基于5单片机数字温度计.doc

课 题： 基于51单片机数字温度计设计 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 学 号： 姓 名： 指导教师： 设计日期： 2014年6月6日 成 绩： 重庆大学城市科技学院电气学院 单片机原理及应用课程设计报告 一、设计目的作用 1、掌握单片机电路的设计原理、组装与调试方法。 2、掌握DS18B20温度传感器的工作原理及使用方法。 二、设计要求 （1）．由4位数码管显示当前温度。 （2）．具备报警设置和LED指示灯。 三、设计的具体实现 1、系统概述 a）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。 b）系统框图 该系统可分为以下七个模块： 控制器：采用单片机STC89C52对采集的温度数据进行处理； 温度采集：采用DS18B20直接向控制器传输12位二进制数据； 温度显示：采用了4个LED共阳极七段数码管显示实际温度值； 门限设置：主要实现模式切换及上下门限温度的调节； 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； 复位电路：对整个系统进行复位； 时钟振荡模块：为整个系统提供统一的时钟周期。 图a 系统框图 2、?单元电路设计与分析 a)晶振 晶振为单片机提供时钟信号。单片机XIAL1和XIAL2分别接30PF的电容， 中间再并个12MHZ的晶振，形成单片机的晶振电路。 图1 晶振电路 b)复位电路 单片机在启动时都需要复位，以使CPU及系统各部件处于确定的初始状态，并从初态开始工作。89系列单片机的复位信号是从RST引脚输入到芯片内的施密特触发器中的。当系统处于正常工作状态时，且振荡器稳定后，如果RST引脚上有一个高电平并维持2个机器周期(24个振荡周期)以上，则CPU就可以响应并将系统复位。单片机系统的复位方式有：手动按钮复位和上电复位。 图2 复位电路 C)温度传感器系统 DS18B20温度传感器电路,如图3. 图3 温度传感器电路 d)4位一体共阳数码管电路如图4 图4 共阳LED电路 e)工作原理及原理图 系统整体硬件电路包括，传感器数据采集电路，温度显示电路，上下限报警调整电路，状态显示电路，报警电路，单片机主板电路等，如图2所示。 1.1 温度传感器部分 温度传感器用DS18B20。DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司必威体育精装版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。本设计电路的DS18B20采用电源供电方式，此时DS18B20的1脚接地，2脚作为信号线，3脚接电源。 在使用DS18B20时，首先初始化温度传感器。然后将已保存的温度的上下限值从EEPRAM调到RAM中。再读取温度。读取温度后，将温度的值发送到单片机中，并检查温度是否在设置的范围内。如果在，不发出报警信号。如果不在，就发出报警信号到单片机中。随后，再读取温度，然后将温度的值发送到单片机中，并检查温度是否在设置的范围内。最后，不断地循环此过程。 1.2 单片机部分 单片机为此次电路的核心，它起到了控制整个电路的作用。第一，它能够控制温度传感器还能够读取温度传感器的相关信息。第二，他能够控制数码管显示温度，两个发光二极管显示状态，并在异常状态下发出报警。最后，单片机能够扫描按键，并处理按键信息。 单片机先将温度传感器初始化。然后发送重调EEPRAM命令。将已保存的温度的上下限值从EEPRAM调到RAM中。这样就可以根据上次已经设定好的温度的上下限值进行报警，而且设定好的温度的上下限值关机后不会消失。各项准备做完后，发送温度转换命令，并读取温度。读完温度后，就将十六进制的温度值转换成是十进制的温度值。最后将温度的值从P0口传递给数码管显示出来。而且单片机还时刻判断接收到了报警信号没有。如果没有，则判断为正常状态，绿色发光二极管亮。如果接收到了，则判断为异常状态。此时，红色发光二极管亮，并且发出报警信号。如果确认键按下后，程序就跳到温度的上下限值调整程序。当温度的上下限值调整完后，能将调整的数值保存到存储单元中。然后，单片机向温度传