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    温度计实验报告

    时间：2021-03-09 00:07:15 来源：蒲公英阅读网 本文已影响人 蒲公英阅读网手机站

    相关热词搜索：温度计 实验 报告

    温度计实验报告 本文关键词：温度计，实验，报告

    温度计实验报告 本文简介：4河南理工大学单片机课程设计报告姓名：王静杨晓雪学号:0828030090/0828010150专业：电气工程及其自动化指导老师：李宏伟时间：2011年6月24日摘要：在这个信息化高速发展的时代，单片机作为一种最经典的微控制器，单片机技术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

    温度计实验报告 本文内容：

    4

    河南理工大学

    单片机课程设计报告

    姓

    名

    ：

    王静

    杨

    晓

    雪

    学

    号

    :0828030090/0828010150

    专

    业：电气工程及其自动化

    指导老师：

    李

    宏

    伟

    时

    间：2011年6月24日

    摘要：在这个信息化高速发展的时代，单片机作为一种最经典的微控制器，单片机技术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，作为自动化专业的学生，我们学习了单片机，就应该把它熟练应用到生活之中来。本文将介绍一种基于单片机控制的数字温度计，本温度计属于多功能温度计，可以设置上下报警温度，当温度不在设置范围内时，可以报警。本文设计的数字温度计具有读数方便，测温范围广，测温精确，数字显示，适用范围宽等特点。

    关键词：单片机，数字控制，数码管显示，温度计，DS18B20，AT89S52。

    目录

    1、概述3

    1.1设计目的3

    1.2设计原理3

    1.3设计难点3

    2

    、系统总体方案及硬件设计4

    2.1数字温度计设计方案论证5

    2.2.

    主控制器5

    2.2.3温度传感器…………………………………………………………5

    2.3

    DS18B20温度传感器与单片机的接口电路7

    2.4

    系统整体硬件电路设计8

    3、系统软件设计9

    3.1初始化程序9

    3.2读出温度子程序10

    3.3读、写时序子程序11

    3.4延时程序12

    4

    Proteus软件仿真14

    5、课程设计体会16

    附录1…………………………………………………………………………………………….17

    附录2……………………………………………………………………………….22

    1概述

    1.1设计目的

    随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，其中数字温度计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数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。

    本设计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，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用，可广泛用于食品库、冷库、粮库、温室大棚等需要控制温度的地方。目前,该产品已在温控系统中得到广泛的应用。

    1.2设计原理

    本系统是一个基于单片机AT89S52的数字温度计的设计，用来测量环境温度，测量范围为-50℃—110℃度。整个设计系统分为4部分：单片机控制、温度传感器、数码显示以及键盘控制电路。整个设计是以AT89S52为核心，通过数字温度传感器DS18B20来实现环境温度的采集和A/D转换，同时因其输出为数字形式，且为串行输出，这就方便了单片机进行数据处理，但同时也对编程提出了更高的要求。单片机把采集到的温度进行相应的转换后，使之能够方便地在数码管上输出。LED采用四位一体共阴的数码管。

    1.3设计难点

    此设计的重点在于编程，程序要实现温度的采集、转换、显示和上下限温度报警，其外围电路所用器件较少，相对简单，实现容易。

    2

    系统总体方案及硬件设计

    2.1数字温度计设计方案论证

    由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路，感温电路比较麻烦。进而考虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常容易想到的，所以可以采用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。

    2.2总体设计框图

    温度计电路设计总体设计方框图如图1所示，控制器采用单片机AT89S52，温度传感器采用DS18B20，用4位共阴LED数码管以串口传送数据实现温度显示。

    图1

    总体设计框图

    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，适合便携手持式产品的设计使用。

    2.2.2

    显示电路

    显示电路采用4位共阴LED数码管，从P0口输出段码，P2.0—P2.3作片选端。但在焊电路板的时候发现数码管亮度不够，所以在P2.0—P2.3端口接四个10K的电阻和四个NPN的三极管，以使数码管高亮显示。

    2.2.3温度传感器

    DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司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。

    图2

    DS18B20内部结构

    64位ROM的结构开始８位是产品类型的编号，接着是每个器件的惟一的序号，共有48位，最后８位是前面56位的CRC检验码，这也是多个DS18B20可以采用一线进行通信的原因。温度报警触发器ＴＨ和ＴＬ，可通过软件写入用户报警上下限。

    DS18B20温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的EERAM。高速暂存RAM的结构为８字节的存储器，结构如图3所示。头２个字节包含测得的温度信息，第３和第４字节ＴＨ和ＴＬ的拷贝，是易失的，每次上电复位时被刷新。第５个字节，为配置寄存器，它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率。DS18B20工作时寄存器中的分辨率转换为相应精度的温度数值。该字节各位的定义如图3所示。低５位一直为１，ＴＭ是工作模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式，DS18B20出厂时该位被设置为０，用户要去改动，R1和R0决定温度转换的精度位数，来设置分辨率。

    温度

    LSB

    温度

    MSB

    TH用户字节1

    TL用户字节2

    配置寄存器

    保留

    保留

    保留

    CRC

    图3

    DS18B20字节定义

    由下面表1可见，DS18B20温度转换的时间比较长，而且分辨率越高，所需要的温度数据转换时间越长。因此，在实际应用中要将分辨率和转换时间权衡考虑。

    高速暂存ＲＡＭ的第６、７、８字节保留未用，表现为全逻辑１。第９字节读出前面所有８字节的CRC码，可用来检验数据，从而保证通信数据的正确性。

    当DS18B20接收到温度转换命令后，开始启动转换。转换完成后的温度值就以16位带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存存储器的第１、２字节。单片机可以通过单线接口读出该数据，读数据时低位在先，高位在后，数据格式以0.0625℃／LSB形式表示。

    当符号位Ｓ＝０时，表示测得的温度值为正值，可以直接将二进制位转换为十进制；当符号位Ｓ＝１时，表示测得的温度值为负值，要先将补码变成原码，再计算十进制数值。表2是一部分温度值对应的二进制温度数据。

    表1

    DS18B20温度转换时间表

    DS18B20完成温度转换后，就把测得的温度值与RAM中的TH、TＬ字节内容作比较。若Ｔ＞TH或T＜TL，则将该器件内的报警标志位置位，并对主机发出的报警搜索命令作出响应。因此，可用多只DS18B20同时测量温度并进行报警搜索。

    在64位ROM的最高有效字节中存储有循环冗余检验码（CRC）。主机ROM的前56位来计算CRC值，并和存入DS18B20的CRC值作比较，以判断主机收到的ROM数据是否正确。

    2.3

    DS18B20温度传感器与单片机的接口电路

    图4

    DS18B20与单片机的接口电路

    DS18B20可以采用两种方式供电，一种是采用电源供电方式，此时DS18B20的1脚接地，2脚作为信号线，3脚接电源。另一种是寄生电源供电方式，如图4

    所示单片机端口接单线总线，为保证在有效的DS18B20时钟周期内提供足够的电流，可用一个MOSFET管来完成对总线的上拉，多个DS18B20可以将2口串接到一条总线上，而本设计只用了一个DS18B20。

    当DS18B20处于写存储器操作和温度A/D转换操作时，总线上必须有强的上拉，上拉开启时间最大为10us。采用寄生电源供电方式时VDD端接地。由于单线制只有一根线，因此发送接口必须是三态的。

    2.4

    系统整体硬件电路设计

    2.4.1

    主板电路

    系统整体硬件电路包括，传感器数据采集电路，温度显示电路，上下限报警调整电路，单片机主板电路等，单片机主板电路如图5

    所示：

    图5

    单片机主板电路

    图5

    中包括时钟振荡电路和按键复位电路，按键复位电路是上电复位加手动复位，使用比较方便，在程序跑飞时，可以手动复位，这样就不用在重起单片机电源，就可以实现复位。另外扩展电路中，蜂鸣器可以在被测温度不在上下限范围内时，发出报警鸣叫声音，同时LED数码管将没有被测温度值显示，这时可以调整报警上下限，从而测出被测的温度值。

    2.4.2

    显示电路

    显示电路是使用的串口显示，这种显示最大的优点就是使用口资源比较少，只用P0和P3口,串口的发送和接收，采用4位共阴LED数码管，从P0口输出段码，P2.0—P2.3作片选端。但在焊电路板的时候发现数码管亮度不够，所以在P2.0—P2.3端口接四个10K的电阻和四个NPN的三极管，期望增加驱动电流，以使数码管高亮显示。

    图6

    温度显示电路

    3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等。

    3.1初始化程序

    DQ置1

    短延时

    DQ置0

    延时450us

    DQ置1

    延时15-60us

    延时至少60us

    X=~DQ

    结束

    X=DQ

    图7

    初始化程序流程图

    3.2读出温度子程序

    读出温度子程序的主要功能是读出RAM中的2字节，读出温度的低八位和高八位，在读出时需进行CRC校验，校验有错时不进行温度数据的改写。其程序流程图如图8示

    初始化

    发跳过ROM指令

    开始温度转换

    延时2ms

    初始化

    写入跳过ROM、读取暂存器和CRC字节指令

    读取温度的低八位和高八位

    取中间八位

    结束

    图8

    读温度程序流程图

    3.3读、写时序子程序

    读写的程序是本次设计中的重点和难点，通过我们对其时序的分析，从而写出高效的程序。

    写1，0时序

    读0，1时序

    DQ=0

    延时15us

    dat

    //闪烁间隔标志

    bit

    beep_st;

    //蜂鸣器间隔标志

    sbit

    DIAN

    =

    P0^7;

    //小数点

    uchar

    x=0;

    //计数器

    signed

    char

    m;

    //温度值全局变量

    uchar

    n;

    //温度值全局变量

    uchar

    set_st=0;

    //状态标志

    signed

    char

    shangxian=38;

    //上限报警温度，默认值为38

    signed

    char

    xiaxian=5;

    //下限报警温度，默认值为38

    uchar

    code

    LEDData[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F,0x00};

    unsigned

    int

    ReadTemperature(void);

    /*****延时子程序*****/

    void

    Delay(uint

    num)

    {

    while(

    --num

    );

    }

    /*****初始化定时器0*****/

    void

    InitTimer(void)

    {

    TMOD=0x1;

    TH0=0x3c;

    TL0=0xb0;

    //50ms（晶振12M）

    }

    /*****定时器0中断服务程序*****/

    void

    timer0(void)

    interrupt

    1

    using

    0

    {

    TH0=0x3c;

    TL0=0xb0;

    x++;

    }

    /*****外部中断0服务程序*****/

    void

    int0(void)

    interrupt

    0using

    1

    {

    EX0=0;

    //关外部中断0

    if(DEC==0

    if(shangxian99)shangxian=99;

    }

    else

    if(ADD==0

    if(xiaxian>shangxian)xiaxian=shangxian;

    }

    }

    /*****读取温度*****/

    void

    check_wendu(void)

    {

    uint

    a,b,c;

    c=ReadTemperature()-5;

    //获取温度值并减去DS18B20的温漂误差

    a=c/100;

    //计算得到十位数字

    b=c/10-a*10;

    //计算得到个位数字

    m=c/10;

    //计算得到整数位

    n=c-a*100-b*10;

    //计算得到小数位

    if(m99){m=99;n=9;}

    //设置温度显示上限

    }

    /*****显示开机初始化等待画面*****/

    Disp_init()

    {

    P0

    =

    0x40;

    //显示-

    P2

    =

    0xf7;

    Delay(200);

    P2

    =

    0xfb;

    Delay(200);

    P2

    =

    0xfd;

    Delay(200);

    P2

    =

    0xfe;

    Delay(200);

    P2

    =

    0xff;

    //关闭显示

    }

    /*****显示温度子程序*****/

    Disp_Temperature()

    //显示温度

    {

    P2

    =

    0xf7;

    P0

    =0x39;

    //显示C

    Delay(300);

    P2

    =

    0xfb;

    P0

    =LEDData[n];

    //显示个位

    Delay(300);

    P2

    =

    0xfd;

    P0

    =LEDData[m%10];

    //显示十位

    DIAN

    =

    1;

    //显示小数点

    Delay(300);

    P2

    =

    0xfe;

    P0

    =LEDData[m/10];

    //显示百位

    Delay(300);

    P2

    =

    0xff;

    //关闭显示

    }

    /*****显示报警温度子程序*****/

    Disp_alarm(uchar

    baojing)

    {P2

    =

    0xf7;

    P0

    =0x39;

    //显示C

    Delay(200);

    P2

    =

    0xfb;

    P0

    =LEDData[baojing%10];

    //显示十位

    Delay(200);

    P2

    =

    0xfd;

    P0

    =LEDData[baojing/10];

    //显示百位

    Delay(200);

    P2

    =

    0xfe;

    if(set_st==1)P0

    =0x76;

    else

    if(set_st==2)P0

    =0x38;

    //上限H、下限L标示

    Delay(200);

    P2

    =

    0xff;

    //关闭显示

    }

    /*****报警子程序*****/

    void

    Alarm()

    {

    unsigned

    int

    i;

    {

    for(i=0;i2)set_st=0;

    }

    if(set_st==0)

    {

    EX0=0;

    //关闭外部中断0

    EX1=0;

    //关闭外部中断1

    check_wendu();

    Disp_Temperature();

    if(m>=shangxian)

    P1_0=1;

    else

    P1_0=0;

    if(m=shangxian)||(m=10){shanshuo_st=~shanshuo_st;x=0;}

    if(shanshuo_st)

    {Disp_alarm(shangxian);}

    }

    else

    if(set_st==2)

    {

    BEEP=1;

    //关闭蜂鸣器

    EX0=1;

    //开启外部中断0

    EX1=1;

    //开启外部中断1

    if(x>=10){shanshuo_st=~shanshuo_st;x=0;}

    if(shanshuo_st)

    {Disp_alarm(xiaxian);}

    }

    }

    }

    /*****END*****/

    附录2：整体原理图：

  • 关于人生哲学说说|哲学与人生
  • 老人没食欲吃什么食物好:老人没有食欲吃什
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  • 属龙2017年的4月份运势怎么样:属龙2017年运
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