度计以其便携，检测精度高，功能多等优点应用的越来越广泛。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数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。本课程设计研究四位数字温度计的设计与实现，并采用Protues软件和Keil软件来对其进行仿真，通过电阻值的变化使相应电压发生改变，输出电压经A/D转换后，其值由AT89C51处理，最后将其显示在4个七段数码显示器上。随着技术的发展，一些环境比较恶劣的场合中也能觅得数字温度计的踪迹。在本文中，主要从功能组合，硬件组合，软件算法等几个方面探讨温度计的设计。数字温度计在现代测温应用方面具有诸多优势，值得进一步学习和研究。关键词：单片机AT89C51、模数转换、数码显示课程设计：温度采集系统21、基于单片机的温度数据采集系统设计方案1.1课程设计的要求1）基本范围-50℃～110℃2）精度误差小于0.5℃3）LED数码直读显示4）扩展功能5）可以任意设定温度的上下限报警功能1.2课程设计目的（1）通过本次课程设计加深对单片机课程的全面认识复习和掌握，对单片机课程的应用进一步的了解。（2）掌握按键消抖的方法，LED的动态显示，DS18B20的使用和编程原理。（3）通过此次课程设计能够将单片机软硬件结合起来，对程序进行编辑，校验。（4）掌握Keil及proteus仿真软件的使用方法。1.3系统设计总体方案根据任务书要求，初步思路如下：温度计电路设计总体设计方框图如下图所示，本设计是测温电路，使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来。温度是非电量模拟信号，数字显示温度就必须将这一非电量信号转换成电量（电压或电流），然后将模拟电信号经A/D转换器转换成数字信号，最后经译码显示器显示温度值。控制器采用单片机AT89C51，采集到的温度模拟信号0～5V用一个滑动变阻器分压实现，模拟信号数字化是通过ADC0808实现的，其主要功能和要求的实现是通过可编程芯片AT89C51单片机达到的，用4位LED数码管显示温度。课程设计：温度采集系统32、系统硬件介绍2.1硬件组成本系统所用的硬件有：见表2。表2系统硬件清单器件名称数量AT89C52单片机1个USB接口1个USB供电的电缆线1个0.56寸红色,5461as共阴四位数码管1个DS18B201个电容若干电阻若干导线若干2.2AT89C51单片计算机的组成原理2.2.1组成框图及内部总体结构主控制器LED显示温度传感器单片机复位时钟振荡电源课程设计：温度采集系统4图2-1AT89C51单片机功能结构框图图2-1为AT89C51单片机功能结构框图AT89C51芯片内部集成了CPU、RAM、ROM、定时/计数器和I/O口等各功能部件，并由内部总线把这些不见连接在一起。AT89C51单片机内部包含以下一些功能部件：(1)一个8位CPU；(2)一个片内振荡器和时钟电路；(3)4KBROM(80C51有4KB掩膜ROM，87C51有4KBEPROM，80C31片内有无ROM）；(4)128B内RAM；(5)可寻址64KB的外ROM和外RAM控制电路；(6)两个16位定时/计数器；(7)21个特许功能寄存器；(8)4个8位并行I/O口，共32条可编程I/O端线；(9)一个可编程全双工串行口；(10)5个中断源，可设置成2个优先级。2.2.2单片机各口及其负载能力、接口要求80C51共有4个8位并行I/O端口,共32个引脚振荡器及时序OSC8051CPU程序存储器4KBROM数据存储器256B2个16位定时器/计数器64K总线扩展控制器可编程I/O可编程全双工串行口外时钟源外部事件计数中断控制并行口串行通信课程设计：温度采集系统5(1)P0口——8位双向I/O口。在不并行扩展外存储器(包括并行扩展I/O口)时,P0口可用作双向I/O口。在并行扩展外存储器(包括并行扩展I/O口)时,P0口可用于分时传送低8位地址(地址总线)和8位数据信号(数据总线)。位结构如图2-4所示。P0口能驱动8个LSTTL门。图2-2P0口位结构(2)P1口——8位准双向I/O口(“准双向”是指该口内部有固定的上拉电阻)。位结构如图2-5所示。P1口能驱动为4个LSTTL门。图2-3P1口位结构(3)P2口——8位准双向I/O口。在不并行扩展外存储器(包括并行扩展I/O口)时,P2口可用作双向I/O口。在并行扩展外存储器(包括并行扩展I/O口)时,P2口可用于传送高8位地址(属VCC锁存器P1.XDCPQQP1.X引脚读锁存器写锁存器内部总线读引脚内部上拉电阻VCC地址/数据控制锁存器P0.XDCPQQMUXV1V2P0.X引脚读锁存器写锁存器内部总线读引脚&1课程设计：温度采集系统6地址总线)。P2口能驱动4个LSTTL门。P2口的位结构如图2-6所示，引脚上拉电阻同P1口。在结构上，P2口比P1口多一个输出控制部分。图2-4P2口位结构(4)P3口——8位准双向I/O口。可作一般I/O口用,同时P3口每一引脚还具有第二功能,用于特殊信号输入输出和控制信号(属控制总线)。P3口驱动能力为4个LSTTL门。锁存器P3.XDCPQQ读锁存器写锁存器内部总线读引脚VCCP3.X引脚内部上拉电阻&第二输出功能第二输入功能图2-5P3口位结构上述4个I/O口,各有各的用途。在不并行扩展外存储器(包括并行扩展I/O口)时,4个I/O口都可作为双向I/O口用。在并行扩展外存储器(包括并行扩展I/O口)时,P0口专用于分时传送低8位地址信号和8位数据信号,P2口专用于传送高8位地址信号。P3口根据需要常用于第二功能,真正可提供给用户使用的I/O口是P1口和一部分未用作第二功能的P3口端线。锁存器P2.XDCPQQ读锁存器写锁存器内部总线读引脚VCCP2.X引脚内部上拉电阻1地址控制MUX课程设计：温度采集系统72.3DS18B20数字温度传感器介绍2.3.1功能介绍DALLAS最新单线数字温度传感器DS18B20的“一线器件”体积更小、适用电压更宽、更经济Dallas半导体公司的数字化温度传感器DS1820是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。DS18B20、DS1822“一线总线”字化温度传感器同DS1820一样，DS18B20也支持“一线总线”接口，测量温度范围为-55°C~+125°C，-10~+85°C范围内,精度为±0.5°C。DS1822的精度较差为±2°C。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量，如：境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。与前一代产品不同，新的产品支持3V~5.5V的电压范围，使系统设计更灵活、方便。而且新一代产品更便宜，体积更小。DS18B20、DS1822的特性DS18B20可以程序设定9~12位的分辨率，精度为±0.5°C。可选更小的方式，更宽的电压适用范围。分辨率设定，及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电依然保存。DS18B20的性能是新一代产品中最好的！性能价格比也非常出色！DS1822DS18B20软件兼容，是DS18B20的简化版本。省略了存储用户定义报警温度、分辨率参数的EEPROM，精度降低为±2°C，适用于对性能要求不高，成本控制严格的应用，是经济型产品。继“一线总线”的早期产品后，DS1820开辟了温度传感器技术的新概念。DS18B20和DS1822使电压、特性及封装有更多的选择，让我们可以构建适合自己的经济的测温系统。DS18B20的内部结构DS18B20内部结构