基于单片机的智能温度计的设计.doc

摘 要 随着时代的进步和发展，智能仪表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, 本文主要介绍了一个基于89C51单片机的测温系统，详细描述了利用数字温度传感器DS1 8B20开发测温系统的过程，重点对传感器在单片机下的硬件连接，软件编程以及各模块 系统流程进行了详尽分析，对各部分的电路也一一进行了介绍,该系统可以方便的实现实 现温度采集和显示，并可根据需要任意设定上下限报警温度，它使用起来相当方便，具 有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点，适合于我们日常生活和工、农 业生产中的温度测量，也可以当作温度处理模块嵌入其它系统中，作为其他主系统的辅 助扩展。DS18B20与STC89C51结合实现最简温度检测系统，该系统结构简单，抗干扰能力 强，适合于恶劣环境下进行现场温度测量，有广泛的应用前景。 关键词：温度测量；DS18B20；STC89C51 目录 1 智能仪器仪表的简介 1 1.1智能仪器仪表简介 1 1.2智能仪器仪表的作用 2 1.3本课题的背景和意义 2 2 系统设计简介 3 2.1 数字温度计简介 3 2.2 设计要求 3 2.3 设计方案论证 3 3.系统硬件设计 5 3.1主控制器选择 5 3.2显示电路 5 3.3温度传感器简介 6 3.4蜂鸣器模块电路 7 3.6电源模块 8 4 设计语言及软件介绍 8 4.1 C51语言介绍 8 4.2 keil uvision4软件介绍 9 5 系统软件设计 10 5.1 概述 10 5.2 系统程序设计模块 10 5.2.1主程序 10 5.2.2 LCD写指令子函数 11 5.2.3 LCD写数据子函数 11 5.2.4 LCD 写字符串子函数 12 5.2.5 LCD初始化子函数 13 5.2.6 DS18B20复位子函数 14 5.2.7 DS18B20读数据子函数 15 5.2.8 DS18B20写数据子函数 16 5.2.9 读取温度值并转换子函数 17 5.2.10 显示温度子函数 18 5.2.11 设置报警值子函数 18 5.2.12报警子程序 19 5.3 控制源程序 19 5.3.1 C51程序 19 5.3.2程序清单 26 5.4 调试及仿真 26 5.4.1温度计功能仿真 27 5.4.2设置报警功能仿真 27 1 智能仪器仪表的简介 1.1智能仪器仪表简介 1. LCD1602液晶显示器 工业字符型液晶，能够同时显示16x02即32个字符（16列2行）。1602液晶也叫1602字 符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。它由若干个 5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个 点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它 不能很好地显示图形（用自定义CGRAM，显示效果也不好）。 1602LCD是指显示的内容为16X2,即可以显示两行，每行16个字符液晶模块（显示字符 和数字）。市面上字符液晶大多数是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的， 因此基于HD44780写的控制程序可以很方便地应用于市面上大部分的字符型液晶。 2. 蜂鸣器 蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，在电路中用字母"H"或"HA"（旧标准用"FM "、"LB"、"JD"等）表示。蜂鸣器采用直流电压供电，其能发出单调的或者某个固定频率 的声音，如嘀嘀嘀，嘟嘟嘟等。蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型 ，通常在计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时 器等电子产品中作发声器件使用。 3. DS18B20 DS18B20数字温度传感器接线方便，封装成后可应用于多种场合，如管道式，螺纹式 ，磁铁吸附式，不锈钢封装式，型号多种多样，有LTM8877，LTM8874等等。主要根据应 用场合的不同而改变其外观。封装后的DS18B20可用于电缆沟测温，高炉水循环测温，锅 炉测温，机房测温，农业大棚测温，洁净室测温，弹药库测温等各种非极限温度场合。 耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控 制领域。 4. STC89C51 STC89C51RC是采用8051核的ISP（In System Programming）在系统可编程芯片，最高工作时钟频率为80MHz，片内含8K Bytes的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件兼容标准MCS- 51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，具有在系统可编程（ISP）特性，配合PC端的控制程序即可将用户的程 序代码下载进单片机内部，省去了购买通用编程器，而且速度更 【智能温度计设计概述】 随着科技的发展，智能仪表在各个领域得到广泛应用，智能温度计作为其中一员，凭借其高精度、大量程、高灵敏度、小巧便携和低功耗等特点，成为了日常生活和工业生产中不可或缺的工具。本文以89C51单片机为核心，结合DS18B20数字温度传感器，设计了一款能够实时监测和显示温度，并具备上下限报警功能的智能温度计。 【系统设计】 1. **89C51单片机**：作为系统的核心处理器，89C51具有强大的计算能力和丰富的接口，支持在系统编程（ISP），便于程序的更新和调试。 2. **显示电路**：采用LCD1602液晶显示器，可以清晰地显示两行16个字符的温度读数，提供直观的用户界面。 3. **DS18B20温度传感器**：该传感器提供数字信号输出，可以直接与89C51通信，减少了信号处理的复杂性。其封装多样，适应不同环境，能用于多种测温场景。 4. **蜂鸣器模块**：当温度超过预设的报警值时，蜂鸣器会发出声音警告，增强了系统的实用性。 5. **电源模块**：提供稳定电源，确保系统正常运行。 【软件设计】 1. **C51编程**：使用C51语言编写程序，C51是专为8051系列单片机设计的高级语言，易于理解和编程。 2. **Keil uVision4软件**：作为集成开发环境，用于编写、编译和调试程序，提供了便利的开发工具。 软件设计涵盖了主程序、LCD显示函数、DS18B20通信函数以及报警处理等功能模块，确保了温度的准确读取、显示和报警功能的实现。 【调试与仿真】 通过Keil uVision4进行功能仿真，验证了温度计的功能，包括温度测量和报警设置的正确性，确保了系统在实际应用中的可靠性和稳定性。 基于89C51单片机的智能温度计设计结合了DS18B20温度传感器的精确测量能力，实现了高效的温度监控与报警功能。其简洁的硬件结构、强大的软件支持和良好的环境适应性，使其在各种温度监测场合都具有广阔的应用潜力。