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基于单片机的智能温度计的设计.doc
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基于单片机的智能温度计的设计.doc
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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 DS18B20 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,而且速度更快。
STC89C51RC 系列单片机是单时钟/机器周期(1T)的兼容 8051 内核单片机,是高速/ 低功
耗的新一代 8051 单片机,全新的流水线/精简指令集结构,内部集成 MAX810 专用复位电
路。
1.2 智能仪器仪表的作用
1. LCD1602 液晶显示器:显示传感器当前所感受到的温度
2. 蜂鸣器:当当前温度超过或低于所固定温度时工作,即发出警报
3. STC89C51:储存用户程序实现程序功能
4. DS18B20:感受温度,用于获取温度
1.3 本课题的背景和意义
2 系统设计简介
2.1 数字温度计简介
数字温度计可以准确的判断和测量温度,以数字显示,而非指针或水银显示。故称
数字温度计或数字温度表。数字温度计采用温度敏感元件也就是温度传感器(如铂电阻,
热电偶,半导体,热敏电阻等),将温度的变化转换成电信号的变化,如电压和电流的
变化,温度变化和电信号的变化有一定的关系,如线性关系,一定的曲线关系等,这个
电信号可以使用模数转换的电路即 AD 转换电路将模拟信号转换为数字信号,数字信号
再送给处理单元,如单片机或者 PC 机等,处理单元经过内部的软件计算将这个数字信
号和温度联系起来,成为可以显示出来的温度数值,如 25.0 摄氏度,然后通过显示单
元,如 LED,LCD 或者电脑屏幕等显示出来给人观察。这样就完成了数字温度计的基本
测温功能。
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