设计论文基于单片机的数字温度计设计

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1、1．设计任务与要求本课题的研究方法是利用单片机和数字温度传感器DS18B20设计一台数字温度计。单片机作为主控制器，数字温度传感器DS18B20作为测温元件，传感器DS18B20可以读取被测量温度值，进行转换，从而用4位共阳极LED数码管来显示转换后的温度值，可以设定温度的上下限报警功能，实现报警提示。2.系统的总体设计方案本设计将利用DS18B20智能温度传感器和单片机小系统，设计一个数字温度采集系统。并设计一个人机接口电路：键盘采用独立按键（功能自定义），显示器采用共阴极4位LED显示。系统的总体设计方案框图如图2.1所示系统设计系统硬件设

2、计复位电路晶振电路测温电路显示电路报警电路按键电路测温模块显示模块报警模块按键模块系统调试系统软件设计图2.1系统的总体设计方案框图3.硬件设计本设计采用的是AT89C52单片机为核心的数字温度计，包含了利用温度传感器DS18B20的测温电路、外接键盘、显示电路、报警电路、复位电路和晶振电路。以DS18B20为主要测温元件进行实时监控温度值。以4位数码管为显示器件，利用单片机的P0口和电阻排来驱动4位数码管的显示；利用单片机的P1.7来驱动温度传感器DS18B20测温；报警电路利用三极管放大作用驱动报警器报警；按键是利用单片机的P1口和上拉电阻

3、来驱动工作3.1复位电路设计复位电路有上电自动复位和按键手动复位两种方式。上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的，只要电源VCC的上升时间不超过1ms，就可以实现自动上电复位，即接通电源就成了系统的复位初始化。按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。其中，按键电平复位是通过使复位端经电阻与VCC电源接通而实现的，而按键脉冲复位则是利用RC微分电路产生的正脉冲来实现的。本系统的复位电路采用上电复位方式。复位电路图如图3.1所示：图3.1复位电路图3.2晶振电路设计对于每个系统工程的晶振电路，都是用于单片机工作所需要的时钟信号，单片机只有在

4、时钟信号的控制下，其各部件之间才能协调一致工作，时钟信号控制着计算机的工作节奏。在单片机的TXAL1、TXAL12、之间跨接晶体振荡器和微调电容，可以和单片机内部的振荡器构成一个稳定的自激振荡器，这就是单片机的晶振电路。这种方式称之为内部的时钟源方式。电容C1和C2的主要作用是帮助振荡器起振，且振荡器大小对振荡频率有微调作用，在80C51系列中电容的大小30皮法。另外，振荡器的频率只要由石英晶振的频率来决定本次设计选用12MHz。本系统的晶振电路如图3.2所示：图3.2晶振电路图3.3DS18B20芯片简介DS18B20主要由4部分组成：64位

5、ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20外形及管脚排列如图3.8和表3-3所示[5]。DS18B20管脚排列如表3-1所示。表3-1DS18B20引脚定义：序号名称引脚功能描述1GND地信号2DQ数据输入/输出引脚。开漏单总线接口引脚。当被用着在寄生电源下，也可以向器件提供电源。3VDD可选择的VDD引脚。当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。3.4测温电路设计数字温度传感器DS18B20的测温电路如图所示3.3所示：图3.3DS18B20的测温电路3.5按键模块设计利用单片机的IO口实现按键的中断输入。另

6、外需要一个与门实现与中断端口的连接。按键电路如图3.4所示，期中按键K1为进入/退出设置键；K2为增加键；K3为减少键。当按下K1键一次时，进入温度报警上线调节，此时显示软件设置的温度报警上线，按K2或K3分别对报警温度进行加一或减一。当再次按下K1键时，进入温度报警下线调节，此时显示软件设置的温度报警下线，按K2或K3分别对报警温度进行加一或减一。当第三次按下K1键时，退出温度报警线设置。显示当前温度。按键模块电路如图3.4所示图3.4按键模块电路图3.6报警电路设计三极管8550驱动蜂鸣器：报警电路如图3.5所示三极管来驱动蜂鸣器BUZ1。

7、图3.5报警电路图3.7显示电路设计采用四位共阴极LED数码管来显示温度的大小，可以直接读取。四位数码管的显示电路如图3.6所示，从左到右依次是百位，十位，个位，十分位。图3.6显示电路图4.系统软件设计系统程序主要包括主程序，读出温度子程序，温度转换命令子程序，计算温度子程序，显示数据刷新子程序和按键扫描处理子程序等。4.1主程序流程图主程序的主要功能是负责温度的实时显示、读出并处理DS18B20的测量的当前温度值，温度测量每1s进行一次。这样可以在一秒之内测量一次被测温度，其程序流程见图4.1所示。K1键按下？设置报警温度调用显示子程序调用

8、报警子程序初始化发温度转换开始命令读出温度值温度计算出来显示数据tgtgtgtgrbbbb刷新刷新读取温度NY图4.1主程序流程图4.2读出温度子程序