基于51单片机及DS18B20温度传感器的数字温度计程序(详细注释)
基于51单片机及DS18B20温度传感器的数字温度计程序(详细注释)
电路实物图如下图所示：
C 语言程序如下所示：
/******************************************************************** zicreate
----------------------------- Copyright (C) https://www.wendangku.net/doc/0a11098851.html, -------------------------- * 程序名; 基于DS18B20的测温系统
* 功 能： 实时测量温度，超过上下限报警，报警温度可手动调整。K1是用来 * 进入上下限调节模式的，当按一下K1进入上限调节模式，再按一下进入下限 * 调节模式。在正常模式下，按一下K2进入查看上限温度模式，显示1s 左右自动 * 退出；按一下K3进入查看下限温度模式，显示1s 左右自动退出；按一下K4消除 * 按键音，再按一下启动按键音。在调节上下限温度模式下，K2是实现加1功能， * K1是实现减1功能，K3是用来设定上下限温度正负的。 * 编程者：Jason
* 编程时间：2009/10/2
*********************************************************************/ #include
/***********************主函数************************/
void main()
{
beer=1; //关闭蜂鸣器
led=1; //关闭LED灯
timer1_init(0); //初始化定时器1（未启动定时器1）
get_temperature(1); //首次启动DS18B20获取温度（DS18B20上点后自动将EEPROM中的上下限温度复制到TH和TL寄存器）
while(1) //主循环
{
keyscan(); //按键扫面函数
get_temperature(0); //获取温度函数
keyscan(); //按键扫面函数
display(temp,temp_d*0.625);//显示函数
alarm(); //报警函数
keyscan(); //按键扫面函数
}
}
/********************************************************************
* 程序名; __ds18b20_h__
* 功能：DS18B20的c51编程头文件
* 编程者：ZPZ
* 编程时间：2009/10/2
* 说明：用到的全局变量是：无符号字符型变量temp(测得的温度整数部分),temp_d
* (测得的温度小数部分)，标志位f（测量温度的标志位‘0’表示“正温度”‘1’表
* 示“负温度”），标志位f_max（上限温度的标志位‘0’表示“正温度”、‘1’表
* 示“负温度”），标志位f_min（下限温度的标志位‘0’表示“正温度”、‘1’表
* 示“负温度”），标志位w(报警标志位‘1’启动报警‘0’关闭报警)。
*********************************************************************/
#ifndef __ds18b20_h__ //定义头文件
#define __ds18b20_h__
#define uint unsigned int //变量类型宏定义，用uint表示无符号整形（16位）
#define uchar unsigned char //变量类型宏定义，用uchar表示无符号字符型（8位）
sbit DQ= P2^3; //可位寻址变量定义，用DQ表示P2.3口
sbit beer=P1^0; //用beer表示P1.0
sbit led=P1^1; //用led表示P1.1
uchar temp=0; //测量温度的整数部分
uchar temp_d=0; //测量温度的小数部
bit f=0; //测量温度的标志位,0’表示“正温度”‘1’表示“负温度”）
bit f_max=0; //上限温度的标志位‘0’表示“正温度”‘1’表示“负温度”）
bit f_min=0; //下限温度的标志位‘0’表示“正温度”、‘1’表示“负温度”）
bit w=0; //报警标志位‘1’启动报警‘0’关闭报警)
/*****************************延时子函数******************************/
void ds18b20_delayus(uint t) //延时几μs
{ while(t--);}
void ds18b20_delayms(uint t) //延时1ms左右
{ uint i,j; for(i=t;i>0;i--) for(j=120;j>0;j--);}
/**************************ds18b20初始化函数*************************/
void ds18b20_init() // DS18B20初始化
{
DQ=1; //拉高数据线
DQ=0; //控制器向DS18B20发低电平脉冲
ds18b20_delayus(30); //延时480μs左右
DQ=1; //控制器拉高总线，
while(DQ); //等待DS18B20拉低总线
ds18b20_delayus(20); //延时，等待上拉电阻拉高总线
DQ=1; //拉高数据线，准备数据传输；
}
/***************************ds18b20字节读函数************************/
uchar ds18b20_read() //DS18B20 字节读取
{
uchar i; //定义一个局部变量i(局部变量只在本函数中有效)
uchar d = 0; //定义一个局部变量d
DQ = 1; //准备读；
for(i=8;i>0;i--) //一位一位的读，循环8次
{
d >>= 1; //d左移一位，低位先发；
DQ = 0;
_nop_();_nop_();_nop_();
DQ = 1; //必须写1，否则读出来的将是不预期的数据；
if(DQ) //在12us处读取数据，送给d的最高位
d |= 0x80;
ds18b20_delayus(10);
} return d; //返回读取的值
}
/*************************ds18b20字节写函数**************************/
void ds18b20_write(uchar d) // ds18b20字节写
{
uchar i;
for(i=8;i>0;i--) //一位一位的写
{ DQ=0;
_nop_(); _nop_();_nop_(); DQ=d&0x01; //写数据
ds18b20_delayus(5); DQ=1; d >>= 1;
}
}
/***************************获取温度函数****************************/
void get_temperature(bit f)
{
uchar a=0,b=0,c=0,d=0;
uint i;
ds18b20_init(); //DS18B20初始化
ds18b20_write(0xcc);//向DS18B20发跳过读ROM命令
ds18b20_write(0x44);//写启动DS18B20进行温度转换命令，转换结果存入内部RAM
if(f==1)
{ //首次启动DS18B20进行温度转换需要500ms,若转换时间不够就出错，读出的是85度的错误值。
display1(1); //用开机动画耗时
}
else
ds18b20_delayms(1);
ds18b20_init(); //DS18B20初始化
ds18b20_write(0xcc); //向DS18B20发跳过读ROM命令
ds18b20_write(0xbe); //写读内部RAM中9字节的内容命令
a=ds18b20_read(); //读内部RAM （LSB）
b=ds18b20_read(); //读内部RAM （MSB）
if(f==1) //局部位变量f=1时读上下线报警温度
{
max=ds18b20_read(); //读内部RAM （TH）
min=ds18b20_read(); //读内部RAM （Tl）
}
if((max&0x80)==0x80) //若读取的上限温度的最高位（符号位）为‘1’表明是负温度
{f_max=1;max=(max-0x80);} //将上限温度符号标志位置‘1’表示负温度，将上限温度装换成无符号数。
if((min&0x80)==0x80)//若读取的下限温度的最高位（符号位）为‘1’表明是负温度
{f_min=1;min=(min-0x80);}//将下限温度符号标志位置‘1’表示负温度，将下限温度装换成无符号数。
i=b;i>>=4;
if (i==0)
{
f=0; //i为0，表示读取的温度是正温度,设立正温度标记
temp=((a>>4)|(b<<4)); //整数部分
a=(a&0x0f);
temp_d=a; //小数部分
}
else
{
f=1; //i为1，表示读取的温度是负温度,设立负温度标记
a=~a+1; //负数的小数部分取反加1
b=~b; //负数的整数部分取反
temp=((a>>4)|(b<<4)); //整数部分
a=(a&0x0f); //小数部分
temp_d=a;
}
}
/*************************存储极限温度函数***************************/
void store_t()
{
if(f_max==1) //若上限温度为负，将上限温度转换成有符号数（最高1是负，0是正）
max=max+0x80;
if(f_min==1) //若下限温度为负，将上限温度转换成有符号数
min=min+0x80;
ds18b20_init(); //DS18B20初始化
ds18b20_write(0xcc); //向DS18B20发跳过读ROM命令
ds18b20_write(0x4e); //向DS18B20发写字节至暂存器2和3（TH和TL）命令
ds18b20_write(max); //向暂存器TH（上限温度暂存器）写温度
ds18b20_write(min); //向暂存器TL（下限温度暂存器）写温度
ds18b20_write(0xff); //向配置寄存器写命令，进行温度值分辨率设置
ds18b20_init(); //DS18B20初始化
ds18b20_write(0xcc); //向DS18B20发跳过读ROM命令
ds18b20_write(0x48); //向DS18B20发将RAM中2、3字节的内容写入EEPROM
} //DS18B20上电后会自动将EEPROM中的上下限温度拷贝到TH、TL暂存器
/**************************温度超限报警函数*************************/
void alarm()
{ //若上限值是正值
if(f_max==0)
{
if(f_min==0) //若下限值是正值
{
if(f==0) //若测量值是正值
{
if((temp+temp_d*0.0625)<=min||(temp+temp_d*0.0625)>=max)
{w=1;TR1=1;} //当测量值小于最小值或大于最大值时报警
if((temp+temp_d*0.0625)
{w=0;} //当测量值大于最小值且小于最大值时不报警
} if(f==1){w=1;TR1=1;} //若测量值是负值时报警
}
if(f_min==1) //若下限值是负值
{ if(f==0) //若测量值是正值
{
if((temp+temp_d*0.0625)>=max)//当测量值大于最大值时报警
{w=1;TR1=1;}
if((temp+temp_d*0.0625) {w=0;} } if(f==1) //若测量值是负值 { if((temp+temp_d*0.0625)>=min)//当测量值大于最小值时报警 {w=1;TR1=1;} if((temp+temp_d*0.0625) {w=0;} } } } if(f_max==1) //若下限值是负值 { if(f_min==1) //若下限值是负值 { if(f==1) //若测量值是负值 { if((temp+temp_d*0.0625)<=max||(temp+temp_d*0.0625)>=min) {w=1;TR1=1;} //当测量值小于最大值或大于最小值时报警 if((temp+temp_d*0.0625) {w=0;} //当测量值小于最小值且大于最大值时不报警 } if(f==0){w=1;TR1=1;} //若测量值是正值时报警 } } } #endif /********************************************************************** * 程序名; __keyscan_H__ * 功能：ds18b20键盘头文件，通过键盘设定设定上下限报警温度 * 编程者：ZPZ * 编程时间：2009/10/2 **********************************************************************/ #ifndef __keyscan_H__ //定义头文件 #define __keyscan_H__ sbit key1=P2^2; //可位寻址变量定义，用key1表示P2.2口 sbit key2=P2^1; //用key2表示P2.1口 sbit key3=P2^0; //用key3表示P2.0口 sbit key4=P3^3; //用key4表示P3.3口 uchar i=0; //定义全局变量i用于不同功能模式的选择，‘0’正常模式，‘1’上限调节模式，‘2’下限调节模式 uchar a=0; //定义全局变量a用于不同模式下数码管显示的选择 bit k4=0; //K4按键双功能选择位，k4=0时K4按键选择消按键音的功能，k4=1时K4按键选择正负温度设定功能 bit v=0; //K2、K3按键双功能选择位，v=0时选择上下限查看功能，v=1时选择上下限温度加减功能 bit v1=0; //v1=1时定时1250ms时间到自动关闭报警上下限查看功能 bit v2=0; //消按键音功能调整位，为‘0’时开按键音，为‘1’时关按键音 /***************************读键盘延时子函数**************************/ void keyscan_delay(uint z) //延时1ms左右 { uint i,j; for(i=z;i>0;i--) for(j=120;j>0;j--); } /****************************温度调节函数******************************/ int temp_change(int count,bit f) //上下限温度调整 { if(key2==0) //判断K2是否按下 { if(v2==0)beer=0; //v2=0开按键音，否则消按键音 keyscan_delay(10); //延时10ms if(key2==0) //再次判断K2是否按下（实现按按键时消抖） { beer=1; //K2按下关按键音 if(f==0) //若温度为正 { count++; //每按一下K2温度上调1 if(a==1){if(count>125) count=125;}//当温度值大于125时不上调 if(a==2){if(count>125) count=125;} } if(f!=0) //若温度为负 { count++; //每按一下K2温度下调1 if(a==1){if(count>55) count=55;}//当温度值小于-55时不再下调 if(a==2){if(count>55) count=55;} } } while(key2==0); keyscan_delay(10); //K2松开按键时消抖 } if(key3==0) { if(v2==0)beer=0; keyscan_delay(10); if(key3==0) //K3按按键时消抖 { beer=1; count--; //每按一下K3温度为正时下调1，为负时上调1 if(a==1){if(count<0) count=0;}//当温度值达到0时不再调 if(a==2){if(count<0) count=0;} } while(key3==0); keyscan_delay(10); //K3松开按键时消抖 } return count; } /*****************************读键盘函数******************************/ void keyscan() { if(key1==0) { if(v2==0) beer=0; keyscan_delay(10); if(key1==0) //K1按按键时消抖 { beer=1; TR1=1;//开定时器1，通过s标志位的变化，实现在上下限温度调整时温度显示时闪烁的功能 k4=1;//在上下温度调节功能模式下选择K4的调整上下限温度正负的功能 v=1; //在上下温度调节功能模式下选择K2、K3的温度加减功能 i++; //K1按一下i加1，i=‘0’进入正常模式，i=‘1’进入调上限模式，i=‘2’进入调下限模式 if(i>2) //K1按下三次后退出调节模式 { i=0; //进入正常模式 TR1=0; //关定时器1 k4=0; //在正常模式下选择K4的消按键音功能 v=0; //在正常模式下选择K2、K3的查看上下限报警温度功能 store_t(); //存储调整后的上下限报警温度 } switch(i) //显示选择 { case 0:a=0;break; //a=0选择显示测得的温度 case 1:a=1;break; //a=1选择显示上限温度 case 2:a=2;break; //a=2选择显示下限温度 default:break; } } while(key1==0); //K1松按键时消抖 keyscan_delay(10); } if(a==1&&v==1) //a=1选择显示上限温度且v=1时选择上下限温度加功能 {led=0;max=temp_change(max,f_max);}//显示上限温度 else if(a==2&&v==1) //a=2选择显示下限温度且v=1时选择上下限温度减功能 {led=1;min=temp_change(min,f_min);} else; if(k4==1) //k4=1时K4按键选择正负温度设定功能 { if(key4==0) { if(v2==0)beer=0; keyscan_delay(5); if(key4==0) { beer=1; if(a==1) {if(max>55) f_max=0;else f_max=~f_max;}//当温度大于55度时，只能设定为正温度 if(a==2) {if(min>55) f_max=0;else f_min=~f_min;}//当温度大于55度时，只能设定为正温度} while(key4==0); keyscan_delay(10); } } if(v==0) //v=0时选择上下限查看功能 { if(key2==0) { if(v2==0)beer=0; keyscan_delay(10); if(key2==0) { beer=1; a=1; //选择上限显示 TR1=1; //开定时器1开始定时一分钟左右 s1=1; //上限显示不闪烁，显示一分钟左右自动退出 } while(key2==0); keyscan_delay(10); } if(key3==0) { if(v2==0)beer=0; keyscan_delay(10); if(key3==0) { beer=1; a=2; //选择下限显示 TR1=1; //开定时器1开始定时1s s1=1; //下限显示不闪烁，显示1s自动退出 } while(key3==0); keyscan_delay(10); } if(v1==1) //v1=1时定时1s时间到自动关闭报警上下限查看功能 {a=0;v1=0;TR1=0;} //a=0显示实测温度，v1清零，关定时器1 if(k4==0) //k4=0时K4按键选择消按键音的功能 { if(key4==0) { if(v2==0)beer=0; keyscan_delay(10); if(key4==0) { beer=1; v2=~v2; //为‘0’时开按键音，为‘1’时关按键音 } while(key4==0); keyscan_delay(10); } } } } #endif /********************************************************************** * 程序名; __ds18b20_display_H__ * 功能：ds18b20数码管动态显示头文件，通过定时器0延时实现数码管动态显示 * 编程者：ZPZ * 编程时间：2009/10/2 **********************************************************************/ #ifndef __ds18b20_display_H__ //定义头文件 #define __ds18b20_display_H__ #define uint unsigned int //变量类型宏定义，用uint表示无符号整形（16位） #define uchar unsigned char //变量类型宏定义，用uchar表示无符号字符型（8位） sbit wei1=P2^4; //可位寻址变量定义，用wei1表示P2.4口 sbit wei2=P2^5; //用wei2表示P2.5口 sbit wei3=P2^6; //用wei3表示P2.6口 sbit wei4=P2^7; //用wei4表示P2.7口 uchar num=0; //定义num为全局无符号字符型变量，赋初值为‘0’ uchar code temperature1[]={ 0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66, 0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}; //定义显示码表0~9 uchar code temperature2[]={ 0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6, 0xed,0xfd,0x87,0xff,0xef}; //带小数点的0.~9. uchar code temperature3[]={ 0x00,0x80,0x40,0x76,0x38}; //依次是‘不显示’‘.’‘-’‘H’‘L’/*****************************延时子函数******************************/ void display_delay(uint t) //延时1ms左右 { uint i,j; for(i=t;i>0;i--) for(j=120;j>0;j--); } /**************************定时器1初始化函数***************************/ void timer1_init(bit t) { TMOD=0x10; //设定定时器1工作在方式1，最大定时65.53ms TH0=0x3c; //定时器赋初值，定时50ms TL0=0xb0; EA=1; //开总中断 ET1=1; //开定时器1中断 TR1=t; // 局部变量t为1启动定时器1，为0关闭定时器1 } /**************************定时器1中断函数*****************************/ void timer1() interrupt 3 { TH0=0x3c; //重新赋初值，定时50ms TL0=0xb0; num++; //每进入一次定时器中断num加1（每50ms加1一次） if(num<5) {s=1;if(w==1){beer=1;led=1;}else{beer=1;led=1;}} Else //进入4次中断，定时200ms时若报警标志位w为‘1’则启动报警，不为‘1’不启动 //实现间歇性报警功能 {s=0;if(w==1){beer=0;led=0;}else{beer=1;led=1;}} if(num>20) //进入20次中断，定时1s { num=0; //num归0，重新定开始定时1s s1=0; //定时1s时间到时自动关闭报警上下限显示功能 v1=1; //定时1s时间到时自动关闭报警上下限查看功能} } /*********************调整报警上下限显示选择函数**********************/ void selsct_1(uchar f,uchar k) //消除百位的0显示，及正负温度的显示选择 { if(f==0) //若为正温度，百位为0则不显示百位，不为0则显示 { if(k/100==0) P0=temperature3[0]; else P0=temperature1[k/100]; } if(f==1) //若为负温度，若十位为0，百位不显示，否则百位显示‘-’ { if(k%100/10==0) P0=temperature3[0]; else P0=temperature3[2]; } } void selsct_2(bit f,uchar k) //消除十位的0显示，及正负温度的显示选择 { if(f==0) //若为正温度，百位十位均为0则不显示十位，否则显示十位 { if((k/100==0)&&(k%100/10==0)) P0=temperature3[0]; else P0=temperature1[k%100/10]; } if(f==1) //若为负温度，若十位为0，十位不显示，否则十位显示‘-’ { if(k%100/10==0) P0=temperature3[2]; else P0=temperature1[k%100/10]; } } /****************************主显示函数********************************/ void display(uchar t,uchar t_d) //用于实测温度、上限温度的显示 { uchar i; for(i=0;i<4;i++) //依次从左至右选通数码管显示，实现动态显示 { switch(i) { case 0: //选通第一个数码管 if(a==0){selsct_1(f,t);} //若a=0则在第一个数码管上显示测量温度的百位或‘-’ if(a==1) { P0=temperature3[3]; //若a=1则在第一个数码管上显示‘H’ } if(a==2) { P0=temperature3[4]; //若a=2则在第一个数码管上显示‘L’ } wei2=0; //关第二个数码管 wei3=0; //关第三个数码管 wei4=0; //关第四个数码管 wei1=1; //开第一个数码管 break; case 1: //选通第二个数码管 if(a==0){selsct_2(f,t);} //若a=0则在第二个数码管上显示测量温度的十位或‘-’ if(a==1) //若a=1则在第二个数码管上显示上限报警温度的百位或‘-’ { if(s==0) selsct_1(f_max,max);//若s=0则显示第二个数码管，否则不显示 else P0=temperature3[0]; //通过s标志位的变化实现调节上下限报警温度时数码管的闪烁if(s1==1) selsct_1(f_max,max);//若s1=1则显示第二个数码管（s1标志位用于上下限查看时的显示）} if(a==2) //若a=2则在第二个数码管上显示下限报警温度的百位或‘-’ { if(s==0) selsct_1(f_min,min); else P0=temperature3[0]; if(s1==1) selsct_1(f_min,min); } wei1=0; wei3=0; wei4=0; wei2=1; break; case 2: //选通第三个数码管 if(a==0){P0=temperature2[t%10];}//若a=0则在第三个数码管上显示测量温度的个位 if(a==1) //若a=1则在第三个数码管上显示上限报警温度的十位或‘-’ { if(s==0) selsct_2(f_max,max);//若s=0则显示第三个数码管，否则不显示 else P0=temperature3[0]; if(s1==1) selsct_2(f_max,max);//若s1=1则显示第三个数码管 } if(a==2) //若a=2则在第三个数码管上显示下限报警温度的十位或‘-’ { if(s==0) selsct_2(f_min,min); else P0=temperature3[0]; if(s1==1) selsct_2(f_min,min); } wei1=0; wei2=0; wei4=0; wei3=1; break; case 3: //选通第四个数码管 if(a==0){P0=temperature1[t_d];}//若a=0则在第四个数码管上显示测量温度的小数位 if(a==1) //若a=1则在第四个数码管上显示上限报警温度的个位 { if(s==0) P0=temperature1[max%10];//若s=0则显示第四个数码管，否则不显示 else P0=temperature3[0]; if(s1==1) P0=temperature1[max%10];//若s1=1则显示第四个数码管 } if(a==2) //若a=2则在第四个数码管上显示下限报警温度的个位 { if(s==0) P0=temperature1[min%10]; else P0=temperature3[0]; if(s1==1) P0=temperature1[min%10]; } wei1=0; wei2=0; wei3=0; wei4=1; break; } display_delay(3); //每个数码管显示3ms左右 } } /****************************开机显示函数******************************/ void display1(uint z) //用于开机动画的显示 { uchar i,j; bit f=0; for(i=0;i { for(j=0;j<4;j++) //依次从左至右显示‘-’ { switch(j) { case 0:P0=temperature3[2];//第一个数码管显示 wei2=0; wei3=0; wei4=0; wei1=1; break; case 1:P0=temperature3[2];//第二个数码管显示 wei1=0; wei3=0; wei4=0; wei2=1; break; case 2:P0=temperature3[2];//第三个数码管显示 wei1=0; wei2=0; wei4=0; wei3=1; break; case 3:P0=temperature3[2];//第四个数码管显示 wei1=0; wei2=0; wei3=0; wei4=1; break; } display_delay(200); //每个数码管显示200ms左右 } } } #endif 基于51单片机及DS18B20温度传感器的数字温度计程序(详细注释) 电路实物图如下图所示： C 语言程序如下所示： /******************************************************************** zicreate ----------------------------- Copyright (C) https://www.wendangku.net/doc/0a11098851.html, -------------------------- * 程序名; 基于DS18B20的测温系统 * 功 能： 实时测量温度，超过上下限报警，报警温度可手动调整。K1是用来 * 进入上下限调节模式的，当按一下K1进入上限调节模式，再按一下进入下限 * 调节模式。在正常模式下，按一下K2进入查看上限温度模式，显示1s 左右自动 * 退出；按一下K3进入查看下限温度模式，显示1s 左右自动退出；按一下K4消除 * 按键音，再按一下启动按键音。在调节上下限温度模式下，K2是实现加1功能， * K1是实现减1功能，K3是用来设定上下限温度正负的。 * 编程者：Jason * 编程时间：2009/10/2 *********************************************************************/ #include 电子信息职业技术学院 暨国家示性软件职业技术学院 单片机实训 题目：用MCS-51单片机和 18B20实现数字温度计 姓名： 系别：网络系 专业：计算机控制技术 班级：计控 指导教师： * 伟 时间安排：2013年1月7日至 2013年1月11日 摘要 随着国民经济的发展，人们需要对各中加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中温度进行监测和控制。采用单片机来对他们控制不仅具有控制方便，简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大的提高产品的质量和数量。 在日常生活及工业生产过程中，经常要用到温度的检测及控制，温度是生产过程和科学实验中普遍而且重要的物理参数之一。在生产过程中，为了高效地进行生产，必须对它的主要参数，如温度、压力、流量等进行有效的控制。温度控制在生产过程中占有相当大的比例。温度测量是温度控制的基础，技术已经比较成熟。传统的测温元件有热电偶和二电阻。而热电偶和热电阻测出的一般都是电压，再转换成对应的温度，这些方法相对比较复杂，需要比较多的外部硬件支持。我们用一种相对比较简单的方式来测量。 我们采用美国DALLAS半导体公司继DS18B20之后推出的一种改进型智能温度传感器DS18B20作为检测元件，温度围为-55~125 oC,最高分辨率可达0.0625 oC。DS18B20可以直接读出北侧温度值，而且采用三线制与单片机相连，减少了外部的硬件电路，具有低成本和易使用的特点。 本文介绍一种基于AT89C51单片机的一种温度测量及报警电路,该电路采用DS18B20作为温度监测元件，测量围0℃-～+100℃，使用LED模块显示，能设置温度报警上下限。正文着重给出了软硬件系统的各部分电路，介绍了集成温度传感器DS18B20的原理，AT89C51单片机功能和应用。该电路设计新颖、功能强大、结构简单。 关键词：单片机，数字控制，温度计， DS18B20，AT89S51 毕业论文声明 本人郑重声明： 1．此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。除了特别加以标注地方外，本文不包含他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。对本文研究做出重要贡献的个人与集体均已在文中作了明确标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 2．本人完全了解学校、学院有关保留、使用学位论文的规定，同意学校与学院保留并向国家有关部门或机构送交此论文的复印件和电子版，允许此文被查阅和借阅。本人授权大学学院可以将此文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本文。 3．若在大学学院毕业论文审查小组复审中，发现本文有抄袭，一切后果均由本人承担，与毕业论文指导老师无关。 4.本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。论文中凡引用他人已经发布或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。论文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中已明确的方式标明。 学位论文作者（签名）： 年月 关于毕业论文使用授权的声明 本人在指导老师的指导下所完成的论文及相关的资料（包括图纸、实验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等），知识产权归属华北电力大学。本人完全了解大学有关保存，使用毕业论文的规定。同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版或电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权大学可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存或编汇本毕业论文。如果发表相关成果，一定征得指导教师同意，且第一署名单位为大学。本人毕业后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为大学。本人完全了解大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存或汇编本学位论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入学校有关数据 库和收录到《中国学位论文全文数据库》进行信息服务。在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 论文作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 西安文理学院物理与机械电子工程学院 课程设计报告 专业班级 2011级测控技术与仪器一班 课程单片机课程设计 题目基于51单片机的数字温度计的设计 学号 0703110135 学生姓名王强 指导教师陈琦 2014年 5月 西安文理学院物理与机械电子工程学院 课程设计任务书 学生姓名王强专业班级11级测控一班学号0703110135 指导教师陈琦职称讲师教研室 B0406 课程单片机课程设计 题目基于51单片机的数字温度计的设计 任务与要求 1、学会使用51单片机，并对其内部结构进行深入的了解。 2、了解DS18B20的原理以及使用方式。 3、对于共阳极、共阴极数码管有个清楚的认识和掌握。 4、测得的结果范围在-55~125度，精度为0.5。 开始日期 2014年5月12日完成日期 2014年5月25日 2014年5月28日 基于51单片机的数字温度计的设计 摘要 本设计主要介绍了一个基于AT89C51单片机的测温系统，详细描述了利用数字温度传感器DS18B20开发测温系统的过程，重点对传感器在单片机下的硬件连接，软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析，对各部分的电路也一一进行了介绍,该系统可以方便的实现温度采集和显示，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。DS18B20与AT89C51结合实现最简温度检测系统，该系统结构简单，抗干扰能力强，适合于恶劣环境下进行现场温度测量，有广泛的应用前景。 关键词：单片机；数字温度传感器；最简温度检测系统; 基于AT89C51单片机的温度传感器 目录 摘要.............................................................. I ABSTRACT........................................................... I I 第一章绪论 (1) 1.1 课题背景 (1) 1.2本课题研究意义 (2) 1.3本课题的任务 (2) 1.4系统整体目标 (2) 第二章方案论证比较与选择 (3) 2.1引言 (3) 2.2方案设计 (3) 2.2.1 设计方案一 (3) 2.2.2 设计方案二 (3) 2.2.3 设计方案三 (3) 2.3方案的比较与选择 (4) 2.4方案的阐述与论证 (4) 第三章硬件设计 (6) 3.1 温度传感器 (6) 3.1.1 温度传感器选用细则 (6) 3.1.2 温度传感器DS18B20 (7) 3.2.单片机系统设计 (13) 3.3显示电路设计.................................错误！未定义书签。 3.4键盘电路设计................................错误！未定义书签。 3.5报警电路设计.................................错误！未定义书签。 3.6通信模块设计.................................错误！未定义书签。 3.6.1 RS-232接口简介..............................错误！未定义书签。 3.6.2 MAX232芯片简介.............................错误！未定义书签。 3.6.3 PC机与单片机的串行通信接口电路.............错误！未定义书签。 第四章软件设计..................................错误！未定义书签。 4.1 软件开发工具的选择..........................错误！未定义书签。 4.2系统软件设计的一般原则.......................错误！未定义书签。 4..3系统软件设计的一般步骤......................错误！未定义书签。 4.4软件实现....................................错误！未定义书签。 4.4.1系统主程序流程图.........................错误！未定义书签。 4.4.2 传感器程序设计...........................错误！未定义书签。 4.4.3 显示程序设计.............................错误！未定义书签。 4.4.4 键盘程序设计.............................错误！未定义书签。 4.4.5 报警程序设计.............................错误！未定义书签。 4.4.6 通信模块程序设计.........................错误！未定义书签。 第五章调试与小结..................................错误！未定义书签。致谢...............................................错误！未定义书签。参考文献...........................................错误！未定义书签。附录...............................................错误！未定义书签。系统电路图.......................................错误！未定义书签。系统程序.........................................错误！未定义书签。 基于51单片机DS18B20温度传感器的C语言程序和电路 DS18B20在外形上和三极管很像，有三只脚。电压范围为3.0 V至5.5 V 无需备用电源测量温度位温度转换为12位数字格式最大值为750毫秒用户可定义的非易失性温度报警设置应用范围包敏感系统。 下面是DS18B20的子程序，本人用过完全可行的： #include 单片机课程设计报告 数字温度计 1 设计要求 ■基本范围-50℃-110℃ ■精度误差小于0.5℃ ■LED数码直读显示 2 扩展功能 ■实现语音报数 ■可以任意设定温度的上下限报警功能 数字温度计 摘要：随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活，工作，科研，各个领域，已经成为一种比较成熟的技术,本文将介绍一种基于单片机控制的数字温度计，本温度计属于多功能温度计，可以设置上下报警温度，当温度不在设置范围内时，可以报警。 关键词：单片机，数字控制，温度计，DS18B20，A T89S51 1 引言 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。 本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用，该设计控制器使用单片机A T89S51，测温传感器使用DS18B20，用3位共阳极LED数码管以串口传送数据,实现温度显示,能准确达到以上要求。 2 总体设计方案 2.1数字温度计设计方案论证 2.1.1方案一 由于本设计是测温电路，可以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，这种设计需要用到A/D转换电路，感温电路比较麻烦。 2.1.2 方案二 进而考虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常容易想到的，所以可以采用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。 从以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计也比较简单，故采用了方案二。 2.2方案二的总体设计框图 温度计电路设计总体设计方框图如图1所示，控制器采用单片机AT89S51，温度传感器采用DS18B20，用3位LED数码管以串口传送数据实现温度显示。 图1总体设计方框图 2.2.1 主控制器 基于AT89C5单片机的数字温度计设计 CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY 科研实践 题目：基于单片机的数字温度计的设计 目录 目录 (2) 1.绪论 (3) 1.1课题研究背景及意义 (3) 1.2课题研究的内容 (3) 2.数字温度计的系统概论 (5) 2.1系统的功能 (5) 2.2温度计的分析 (5) 3.设计方案和要求 (6) 3.1设计任务和要求 (6) 3.2元器件的选取 (6) 3.3系统最终设计方案 (7) 4.硬件设计 (8) 4.1总体设计结构图 (8) 4.2硬件电路概述 (8) 4.2.1最小系统 (8) 4.2.2输入电路设计 (11) 4.2.3输出电路设计 (12) 5.硬件仿真 (15) 6.实物制作 (18) 6.1电路板焊接 (18) 6.2电路板调试 (19) 7.小结 (20) 附录 (21) 1.参考文献 (21) 2.原理图 (22) 3.元器件清单 (23) 4.软件程序 (24) 5.实物图 (30) 1.绪论 1.1课题研究背景及意义 单片机技术作为计算机技术的一个分支，广泛地应用于工业控制，智能仪器仪表，机电一体化产品，家用电器等各个领域。“单片机原理与应用”在工科院校各专业中已作为一门重要的技术基础课而普遍开设。学生在课程设计，毕业设计,科研项目中会广泛应用到单片机知识，而且，进入社会后也会广泛接触到单片机的工程项目。鉴于此，提高“单片机原理及应用”课的教学效果，让学生参与课程设计 实习甚为重要。单片机应用技术涉及的内容十分广泛，如何使学生在有限的时间内掌握单片机应用的基本原理及方法，是一个很有价值的教学项目。为此，我们进行了“单片机的学习与应用”方面的课程设计，锻炼学生的动脑动手以及协作能力。 单片机课程设计是针对模拟电子技术，数字逻辑电路，电路，单片机的原理及应用课程的要求，对我们进行综合性实践训练的实践学习环节，它包括选择课设任务、软件设计，硬件设计，调试和编写课设报告等实践内容。通过此次课程设计实现以下三个目标:第一，让学生初步掌握单片机课程的试验、设计方法，即学生根据设计要求和性能约束，查阅文献资料，收集、分析类似的相关题目，并通过元器件的组装调试等实践环节，使最终硬件电路达到题目要求的性能指标；第二，课程设计为后续的毕业设计打好基础，毕业设计是系统的工程设计实践，而课程设计的着眼点是让学生开始从理论学习的轨道上逐渐引向实际运用，从已学过的定性分析、定量计算的方法，逐步掌握工程设计的步骤和方法，了解科学实验的程序和实施方法。第三，培养学生勤于思考乐于动手的习惯，同时通过设计并制作单片机类产品，使学生能够自己不断地学习接受新知识（如在本课设题目中存在智能测温器件DS18B20，就是课堂环节中不曾提及的“新器件”），通过多人的合作解决现实中存在的问题，从而不断地增强学生在该方面的自信心及兴趣，也提高了学生的动手能力，对学生以后步入社会参加工作打下一定良好的实践基础。 1.2课题研究的内容 本文主要介绍了一个基于AT89C51单片机的测温系统，详细描述了利用数 字温度传感器DS18B20开发测温系统的过程，重点对传感器在单片机喜爱的硬 件连接，软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析，对各部分的电路也进 行一一介绍，该系统可以方便的是实现温度采集和显示，并可以根据需要任意 设定上下限报警温度，它使用起来方便，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体 积小、功耗低等优点，适合我们日常生活和工农业生产中的温度测量，也可以 当做温度处理模块嵌入其他系统中，作为其他主系统的辅助扩展。DS18B20和AT89C51结合实现最简温度检测系统，该系统结构简单，抗干扰能力强，适合 与恶劣环境下进行现场温度测量，有广泛的应用前景。 本设计首先是确定目标，气候是各个功能模块的设计，再在Proteus软件上 进行仿真，修改，仿真。 本温度计属于多功能温度计，可以设置上下报警温度，当温度不在设置范 围内时，可以报警。 摘要：随着传感器在生产生活中更加广泛的应用，一种新型的数字式温度传感器实现对温度的测试与控制得到了更快的开发。本文设计了一种基于单片机AT89C52的温度检测及报警系统。该系统将温度传感器DS18B20接到单片机的一个端口上，单片机对温度传感器进行循环采集。将采集到的温度值与设定的上下限进行比较，当超出设定范围的上下限时，通过单片机控制的报警电路就会发出报警信号，从而实现了本次课程设计的要求。该系统设计和布线简单、结构紧凑、体积小、重量轻、抗干扰能力较强、性价比高、扩展方便，在工农业等领域的温度检测中有广阔的应用前景。本次课程设计的测量范围为0℃--99℃，测量误差为±2℃。 关键字：温度传感器、单片机、报警、数码管显示 一、概述 本次设计可以应用到许多我们用过的软件设计，将前面所学的知识融汇在一起实现温度监测及其报警的功能，来提醒农民当前大棚内温度是否适合农作物的生长。 电子技术是在十九世纪末、二十世纪初开始发展起来的新兴技术，在二十世纪发展最迅速，应用最广泛，成为近代科学技术发展的一个重要标志。 随着电子技术的飞速发展，电子技术在日常生活中得到了广泛的应用，各类转换电路的不断推出以及电子产品的快速更新，电子技术已成为世界发展和人们生活中必不可少的工具。 本次课设应用Protues软件设计一个温度检测报警系统，用温度传感器DS18B20采集大棚内的温度，当大棚内的温度高于30℃。或低于15℃。时，电路发出报警信号并显示当前温度，达到提醒农民的效果。 本次课设要求设计一个温度监测报警显示电路，要求温度范围：0℃--99℃；测量误差为±2℃；报警下限温度为：15℃；报警上限温度为：30℃。 二、方案论证 设计一个用于温室大棚温度监测系统。大棚农作物生长时，其温度不能太低，也不能太高，太低或太高均不适合农作物生长。该系统可实时测量、显示大棚的温度，当大棚温度超过农作物生长的温度范围时，报警提醒农民。 方案一： 方案一原理框图如图1所示。 图1 大棚温度检测系统的原理框图 方案二： 方案二原理框图如图2所示。 ****大学综合性设计实验 开题报告 ?实验题目：数字温度计的设计 ?学生专业10电气工程与自动化 ?同组人:———————— ?指导老师： 2013年4月 1.国内外现状及研究意义 随着科技的不断发展，现代社会对各种信息参数的准确度和精确度的要求都有了几何级的增长，而如何准确而又迅速的获得这些参数就需要受制于现代信息基础的发展水平。在三大信息信息采集(即传感器技术)、信息传输(通信技术)和信息处理(计算机技术)中，传感器属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是温度传感器技术，在我国各领域已经引用的非常广泛，可以说是渗透到社会的每一个领域，人民的生活与环境的温度息息相关，在工业生产过程中需要实时测量温度，在农业生产中也离不开温度的测量，因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。 测量温度的关键是温度传感器，温度传感器的发展经历了三个发展阶段： ①传统的分立式温度传感器 ②模拟集成温度传感器 ③智能集成温度传感器。 目前的智能温度传感器(亦称数字温度传感器)是在20世纪90年代中期问世的，它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术(ATE)的结晶，特点是能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器(MCU)。社会的发展使人们对传感器的要求也越来越高，现在的温度传感器正在基于单片机的基础上从模拟式向数字式，从集成化向智能化、网络化的方向飞速发展，并朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展，本文将介绍智能集成温度传感器DS18B20的结构特征及控制方法，并对以此传感器，AT89S51单片机为控制器构成的数字温度测量装置的工作原理及程序设计作了详细的介绍。与传统的温度计相比，其具有读数方便，测温范围广，测温准确，输出温度采用数字显示，主要用于对测温要求比较准确的场所，或科研实验室使用。该设计控制器使用ATMEL公司的AT89S51单片机，测温传感器使用DALLAS公司DS18B20，用液晶来实现温度显示。 2.方案设计及内容 （一）、方案一 采用热电偶温差电路测温，温度检测部分可以使用低温热偶，热电偶由两个焊接在一起的异金属导线所组成，热电偶产生的热电势由两种金属的接触电势和单一导体的温差电势组成。通过将参考结点保持在已知温度并测量该电压，便可推断出检测结点的温度。数据采集部分则使用带有A/D 通道的单片机，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。热电偶的优点是工作温度范围非常宽，且体积小， 基于51单片机的数字频率计 目录 第1节引言 (2) 1.1数字频率计概述 (2) 1.2频率测量仪的设计思路与频率的计算 (2) 1.3基本设计原理 (3) 第2节数字频率计（低频）的硬件结构设计 (4) 2.1系统硬件的构成 (4) 2.2系统工作原理图 (4) 2.3AT89C51单片机及其引脚说明 (5) 2.4信号调理及放大整形模块 (7) 2.5时基信号产生电路 (7) 2.6显示模块 (8) 第3节软件设计 (12) 3.1 定时计数 (12) 3.2 量程转换 (12) 3.3 BCD转换 (12) 3.4 LCD显示 (12) 第4节结束语 (13) 参考文献 (14) 附录汇编源程序代码 (15) 基于51单片机的数字频率计 第1节引言 本应用系统设计的目的是通过在“单片机原理及应用”课堂上学习的知识，以及查阅资料，培养一种自学的能力。并且引导一种创新的思维，把学到的知识应用到日常生活当中。在设计的过程中，不断的学习，思考和同学间的相互讨论，运用科学的分析问题的方法解决遇到的困难，掌握单片机系统一般的开发流程，学会对常见问题的处理方法，积累设计系统的经验，充分发挥教学与实践的结合。全能提高个人系统开发的综合能力，开拓了思维，为今后能在相应工作岗位上的工作打下了坚实的基础。 1.1数字频率计概述 数字频率计是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器。它是一种用十进制数字显示被测信号频率的数字测量仪器。它的基本功能是测量正弦信号，方波信号及其他各种单位时间变化的物理量。在进行模拟、数字电路的设计、安装、调试过程中，由于其使用十进制数显示，测量迅速，精确度高，显示直观，经常要用到频率计。 本数字频率计将采用定时、计数的方法测量频率，采用一个1602A LCD显示器动态显示6位数。测量围从1Hz—10kHz的正弦波、方波、三角波，时基宽度为1us,10us,100us,1ms。用单片机实现自动测量功能。 基本设计原理是直接用十进制数字显示被测信号频率的一种测量装置。它以测量周期的方法对正弦波、方波、三角波的频率进行自动的测量。 1.2频率测量仪的设计思路与频率的计算 频率测量仪的设计思路主要是：对信号分频，测量一个或几个被测量信号周期中已知标准频率信号的周期个数，进而测量出该信号频率的大小，其原理如右图1所示。 1 图可知： T=NT o 为标准信号的周期，所以T为分频后信号的周期，则可以算出被测量信（注：T o 基于51单片机的数字温度计设计 一．课题选择 随着时代的发展，控制智能化，仪器小型化，功耗微量化得到广泛关注。单片机控制系统无疑在这方面起到了举足轻重的作用。单片机的应用系统设计业已成为新的技术热点，其中数字温度计就是一个典型的例子，它可广泛应用与生产生活的各个方面，具有巨大的市场前景。 二．设计目的 1.理解掌握51单片机的功能和实际应用。 2.掌握仿真开发软件的使用。 3.掌握数字式温度计电路的设计、组装与调试方法。 三．实验要求 1.以51系列单片机为核心器件，组成一个数字式温度计。 2.采用数字式温度传感器为检测器件，进行单点温度检测。 3.温度显示采用4位LED数码管显示，三位整数，一位小数。 四．设计思路 1.根据设计要求，选择STC89C51RC单片机为核心器件。 2.温度检测采用DS18B20数字式温度传感器。与单片机的接口为P 3.6引脚。 3.采用usb数据线连接充电宝供电，接电后由按钮开关控制电路供电。 硬件电路设计总体框图为图1： 五．系统的硬件构成及功能 1.主控制器 单片机STC89C51RC具有低电压供电和体积小等特点，有40个引脚,其仿真图像如下图所示： 2.显示电路 显示电路采用4位共阳LED数码管，从P3口RXD,TXD串口输出段码。LED数码管在仿真软件中如下图所示： 3.温度传感器 DS18B20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一个端口引脚进行通讯。 2.简单的多点分布应用。 3.无需外部器件。 4.可通过数据线供电。 5.零待机功耗。 6.测温范围-55~+125摄氏度。 其电路图如下图所示： 自动化与电子工程学院单片机课程设计 报告 课程名称：单片机原理与应用 学院：自动化与电子工程院 专业班级： 学生姓名： 完成时间： 报告成绩： 目录 第1章数字频率计概述 (2) 1.1数字频率计概述 (1) 1.2数字频率计的基本原理 (1) 1.3单脉冲测量原理 (2) 第2章课程设计方案设计 (2) 2.1系统方案的总体论述 (2) 2.2系统硬件的总体设计 (3) 2.3处理方法 (3) 第3章硬件设计 (4) 3.1单片机最小系统 (4) 第4章软件设计 (5) 4.1系统的软件流程图 (5) 4.2程序清单 (7) 第5章课程设计总结 (7) 参考文献 (8) 附录Ⅰ仿真截图 (9) 附录Ⅱ程序清单 (15) 第1章数字频率计概述 1.1数字频率计概述 数字频率计又称为数字频率计数器，是一种专门对被测信号频率进行测量的电子测量仪器，是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器。它是一种用十进制数字显示被测信号频率的数字测量仪器。它的基本功能是测量方波信号及其他各种单位时间内变化的物理量。 本数字频率计将采用定时、计数的方法测量频率，采用6个数码管显示6位十进制数。测量范围从10Hz—5.5kHz，精度为1%，用单片机实现自动测量功能。 基本设计原理是直接用十进制数字显示被测信号频率的一种测量装置。它以测量频率的方法对方波的频率进行自动的测量。 1.2数字频率计的基本原理 数字频率计最基本的工作原理为：当被测信号在特定时间段T内的周期个数为N时，则被测信号的频率f=N/T（如图1.1所示）。 图1.1 频率测量原理 频率的测量实际上就是在1s时间内对信号进行计数，计数值就是信号频率。用单片机设计频率计通常采用的办法是使用单片机自带的计数器对输入脉冲进行计数；好处是设计出的频率计系统结构和程序编写简单，成本低廉，不需要外部计数器，直接利用所给的单片机最小系统就可以实现。缺陷是受限于单片机计数的晶振频率，输入的时钟频率通常是单片机晶振频率的几分之一甚至是几十分之一，在本次设计使用的AT89C51单片机，由于检测一个由“1”到“0”的跳变需要两个机器周期，前一个机器周期测出“1”，后一个周期测出“0”。故输入时钟信号的最高频率不得超过单片机晶振频率的二十四分之一。根 基于单片机的温度传感器 的设计 目录 第一章绪论-------------------------------------------------------- ---2 1.1 课题简介 ----------------------------------------------------------------- 2 1.2 设计目的 ----------------------------------------------------------------- 3 1.3 设计任务 ----------------------------------------------------------------- 3 第二章设计容与所用器件 --------------------------------------------- 4第三章硬件系统设计 -------------------------------------------------- 4 3.1单片机的选择------------------------------------------------------------- 4 3.2温度传感器介绍 ---------------------------------------------------------- 5 3.3温度传感器与单片机的连接---------------------------------------------- 8 3.4单片机与报警电路-------------------------------------------------------- 9 3.5电源电路----------------------------------------------------------------- 10 3.6显示电路----------------------------------------------------------------- 10 3.7复位电路----------------------------------------------------------------- 11 第四章软件设计 ----------------------------------------------------- 12 4.1 读取数据流程图--------------------------------------------------------- 12 4.2 温度数据处理程序的流程图 -------------------------------------------- 13 4.3程序源代码 -------------------------------------------------------------- 14 第1章概述 1.1 数字温度计简介 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。 此次课程设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用，该设计控制器使用单片机AT89S51，测温传感器使用DS18B20，用3位共阳极LED数码管以串口传送数据,实现温度显示,能准确达到以上要求。 1.2 设计内容及要求 本次单片机课程设计将以51系列单片机为核心，以开发板为平台；设计一个数字式温度计，要求使用温度传感器（可以采用DS18B20或采用AD590）测量温度，再经单片机处理后，由LED数码管显示测量的温度值。测温范围为0~100℃，精度误差在0.5℃以内。 第2章系统总体方案设计 2.1数字温度计设计的方案 在做数字温度计的单片机电路中，对信号的采集电路大多都是使用传感器，这是非常容易实现的，所以可以采用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。采集之后，通过使用51系列的单片机，可以对数据进行相应的处理，再由LED显示电路对其数据进行显示。 2.2系统设计框图 温度计电路设计总体设计方框图如图 2.1所示，控制器采用单片机AT89S51，温度传感器采用DS18B20，用6位LED数码管以串口传送数据实现温度显示。此外，还添加了报警系统，对温度实施监控。 图2.1 数字温度计框图 单片机原理课程设计报告题目：智能数字频率计设计 专业：信息工程 班级：信息111 学号：*** 姓名：*** 指导教师：*** 北京工商大学计算机与信息工程学院 1、设计目的 （1）了解和掌握一个完整的电子线路设计方法和概念； （2）通过电子线路设计、仿真、安装和调试，了解和掌握电子系统研发产品的一个基本流程。 （3）了解和掌握一些常见的单元电路设计方法和在电子系统中的应用： 包括放大器、滤波器、比较器、计数和显示电路等。 （4）通过编写设计文档与报告，进一步提高学生撰写科技文档的能力。 2、设计要求 （1）基本要求 设计指标： 1.频率测量：0～250KHz； 2.周期测量：4mS～10S； 3.闸门时间：0.1S，1S； 4.测量分辨率：5位/0.1S，6位/1S； 5.用图形液晶显示状态、单位等。 充分利用单片机软、硬件资源,在其控制和管理下,完成数据的采集、处理和显示等工作,实现频率、周期的等精度测量方案。在方案设计中,要充分估计各种误差的影响,以获得较高的测量精度。 （2）扩展要求 用语音装置来实现频率、周期报数。 （3）误差测试 调试无误后，可用数字示波器与其进行比对，记录测量结果，进行误差分析。 （4）实际完成的要求及效果 1.测量范围：0.1Hz～4MHz，周期、频率测量可调； 2.闸门时间：0.05s～10s可调； 3.测量分辨率：5位/0.01S，6位/0.1S； 4.用图形液晶显示状态、单位（Hz/KHz/MHz）等。 3、硬件电路设计 （1）总体设计思路 本次设计的智能数字频率计可测量矩形波、锯齿波、三角波、方波等信号的频率。系统共设计包括五大模块: 主芯片控制模块、整形模块、分频模块、档位选择模块、和显示模块。设计的总的思想是以AT89S52单片机为核心，将被测信号送到以LM324N为核心的过零比较器，被测信号转化为方波信号，然后方波经过由74LS161构成的分频模块进行分频，再由74LS153构成的四选一选择电路控制档位，各部分的控制信号以及频率的测量主要由单片机计数及控制，最终将测得的信号频率经LCD1602显示。 各模块作用如下: 1.主芯片控制模块: 单片机AT89S52 内部具有2个16位定时/计数器T0、T1，定时/计数器的工作可以由编程来实现定时、计数和产生计数溢出时中断要求的功能。利用单片机的计数器和定时器的功能对被测信号进行计数。以AT89S52 单片机为控制核心，来完成对各种被测信号的精确计数、显示以及对分频比的控制。利用其内部的定时/计数器完成待测信号周期/频率的测量。 2.整形模块：整形电路是将一些不是方波的待测信号转化成方波信号，便于测量。本设计使用运放器LM324连接成过零比较器作为整形电路。 3.分频模块: 考虑单片机利用晶振计数，使用11.0592MHz 时钟时，最大计数速率将近500 kHz，因此需要外部分频。分频电路用于扩展单片机频率测量范围，并实现单片机频率测量使用统一信号，可使单片机测频更易于实现，而且也降低了系统的测频误差。本设计使用的分频芯片是74LS161实现4分频及16分频。 4.档位选择模块：控制74LS161不分频、4分频或者 16分频，控制芯片是74LS153。 5.显示模块：编写相应的程序可以使单片机自动调节测量的量程，并把测出的频率数据送到显示电路显示，本设计选用LCD1602。 (2)测频基本设计原理 所谓“频率”，就是周期性信号在单位时间（1s）内变化 的次数。若在一定时间间隔T内测得这个周期性信号的重复变 化次数N，则其频率可表示为f=N/T（右图3-1所示）。其中脉 冲形成电路的作用是将被测信号变成脉冲信号，其重复频率等 。利用单片机的定时/计数T0、T1的定时、计数 于被测频率f x 功能产生周期为1s的时间脉冲信号，则门控电路的输出信号持图3-1 硬件课程设计实验报告课题：数字温度计 班级： 作者： 学号： 指导老师： 课设评价： 课设成绩： 目录 一．需求分析 (1) 二．概要设计 (1) 三．硬件电路设计 (3) 四．系统软件设计 (5) 五．软件仿真 (8) 六．实际连接与调试 (9) 七．本次课设的收获与感受 (11) 附录（程序源代码） (12) 一．需求分析 功能要求： 测量环境温度，采用接触式温度传感器测量，用数码管显示温度值。 设计要求： （一）功能要求 (1) 由4位数码管显示当前温度。 (2) 具备报警，报警门限通过键盘设置。 (3) 精度为0.5℃。 （二）画出参考的电路原理图 （三）画出主程序及子程序流程图、画出MCS51内部RAM分配图，并进行适当地解释。 （四）写出实现的程序及实现过程。并进行适当地解释说明。 二．概要设计 （一）方案选择 由于本设计是测温电路，可以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，这种设计需要用到A/D转换电路，感温电路比较麻烦。进而考虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常容易想到的，所以可以采用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。 （二）系统框图 该系统可分为以下七个模块： （1）控制器：采用单片机STC89C52对采集的温度数据进行处理； （2）温度采集：采用DS18B20直接向控制器传输12位二进制数据； （3）温度显示：采用了4个LED共阴极七段数码管显示实际温度值； （4）门限设置：主要实现模式切换及上下门限温度的调节； （5）报警装置：采用发光二极管进行报警，低于低门限或高于高门限均使其发光； （6）复位电路：对整个系统进行复位； （7）时钟振荡模块：为整个系统提供统一的时钟周期。基于51单片机及DS18B20温度传感器的数字温度计程序(详细注释)
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