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数字温度计设计报告.pdf
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数字温度计实验报告
一, 实验目的
1. 学习 80C52 单片机的部的定时器及各接口的功能及应用。
2. 设计任务及要求利用实验平台上 LED 数码管和蜂鸣器设计具有最低、最高温度查询,
实时显示和报警功能的数字温度器。
二,实验要求
基本要求:
1:能够实时显示环境温度。
2:能够保存使用时间的最大值和最小值,能够查阅。
3:有温度报警功能,能够设置报警温度。用绿灯表示正常温度,红灯表示报警同时发声。
扩展功能:
查询最低和最高温度时,指示灯蓝灯和黄灯分别表示当前先显示的是高温还是低温。
三,实验基本原理
利用单片机定时器完成报警检测功能。每隔一段时间定时器 0 对当前温度值进行检测,
当超过设定温度 30 度时红灯亮并发生报警。
为了将时间在 LED 数码管上显示当前温度,采用动态显示法,由于静态显示法需要译码
器,数据锁存器等较多硬件,可采用动态显示法实现 LED 显示,通过对每位数码管的依次扫
描,使对应数码管亮,同时向该数码管送对应的字码,使其显示数字。由于数码管扫描周期
很短,由于人眼的视觉暂留效应,使数码管看起来总是亮的,从而实现了各种显示。
该设计采用四按键输入,当按键 1(2)按下,可分别查看当前最低(最高)温度。
四,实验设计分析
针对要实现的功能,采用AT89S52单片机和ds18b20温度传感器进行设计,AT89S52 单片
机是一款低功耗,高性能CMOS8位单片机,它有以下特点:
1、拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程 Flash
2、晶片部具时钟振荡器(传统最高工作频率可至 12MHz)
3、部程序存储器(ROM)为 8KB
4、部数据存储器(RAM)为 256 字节
5、32 个可编程 I/O 口线
6、8 个中断向量源
7、三个 16 位定时器/计数器
8、三级加密程序存储器
9、全双工 UART 串行通道
Ds18b20管脚图为:
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ds18b20管脚图
DS18B20 的引脚功能:
DQ 为数字信号输入/输出端;GND 为电源地;VDD 为外接供电电源输入端(在寄生电源
接线方式时接地。
它具有如下特点:
(1)独特的单线接口方式:DS18B20 与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处
理器与 DS18B20 的双向通讯。
(2)在使用中不需要任何外围元件。
(3)可用数据线供电,电压围:+3.0~ +5.5 V。
(4)测温围:-55 ~+125 ℃。固有测温分辨率为 0.5 ℃。
(5)通过编程可实现 9~12 位的数字读数方式。
(6)用户可自设定非易失性的报警上下限值。
(7)支持多点组网功能,多个 DS18B20 可以并联在惟一的三线上,实现多点测温。
(8)负压特性,电源极性接反时,温度计不会因发热而烧毁,但不能正常工作。
在程序方面,采用分块设计的方法,这样既减小了编程难度、使程序易于理解,又能便
于添加各项功能。程序可分为温度获取程序,中断程序,显示程序,延时程序等。运用这种
方法,关键在于各模块的兼容和配合,若各模块不匹配会出现意想不到的错误。
首先,在编程之前必须了解硬件结构尤其是各引脚的用法,以及部寄存器、存储单元的
用法,否则,编程无从下手,电路也无法设计。这是前期准备工作。第二部分是硬件部分:
依据想要的功能分块设计设计,比如输入需要开关电路,输出需要蜂鸣器,led灯和数码管
电路等。第三部分是软件部分:先学习理解汇编语言的编程方法再根据设计的硬件电路进行
分块的编程调试,最终完成程序设计。第四部分是软件画图部分:设计好电路后进行画图,
包括电路图和仿真图的绘制。第五部分是软件仿真部分:软硬件设计好后将软件载入芯片中
进行仿真,仿真无法完成时检查软件程序和硬件电路并进行修改直到仿真成功。第六部分是
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硬件实现部分:连接电路并导入程序检查电路,若与设计的完全一样一般能实现想要的功能。
最后进行功能扩展,在已经正确的设计基础上,添加额外的功能!
五,实验要求实现
A.电路设计
1. 整体设计
此次设计主要是应用单片机来设计数字温度计,硬件部分主要分以下电路模块:输出电
路用8个共阴数码管、四个led灯和蜂鸣器显示,键盘进行温度设置报警温度。电路的总体设
计框架如下:
晶振和复位
输入部分
单
片
机
输出部分
2. 分块设计
模块电路主要分为:输入部分、输出部分、及温度读取电路。
2.1 输入部分
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输入部分
外电路输入部分主要用于查询当前最低和最高温度。KEY1\KEY2分别控制最
低和最高温度的显示。
2.2 输出部分
输出部分
本电路的输出信号为7段数码管的位选和段选信号,蜂鸣器信号,提示灯信号。
本实验的数码管是共阴的,为了防止段选信号不能驱动数码管,故在P1口连接上拉电阻
后,再送段选信号,以提高驱动,位选信号直接从P2口接入。
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程序将获得的温度实时地显示在数码管上;当温度超过设定的数值时,红灯亮,蜂鸣器
响。当查询最低温度时,蓝灯亮,最高温度时绿灯亮。
晶振与复位电路
本实验单片机时钟用部时钟,模块如下:
温度检测模块:
DQ接P1.0,用于单总线传送。温度读取模块主程序如下:
sendChangeCmd();
tempValue1 = getTmpValue();
temp = abs(tempValue1);
tempL=(tempL > temp ? temp :tempL );
tempH=(tempH < temp ? temp :tempH );
if(KEY1==0){temp= tempL;
test1=0; EA=0;
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