基于单片机的数字温度计设计毕业论文草稿

基于单片机的数字温度计设计毕业论文草稿内容摘要：

性，不仅使得 硬 件电路复杂，软件调试 麻烦 ， 而且 制作成本 昂贵。 3. 方案 三 在 温度检测 系统中，传统的测温方法是 对温度进行 远距离采样 ，通过 A/D转换 电路将 模拟信号 转换成数字信号。 为了获得 高精度数值 ，必须解决测量切换晶振电路 复位电路 显示电路 测温电路 ADC0809 按键防抖动 报警电路 AT89C51 单 片 机 10 与 零点漂移等 产生 的误差。 采用输出信号全数字化 的 DS18B20 芯片测量温度，便于单片机 的 处理 与 控制，省去 了 很多外围电路。 由于 DS18B20 的 物理化学性稳定，线 性 较好 ， 在 0~100℃时，最大线 性 偏差小于 1℃ ，常 用做 产 业测温元件。 由温度传感器 DS18B20与 单片机 AT89C51结合 构成的温度测量装置 可以 直接 与计算机相 连 ， 直接 读出 温度的数值 ， 且由于 51 单片机 可以 同时 带多个 DSB1820，因此可以非常容易 的 实现多点 温度 测量。 该 方案 利用 AT89C51芯片控制 DS18B20 进行实时温度 监控 并显示， 既可 快速实现 对 环境温度 的 测量， 又 可根据需要设定上下限报警 功能。 DS18B20 的 扩展性很 强，可在 电路 中加入时钟芯片以获取时间数据 并 同时显示时间， 也可 利用AT89C51 芯片 来实现 对某时间点的温度数据 的 存储， 还可 利用键盘来进行 时间的调整 和温度 的 查询。 从上 述 三 种方案中 能够 看出 ： 方案一的可测温度范围 广 、体积小，但是线性误 差 大，硬件电路麻烦。 方案二 的 测温 系统 结构复杂 ， 算法 繁琐， 不能多点测量 ，某种 程度上增加了软件实现的难度。 方案三 的 操作 简单、精确度高、实现方便 ，用 DS18B20 芯片测量温度，体现 了 系统芯片化 、模块集成化的 趋势 ， 有效 地 减少了 外界的干扰，提高 了 检测控制 的精确度。 本方案 采 用 DS18B20 温度芯片，也是顺应 发展 趋势。 故本次设计采用 的是 方案 三。 主控部分 1. 方案一 采用 PC 机 控制， 可实现在线编程 、 在线仿真的功能， 不仅方便了调试， 且体现了 人机交互友好 的宗旨。 由于 PC 机 的 输出信号不能直接与 DS18B20 上传数据， 需要 RS232 电平转换， 这使得 硬件的合成 与 调试较为繁琐， 操作困难。 再加上 PC 机的体积 较 大，性能不稳定 ， 携带 与 安装 都很 不方便， 在一定程度上 给工程带来 了 很多麻烦。 2. 方案二 此方案采用 AT89C51 芯片来 实现。 单片机控制编程的自由度 很 大，可通过 软件 编程 来 实现各种 逻辑 算法 的运算与 控制， 既能单独控制 DS18B20 工作， 硬件实现简单，还可以与 计算 机 直接 通信。 另外， 51单片机 可以 同时 带多个 DSB1820，非常容易 的 实现 了 多点 温度 测量 ，并且 AT89C51 在 生活和生产领域中都 有着广泛的应用， 在 编程技术 和 外围功能电路的配合使用 上也 很成熟。 PC 机不能 直接 与 DS18B20 连接，使用 很 不方便。 并且 PC 机的 结构复杂 ， 体积庞大，稳定性不强 ， 不能在 环境中 长期工作。 而 DS18B20 与 AT89S51 结合实现的 温度 监控 系统 可直接进行温度的读取与显示 ， 操作 简单 方便 ，抗干扰 性 强 ， 性能 稳定，适合 于 在 各种环境下 使 用。 因而，主控部分采用 第二种 方案。 综上所述 ,传感器 部分采用 温度传感器 DS18B20， 主控部分采用 AT89C51 单片机 来实现。 11 系统设计 系统描述 本 设计 是 以 AT89C51单片机 为核心设计 而成 的一种数字 式 温度 监控 系统。 系统 的 硬件电路包括 温度 数据 的 采集电路，温度 的 显示电路，上下限报警电路，单片机主 控 电路等。 软件部分使用 Kiel 软件进行 汇编 语言程序 的 编写 与运行 ， 利用 Proteus 软件进行仿真 与 调试。 系统框图如图 22 所示。 图 22 系统框图 系统采用智能温度传感器（ DS18B20） 采集 环境温度 ， 直接读取被测温度值，温度传感器 DS18B20 将读取的 模拟温度值经过处理后转换为数字值 ；单片机（ AT89C51）执行程序 ，并 对温度传感器传输的 温度 数据 做 进一 步的分析 与 处理，转换成环境对应的温度值， 并 用 6 位共阴 极 LED 数码管以串口传送数据实现温度的数字 显示 ；报警电路对设定的最高 、 最低温度进行监控 比较， 超过限度后通过二极管或 扬声器 进行 报警 提醒。 系统整体设计电路 图 如图 23所示。 图 23 系统整体设计电路 图 AT89C51 单 片 机 LED 显示 报警系统 时钟振荡 单片机复位 DS18B20温度传感器 12 设计 电路 包括硬件 和 软件两 个 部分，硬件电路包括 AT89C51 单片机 及其 外围电路 、 数据 的 采集电路 、 温度 的 显示电路以及上下限报警电路 等。 而软件部分的设计，包括数据初 始化程序的设计、主程序、处理子程序 与 显示子程序的设计 ，并 使用 Kiel 软件进行 汇编 语言程序 的 编写，用 Proteus 软件进行仿真调试。 主控制器 本设计以单片机 AT89C51 为核心，通过 单片机 来 执行程序 ，并 对温度传感器传输的 温度 数据 做 进一步的分析 与 处理， 然后 转换成环境 所 对应的温度值。 51 单片机的 P1 口八个引脚分别对应接 LED 数码管的 八个引脚， P3 口的~ 分别控制对应的数码管片选引脚 1~6，第一个数码管用来显示“ ”（表示当前温度低于零度），第二个数码管用来显示温度的百位，第三个数码 管显示十位，第四个数码管显示个位，第五个数码管显示的是温度的一位小数位，第六个数码管显示字母“ L”或” H” (L 表示低温， H 表示高温）。 与温度传感器 DS18DS20 的 引脚 DQ 相连，用来输入 DS18DS20 的转化数据。 用来控制温度报警指示灯 D1，当温度低于预设最低温时，二极管红灯闪烁报警。 蜂鸣器通过 Q1(NPN 管）放大后与引脚 相连，若温度超出预设高温范围，则 蜂鸣器发出声音 报警。 该系统 中 单片机采用 12MHz的 石英晶振和 30pF 的微调电容 ，由此 构成的自激振荡器 被 作为时钟电路， 一般情 况下复位电路 采用简单的上电开关复位电路。 温度传感器 这里选用的 温度传感器 是 采用美国 DALLAS 半导体公司生产的 DS18B20。 DS18B20 的最大特点就是 输出信号全数字化 ， 解决了 A/D 转换的问题，有利于 单 片机 的 处理 与 控制。 温度传感器将温度的变化转换成 电压、电流等 电信号的变化 ， 然后通过 A/D 转换电路将模拟信号转换为数字信号，数字信号 再传 送给 AT89C51 的 处理单元，处理单元 利用芯片 内部的软件 功能 将数字信号和温度 关联 起来， 变 成 能够 显示的温度数值， 最后利用 LED 数码管显示出来。 温度 传感器是获取信息的关键器件，是信息系统和各种 装置必不可少的 的信 息采集 元件。 由于 DS18B20 的 物理化学性稳定，线 性 较好 ， 在 0~100℃时，最大 线 性 偏差小于 1℃ ，常 用做 产 业测温元件。 由温度传感器 DS18B20 与 单片机 AT89C51 结合 构成的温度测量装置 可以 直接与计算机 相 连 ， 直接 读出 温度的数值 ， 能够 对 环境 的 温度 进行 快速 的 测量 ， 且由于 单片机 可以 同时 带多 个 DSB1820，因此可以非常容易 的 实现多点 温度 测量。 显示电路 显示电路采用 6位共阴 极 LCD 数码管， 片选信号 1~6 分别接至 51单片 机的~ 口， P1口的八个引脚分别对应接 LED 数码管 的八个引脚， 从而实现 数字温度 的动态显示。 第一个数码管用来显示“ ”（表示当前温度低于零度）， 13 第二个数码管用来显示温度的百位，第三个数码管显示十位，第四个数码管显示个位，第五个数码管显示的是温度的一位小数位，第六个数码管显示字母“ L”或” H” (L 表示低温， H表示高温）。 报警电路 对于数字温度计的设计，除了 实现 温度的数字显示功能外还加入了报警 电路。 若用 我们设计的系统来监控某一设备，当设备的温度超过我们所 预设 的温度时，系统会产生报警 提 醒，以便人们 能 更 好的对设备进行 维护与 处理， 从而有效地避免一些 不必要的损失。 本设计中我们采用二极管和蜂鸣器进行报警提醒。 第 3 章 系统硬件的设计 系统硬件组成 本设 计电路由 单片机 AT89C5 温度传感器 DS18B 6 位共阴 极 LED 数码管 、 发光二极管、 NPN 三极管、蜂鸣器 等器件组成。 通过各 个芯片 的 连接 与综合控制，实现 了数字温度计 的 基本 设计。 系统硬件接线 电路 图 如图 23所示。 AT89C51 是硬件电路组成的核心器件，所有的器件都要通过它来工作，所以在此先简单介绍一下。 AT89C51 的介绍 AT89C51 简介 AT89C51 是美国 ATMEL 公司生产的低电压，高性能 CMOS 8 位 微处理器，俗称单片机。 芯片是 采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产 的 ， 可以 兼容标准 的 MCS51 指令系统。 片内置 有 通用 的 8 位中央处理器（ CPU）和 Flash存储单元，功能强大 ， 是一种带 有 8K 字节闪速可编程可擦除 的 只读存储器。 AT89C51 单片机 提供 了 许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。 主要性 能 参数  可 与 MCS51 兼容  4K 字节可重擦写 Flash 闪速 存储器  1000 次擦写周期  数据 可 保留 10 年  全静态操作： 0Hz～ 24MHz  128 8 字节内部 RAM  32 个可编程 I/O口 ： P0～ P3，每一个 I/O 口都有 8 位  2个 16 位定时 /计数器  5个中断源  可编程串行 UART 通道 14  三级程序存储器锁定  低功耗空闲和掉电模式 除此之外它本身具有振荡器和时钟电路，掉电方式保存 RAM 中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位；空闲方式停止 CPU的工作，但允许 RAM、 定时 /计数器 、 串行通信口及中断系统继续工作。 引脚排列与说明 AT89C51的 引脚排列 图 如图 31 所示。 图 31 AT89C51 的管脚排列图 51单片机 共有 40个引脚，其中 40和 20引脚分别为 VCC（ 供电电压 )和 GND(接地 )， 此图 被 隐藏了。 P0 口是一组 8 位漏极开路型双向 I/O 口，也是地址 /数据总线复用口 ,当第一次 被 写 “ 1” 时， 默认 定义为高阻抗输入 ； P P2 和 P3 都 是内部 自 带上拉电阻的 8 位双向 I/O 口 ，当 他们全被 写 “ 1” 后， 其管脚都 被内部上拉为高， 均 可用作输入 ；在访问外部程序存储器或数据存储器时， P2 口送出高 8 位地址数据 ， P3 口除了作为一 般的 I/O 口线外，还可以作 为 控制端口 ，具体一些特殊的功能，例如： ， 外部中断 0/1， ， 储器“写” /“读”选通控制输出。 RST：复位输入。 ALE/PROG：当访问外部程序存储器或数据存储器时， ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低 8 位字节； 15 /PSEN： 程序储存允许。