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毕业设计论文-基于单片机的数字温度计设计.doc
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毕业设计论文_基于单片机的数字温度计设计
1.设计任务与要求
本课题的研究方法是利用单片机和数字温度传感器 DS18B20 设计一台数字温度计。单片
机作为主控制器,数字温度传感器 DS18B20 作为测温元件,传感器 DS18B20 可以读取被测量
温度值,进行转换,从而用 4 位共阳极 LED 数码管来显示转换后的温度值,可以设定温度的
上下限报警功能, 实现报警提示。
2.系统的总体设计方案
本设计将利用 DS18B20 智能温度传感器和单片机小系统,设计一个数字温度采集系统。
并设计一个人机接口电路:键盘采用独立按键(功能自定义),显示器采用共阴极 4 位 LED 显
示。系统的总体设计方案框图如图 2.1 所示
图 2.1 系统的总体设计方案框图
3.硬件设计
本设计采用的是 AT89C52 单片机为核心的数字温度计,包含了利用温度传感器 DS18B20
的测温电路、外接键盘、显示电路、报警电路、复位电路和晶振电路。以 DS18B20 为主要测
系统软件设计
系统设计
系统硬件设计
复
位
电
路
晶
振
电
路
测
温
电
路
显
示
电
路
报
警
电
路
按
键
电
路
测
温
模
块
显
示
模
块
报
警
模
块
按
键
模
块
系统调试
毕业设计论文_基于单片机的数字温度计设计
温元件进行实时监控温度值。以 4 位数码管为显示器件,利用单片机的 P0 口和电阻排来驱动 4
位数码管的显示;利用单片机的 P1.7 来驱动温度传感器 DS18B20 测温;报警电路利用三极管
放大作用驱动报警器报警;按键是利用单片机的 P1 口和上拉电阻来驱动工作
3.1 复位电路设计
复位电路有上电自动复位和按键手动复位两种方式。上电自动复位是通过外部复位电路
的电容充电来实现的,只要电源 VCC 的上升时间不超过 1ms,就可以实现自动上电复位,即
接通电源就成了系统的复位初始化。按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。其中,按键
电平复位是通过使复位端经电阻与 VCC 电源接通而实现的,而按键脉冲复位则是利用 RC 微分
电路产生的正脉冲来实现的。本系统的复位电路采用上电复位方式。复位电路图如图 3.1 所
示:
3.2 晶 振 电 路
设计
对于每个系统工程的晶振电路,都是用于单片机工作所需要的时钟信号,单片机只有在
时钟信号的控制下,其各部件之间才能协调一致工作,时钟信号控制着计算机的工作节奏。
在单片机的 TXAL1、TXAL12、之间跨接晶体振荡器和微调电容,可以和单片机内部的振
荡器构成一个稳定的自激振荡器,这就是单片机的晶振电路。这种方式称之为内部的时钟源
方式。电容 C1 和 C2 的主要作用是帮助振荡器起振,且振荡器大小对振荡频率有微调作用,
在 80C51 系列中电容的大小 30 皮法。另外,振荡器的频率只要由石英晶振的频率来决定本次
设计选用 12MHz。本系统的晶振电路如图 3.2 所示:
R1
10k
C3
10uF
图 3.1 复位电路图
C4
30pf
C5
30pf
X2
CRYSTAL
毕业设计论文_基于单片机的数字温度计设计
图 3.2 晶振电路图
3.3 DS18B20 芯片简介
DS18B20 主要由 4 部分组成:64 位 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 外形及管脚排列如图 3.8 和表 3-3 所示
[5]
。
DS18B20 管脚排列如表 3-1 所示。
表 3-1 DS18B20 引脚定义:
序号
名称
引脚功能描述
1
GND
地信号
2
DQ
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。
3
VDD
可选择的 VDD 引脚。当工作于寄生电源时,此引脚必
须接地。
3.4 测温电路设计
数 字 温 度 传 感器 DS18B20 的
测温电路如图所 示 3.3 所示:
图 3.3 DS18B20 的测温电路
3.5 按键模块设计
利用单片机的 IO 口实现按键的中断输入。另外需要一个与门实现与中断端口的连接。按
键电路如图 3.4 所示,期中按键 K1 为进入/退出设置键;K2 为增加键;K3 为减少键。当按下
K1 键一次时,进入温度报警上线调节,此时显示软件设置的温度报警上线,按 K2 或 K3 分别
27.0
DQ
2
VCC
3
GND
1
U2
DS18B20
毕业设计论文_基于单片机的数字温度计设计
对报警温度进行加一或减一。当再次按下 K1 键时,进入温度报警下线调节,此时显示软件设
置的温度报警下线,按 K2 或 K3 分别对报警温度进行加一或减一。当第三次按下 K1 键时,退
出温度报警线设置。显示当前温度。按键模块电路如图 3.4 所示
图 3.4 按键模块电路图
3.6 报警电路设计
三极管 8550 驱动蜂鸣器:报警电路如图 3.5 所示三极管来驱动蜂鸣器 BUZ1。
图 3.5 报警电路图
3.7 显示电路设计
K3
K2
K1
C3
10uF
R2
4.7k
R3
4.7k
R4
4.7k
XTAL2
18
XTAL1
19
ALE
30
EA
31
PSEN
29
RST
9
P0.0/AD0
39
P0.1/AD1
38
P0.2/AD2
37
P0.3/AD3
36
P0.4/AD4
35
P0.5/AD5
34
P0.6/AD6
33
P0.7/AD7
32
P1.0/T2
1
P1.1/T2EX
2
P1.2
3
P1.3
4
P1.4
5
P1.5
6
P1.6
7
P1.7
8
P3.0/RXD
10
P3.1/TXD
11
P3.2/INT0
12
P3.3/INT1
13
P3.4/T0
14
P3.7/RD
17
P3.6/WR
16
P3.5/T1
15
P2.7/A15
28
P2.0/A8
21
P2.1/A9
22
P2.2/A10
23
P2.3/A11
24
P2.4/A12
25
P2.5/A13
26
P2.6/A14
27
U1
AT89C52
R5
250
LS1
SPEAKER
Q1
PNP
毕业设计论文_基于单片机的数字温度计设计
采用四位共阴极 LED 数码管来显示温度的大小,可以直接读取。四位数码管的显示电路
如图 3.6 所示,从左到右依次是百位,十位,个位,十分位。
图 3.6 显示电路图
4. 系统软件设计
系统程序主要包括主程序,读出温度子程序,温度转换命令子程序,计算温度子程序,
显示数据刷新子程序和按键扫描处理子程序等。
4.1 主程序流程图
主程序的主要功能是负责温度的实时显示、读出并处理 DS18B20 的测量的当前温度值,
温度测量每 1s 进行一次。这样可以在一秒之内测量一次被测温度,其程序流程见图 4.1 所示。
2
3
4
5
6
7
8
9
1
RP1
RESPACK-8
R6
250
R7
250
R8
250
R9
250
K1 键按下?
设置报警温度
调用显示子程序
调用报警子程序
初始化
发温度转换开始命令
读出温度值温度计算出来显示数据
tgtgtgtgrbbbb 刷新刷新
读取温度
N
Y
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