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基于AT89S51的温度测量系统设计.doc
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基于AT89S51的温度测量系统设计.doc
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摘要
随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一,它所给人带来的方便也
是不可否定的,其中数字温度计就是一个典型的例子,但人们对它的要求越来越高,要为现代人工
作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手,一切向着数字化控制,智
能化控制方向发展。
本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比,具有读数方便,测温范围广,测温准确,其
输出温度采用数字显示,该设计控制器使用单片机 AT89S51,测温传感器使用 DS18B20,用 3 位共阳
极 LED 数码管以串口传送数据,实现温度显示,能准确达到以上要求。
随着时代的进步和发展,单片机技术已经普及到我们生活,工作,科研,各个领域,已经成为
一种比较成熟的技术,本文将介绍一种基于单片机控制的数字温度计,本温度计属于多功能温度计,
可以设置上下报警温度,当温度不在设置范围内时,可以报警。
目录
摘要 ..................................................................................................................................................................1
目录 ..................................................................................................................................................................2
引言 ..................................................................................................................................................................3
第 1 章.数字温度计总体设计方案 ................................................................................................................5
1.1 数字温度计设计方案论证 ...............................................................................................................5
1.1.1 方案一 ...................................................................................................................................5
1.1.2 方案二 ..................................................................................................................................5
第 2 章 数字温度计详细设计 ........................................................................................................................6
2.1 主控制器 AT89S51 ...........................................................................................................................6
2.1.1 AT89s51 的特点及特性: ...................................................................................................6
2.1.2 管脚功能说明: ...................................................................................................................6
2.1.3.振荡器特性: ....................................................................................................................7
2.1.4.芯片擦除: ........................................................................................................................8
2.2.2 DS18B20 温度传感器与单片机的接口电路 .....................................................................12
2.3 显示部分电路设计 .........................................................................................................................14
2.3.1 74LS164 引脚功能及特性 .................................................................................................14
2.3.2 显示电路 ............................................................................................................................15
第 3 章 系统软件设计 ..................................................................................................................................18
3.1 主程序 .............................................................................................................................................18
3.2 读出温度子程序 .............................................................................................................................18
3.3 温度转换命令子程序 .....................................................................................................................19
3.4 计算温度子程序 ............................................................................................................................19
3.5 显示数据刷新子程序 ....................................................................................................................19
3.6 数字温度计部分程序清单 .............................................................................................................19
3.6.1 初始化程序 ......................................................................................................................19
3.6.2 主程序 .................................................................................................................................20
3.6.3 温度总子程序 .....................................................................................................................21
3.6.4 DS18B20 初始化程序 .........................................................................................................21
3.6.5 重新写 DS18B20 暂存存储器设定值 .................................................................................22
3.6.6 读出转换后的温度值 .........................................................................................................23
3.6.7 写 DS18B20 的程序 .............................................................................................................23
3.6.8 读 DS18B20 的程序,从 DS18B20 中读出两个字节的温度数据 ......................................24
3.6.9 将从 DS18B20 中读出的温度数据进行转换 ....................................................................24
3.6.10 将 16 进制的温度数据转换成压缩 BCD 码 ....................................................................25
4 总结与体会 .................................................................................................................................................26
参考文献 ........................................................................................................................................................27
引言
随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一,它所给人带来的方便也
是不可否定的,其中数字温度计就是一个典型的例子,但人们对它的要求越来越高,要为现代人工
作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手,一切向着数字化控制,智
能化控制方向发展。
本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比,具有读数方便,测温范围广,测温准确,其
输出温度采用数字显示,该设计控制器使用单片机 AT89S51,测温传感器使用 DS18B20,用 3 位共阳
极 LED 数码管以串口传送数据,实现温度显示,能准确达到以上要求。
随着时代的进步和发展,单片机技术已经普及到我们生活,工作,科研,各个领域,已经成为
一种比较成熟的技术,本文将介绍一种基于单片机控制的数字温度计,本温度计属于多功能温度计,
可以设置上下报警温度,当温度不在设置范围内时,可以报警。
关键词:单片机,数字控制,温度计, DS18B20,AT89S51
第 1 章.数字温度计总体设计方案
1.1 数字温度计设计方案论证
1.1.1 方案一
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。
1.1.2 方案二
(1).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。
从以上两种方案,很容易看出,采用方案二,电路比较简单,软件设计也比较简单,故采用了
方案二。
(2).方案二的总体设计框图
温度计电路设计总体设计方框图如图 1 所示,控制器采用单片机 AT89S51,温度传感器采用
DS18B20,用 4 位 LED 数码管以串口传送数据实现温度显示
数码管显示
时钟振荡
温度传感器
报警点按键
调整
单片机复位
主
控
制
器
图 1.1.2-1 总体设计方框图
第 2 章 数字温度计详细设计
2.1 主控制器 AT89S51
2.1.1 AT89s51 的特点及特性:
40 个引脚,4k bytes flash 片内程序存储器,128 bytes 的随机存取数据存储器(ram),32 个
外部双向输入/输出(i/o)口,5 个中断优先级 2 层中断嵌套中断,2 个 16 位可编程定时计数器,2
个全双工串行通信口,看门狗(wdt)电路,片内时钟振荡器。
图 2.1.1-1 AT89S51 引脚图
此外,at89s51 设计和配置了振荡频率可为 0hz 并可通过软件设置省电模式。空闲模式下,
cpu 暂停工作,而 ram 定时计数器,串行口,外中断系统可继续工作,掉电模式冻结振荡器而保存 ram
的数据,停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有 pdip、tqfp 和 plcc 等
三种封装形式,以适应不同产品的需求。
主要功能特性:
· 兼容 mcs-51 指令系统 · 4k 可反复擦写(>1000 次)isp flash rom
· 32 个双向 i/o 口 · 4.5-5.5v 工作电压
· 2 个 16 位可编程定时/计数器 · 时钟频率 0-33mhz
· 全双工 uart 串行中断口线 · 128x8bit 内部 ram
· 2 个外部中断源 · 低功耗空闲和省电模式
· 中断唤醒省电模式 · 3 级加密位
· 看门狗(wdt)电路 · 软件设置空闲和省电功能
· 灵活的 isp 字节和分页编程 · 双数据寄存器指针
2.1.2 管脚功能说明:
VCC:供电电压。
GND:接地。
P0 口:P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口,每脚可吸收 8TTL 门电流。当 P1 口的管脚第
一次写 1 时,被定义为高阻输入。P0 能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的
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oligaga
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