基于单片机的数字温度计和数字钟设计

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1、武汉理工大学《专业课程设计2》课程设计说明书摘要随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到生活、工作、科研等各个领域，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和数字钟，本数字温度计属于多功能温度计，可以任意设置温度的上下限报警功能，当温度不在设定范围内时，可以报警；本数字钟可以同步显示时间日历，日期和时间都可通过按键校整。本系统采用的DS1302可为掉电保护电源提供可编程的充电功能，并且可以关闭充电功能。本系统显示部分采用LCD液晶显示屏显示，可通过按键切换工作界面，工作方便，外形美观。单片机控制无疑是人们追求的目标之

2、一，它给人带来的方便是不可否定的，其中数字温度计和数字钟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单片机技术入手，一切向着数字化、智能化控制的方向发展。本文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，测温准确度高，其输出温度采用数字显示，主要适用于对测温要求比较准确的场所或科研实验室；本文所介绍的数字钟采用了低功耗实时时钟电路DS1302，它可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿等多种功能。同时可为掉电保护电源提供可编程的充电功能，并且可以关闭充电功

3、能。本系统选用低功耗、高性能CMOS8位微控制器AT89S52作为控制核心，采用温度传感器DS18B20准确测量温度，采用液晶显示屏LCD1604显示实时温度和同步的时间日历。经过反复测试，本系统能准确完成各项功能。23武汉理工大学《专业课程设计2》课程设计说明书2方案采用温度传感器DS18B20测量温度，采用LCD液晶显示屏显示实时温度和同步的时间日历。本系统可考虑选用一只温度传感器DS18B20，DS18B20不仅可以很容易直接读取被测温度值进行显示，而且温度传感器DS18B20具有独特的一线接口，只需要一条口线就可多点通信，无需外部元件，简

4、化了分布式温度传感应用。本系统采用液晶显示屏LCD1604显示实时温度和同步的时间日历，电路简单，功耗低，显示信息量大，显示质量高，显示界面美观、友好，可以很好的满足设计要求。综上所述，方案一的感温电路和显示电路设计繁杂，能量损耗大；方案二的设计电路简单，显示界面美观、友好，并且软件设计也比较简单，所以本系统选用方案二实现实时温度和同步的时间日历的显示功能。2.2系统总体设计框图数字温度计和数字钟电路的总体设计方框图如图1所示。主控制器LCD显示温度传感器单片机复位时钟振荡掉电保护电路图1总体设计方框图本系统控制器采用单片机AT89S52，温度传

5、感器采用DS18B20，采用DS1302实现掉电充电功能，用液晶显示屏LCD1604显示实时温度和同步的时间日历。2.2.1主控制器单片机AT89S52具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用，系统可用二节电池供电。2.2.2显示电路显示电路采用液晶显示屏LCD1604进行显示，单片机从P0口传输温度和时间数据驱动LCD1604进行显示。23武汉理工大学《专业课程设计2》课程设计说明书2.2.3温度传感器温度传感器DS18B20是一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元

6、件相比，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具有独特的单线接口，仅需一个端口引脚进行通信，并且多个DS18B20可并联在惟一的三线上，实现多点组网功能；用户还可根据需要定义报警设置，十分方便。2.2.3.1DS18B20内部结构DS18B20采用3脚PR－35封装或8脚SOIC封装，其内部结构框图如图2所示。C64位ROM和单线接口高速缓存存储器控制逻辑辑辑温度传感器高温触发器TH低温触发器TL配置寄存器8位CRC发生器VddI/O图2DS18B20内部结构2.2.3.2DS18B20

7、测温原理如图4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振荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入。图中还隐藏着计数门，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℃所对应的一个基数分别置入减法计数器1和温度寄存器中，计数器1和温度寄存器被预置在－55℃所对应的一个基数值。23武汉理工大学《专业课程设计2》课程设计说明书图4DS18B20测温

8、原理图减法计数器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