數(shù)字溫度計畢業(yè)設(shè)計論文

1、河南職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目：數(shù)字溫度計設(shè)計系（分院）機(jī)械電子工程系 學(xué)生姓名 許晶晶 學(xué) 號 08115099 專業(yè)名稱 應(yīng)用電子 指導(dǎo)教師 季小榜 2010 年 11 月 22 日 河南職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)械電子工程系（分院）畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書姓 名許晶晶專 業(yè)應(yīng)用電子班 級084畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目數(shù)字溫度計設(shè)計畢業(yè)設(shè)計（論文）選題的目的與意義隨著人們生活水平的不斷提高,單片機(jī)控制無疑是人們追求的目標(biāo)之一，它所給人帶來的方便也是不可否定的，。溫度測控技術(shù)也在各個領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛，同時溫度測量也被人們所異常關(guān)注，一時間涌現(xiàn)出大量各式各樣的測試溫度儀器，這些儀器的原理到底是怎樣

2、的呢？說到底也是屬于溫度測控的范疇，其中數(shù)字溫度計就是一個典型的例子，但人們對它的要求越來越高，要為現(xiàn)代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的設(shè)施就需要從數(shù)單片機(jī)技術(shù)入手，一切向著數(shù)字化控制，智能化控制方向發(fā)展。畢業(yè)設(shè)計（論文）的資料收集情況（含指定參考資料）單片機(jī)型AT89C51，溫度傳感器DS18B20計算機(jī)技術(shù)基于51單片機(jī)語言程序設(shè)計教程與實驗基于proteus的51系列單片機(jī)設(shè)計與仿真編著單片機(jī)高級教程應(yīng)用與設(shè)計（第2版）單片機(jī)高級語言C51應(yīng)用程序設(shè)計畢業(yè)設(shè)計（論文）工作進(jìn)度計劃第一步：從網(wǎng)絡(luò)與書籍上收集共享資料。第二步：將收集的資料進(jìn)行匯集資源總結(jié)。第三步: 將匯集的資料按照要求

3、進(jìn)行排版。第四步：交給指導(dǎo)老師審查。接受任務(wù)日期 2010 年 11 月 15 日 要求完成日期 2010 年 12 月 20日學(xué)生簽名：許晶晶 年 月 日指導(dǎo)教師簽名：年 月 日 系（分院）主任（院長）簽名：年 月 日畢業(yè)設(shè)計（論文）指導(dǎo)教師評閱意見表姓名許晶晶學(xué)號08115099性別男專業(yè)應(yīng)用電子班級應(yīng)電084畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目數(shù)字溫度計設(shè)計評閱意見成績指導(dǎo)老師簽字 年 月 日畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯意見表姓 名許晶晶學(xué) 號08115099性 別男專 業(yè)應(yīng)用電子技術(shù)班 級應(yīng)電084畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目數(shù)字溫度計的設(shè)計答辯時間地 點答辯小組成員姓 名職 稱學(xué) 歷從事專業(yè)組 長成 員秘 書答

4、辯小組意見 答 辯 成 績：答辯小組組長簽名：年 月 日題目：數(shù)字溫度計設(shè)計 許晶晶 摘要 本論文介紹了一種以單片機(jī)為主要控制器件，以DS18B20為溫度傳感器的新型數(shù)字溫度計。主要包括硬件電路的設(shè)計和系統(tǒng)程序的設(shè)計。硬件電路主要包括主控制器，測溫電路和顯示電路等，主控制器采用單片機(jī)AT89C2051，溫度傳感器采用美國DALLAS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的DS18B20，顯示電路采用4位共陽極LED數(shù)碼管以動態(tài)掃描法直讀顯示。系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出溫度子程序，溫度轉(zhuǎn)換命令子程序，計算溫度子程序，顯示數(shù)據(jù)刷新子程序等。此外，還介紹了系統(tǒng)的調(diào)試和性能分析。由于采用了改進(jìn)型智能溫度傳感器DS18B20

5、作為檢測元件，與傳統(tǒng)的溫度計相比，本數(shù)字溫度計減少了外部的硬件電路，具有低成本和易使用的特點。DS18B20溫度計還可以在高溫報警、遠(yuǎn)距離多點測溫控制等方面進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)，具有很好的發(fā)展前景。關(guān)鍵詞：單片機(jī)，主控制器，溫度傳感器，DS18B20，AT89C51, 顯示電路,數(shù)字溫度計目 錄第一節(jié) 引言7 1.1 DS18B20引腳功能7第二節(jié) DS18B20數(shù)字溫度計的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計82.1 總體設(shè)計框圖9 2.1.1 主控制器92.1.2 顯示電路102.1.3 溫度傳感器102.2 DS18B20溫度傳感器與單片機(jī)的借口電路112.3 系統(tǒng)整體硬件電路112.3.1 主板電路11 2.3.2

6、系統(tǒng)板上硬件連接12第三節(jié) 軟件設(shè)計123.1 主程序3.2 讀出溫度子程序133.3 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序133.4 計算溫度子程序133.5 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序13第附錄 匯編源程序代碼.14四節(jié) 總結(jié)與體會20致謝20參考文獻(xiàn)20DS18B20數(shù)字溫度計的設(shè)計第一節(jié) 引言隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，計算機(jī)已深入的滲透到我們的生活中，就51系列而言，由于Intel公司將其內(nèi)核使用權(quán)以專利互換或出售的形式轉(zhuǎn)給世界許多著名IC制造商，隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，在工業(yè)測量控制領(lǐng)域內(nèi)單片機(jī)的應(yīng)用越來越廣泛。同時，隨著超大規(guī)模集成電路工藝和集成制造技術(shù)的不斷完善，單片機(jī)的硬件集成度也不斷提高，已經(jīng)出現(xiàn)了能

7、滿足各種不同需求、具有各種特殊功能的單片機(jī)，這類單片機(jī)具有集成度高、性能價格比優(yōu)越、貨源充足等優(yōu)點，在工業(yè)測量領(lǐng)域內(nèi)獲得了極為廣泛的應(yīng)用價值。溫度是一個十分重要的物理量，對它的測量與控制有十分重要的意義。隨著現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展及人們對生活環(huán)境要求的提高，人們也迫切需要檢測與控制溫度。在人類的生活環(huán)境中，溫度扮演著極其重要的角色。無論你生活在哪里，從事什么工作，無時無刻不在與溫度打著交道。在冶金、鋼鐵、石化、水泥、玻璃、醫(yī)藥等等行業(yè)，可以說幾乎80%的工業(yè)部門都不得不考慮著溫度的因素。溫度對于工業(yè)如此重要，由此推進(jìn)了溫度傳感器的發(fā)展。本應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的目的是通過在“單片機(jī)原理及應(yīng)用”課堂上學(xué)習(xí)的

8、知識，以及查閱資料，培養(yǎng)一種自學(xué)的能力。并且引導(dǎo)一種創(chuàng)新的思維，把學(xué)到的知識應(yīng)用到日常生活當(dāng)中。在設(shè)計的過程中，不斷的學(xué)習(xí)，思考和同學(xué)間的相互討論，運用科學(xué)的分析問題的方法解決遇到的困難，掌握單片機(jī)系統(tǒng)一般的開發(fā)流程，學(xué)會對常見問題的處理方法，積累設(shè)計系統(tǒng)的經(jīng)驗，充分發(fā)揮教學(xué)與實踐的結(jié)合。全能提高個人系統(tǒng)開發(fā)的綜合能力，開拓了思維，為今后能在相應(yīng)工作崗位上的工作打下了堅實的基礎(chǔ)。本課題研究的內(nèi)容就是以單片機(jī)為主要控制元件，通過溫度傳感器實現(xiàn)對溫度的測量，并通過數(shù)碼管直接顯示所測溫度。由于本人所學(xué)知識有限，設(shè)計過程中難免出現(xiàn)錯誤，還請各位老師批評指正。1.1 DS18B20引腳功能TO92封裝的

9、DS18B20的引腳排列見圖1，其引腳功能描述見表1。 （底視圖）圖1 表1DS18B20詳細(xì)引腳功能描述 序號名稱引腳功能描述1GND地信號2DQ數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳。開漏單總線接口引腳。當(dāng)被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源。3VDD可選擇的VDD引腳。當(dāng)工作于寄生電源時，此引腳必須接地。第2節(jié) DS18B20數(shù)字溫度計的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1 總體設(shè)計框圖 溫度計電路設(shè)計總體設(shè)計方框圖如圖2所示，控制器采用單片機(jī)AT89C51，溫度傳感器采用DS18B20,用LED數(shù)碼管以串口傳送數(shù)據(jù)實現(xiàn)溫度顯示。 圖2 總體設(shè)計方框圖2.1.1 主控制器單片機(jī)AT89C51具有低電壓供電和體積小等特點，

10、四個端口只需要兩個口就能滿足電路系統(tǒng)的設(shè)計需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計使用系統(tǒng)可用二節(jié)電池供電。2.1.2 顯示電路 顯示電路采用共陽LED數(shù)碼管，從P1.0P1.7串口輸出段碼。2.1.3 溫度傳感器 DS18B20溫度傳感器是美國DALLAS半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn)9-12位的數(shù)字值讀數(shù)方式。DS18B20的性能特點如下：（1）、只要求一個端口即可實現(xiàn)通信；（2）、在DS18B20中的每個器件上都有獨一無二的序列號；（3）、實際應(yīng)用中不需要外部任何元器件即可實現(xiàn)測溫；（4）、

11、測量溫度范圍在55。C到125。C之間；（5）、數(shù)字溫度計的分辨率用戶可以從9位到12位選擇；（6）、內(nèi)部有溫度上、下限告警設(shè)置； DS18B20采用3腳PR-35封裝或8腳SOIC封裝，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。 圖3 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)2.2 DS18B20溫度傳感器與單片機(jī)的借口電路DS18B20可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時DS18B20的1腳接地，2腳座位信號線，3腳接電源。另一種是寄生電源供電方式，如圖4所示單片機(jī)端口接單線總線，為保證在有效地DS18B20時鐘周期內(nèi)提供足夠的電源，可用一個MOSFET管來完成對總線的上拉。當(dāng)DS18B20處于寫存儲器操作和

12、溫度A/D轉(zhuǎn)換操作時，總線上必須有強(qiáng)的上拉，上拉開啟時間最大為10us.采用寄生電源供電方式時VDD端接地。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接口必須是三態(tài)的。 圖4 DS18B20與單片機(jī)的接口電路2.3 系統(tǒng)整體硬件電路2.3.1 主板電路系統(tǒng)整體硬件電路包括：傳感器數(shù)據(jù)采集電路，溫度顯示電路，單片機(jī)主板電路等，如圖5所示。2.3.2 系統(tǒng)板上硬件連接（1） .把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的P0.0-P0.7用8芯排線連接到“動態(tài)數(shù)碼顯示”區(qū)域中的ABCDEFGH端子上。（2） .把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的P2.0-P2.7用8芯排線連接到“動態(tài)數(shù)碼顯示”區(qū)域中的 S1S2S3S4S5S6S7S8端子

13、上。（3） .把DS18B20芯片插入“四路單總線”區(qū)域中的任一個插座中，注意電源與地信號不要接反。（4） .把“四路單總線”區(qū)域中的對應(yīng)的DQ端子連接到“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的P3.7/RD端子上。第3節(jié) 軟件系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出溫度子程序，溫度轉(zhuǎn)換命令子程序，計算溫度子程序，顯示數(shù)據(jù)刷新子程序等。3.1 主程序主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實時顯示、讀出并處理DS18B20的測量的當(dāng)前溫度值，溫度測量每1s進(jìn)行一次。這樣可以在一秒之內(nèi)測量一次被測溫度，其程序流程見圖6所示。 圖6 主程序流程圖 圖7 讀溫度流程圖3.2 讀出溫度子程序讀出溫度子程序的主要功能是讀出RAM中的9字節(jié)，在讀

14、出時需進(jìn)行CRC校驗，校驗有錯時不進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的改寫。其程序流程圖如圖7所示。圖8 溫度轉(zhuǎn)換流程圖3.3 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是溫度轉(zhuǎn)換開始命令，當(dāng)采用12位分辨率時轉(zhuǎn)換時間約為750ms，在本程序設(shè)計中采用1s顯示程序延時法等待轉(zhuǎn)換的完成。溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程圖如上圖8所示。3.4 計算溫度子程序計算溫度子程序?qū)AM中讀取值進(jìn)行BCD碼的轉(zhuǎn)換運算，并進(jìn)行溫度值正負(fù)的判定，其程序流程圖如圖9所示。圖9 計算溫度流程圖 圖10 顯示數(shù)據(jù)刷新流程圖3.5 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序顯示數(shù)據(jù)刷新子程序主要是對現(xiàn)實緩沖器中的顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新操作，當(dāng)最高顯示位為0時將符號顯示位移入下一位

15、。程序流程圖如圖10所示。附錄 匯編源程序代碼ORG 00H TMPL EQU 29H ;用于保存讀出溫度的低8位 TMPH EQU 28H ;用于保存讀出溫度的高8位 FLAG1 EQU 38H ;是否檢測到DS18B20標(biāo)志位27H.0 DATAIN BIT P3.7MAIN: LCALL GET_TEMPER ;調(diào)用讀溫度子程序 LCALL CVTTMP LCALL DISP1 AJMP MAIN ;DS18B20復(fù)位初始化子程序INIT_1820: SETB DATAIN NOP CLR DATAIN ;主機(jī)發(fā)出延時537ms的復(fù)位低脈沖 MOV R1,#3TSR1: MOV R0,#

16、107 DJNZ R0,$ DJNZ R1,TSR1 SETB DATAIN ;然后拉高數(shù)據(jù)線 NOP NOP NOP MOV R0,#25HTSR2: JNB DATAIN,TSR3 ;等待DS18B20回應(yīng) DJNZ R0,TSR2 CLR FLAG1 ;清標(biāo)志位，表示DS18B20不存在 SJMP TSR7TSR3: SETB FLAG1 ;置標(biāo)志位，表示DS18B20存在 CLR P1.7 ;檢測到DS18B20就點亮P1.7LED MOV R0,#117TSR6: DJNZ R0,$ ;時序要求延時一段時間TSR7: SETB DATAIN RET ;讀出轉(zhuǎn)換后的溫度值GET_TEM

17、PER:SETB DATAIN LCALL INIT_1820 ;先復(fù)位DS18B20 JB FLAG1,TSS2 NOP RET ;判斷DS18B20是否存在？若DS18B20不存在，則返回TSS2: MOV A,#0CCH ;跳過ROM匹配 LCALL WRITE_1820 MOV A,#44H ;發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令 LCALL WRITE_1820 ACALL DISP1 LCALL INIT_1820 ;準(zhǔn)備讀溫度前先復(fù)位 MOV A,#0CCH ;跳過ROM匹配 LCALL WRITE_1820 MOV A,#0BEH ;發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令 LCALL WRITE_1820 LCALL

18、READ_18200 ;將讀出的溫度數(shù)據(jù)保存到35H/36H RET ;寫DS18B20的子程序（有具體的時序要求）WRITE_1820:MOV R2,#8 ;一共8位數(shù)據(jù) CLR CWR1: CLR DATAIN MOV R3,#6 DJNZ R3,$ RRC A MOV DATAIN,C MOV R3,#23 DJNZ R3,$ SETB DATAIN NOP DJNZ R2,WR1 SETB DATAIN RET ;讀DS18B20的程序，從DS18B20中讀出兩個字節(jié)的溫度數(shù)據(jù)READ_18200:MOV R4,#2 ;將溫度高位和低位從DS18B20中讀出 MOV R1,#29H ;

19、低位存入29H(TEMP_L)中，高位存入28H(TEMPH)中RE00: MOV R2,#8 ;數(shù)據(jù)一共有8位RE01: CLR C SETB DATAIN NOP NOP CLR DATAIN NOP NOP NOP SETB DATAIN MOV R3,#9RE10: DJNZ R3,RE10 MOV C,DATAIN MOV R3,#23RE20: DJNZ R3,RE20 RRC A DJNZ R2,RE01 MOV R1,A DEC R1 DJNZ R4,RE00 RETCVTTMP: MOV A,TMPH ANL A,#80H JZ TMPC1 CLR C MOV A,TMPL

20、CPL A ADD A,#1 MOV TMPL,A MOV A,TMPH CPL A ADDC A,#0 MOV TMPH,A MOV 73H,#0BH ;顯示負(fù)號”-“ SJMP TMPC11 TMPC1: MOV 73H,#0AH ;正數(shù)符號不顯示TMPC11: MOV A,TMPL ANL A,#0FH MOV DPTR,#TMPTAB MOVC A,A+DPTR MOV 70H,A ;小數(shù)部分 MOV A,TMPL ANL A,#0F0H SWAP A MOV TMPL,A MOV A,TMPH ANL A,#0FH SWAP A ORL A,TMPLH2BCD: MOV B,#100

21、 DIV AB JZ B2BCD1 MOV 73H,A ;百位不等于0時，保存B2BCD1: MOV A,#10 XCH A,B DIV AB MOV 72H,A ;十位 MOV 71H,B ;個位TMPC12: NOPDISBCD: MOV A,73H ANL A,#0FH CJNE A,#1,DISBCD0 SJMP DISBCD1 ;百位為1，個位、十位不管是不是0，都要顯示DISBCD0: MOV A,72H ;百位不為1，就是0A不顯示，0B為負(fù)號 ANL A,#0FH ;十位是0時，正數(shù)只顯示個位 JNZ DISBCD1 ;十位是0時，負(fù)數(shù)的負(fù)號移到十位的位置上 MOV A,73H

22、 ;此時百位不顯示，為0BH MOV 72H,A MOV 73H,#0AHDISBCD1: RETTMPTAB: DB 0,1,1,2,3,3,4,4,5,6,6,7,8,8,9,9DISP1: MOV R1,#70H MOV R5,#0FEHPLAY: MOV P1,#0FFH MOV A,R5 MOV P2,A MOV A,R1 MOV DPTR,#TAB MOVC A,A+DPTR MOV P1,A MOV A,R5 JB ACC.1,LOOP1 CLR P1.7 ;顯示小數(shù)點LOOP1: LCALL DL1MS INC R1 MOV A,R5 JNB ACC.3,ENDOUT RL A MOV R5,A SJMP PLAYENDOUT: MOV P1,#0FFH ;關(guān)顯示，消串影 MOV P2,#0FFH RETTAB: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H DB 92H,82H,0F8H,80H,90H,0FFH,0BFHDL1MS: MOV R6,#14HDL1: MOV R7,#100 DJNZ R7,$ DJNZ R6,DL1 RET END第4節(jié)