单片机课程设计—数字温度计

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1、 1 1 课题任务、功能要求说明及总体方案介绍 1.1 课题目的 随着社会的发展，温度的测量及控制变得越来越重要。本文采用单片机 STC89S52 设计了温度实时测量及控制系统。 单片机 STC89S52 能够根据温度传感 器 DS18B20 所采集的温度在数码管上实时显示，通过控制从而把温度控制在设 定的范围之内。所有温度数据均通过 4 位数码管 LED 显示出来。系统可以根据时 钟存储相关的数据。 通过该课程的学习使我们对计算机控制系统有一个全面的了解、 掌握常规控 制算法的使用方法、掌握简单微型计算机应用系统软硬的设计方法，进一步锻炼 同学们在微型计算机应用方面的实际工作能力。 1.2

2、功能要求说明 设计一个具有特定功能的数字温度计。 该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。测量温度范围 099，测量 精度小数点后两位，可以通过开始和结束键控制数字温度计的工作状态。 1.3 设计课题总体方案介绍及工作原理说明 1.3.1 设计课题总体方案 (1)根据设计要求,选择 AT89C52 单片机为核心器件。 (2)温度检测器件采用 DS18B20 数字式温度传感器。与单片机的接口为 P3.6 引脚。 (3)键盘采用独立式按键，由三个按键组成，分别是：设置键（SET）,加 一建（+1），确认键（RET）。 (4)SET 键（上下限温度设置键）：当该

3、键按下时，进入上下限温度设置 功能。通过 P0.1 引脚接入。 (5)+1 键（加一调整键）：在输入上下限温度时，该键按下一次，被调整 位加一。通过 P0.2 引脚接入。 (6)RET 键（确认键）:当该键按下时，指向下一个要调整的位。通过 P0.3 引脚接入。 2 1.3.2 工作原理说明 本课题以是 80S52 单片机为核心设计的一种数字温度控制系统， 利用温 度传感器 DS18B20 可以直接读取被测温度值，进行转换的特性，模拟温度值 经过 DS18B20 处理后转换为数字值，然后送到单片机中进行数据处理，并与 设置的温度报警限比较，超过限度后通过扬声器报警。同时处理后的数据送 到 LE

4、D 中显示。 3 2 硬件系统的设计 2.1 课题硬件系统各模块功能简要介绍 硬件电路设计总体框图为图 1： 图 1 2.1.1 主控制器 单片机 AT89S52 具有低电压供电和体积小等特点， 四个端口只需要两个口就 能满足电路系统的设计需要，使用 Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制 造，与工业 80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上 Flash 允许程序存储器 在系统可编程，亦适于常规编程器。很适合便携手持式产品的设计使用。 2.2.2 显示电路 显示电路采用四位共阳 LED 数码管，从 P3 口 RXD,TXD 串口输出段码。 2.2.3 温度传感器 DS18B20是美国DAL

5、LAS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位的数字值读数方式。DS18B20 的性能特点如 下： 独特的单线接口仅需一个端口引脚进行通讯 简单的多点分布应用 无需外部器件 可通过数据线供电 零待机功耗 测温范围-55+125，以0.5递增。华氏器件-67+2570F，以0.90F 递 按键输入电 路 时钟电路复 位电路 电源电路 单片机 LED 显示器驱动 电路 4 位 LED 显示器 温度检测 4 增 温度以9 位数字量读出 温度数字量转换时间200ms（典型值） 用户可定义的非易失性温度

6、报警设置 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。 DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的 温度报警触发器TH和TL、 配置寄存器。 DS18B20的管脚排列、 各种封装形式如图 2 所示， DQ 为数据输入/输出引脚。 开漏单总线接口引脚。 当被用着在寄生电源下， 也可以向器件提供电源；GND为地信号；VDD为可选择的VDD引脚。当工作于寄生 电源时，此引脚必须接地。其电路图如图2所示.。 图2 外部封装形式 在仿真软件中如图3所示 图3 DS18B20 的测温原理如图 4 所示，图中低温度系数晶振的振荡频率受温度的 影响很小用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器 1，高温度系数晶振随温 度变化其震荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器 2 的脉冲输入，图中 还隐含着计数门，当计数门打开时，DS18B20 就对低温度系数振荡器产生的时钟 脉冲后进行计数，进而完成温度测量.计数门的开启时间由高温度系数振荡器来 5 决定，每次