單片機(jī)課程設(shè)計(jì)-數(shù)字溫度計(jì)

1、武 夷 學(xué) 院 課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱：?jiǎn)纹瑱C(jī)及嵌入式技術(shù)設(shè)計(jì)題目：數(shù)字溫度計(jì)學(xué)生班級(jí)：13計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)（1）班學(xué)生姓名：陳圣盛、周鵬飛、劉犇指導(dǎo)教師：焦金濤完成日期：2015-12-25數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)學(xué)院 課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目研究報(bào)告目 錄第 1 章 項(xiàng)目簡(jiǎn)介31.1 項(xiàng)目名稱31.2 開(kāi)發(fā)人員31.3 指導(dǎo)教師3第 2 章 項(xiàng)目研究意義32.1 課程設(shè)計(jì)概述32.2 需求分析32.3 研究意義4第 3 章 采用的技術(shù)43.1 課程設(shè)計(jì)的方案設(shè)計(jì)論證43.2 重要算法的設(shè)計(jì)、流程描述7第4 章 課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目進(jìn)度表8第5 章 課程設(shè)計(jì)任務(wù)分配表8第6 章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)961 程序設(shè)計(jì)思想962 程序最終實(shí)

2、現(xiàn)結(jié)果9第7 章 源程序10第8 章 設(shè)計(jì)心得15第9 章 參考文獻(xiàn)15 數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)學(xué)院 第 1 章 項(xiàng)目簡(jiǎn)介1.1 項(xiàng)目名稱 數(shù)字溫度計(jì)1.2 開(kāi)發(fā)人員 13計(jì)科1班 陳圣盛（組長(zhǎng)）、周鵬飛、劉犇1.3 指導(dǎo)教師 焦金濤第 2 章 項(xiàng)目研究意義2.1 課程設(shè)計(jì)概述 隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展和傳統(tǒng)工業(yè)改造的逐步實(shí)現(xiàn)能夠獨(dú)立工作的溫度檢測(cè)和顯示系統(tǒng)應(yīng)用于諸多領(lǐng)域。傳統(tǒng)的溫度檢測(cè)以熱敏電阻為溫度敏感元件。熱敏電阻的成本低，但需后續(xù)信號(hào)處理電路，而且可靠性相對(duì)較差，測(cè)溫準(zhǔn)確度低，檢測(cè)系統(tǒng)也有一定的誤差。與傳統(tǒng)的溫度計(jì)相比，這里設(shè)計(jì)的數(shù)字溫度計(jì)具有讀數(shù)方便，測(cè)溫范圍廣，測(cè)溫精確，數(shù)字顯示，適用范圍

3、寬等特點(diǎn)。選用STC89C52單片機(jī)作為主控制器件，實(shí)現(xiàn)溫度顯示。通過(guò)DSl8B20直接讀取被測(cè)溫度值，該器件的物理化學(xué)性能穩(wěn)定，線性度較好，測(cè)量溫度范圍寬，測(cè)量精度高 DS18B20 的測(cè)量范圍為 -55 + 125 ； 在 -10+ 85C 范圍內(nèi)，精度為 0.5C 。2.2 需求分析 目前溫度計(jì)的發(fā)展很快，從原始的玻璃溫度計(jì)管溫度計(jì)發(fā)展到了現(xiàn)在的熱電阻溫度計(jì)、熱電偶溫度計(jì)、數(shù)字溫度計(jì)、電子溫度計(jì)等等。隨著各類電子產(chǎn)品的便攜化，可用于片上測(cè)溫的集成溫度傳感器的發(fā)展便越趨灼熱化。傳感器屬于信息技術(shù)的前沿尖端產(chǎn)品，尤其是溫度傳感器被廣泛用于工農(nóng) 業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究和生活等領(lǐng)域，數(shù)量高居各種傳感器

4、之首。我們所設(shè)計(jì)的數(shù)字溫度計(jì)精度較高，能直觀地顯示溫度，并且有警報(bào)系統(tǒng)，在蔬菜大棚、工作車間、室溫檢測(cè)等，都有較高使用價(jià)值。2.3 研究意義 目前的溫度計(jì)中傳感器是它的重要組成部分，它的精度、靈敏度基本決定了溫度計(jì)的精度、測(cè)量范圍、控制范圍和用途等。傳感器應(yīng)用極其廣泛，目前已經(jīng)研制出多種新型傳感器。但是，作為應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)系統(tǒng)要求選用適宜的傳感器，并與自己設(shè)計(jì)的系統(tǒng)連接起來(lái)，從而構(gòu)成性能優(yōu)良的監(jiān)控系統(tǒng)。伴隨著我們軟件開(kāi)發(fā)水平的提高，我們有必加深對(duì)溫度傳感器的認(rèn)識(shí)，要進(jìn)一步提高溫度計(jì)設(shè)計(jì)上的智能化程度。第 3 章 采用的技術(shù)3.1 課程設(shè)計(jì)的方案設(shè)計(jì)論證我們所設(shè)計(jì)的數(shù)字溫度計(jì)主要使用到

5、了51單片機(jī)中的3個(gè)器件:蜂鳴器、發(fā)光二極管LED顯示器和DS18B20溫度傳感器。首先通過(guò)溫度傳感器獲取周圍的環(huán)境溫度，在LED上直觀地顯示出來(lái)，倘若溫度過(guò)高、過(guò)低，蜂鳴器就會(huì)報(bào)警。蜂鳴器：蜂鳴器的工作電路如圖3-1.1所示，蜂鳴器電流一般比較大，單片機(jī)的I/O 口是無(wú)法直接驅(qū)動(dòng)，所以要利用放大電路來(lái)驅(qū)動(dòng)，一般使用三極管來(lái)放大電流；通過(guò)P2.3來(lái)控制蜂鳴器，當(dāng)我們需要蜂鳴器工作的時(shí)候輸入高電平，而蜂鳴器不需要鳴叫的時(shí)候，將I/O 口設(shè)置為低電平即可。在我們不用蜂鳴器的時(shí)候，注意將I/O設(shè)置為低電平，為了防止漏電。圖3-1 蜂鳴器驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)光二極管LED顯示器：在51單片機(jī)中，一共使用兩個(gè)74

6、HC573驅(qū)動(dòng)段位、位選，使用16個(gè)IO口。在代碼中，段位和位選都通過(guò)P0端口寫入數(shù)據(jù)，通過(guò)P2.6口控制段位，通過(guò)P2.7口控制位選。動(dòng)態(tài)顯示數(shù)據(jù)過(guò)程中，我們先通過(guò)P0口寫入字形碼、P2.6口鎖存字形碼數(shù)據(jù)，寫入的數(shù)據(jù)同時(shí)傳給每一個(gè)LED燈。之后通過(guò)P0口寫入位選信號(hào)， P2.7寫1，寫0，鎖存數(shù)據(jù)，寫入的數(shù)據(jù)指定了字形碼顯示的位置。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們僅使用到了3個(gè)LED數(shù)碼管。圖3-2數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路DS18B20：?jiǎn)尉€數(shù)字溫度傳感器，即“一線器件”，其具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：（1）采用單總線的接口方式與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊。 單總線具有

7、經(jīng)濟(jì)性好，抗干擾能力強(qiáng)，適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，使用方便等優(yōu)點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。 ( 2 )測(cè)量溫度范圍寬，測(cè)量精度高 DS18B20的測(cè)量范圍為-55+ 125 ； 在-10+ 85C范圍內(nèi)，精度為0.5C 。 單總線即只有一根數(shù)據(jù)線，系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)交換，控制都由這根線完成。 單總線通常要求外接一個(gè)約為 4.7K10K 的上拉電阻，這樣，當(dāng)總線閑置時(shí)其狀態(tài)為高電平。 圖3-3溫度測(cè)量IC DS18B20經(jīng)轉(zhuǎn)換所得的溫度值以二字節(jié)補(bǔ)碼形式存放在高速暫存存儲(chǔ)器的第0和第1個(gè)字節(jié)。所以當(dāng)我們只想簡(jiǎn)單的讀取溫度值的時(shí)候，只用讀取暫存器中的第0和第1個(gè)字

8、節(jié)就可以了。 簡(jiǎn)單的讀取溫度值的步驟如下： 跳過(guò)ROM操作 發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換命令 跳過(guò)ROM操作 發(fā)送讀取溫度命令 讀取溫度值單片機(jī)：本次設(shè)計(jì)使用單片機(jī)芯片STC89C52 STC89C52的工作特性: 主要特性： 與MCS-51 兼容 8K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 壽命：1000寫/擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年 全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 512內(nèi)部RAM 圖3-4 STC89C52引腳圖32可編程I/O線 兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 5個(gè)中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路3.2 重要算法的設(shè)計(jì)、流程描述開(kāi)始 S51寄存器初始化18b20存在 N

9、 Y 溫度轉(zhuǎn)換命令讀取溫度發(fā)DS18B20復(fù)位命令發(fā)跳過(guò)ROM命令發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開(kāi)始命令 結(jié)束 圖3-2溫度提示 溫度數(shù)據(jù)處理理 圖 3-5 DS18B20初始化流程圖 圖3-6 溫度轉(zhuǎn)換流程圖 第4 章 課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目進(jìn)度表日期完成的工作2015.12.21方案確定，查找資料2015.12.22功能分析、代碼編寫2015.12.23調(diào)試程序、改進(jìn)程序、撰寫報(bào)告2015.12.24答辯考核2015.12.25交課程設(shè)計(jì)紙質(zhì)和電子版材料第5 章 課程設(shè)計(jì)任務(wù)分配表成員座號(hào)項(xiàng)目?jī)?nèi)容序號(hào)陳圣盛26號(hào)1、 代碼編寫與修改2、可行性研究01周鵬飛15號(hào)1、 報(bào)告撰寫2、功能合理性分析02劉犇16號(hào)1、 程序調(diào)

10、試及異常處理2、 方案擬定03第6 章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)61 程序設(shè)計(jì)思想我們所設(shè)計(jì)的數(shù)字溫度計(jì)使用到了51單片機(jī)中的3個(gè)器件:蜂鳴器、發(fā)光二極管LED顯示器和DS18B20溫度傳感器。DS18B20溫度傳感器測(cè)量范圍大，測(cè)量數(shù)值相對(duì)精確，通過(guò)對(duì)這些器件我們可以制作一個(gè)既能顯示溫度，又有報(bào)警系統(tǒng)的數(shù)字溫度計(jì)。由于從器件DS18B20采用單總線的接口方式與主機(jī)相連，一次只能讀取一位數(shù)據(jù)，對(duì)讀取到的數(shù)據(jù)，我們要進(jìn)行轉(zhuǎn)換，順序?yàn)椋篵itucharunitfloat，對(duì)于最終獲取的float類型的數(shù)據(jù)，我們就可以很方便對(duì)它進(jìn)行操作，通過(guò)求余、求模運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)LED數(shù)碼管逐個(gè)顯示數(shù)據(jù)；通過(guò)數(shù)值大小判斷，控制蜂鳴器

11、的開(kāi)關(guān)，最終實(shí)現(xiàn)數(shù)字溫度計(jì)的全部功能。62 程序最終實(shí)現(xiàn)結(jié)果 圖6-1實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示 將數(shù)據(jù)燒錄到單片機(jī)之后的結(jié)果如圖所示，圖中所示溫度下，蜂鳴器發(fā)出警報(bào)。為了便于觀察，當(dāng)溫度超過(guò)26攝氏度、低于24攝氏度，蜂鳴器都將發(fā)出警報(bào)，實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，需要修改這一部分代碼。第7 章 源程序/初始化ROM操作指令（寫）存儲(chǔ)器操作指令（寫）數(shù)據(jù)傳輸（讀）#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define ON 0#define OFF 1sbit FM=P23;sbit DS=P22; /接口定義uint temp; /

12、溫度值uchar flag1; / 標(biāo)志sbit dula=P26;sbit wela=P27;unsigned char code table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d, 0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71;unsigned char code table1=0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd, 0x87,0xff,0xef;void delay(uint count) /delay uint i; while(count) i=200; while(i0) i

13、-; count-; void dsreset(void) /初始化命令 uint i; DS=0;/DS表示P2.2口，這里通過(guò)單片機(jī)拉低電壓 i=103; /將總線拉低480us960us while(i0)i-; DS=1; /然后拉高總線，若DS18B20做出反應(yīng)會(huì)將在15us60us后將總線拉低 i=4; /15us60us等待 while(i0)i-;bit tmpreadbit(void) /讀取溫度（一位數(shù)據(jù)） uint i; bit dat; DS=0;i+; /i+ for delay DS=1;i+;i+;/拉低電平，之后提高，一段時(shí)間之后讀取數(shù)據(jù)（1us15us） da

14、t=DS; i=8;while(i0)i-;/等待時(shí)間（不進(jìn)行操作） return (dat);uchar tmpread(void) /讀取溫度（8位-uchar） uchar i,j,dat; dat=0; for(i=1;i=8;i+) j=tmpreadbit(); dat=(j1); /讀出的數(shù)據(jù)最低位在最前面，這樣剛好一個(gè)字節(jié)在DAT里 return(dat);/* 向18B20寫入一個(gè)字節(jié)* 輸入dat*/void tmpwritebyte(uchar dat) uint i; uchar j; bit testb; /定義一個(gè)位變量，如果是1，就寫1，如果不是就向D1820寫0

15、 for(j=1;j1; if(testb) /write 1 DS=0; i+;i+; /大于1us（進(jìn)行兩次i+，必定大于1us，小于15us） DS=1; i=8;while(i0)i-; /小于60us else DS=0; /write 0 i=8;while(i0)i-; /小于60us DS=1; i+;i+; /*讓18B20開(kāi)始轉(zhuǎn)換溫度0x44*輸入com*/void tmpchange(void) /DS18B20 begin change dsreset(); delay(1); tmpwritebyte(0xcc); /跳過(guò)ROM操作命令 tmpwritebyte(0x

16、44); /溫度轉(zhuǎn)換命令 /delay(100);/根據(jù)實(shí)際程序決定是否等待/*讀取溫度必要的操作*跳過(guò)ROM操作*發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換指令(采樣)0x44*跳過(guò)ROM操作0xcc*發(fā)送讀取溫度命令0x33*讀取溫度值*/uint tmp() / 通過(guò)tmpread 獲取溫度，然后計(jì)算出補(bǔ)碼 float tt; uchar a,b;/獲取高低8位溫度 dsreset();/初始化 delay(1);/不進(jìn)行操作 tmpwritebyte(0xcc); /跳過(guò)ROM操作命令 tmpwritebyte(0xbe); /發(fā)送讀取溫度命令 a=tmpread();/低8位 b=tmpread();/高8位 t

17、emp=b;/將2個(gè)8位的溫度裝到16位的temp里面 temp0;a-) for(b=60;b0;b-); /*P0口輸入對(duì)應(yīng)的字形碼*輸入字形碼鎖存位選輸入鎖存顯示*P2.6、P2.7(74HC573鎖存器)鎖存器*P2.6段選、P2.7位選，當(dāng)鎖存使能為高，輸出同步，使能變低，鎖存數(shù)據(jù)*動(dòng)態(tài)顯示過(guò)程中，每盞燈是依次點(diǎn)亮的*/void display(uint temp)/顯示程序?qū)@取的溫度顯示在LED上 uchar A1,A2,A2t,A3,ser; ser=temp/10; SBUF=ser; A1=temp/100; A2t=temp%100; A2=A2t/10; A3=A2t%

18、10; dula=0; P0=tableA1;/顯示百位 dula=1; dula=0; wela=0; P0=0xfe; wela=1; wela=0; delay(1); dula=0; P0=table1A2;/顯示十位 dula=1; dula=0; wela=0; P0=0xfd; wela=1; wela=0; delay(1); P0=tableA3;/顯示個(gè)位 dula=1; dula=0; P0=0xfb; wela=1; wela=0; delay(1); if(temp240&temp0;a-)/延遲（保持?jǐn)?shù)碼管顯示） display(tmp(); while(1); 第8 章 設(shè)計(jì)心得 通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)，我們真正的意識(shí)到，在以后的學(xué)習(xí)中，要理論聯(lián)系實(shí)際，把我們所學(xué)的