单片机课程设计报告(数字温度计).doc

单片机课程设计报告 课题：基于单片机的数字温度计设计 1 方案设计 2 系统的硬件设计 3.1 主控制器 3.2 显示电路 3.3 温度传感器工作原理 3.4 温度传感器接口电路 3 系统的软件设计 3.1 程序 3.2 温度测量 3.3 数码管显示 4 系统的测试与总结 附录1 原理图 附录2 源程序清单 1方案设计 本设计主要是介绍了单片机控制下的温度检测系统，详细介绍了其硬件和软件设计， 并对其各功能模块做了详细介绍，其主要功能和指标如下： 利用温度传感器（DS18B20）测量某一点环境温度 测量范围为-55 ～＋125 ，精度为±0.5 用数码管进行实际温度值显示 采用AT89S52单片机P3 .5口控制温度传感器DS18B20的温度测量，以四位数码感形式输出测量温度。 图2.1 DS18B20与单片机接口原理 图2.2　总体设计方框图 2 系统的硬件设计 2.1 主控制器 STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统 可编程Flash存储器 。STC89C52使用经典的MCS- 51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥 有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超 有效的解决方案。 具有以下标准功能： 8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，stc89c52MAX810复位电路，3个16 位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断 结构），全双工串行口。另外 STC89X52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容 被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高 运作频率35MHz，6T/12T可选。 图3.1 时钟电路与复位电路 2.2显示电路 显示采用4位数码管，图3.2.1为数码管段驱动，图3.2.2为数码管位驱动，图3.2.3为温 度显示电路 图3.2.1数码管段驱动 图3.2.2数码管位驱动 图3.2.3温度显示电路 2.3 温度传感器工作原理 DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新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。DS18B20的性能特点如下： 独特的单线接口仅需一个端口引脚进行通讯 简单的多点分布应用 无需外部器件 可通过数据线供电 零待机功耗 测温范围-55~+125 ，以0.5 递增。华氏器件-67~+2570F，以0.90F 递增 温度以9 位数字量读出 温度数字量转换时间200ms（典型值） 用户可定义的非易失性温度报警设置 报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件 DS18B20的测温原理如图3.3.3所示，图中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小 用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1，高温度系数晶振随温度变化其震荡频率 明显改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入，图中还隐含着计数门，当计数门 打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲后进行计数，进而完成温度测量 .计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将-55 所对应的基数分别置入减法计数器1和温度寄存器中，减法计数器1和温度寄存器被预置 在-55 所对应的一个基数值。 减法计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器1的预置 值减到0时温度寄存器的值将加1，减法计数器 1的预置将重新被装入,减法计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数 ,如此循环直到减法计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的 数值即为所测温图2中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性其输出用，于修 正减法计数器的预置值，只要计数门仍未关闭就重复上述过程，直至温度寄存器值达到 被测温度值，这就是DS18B20的测温原理。 图3.3.3 DS18B20测温原理图 在正常测温情况下，DS1820的测温分辨力为0.5 ，可采用下述方法获得高分辨率的温 度测量结果：首先用DS1820提供的读暂存器指令（BEH）读出以0.5 为分辨率的温度测量 结果，然后切去测量结果中的最低有效位（LSB），得到所测实际温度的整数部分Tz，然 后再用BEH指令取计数器1的计数剩余值Cs和每度计数值CD。考虑到DS1820测量温度的整