LED數(shù)字顯示體溫計

LED數(shù)字顯示體溫計摘要隨著集成電路技術在我國大規(guī)?，F(xiàn)代化和數(shù)字信息技術聯(lián)合應用中的快速向前發(fā)展，采用AT89C51單片機與DS18B20主溫度傳感器，通過液晶LED顯示屏自動傳輸溫度控制數(shù)據(jù)。它實現(xiàn)了溫度信息的實時數(shù)字顯示，是又一種新型高效的數(shù)字溫度計。該系列數(shù)字溫度計的最大量程有效溫度指示范圍為-10-120℃，顯示溫度的有效分辨率精度約為01℃。技術參數(shù)錯誤W+0.10C。本文研制、設計、合成的新型數(shù)字溫度計，減少了設備外昂貴復雜的硬件電路，更便于實現(xiàn)讀數(shù)。溫度測量的應用范圍也很廣。溫度測量速度更準確，數(shù)字溫度實時顯示。消費型電子產品控制系統(tǒng)等以及其它多種現(xiàn)場溫度控制系統(tǒng)的智能測控及分析系統(tǒng)。關鍵詞AT89C51單片機，液晶LED顯示屏，數(shù)字溫度計

目錄TOC\o"1-2"\h\u25757摘要 130695第一章緒論 330961.1研究背景 3142151.2研究意義 4180801.3發(fā)展趨勢 518647第二章體溫計比較與分析 6185932.1數(shù)字體溫計與水銀體溫計比較 6141192.2數(shù)字體溫計中的接觸式體溫計與非接觸式體溫計比較 724151第三章功能要求與設計方案 869573.1功能要求 8280073.2設計方案 815546第四章硬件設計 972134.1系統(tǒng)功能原理及硬件組成 9305264.2單片機工作狀態(tài) 1353094.3傳感器工作原理 1480264.4單總線協(xié)議時序 15185974.5液晶顯示簡介 1623053第1引腳:GND為電源地 161003第五章軟件設計 1767215.1七段碼LED溫度顯示電路 17207075.2主程序模塊 18245115.3溫度顯示 21316975.4按鍵部分設計 2227355總結與展望 2315470致謝 2429263參考文獻 25

第一章緒論隨著中國現(xiàn)代社會信息技術手段的持續(xù)飛速向前發(fā)展和國內傳統(tǒng)的工業(yè)過程改造理念的逐步被實現(xiàn)，單片機的技術已經可以普及到了我們的工作、生活等各個領域當中。人們往往在整個生產使用過程中就會逐漸越來越重視關注各種精密可靠而高效的溫度儀器,能夠使獨立的工作型的精密溫度在線檢測儀表和溫度控制顯示控制系統(tǒng)。其中數(shù)字溫度計技術就是這樣一個較為典型應用的典型例子，數(shù)字顯示式電子溫度計的出現(xiàn)克服了傳統(tǒng)水銀溫度計在測量速度慢、環(huán)境污染嚴重、攜帶不便的種種缺點。針對以上的種種問題，設計了一種小巧簡潔的智能數(shù)字顯示式溫度計，實現(xiàn)智能化的體溫測量，精準測溫，使設計具有實用性。要實現(xiàn)為我們現(xiàn)代企業(yè)人工、科研、生活學習等領域提供一種更好和更方便的快捷可靠的溫度測量儀。1.1研究背景目前，國內溫度計行業(yè)的生產歷史和發(fā)展過程發(fā)生了迅速的變化，逐漸發(fā)展為現(xiàn)在的數(shù)字溫度計以及電子溫度計等溫度傳感器無疑是電子溫度計行業(yè)中最重要的部分。數(shù)字顯示式電子溫度計所提供的數(shù)字精度和靈敏度基本上可以確定電子溫度計測量值的測量精度和頻率范圍的基本要求，控制誤差的頻率范圍以及測量的主要目的。在傳感器行業(yè)的應用范圍我們國家的技術已經發(fā)展得非常成熟和廣泛，目前人們已經在全國各地相繼開發(fā)或設計了各種應用和各種原理的新型電子溫度傳感器。傳統(tǒng)的測溫元器件溫敏檢測方法是以熱敏電阻等元件作為最常用的溫敏測溫元件。在我看來，熱敏電阻最主要的幾個優(yōu)點是靈敏度非常的高，它的電子溫度系數(shù)值比金屬還要大上10倍到100倍以上，還有在它的工作中溫度測量值范圍非常大，比較常用的電子器件中，它適用于-55℃到315℃，還有它的體積小和穩(wěn)定性能強、過載能力強等等的好處，熱敏電阻檢測產品的使用和管理成本也非常低，但系統(tǒng)需要配備后續(xù)的數(shù)模信號接收和處理控制電路。此外，測試系統(tǒng)的可靠性設計相對較差，測溫儀器的精度普遍較低，溫度檢測系統(tǒng)的設計也存在一定范圍內的溫度誤差。而我所做的這是一種新型的便攜式數(shù)字溫度計，能在用戶迫切需要的設計領域引入和使用。在與我國其他傳統(tǒng)測溫方式工作的便攜式傳統(tǒng)數(shù)字溫度計儀器設備相比，它具有溫度參數(shù)采集快速方便、測溫精度高、量程廣等優(yōu)點。溫度測量數(shù)據(jù)顯示具有精度高、數(shù)字顯示等特點，可拓寬適用溫度現(xiàn)場范圍。主要設計用于各種溫度測量工作場所設備，用戶對其溫度測量儀器的結果敏感，需要準確的檢測信息，或直接安裝在各科研技術中心的實驗室環(huán)境中使用，用戶可廣泛有效地用于各種電子工業(yè)儀表、溫度計，家用電加熱產品遠程溫控裝置和其他各種工業(yè)溫度傳感器的自動在線測控系統(tǒng)。目前，該類產品系列已逐步應用于國內外各種自動控溫監(jiān)控系統(tǒng)設備的應用中，并已趨于成熟，在實踐中得到了廣泛有效的推廣。因此，通過這套設計人員將能夠進一步嘗試如何通過現(xiàn)代計算機編程和制造技術與傳統(tǒng)數(shù)字芯片的設計原理巧妙的進行結合，逐步的解決了傳統(tǒng)數(shù)字溫度計存在的一些缺點，設計和開發(fā)一系列新型實用的數(shù)字溫度計。就目前溫度傳感器市場的技術發(fā)展和現(xiàn)狀,溫度傳感器產品使用地域范圍比較廣、數(shù)量也很多,現(xiàn)居于我國各種熱傳感器類之龍首。傳統(tǒng)意義上所說的分立式溫度傳感器所含的溫度敏感溫度測量元件、一一熱電偶傳感器等最主要的特性則是使它能夠快速的進行測量溫度而非在電量值和實際溫度電量值之間做快速地轉換。1.2研究意義隨著全世界國家經濟水平現(xiàn)代化的日益高速發(fā)展,社會生活水平和科學技術水平的進步也逐步得到提高,人們還將開始對其人體自身狀況及其身體情況引發(fā)的問題愈來的愈廣泛的研究重視。體溫的測定既是目前了解一個人體生命活動情況及其最具生理學基本研究依據(jù)之一的一重要科學特征,也是在臨床觀察到其整個人體機能狀況下，是否保持發(fā)育與正常生命水平密切相關的另一個臨床重要生理檢查和指標內容依據(jù)之一。但是在解決許多社會現(xiàn)實生活問題工作中,伴隨著現(xiàn)在我們城市生活工作節(jié)奏的日新月異，生活的發(fā)展速度會變得非?？?。父母們如果想每天在這樣高強度工作和緊張工作狀態(tài)條件下偶爾再的抽出這樣幾分鐘的時間去幫助這些孩子們去測一下體溫確實又是個相當麻煩且困難的大急事,并且由于年幼兒童們比較的頑皮好動，而且同時又會由于這些年幼兒童們一般不能夠像成年人或者老人們一樣能夠很好的照顧好自己,測溫的這個檢測過程中往往都既需要比較長的時間并且耗費的大量工作時間，而且工作又顯得特別地耗費神精力，老年人因經常室外活動而十分之不便,使用的一些傳統(tǒng)型號的便攜式體溫計有時看起來也是顯得很特別的而且不方便,由于他們感到老年人眼花,不能十分及時又特別的方便而快速準確地準確的看清了體溫計汞柱值的正確檢測的位置：現(xiàn)在由于我國的各種傳染性感冒流行病種類也還是比較特別地之多,傳染性感冒還比較特別之多強,傳統(tǒng)意義上使用的熱感應接觸式紅外測溫探頭系統(tǒng)目前仍存在有著一些在很大角度上考慮的一些技術局限性,特別突出的問題是只能安裝應用在那些人員高發(fā)或感病多發(fā)地的重要工作場所，諸如醫(yī)院學校實驗室或者高速公路車站客運中心等等。目前我們在中國市面上仍大量的存有著各種新型家用及便攜式的測量式體溫儀的主要型號品種僅有水銀溫度計,電子體溫計等兩種,雖然其基本上功能都還是比較的能基本能夠滿足我們現(xiàn)代生活人們日常生活所必需對的各種常用體溫參數(shù)測量方法的精度測量和要求,但是隨著現(xiàn)在隨著我們現(xiàn)在社會人們越來越追求的對的各種常用測溫計量方式結果精確值的測量要求的嚴格程度日益提高,對測量式儀器在各方面的技術要求也的進一步提高。傳統(tǒng)或老式的水銀測溫式儀器中所必然存在著的某些性能缺陷現(xiàn)在才是開始才真正開始被我們今天的人們的逐步學習所認識逐步的認識,測量方法準確度要求太之低,等待儀器檢測的時間長,使用及保養(yǎng)操作不當?shù)扔袝r候儀器還會損壞容易損壞發(fā)生的很多的意想不到的事故等。非接觸式的兒童測溫小儀器系統(tǒng)的應用及開發(fā),將可以更安全能更加有效能很好的運用來逐步代替這些兒童傳統(tǒng)接觸的測溫小儀器,彌補解決了目前他們對自身儀器的認知技術能力不足問題與日常安裝以及使用儀器時存在的其它一些不便。它能帶來的熱響應的時間也比較的快、非人體無法接觸、使用方式簡便安全舒適與設備持續(xù)使用中的工作壽命長等多種綜合優(yōu)點,更是特別地適合于讓學齡前兒童都能保證在和他自己平時一樣正常的學習社會生活工作過程中就能完全獨立有效地來完成自我的體溫測量。1.3發(fā)展趨勢1998年是溫度計行業(yè)的起源時間。在當時，電子信息技術市場年平均占有率高于中國超發(fā)達市場的30%。到目前為止，它經歷了十多年的短暫發(fā)展。目前，全國各地已涌現(xiàn)出80多家規(guī)模各異的電子溫度計專業(yè)品牌。未來幾年，全國各省市試圖進入該技術產品產業(yè)發(fā)展領域的電子專業(yè)技術生產經營企業(yè)總數(shù)有望達到50余家。根據(jù)世界預測公司Frost&Sullivan公司的市場分析師們預測,世界溫度傳感器市場總額還將在短期內迅速增加由其于1998年上市時的市值約有17.4億美元迅速的增長到進入了到2012年上市時為止的市值大約達到3386億美元并且這說明它驚人的增長速度在今后十年還可能都仍將在一直持續(xù)。將這樣一個溫度傳感器作成了一個自動測溫控制的測量儀器,其實際價值要至少要再多增長了10倍,而如果作成了這么一個溫度自動的測量器與測溫控制系統(tǒng),其實際價值則可以說至少還要再多增大了將近20倍。按照現(xiàn)在這個市場銷售的情況算了下去,如果能再多占領到整個市場總銷售規(guī)模的約1%,就是約30億美元左右。由此可見,紅外測溫儀業(yè)未來的應用市場及未來發(fā)展趨勢及應用發(fā)展的空間前景還是會一片的燦爛及光明的。近在過去大約20年多時間里面來,我國一些傳統(tǒng)老式的便攜式遠紅外測溫儀技術應用正在我國得到一個較為相對迅速且穩(wěn)定有序的方向快速向前發(fā)展并同時正在我國逐步地開始地應用于包括高科技醫(yī)療、工業(yè)電子領域等國內外眾多專業(yè)領域。第二章體溫計比較與分析2.1數(shù)字體溫計與水銀體溫計比較水銀溫度計具有性價比低、攜帶方便、測量溫度更加的準確等優(yōu)點。但是需要很長時間測量溫度時間而且在穩(wěn)定性方面也很低。然而，數(shù)字溫度計所具有更多的智能功能和特點，比如數(shù)字顯示、語音讀取、數(shù)字存儲、發(fā)燒警告、額頭和耳朵溫度、藍牙傳輸、健康提示、家庭護理等功能。水銀溫度計雖然在讀數(shù)清晰和精準度高方面領先，但是水銀擁有巨大的毒性，一旦被打碎，就會造成慢性中毒，在這方面電子體溫計就要更勝一籌。以下圖2.1為水銀體溫計。圖2.1水銀體溫計2.2數(shù)字體溫計中的接觸式體溫計與非接觸式體溫計比較對于熱紅外數(shù)字溫度計而言，紅外測溫實際上是一種測量方法，操作流程極為復雜簡單且便捷實用的一系列顯著技術優(yōu)勢點以外,還能起到大大限度避免因病人家庭由于較長時間內未能有效得到和及時得到正確地對病人數(shù)字體溫計的清洗及消毒的處理方式而會導致和造成其他疾病間的疾病傳播與交叉感染,大多主要是被用于針對較大暴露劑量范圍人群的對嚴重發(fā)熱性疾病患者家庭進行有效的早期流行病學監(jiān)測排查。但是非電接觸式的數(shù)字體溫計也比較的容易的會受外界一些小環(huán)境因素等因素影響,誤差范圍就相對比較的較大。以下圖2.2.1為非接觸式數(shù)字體溫計。圖2.2非接觸式數(shù)字體溫計數(shù)字接觸體溫計指一種可通過與人體正常接觸人體皮膚表面或直接皮膚進行人體接觸熱實驗使用的新型便攜式數(shù)字電子顯示的接觸式體溫計。數(shù)字電子接觸式皮膚體溫計是一個通常也是普遍使用著的一個由極高的數(shù)字靈敏度電器元件設計制成的電子接觸式人體溫度傳感器,將人體皮膚電信號經快速運算轉換而輸出變換為數(shù)字圖像來精確顯示人體表溫度,更廣泛地有效快速地被廣泛地被應用到在辦公室干在家庭居室中以及許多臨床醫(yī)療場所。誤差值范圍一般是維持在+01℃范圍內,對其中一些干診的患者病情變化幾乎基本可以直接做到可以忽略或者完全不計,雖然說目前的傳統(tǒng)意義上使用的接觸式數(shù)字體溫計其實際顯示的溫度數(shù)值有時仍還會因受傳感器周圍的電子元件溫度改變和電池內部的供電或負載供電狀況的變化程度等很多方面因素變化而有影響,但是隨著近這幾年來隨著熱傳感技術基礎研究方面的研究進一步向前發(fā)展,這無疑是一主要其缺點則基本上已經可以基本完全被所能克服,在對于現(xiàn)今在我國相對普通一點的普通大眾家庭居室溫度中,主要的體溫測量點部位依次都是在人體口腔,腋下淋巴結區(qū)和肛外的直腸,每個人身體部分皮膚之間的正常相對皮膚溫度值也可能存在很明顯差異?？谇恢苯訙y量的腋下體溫,由里到干一直到外的干唾液環(huán)境,導致其衛(wèi)生環(huán)境很差且很少能讓有人能正常地使用。第三章功能要求與設計方案3.1功能要求數(shù)字式溫度計要求把測溫精度誤差范圍精確控制范圍在零點從零0點精確到零度,精度誤差值保持精度在零點正負誤差0.1度的范圍之內,LCD中文數(shù)字顯示屏直讀數(shù)字顯示,超出量程由上升到上下限蜂鳴器自動報警。3.2設計方案AT89C51穩(wěn)定性強，技術成熟，容易操作，價格實惠。AT89C51單片機作為微處理器趞，具有低電壓高趞性能的特性趞，AT89C51單片機可擦除次數(shù)多趞，其反復擦除次數(shù)可達1000次趞。因為器件的存儲器組合在單個芯片中趞，故AT89C51是一種高效微控制器趞。AT89C51單片機具有特點為數(shù)字式溫度計提供可行且價廉的方案。下圖為圖3.1連線圖。圖3.1連線圖該溫度系統(tǒng)就是通過利用AT89C51芯片直接控制數(shù)字溫度傳感器DS18B20,對室內外環(huán)境溫度進行實時溫度變化監(jiān)測及控制功能并具有自動數(shù)字顯示,推出了改進型智能溫度傳感器DS18B20趞。趞溫度范圍在-55℃到125℃之間趞。分辨率可以從原來的9位選擇趞調整為額外的12位選擇趞。技術參數(shù)DS18B20是一種基于單線的結構，即采用單總線設備，通過增加一個額外的外部端口電路，可以方便、快速地實現(xiàn)通信。外部端口電路的內部硬件電路模塊相對簡單，成本較低，易于直接使用。可以很快實現(xiàn)，用戶可以方便地直接讀取溫度值，將用戶測得的溫度值，自動進行數(shù)據(jù)轉換，達到設計要求。第四章硬件設計4.1系統(tǒng)功能原理及硬件組成4.1.1系統(tǒng)功能原理AT89C51這個單片機模塊的設計過程主要通過采用了單片機內的集成紅外溫度傳感器DS18B20來分別對各個溫度參數(shù)分別進行紅外直接的測量,并采用先通過將紅外測溫信號A/D轉換,然后通過直接地發(fā)送數(shù)據(jù)處理信息到本單片機AT89C51來自動進行溫度信息的處理數(shù)據(jù)采集處理和信息處理數(shù)據(jù)轉換,再通過分別將兩個數(shù)據(jù)處理的結果信息分別的發(fā)送存儲到本單片機的數(shù)據(jù)鎖存器模塊內自動進行數(shù)據(jù)的存儲,最后直接發(fā)送信號輸出信號到數(shù)字顯示器LCD中以實現(xiàn)計算機對溫度信號進行的模擬及數(shù)字的顯示。下圖4-1為原理圖。圖4-1原理圖4.1.2單片機系統(tǒng)AT89C51單片機具有如下特點如下：兼容性強、使用壽命長、數(shù)據(jù)保留時間長趞、全靜態(tài)工作、三級程序存儲器鎖定趞、128×8位內部RAM、兩個16位定時器趞/計數(shù)器趞、5個中斷源趞、片內振蕩器和低功耗的閑置模式趞。T89C51單片機的芯片擦除操作必須在重復編程任何非空存儲字節(jié)之前進行趞。AT89C51配備靜態(tài)邏輯趞，支持斷電模式趞。趞當單片機處于空閑模式時趞，其CPU將停止運行趞，趞但其他動能系統(tǒng)軟件趞，如中斷系統(tǒng)和定時器等，仍將保持工作運行模式趞。在斷電模式下趞，芯片將停止工作，只有在硬件復位后才能工作。晶體振蕩器和電容器外部連接到AT89C51單片機后，形成一個振動電路，為單片機提供時鐘頻率。單片機和電阻器組成復位電路，通電后可自動復位。4.1.3系統(tǒng)硬件組成框圖本系統(tǒng)項目主設計研發(fā)人員采用了AT89C51單片機控制器作為測控計算機的主要操動作手,溫度傳感器模塊負責開發(fā)設計數(shù)字溫度計。該項目測控計算機系統(tǒng)單元一般可由下面這四個主要基本組成模塊單元所組成:主控操作機械手、溫度自動傳感系統(tǒng)測量信息采集控制電路、顯示與輸出接口電路模塊和計算機主操作自動報警保護電路。主機械手控制系統(tǒng)電路由數(shù)字式單片AT89C51實現(xiàn),溫度感應測量系統(tǒng)電路模塊則由數(shù)字式單片機溫度傳感器模塊的DS18B20實現(xiàn),顯示與輸入控制電路部分主要模塊由彩色數(shù)字液晶顯示屏板上安裝的彩色漢字直讀型數(shù)字液晶顯示系統(tǒng)芯片模塊實現(xiàn),操作按鈕與自動報警等輸入及輸出信號電路塊則均由數(shù)字蜂鳴器模塊及其與數(shù)字單片機之間的特殊連接等方式實現(xiàn)?？傮w控制單元設計的電路方案框圖結構如下圖4-1-3整體設計方案框圖。圖4-1-3整體設計方案框圖系統(tǒng)的結構設計是將數(shù)字溫度計電路模塊分為四個獨立的主電路模塊趞，分別是四個模塊趞（主控制電路趞、測溫電路趞、趞顯示電路和報警電路趞）和兩個獨立的控制復位功能鍵趞（MCU復位鍵和蜂鳴器復位鍵）趞。溫度傳感器測控電路主要由溫度傳感器和DS18B20控制器組成趞。獲得的溫度數(shù)據(jù)可傳輸?shù)饺我鈫蝹€的信號線以供總線主機讀取趞。調用main函數(shù)作為主程序的挪用并操縱子程序。顯示輸入電路可選用現(xiàn)今最流行的顯示輸出模塊,兩行的LCD液晶顯示屏,可連續(xù)輸出英文字符"Thetemperatureis"和顯示當前的溫度值。將蜂鳴器連接到單片機引腳上,形成的一個報警的保護輸出電路。用DS18B20溫度讀取子程序讀取端口上當前端口的溫度值,并還可以隨時將溫度其數(shù)值在與當前所設定的端口上的端口溫度上限和端口溫度下限值的0℃之間和最大值在99.9℃之間進行溫度比較。當某端口溫度峰值已超過設定了的此值范圍時,將使該端口電壓被設置了為最高電平,在此端口蜂鳴器的左右兩端會分別自動產生一個相應的電壓值信號并發(fā)送出端口溫度警報。為了保證在系統(tǒng)信號混亂時能夠恢復至初始工作狀態(tài),安裝設置了單片機的復位鍵,當輸入信息中出現(xiàn)錯誤時,可以直接恢復并復位。發(fā)出溫度警報聲響后,工作的人員馬上可以立即調整好設備溫度，當溫度又回到標準溫度的測量值范圍時,按下蜂鳴器的復位鍵就停止發(fā)出報警聲。4.1.4系統(tǒng)原理圖Proteus元件庫中元件趞，結合系統(tǒng)框圖及數(shù)字溫度計的設計原理畫出系統(tǒng)原理圖如圖所示趞。圖4.1.4系統(tǒng)原理圖使用Proteus目錄并將組件添加到對象編輯器以備使用。選取中心位置放置單片機AT89C51趞，添加二極管、晶體振蕩器（石英）和電容器趞，排列位置趞，連接電線趞，形成內部振蕩模式趞。為了能夠更快便于將用戶溫度與溫度儀表中顯示溫度的檢測結果數(shù)據(jù)進行綜合分析并比較,它也將可以被直接同時分別放置在顯示器LCD屏上的屏幕的右偏上方三角處和顯示器屏幕左側?，F(xiàn)在如果你又很想直接的與單片機進行連接,就會盡量避免的出現(xiàn)交叉跳線。地址可以直接通過采用標簽形式進行連接,使線路的連接方式簡單和清晰而明了趞。趞LCD顯示“Thetemperatureis趞+趞當前溫度值”，LM032L趞，兩行顯示屏即可知足要求趞。蜂鳴器緊挨單片機引腳趞，添加電阻放置電流太高損壞電路趞，復位鍵恢復初始設定狀態(tài)。4.2單片機工作狀態(tài)4.2.1引腳狀態(tài)AT89C51能更加壯大,能夠完整的提供了以下的標準功能趞:256個字節(jié)的內部存儲器和RAM內部存儲器趞,32個串行I/O控制端口線趞,一個兩級中斷結構趞,一個全雙工的串行通信口趞,8個位字節(jié)的FLASH閃速存儲器趞。除了作為相同功能的I/0端口線趞,P3端口還將用于其它更重要的用途趞。第二個設計使用到了這個功能趞。下表4.2.1為P3口第二功能表。端口引腳第二功能RXD（串行輸入口）TXD（串行輸出口）INT0（外中斷0）INT1（外中斷1）T0（定時/計數(shù)器0）T1（定時/計數(shù)器1）WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）表4.2.1P3口第二功能4.2.2AT89C51時鐘振蕩電路AT89C51趞有一個用于形成內部振蕩器的高增益反相放大器趞。引腳xtal1趞和xtal2趞分別是放大器的輸入和輸出趞。圖4.2.2 時鐘振蕩電路當某些用戶要求將系統(tǒng)時鐘電路作為另一個溫度信號的測量的時鐘模塊來被添加并應用到某一個系統(tǒng)其他的測溫電路產品系統(tǒng)中加以使用之時,如有必要,還可能將可以直接添加或使用這樣一個系統(tǒng)外部的系統(tǒng)時鐘。采用系統(tǒng)外部的時鐘發(fā)生器的系統(tǒng)時鐘電路，示意圖如下圖表中4.2.3框圖所示。在這種一些特殊的情況條件下,外部產生的一個時鐘脈沖將會自動連接到系統(tǒng)內部的一個時鐘發(fā)生器電路中的其中一個時鐘輸入端,相應時鐘的輸出通過端口被設置為由端口xtal1，輸出會由端口xtal2輸出來進行暫停。4.3傳感器工作原理數(shù)據(jù)讀寫的時序結構方式和對目標溫度數(shù)值的實時測量及工作原理也基本上均與標準DS1820相同,只是其所要獲得檢測到溫度的目標溫度值轉換器中的位數(shù)拯救會隨分辨率精度的提升不同的程度上而自動發(fā)生相應變化,目標溫度值在轉換數(shù)據(jù)的傳遞過程中產生的延遲及響應的時間都可相應從最初大約是2s左右逐步的減少到目前小于750ms。DS18B20目標溫度值的測量的振蕩原理。在樣本圖式中,溫度系數(shù)相對溫度較低的晶體振蕩器輸出的溫度振蕩的脈沖頻率及其變化速度幾乎完全是不受測量目標溫度值變化方向的直接影響。脈沖速率通常只隨溫度變化的方向急劇變化趞，趞幾乎沒有其他明顯的頻率方向變化趞。生成的溫度脈沖信號只能直接用作計數(shù)器2輸出的溫度脈沖信號的輸入趞,計數(shù)器1和溫度寄存器之間的預設溫度是對應于55℃的溫度基準值趞。計數(shù)器1還可用于減去低溫系數(shù)晶體振蕩器產生的脈沖信號趞，趞以改變溫度。趞當溫度計數(shù)器對1的最后一個溫度預設值減小或小于或0時趞，溫度寄存器的最后一個溫度值將自動將其再次增加至或1趞。下圖4.3趞趞為DS18B20測溫原理框圖趞。圖4.3DS18B20測溫原理框圖4.4單總線協(xié)議時序溫度傳感器DS18B20采用單總線程協(xié)議趞，而單片機AT89C51在硬件上不支持該協(xié)議趞。為了完成對DS18B20芯片的訪問趞，需要用軟件方法模擬單總線協(xié)議的時序。DS18B20對讀寫數(shù)據(jù)位和通信協(xié)議有嚴格要求趞，以確保列位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性趞。讀趞和寫序列分為兩個過程趞：讀0和讀1趞。示意圖如圖4.4所示。圖4.4DS18B20的讀時序讀時隙可以說從主機把單總線溫度拉很低一點以后主機才重新開始進行溫度計算,在這大約只有15秒的時間范圍內溫度就基本能夠被完全地釋放出給主機單總線,DS18B20可以把這些溫度數(shù)據(jù)都直接地傳輸?shù)搅酥鳈C單總線上,供主機的實時數(shù)據(jù)讀取。一個讀時序進程至少也僅僅需要時間大約是60us。若是主機溫度讀出時顯示的溫度數(shù)據(jù)并不完全穩(wěn)固,可能會由于是主機溫度數(shù)據(jù)的溫度轉換的時刻長度太短了而導致造成讀數(shù)錯誤之類的,現(xiàn)在我們可以選擇延長主機溫度轉換時間的時間長度，或者增加溫度查詢表的點長度，以重新檢查主機溫度數(shù)據(jù)的溫度轉換時間長度是否完成。寫入時間是相同的。它分為兩個進程：寫入0和寫入1。寫入0時，單總線的下拉和釋放時間之和至少應為60us。寫入1時，必須在下拉完成后約15US內釋放單總線。4.5液晶顯示簡介液晶顯示原理趞:液晶顯示過程中最重要組成的電子物質之一是液晶趞。而我所選擇的是1602LED液晶顯示模塊，LCD1602作為一種工業(yè)字符型液晶，能夠同時顯示為16列2行即32個字符。1602采用標準的16腳接口，其中:第1引腳:GND為電源地第2引腳:VCC接5V電源正極第3引腳:V0為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高(對比度過高時會產生"鬼影"，使用時可以通過一個10K的電位器調整對比度)。第4引腳:RS為寄存器選擇，高電平1時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時選擇指令寄存器。第5引腳:RW為讀寫信號線，高電平(1)時進行讀操作，低電平(0)時進行寫操作。第6引腳:E(或EN)端為使能(enable)端,高電平(1)時讀取信息，負跳變時執(zhí)行指令。第7~14引腳:D0~D7為8位雙向數(shù)據(jù)端。第15~16腳:空腳或背燈電LCD1602液晶顯示的原理其實就是利用液晶顯示屏的物理特性，通過電壓對它的顯示區(qū)域進行操控，就可以在其中顯示出圖形。液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認模塊的忙標志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在，哪里顯示字符。4.2.1P3口第二功能1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型液晶模塊。它由若干個5X7或者5X11等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符，每位之間有一個點距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因為如此它不能夠特別好地顯示圖形，下圖4.5為液晶顯示接受信號說明。圖4.5液晶顯示接受信號說明第五章軟件設計5.1七段碼LED溫度顯示電路由七個LED二極管組成的七段式編碼LED顯示屏主要用于顯示的各種二進制數(shù)字內容和字符?；緟?shù)數(shù)字溫度計的溫度實時顯示電路由一組4位七段數(shù)字編碼LED顯示屏所組成。單片機以并行通信的方式同時從P10~和P17端口中輸出多段碼流和溫度控制脈沖信號,通過7447ttlbcd解碼器來進行實時解碼,并用多達4個的共陽極LED動態(tài)實時顯示其中每一位溫度。下圖5.1為LED溫度顯示。圖5.1LED溫度顯示5.2主程序模塊在主程序中，當系統(tǒng)完成微電源操作的初始化，并能實現(xiàn)單片機的自動復位后，首先設置堆棧，然后啟動主單片機并啟動自動數(shù)據(jù)轉換。從單片機測溫電路的輸出中輸入觀測溫度的電信號，經數(shù)據(jù)轉換調整電平后，將自動結果讀入累加器a，自動進行十六進制的自動數(shù)據(jù)轉換輸入，并自動調整輸出數(shù)據(jù)電平，并將自動調整輸出的結果輸出到單片機顯示的輸出電路。主程序需要調用兩個子程序，每個模塊的程序功能如下：（1）數(shù)碼管顯示程序：向數(shù)字顯示器發(fā)送數(shù)據(jù)，并控制系統(tǒng)的顯示部分。（2）溫度測試和處理程序：對溫度芯片發(fā)送的數(shù)據(jù)進行處理、判斷和顯示。圖5.2.1主程序流程圖圖5.2.2主程序流程圖讀溫度的過程中讀出溫度的最主要的功能有之一即是能夠讀出RAM存儲器中有關溫度信息的9位字節(jié),在讀出數(shù)據(jù)之前一般是只需要先進行溫度和CRC數(shù)據(jù)的校驗,校驗成功后的有另一個差錯點則是可以完全不需先進行有關溫度數(shù)據(jù)信息的改寫,其程序流程圖如下。圖5.2.3流程圖5.3溫度顯示該溫度控制程序所提供的主要溫度控制功能及其主要應用特點均是通過直接使用AT89C51單片機控制器和數(shù)字式溫度傳感器和控制器及帶有數(shù)字液晶顯示模塊LCD單片機來完成保證了實現(xiàn)對各溫度參數(shù)之間的自動精確溫度檢測與分析功能及自動溫度參數(shù)顯示,且并提供了有時鐘控制功能及有自動定時鬧鐘功能。通過使用AT89C51單片機程序完成控制了對DS18B20模擬芯片和數(shù)字模塊LCD顯示芯片電路中所有的溫度數(shù)據(jù)存儲和自動傳輸兩個功能部分進行溫度控制。程序中最大的幾個主要控制功能部分之一主要是能夠用來快速查詢對當前溫度的DS18B20中的所有溫度參數(shù)的溫度采集數(shù)據(jù)和查看溫度參數(shù)轉換等工作過程是否可以按時地完成,并且也能夠及時完成對所有溫度數(shù)據(jù)轉換處理完后。所有的采集數(shù)據(jù)結果的溫度自動顯示。圖5.3顯示流程圖5.4按鍵部分設計通過使用ADD，DEC快捷鍵來設置溫度報警的上下限值。圖5.4流程圖總結與展望本文主要是基于AT89C51單片機設計出的的數(shù)字顯示式電子體溫計，我使用的部件為溫度傳感器、液晶顯示器、紐扣電池，專用集成電路及其他的電子元器件組成的。具有操作方便、性能穩(wěn)定、直觀性強等特點。在造價上也是非常的便宜，和我們傳統(tǒng)的水銀玻璃體溫計相比較的話，具有讀數(shù)方便、測量時間短，測量精度高等等的優(yōu)點，尤其是電子體溫計不含水銀，對人體及周圍的環(huán)境無害，除了在環(huán)保方面，更加安全與易讀取。在居家使用的途中也是非常的便利，而我作這個體溫計的初衷是能夠讓它出現(xiàn)在疫情物資當中，我在各個方面選材的過程中，都盡量選擇了精準且便宜的材料，而這種造價低廉而且方便的體溫計我也希望能在以后面對疫情時，能夠讓抗議工作者能夠減輕一些工作壓力，不用去一個一個的測溫。而我也會繼續(xù)改進這款體溫計，能夠讓這款體溫計能夠真正的出現(xiàn)在生活中。本設計的創(chuàng)新點在于測溫元件的選用上，DS18B20在測溫速度、精度、分辨率和轉換時間上都比較