单片机的LED温度计设计.docVIP

目录 1.、设计的任务与要求 2 1.1系统设计的背景 2 1.2理论基础 2 2、总体设计和系统框图 2 2.1温度采集模块 3 2.2温度显示模块 3 3、设计方案 4 3.1硬件系统设计 4 3.1.1供电电路设计 4 3.1.4温度采集模块设计 4 3.1.5显示电路 5 3.2软件系统设计 6 3.2.1 DS18B20的读写时序 6 3.2.2程序流程图 7 4、硬件原理图 8 5、系统仿真和调试 8 6、设计结果分析 13 7、设计总结和体会 13 8、参考文献 14 摘要 本文介绍了采用51系列单片机和DS18B20温度传感器，实现数字温度测量，用数码管把温度实时显示出来，温度以两位整数位和一位小数位的形式显示。 本系统主要包括供电模块、单片机最小系统模块、DS18B20温度采集模块和LED数码管显示模块。 关键词：51单片机 DS18B20 LED 1、设计的任务与要求 1.1系统设计的背景 温度的测量广泛的应用在工农业生产和社会生活中，由于工农业的发展要求温度的测量的精度和实时性提出了更高的要求，传统的水银温度计和热电偶等，存在测量不方便、精度低、采集和传输较复杂等缺点。本设计采用美国Dallas公司的DS18B20和stc89c52单片机构成温度测量系统，用LED数码管实时显示温度，具有更高的智能性和直观性。 1.2理论基础 要较好的设计出温度计，需要我们深入的了解DS18B20温度传感器的构造、接线、信息沟通，要较好的掌握51系列单片机的使用以及硬件搭建，LED数码管的显示原理以及与单片机的连接。要找出一个较好的温度采集方案，使得到的温度更加准确。 2、总体设计和系统框图 包括方案比较、方案论证、方案选择（以方框图的形式给出各方案，并简要说明） 为了以数字的形式来显示采集的温度我们需要以一个单片机来处理数据，由于对单片机的性能要求不是很高，我们采用51系列单片机来处理数据，系统总体方框图如图1。 图1 2.1温度采集模块 采用DS18B20温度传感器，DS18B20输出的量为数字量，只要按特定的时序读出数值就可获得温度数据，电路较为简单且成本较低，DS18B20如图3所示，所以选择方案二。 图3 DS18B20 2.2温度显示模块 采用LED数码管显示，虽然占用了单片机较多的时间，但数码管显示的较清晰，且价格较便宜连接电路简单。 3、设计方案 3.1硬件系统设计 51系列单片机性能稳定价格便宜功耗低，使用于在较低应用下的智能系统的设计。 3.1.1供电电路设计 该单片机的正常工作电压为+5V，可以由外界直接输入+5V电压，此单片机采用USB供电。 图4 供电电路 3.1.4温度采集模块设计 本系统采用DS18B20作为温度采集芯片，DS18B20通过一个单线接口发送或接收信息，因此在中央微处理器和DS18B20之间仅需一条连接线，每只DS18B20都有一个独特的片序列号，所以多只DS18B20可以同时连在一根单线总线上。DS1820 依靠一个单线端口通讯。在单线端口条件下，必须先建立 ROM 操作协议，才能进行存储器和控制操作。因此，控制器必须首先提供下面 5 个 ROM 操作命令之一：1）读 ROM，2）匹配 ROM，3）有哪些信誉好的足球投注网站ROM，4）跳过 ROM，5）报警有哪些信誉好的足球投注网站。这些命令对每个器件的激光 ROM 部分 进行操作，在单线总线上挂有多个器件时，可以区分出单个器件，同时可以向总线控制器指明有多少器件或是什么型号的器件。成功执行完一条 ROM 操作序列后，即可进行存储器和控制操作，控制器可以提供 6 条存储器和控制操作指令中的任一条。 一条控制操作命令指示 DS1820 完成一次温度测量。测量结果放在 DS1820 的暂存器里，用一条读暂存器内容的存储器操作命令可以把暂存器中数据读出。硬件电路设计如图7所示。 图7 DS18B20硬件连接 3.1.5显示电路 我们最常用的是七段式和八段式LED数码管，八段比七段多了一个小数点，所谓的八段就是指数码管里有八个小LED发光二极管，通过控制不同的LED的亮灭来显示不同的字形。数码管又分为共阴极和共阳极两种，共阴极就是将八个LED的阴极连在一起，让其接地，这样给任何一个LED的另一端高电平，它便能点亮。共阳极就是将八个LED的阳极连在一起。其原理图如图9所示。 图9 LED原理图 3.2软件系统设计 3.2.1 DS18B20的读写时序 图10 初始化过程 复位和存在脉冲 图11 控制器写时序 图12 控制器读时序 3.2.2程序流程图 图13 系统流程图 4、硬件原理图 5、系统仿真和调试 在仿真过程中观察到数码管显示的温度可以很好的跟踪温度的变化。具有较好的灵活性和