基于單片機的溫度計的課程設(shè)計報告

-.z基于單片機的數(shù)字溫度計的設(shè)計**：詹崇武班級：09應(yīng)電2班**：2009061601學院：機電工程學院2011-12-7目錄TOC\o"2-4"\h\z\u1、課程設(shè)計目的32、工具/準備工作33、設(shè)計步驟及原理3步驟1：方案框圖3步驟2：程序設(shè)計3步驟3：電路硬件設(shè)計及Proteus軟件仿真84、設(shè)計結(jié)果及分析95、總結(jié)及心得體會96、對本設(shè)計過程及方法、手段的改良建議97、參考文獻3課程設(shè)計目的本次課程設(shè)計，就是用單片機實現(xiàn)溫度控制，傳統(tǒng)的溫度檢測大多以熱敏電阻為溫度傳感器，但熱敏電阻的可靠性差，測量溫度準確率低，而且必須經(jīng)過專門的接口電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號才能由單片機進展處理。本次采用DS18B20數(shù)字溫度傳感器來實現(xiàn)基于51單片機的數(shù)字溫度計的設(shè)計。工具/準備工作原件清單基于STC89C52單片機的數(shù)字溫度計元件清單如表1所示。元件名稱型號數(shù)量/個用途單片機STC89C521控制核心集成塊DS18B201測溫電路集成塊74LS071顯示驅(qū)動集成塊74LS2451顯示驅(qū)動電容30pF2晶振電路晶振12MHz1晶振電路電解電容10uF/10v1復位電路電阻10kΩ5復位電路、上拉電阻電阻4.7kΩ1測溫電路按鍵1復位電路數(shù)碼管4位共陽1顯示電路ISP接口線1*41下載程序萬用板140腳IC鎖緊座1表1基于AT89S52單片機的數(shù)字溫度計元件清單原件介紹1.STC89C52的功能特性STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。具有以下標準功能：8K字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時器，內(nèi)置4KBEEPROM，MA*810復位電路，三個16位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷構(gòu)造，全雙工串行口。另外STC89*52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU停頓工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停頓，直到下一個中斷或硬件復位為止。最高運作頻率35Mhz，6T/12T可選。2.DS18B20的特點本設(shè)計的測溫系統(tǒng)采用芯片DS18B20，DS18B20是DALLAS公司的最新單線數(shù)字溫度傳感器，它的體積更小，適用電壓更寬，更經(jīng)濟。實現(xiàn)方法簡介DS18B20采用外接電源方式工作，一線測溫一線與STC89C51連接，測出的數(shù)據(jù)放在存放器中，將數(shù)據(jù)經(jīng)過BCD碼轉(zhuǎn)換后送到LED顯示。DS18B20溫度傳感器是美國DALLAS半導體公司最新推出的一種改良型智能溫度傳感器，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：●獨特的單線接口僅需要一個端口引腳進展通信；●多個DS18B20可以并聯(lián)在惟一的三線上，實現(xiàn)多點組網(wǎng)功能；●無須外部器件；●可通過數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為3.0～5.5Ｖ；●零待機功耗；●溫度以9或12位數(shù)字；●用戶可定義報警設(shè)置；●報警搜索命令識別并標志超過程序限定溫度〔溫度報警條件〕的器件；●負電壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作；DS18B20內(nèi)部構(gòu)造主要由四局部組成：64位光刻ROM,溫度傳感器,非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL,高速暫存器。DS18B20的管腳排列如圖2-3-1所示。64位光刻ROM是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列號。不同的器件地址序列號不同。CC64位RO和單線接口高速緩存存儲器與控制邏輯溫度傳感器高溫觸發(fā)器TH低溫觸發(fā)器TL配置存放器8位CRC發(fā)生器Vdd圖1DS18B20的內(nèi)部構(gòu)造圖2DS18B20的引腳分布圖設(shè)計步驟及原理步驟1：方案框圖基于STC89C52單片機的數(shù)字溫度計設(shè)計由STC89C52單片機控制器、電源、顯示電路、溫度傳感器、復位電路和時鐘電路組成，系統(tǒng)框圖如圖1所示。電源給整個電路供電，顯示電路顯示溫度值，時鐘電路為STC89C52提供時鐘頻率。傳感器采用美國DALLAS半導體公司生產(chǎn)的一種智能溫度傳感器DS18B20，其測溫范圍為-55～125℃，最高分辨率可達0.0625℃，完全符合設(shè)計要求。電源電電源電路復位電路時鐘電路STC89C52控制器顯示電路DS18B20圖3基于STC89C52單片機的數(shù)字溫度計系統(tǒng)框圖步驟2：程序設(shè)計1程序流程圖主程序的主要功能是負責溫度的實時顯示、讀出并處理DS18B20測量的當前溫度值，溫度測試每1S進展一次。這樣可以在1S之內(nèi)測量一次被測溫度，其程序流程圖如圖3所示。讀出溫度子程序的主要功能是讀出RAM中的9字節(jié)，在讀出時需進展CRC校驗，校驗有錯時不進展溫度數(shù)據(jù)的改寫，其程序流程圖如圖4所示。初始化初始化調(diào)用顯示子程序1S到.讀出溫度值溫度計算處理顯示數(shù)據(jù)刷新發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開場命令初次上電NYYN發(fā)DS18B20復位命令發(fā)跳過ROM命令發(fā)讀取溫度命令讀取操作，CRC校驗9字節(jié)完.CRC校驗正.移入溫度暫存器完畢圖4主程序流程圖圖5讀溫度流程圖溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開場命令，采用12位分辨率轉(zhuǎn)換時間約為750ms。程序設(shè)計中采用1s顯示程序延時等待轉(zhuǎn)換的完成。計算溫度子程序?qū)AM中讀取值進展BCD碼地轉(zhuǎn)換運算，并進展溫度值正負的判定，顯示數(shù)據(jù)刷新子程序主要是對顯示緩沖器中的顯示數(shù)據(jù)進展刷新操作，當最高顯示位為0時將符號顯示位移入下一位步驟3：電路硬件設(shè)計及Proteus軟件仿真圖6設(shè)計結(jié)果及分析系統(tǒng)的性能調(diào)試以〔1、主程序〕為主。硬件調(diào)試比擬簡單，首先檢查電路的焊接是否正確，然后用萬用表測試。軟件調(diào)試可以先編寫顯示程序并進展硬件的正確性檢驗，然后分別進展主程序、從程序的編寫和調(diào)試，由于DS18B20與單片機采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此對DS18B20進展編程時必須嚴格地保證讀寫時序，否則將無法讀取測量結(jié)果。性能測試可用制作的溫度計和已有的成品溫度計來同時測量比擬，由于DS18B20精度較高，所以誤差指標可以限制在0.1°C以內(nèi)，另外，-55°C至+125°C的測溫范圍使得該溫度計完全適用于一般的應(yīng)用場合，其低電壓供電的特性可做成電池供電的手持電子溫度計?？偨Y(jié)及心得體會三個星期的課程設(shè)計，從了解各個芯片的性能特點到合理設(shè)計硬件電路，從從數(shù)字溫度計設(shè)計方案框圖到編寫相應(yīng)的程序，從proteus仿真到模塊焊接，再到系統(tǒng)性能調(diào)試。每一步都深深地體會到其中的不容易。開場設(shè)計方案時，必須熟悉原件的特點，引腳的含義，這都靠自己翻閱書籍和上網(wǎng)查找。為后面的總體設(shè)計打好根底。編寫程序必須與Proteus相結(jié)合，才能保證程序的準確性。模塊焊接就是考驗?zāi)愕膭邮帜芰?。這過程中，需要耐心，耐心，再耐心，細心，細心，再細心。最后的性能調(diào)試，不斷發(fā)現(xiàn)問題，然后解決問題。這次課程設(shè)計很好地全方位地培養(yǎng)了我們的能力，我們的專業(yè)知識，動手能力，獨立工作能力與創(chuàng)造力，解決實際工程技術(shù)問題的能力，查閱圖書資料、產(chǎn)品手冊和各種工具書的能力，工程繪圖的能力，書寫技術(shù)報告和編制技術(shù)資料的能力。在專業(yè)知識與研究方法方面為日后的畢業(yè)設(shè)計乃至畢業(yè)后的工作奠定良好的根底對本設(shè)計過程及方法、手段的改良建議根據(jù)設(shè)計，基于單片機的數(shù)字溫度計由單片機控制器，電源，顯示電路，溫度傳感器，復位電路和時鐘電路組成。制作簡單，測溫范圍在-55度到100度。根據(jù)情況，可以參加溫度報警器，誤差范圍控制在0.1℃。這樣會使這個設(shè)計應(yīng)用更廣，性價比更高。針對編寫好的程序進展軟件調(diào)試，在proteus軟件中模擬，電路溫度測試正常。證明系統(tǒng)程序編寫正確。根據(jù)設(shè)計的電路圖焊接實物。針對個各種芯片的引腳特點檢查硬件焊接是否正確。性能調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題及解決方案〔1〕LED數(shù)碼管只顯示初始溫度，過程中溫度無變化。檢查DS18B20溫度傳感器。發(fā)現(xiàn)焊接電路出現(xiàn)問題，重新焊接。電路運行正常，溫度計正確測量。〔2〕L