1、基于单片机数字温度计设计学生姓名：王洋学生学号：2014070929所在学院：信息技术学院 专业班级：电子（2）班 中 国 大 庆年 月目录一、 功能说明 .1二、 系统总体设计 .2三、 硬件设计 .5四、 软件设计 .8附录： .91一、功能说明1.1 功能说明利用 51 单片机设计一数字温度计，要求合适的传感器及相应的 AD 转换芯片，通过传感器来采集室内温度，并由 LED 进行显示。具体功能如下所示：（1） 设计单片机工作电源模块及其复位电路； （2） 设计显示模块：两个 LED 显示当前温度值； （3） 设计传感器模块，将选择的传感器与 A/D 转换芯片相连，并通过单片机采集其数据；
2、 （4） 绘制控制软件流程图； （5） 编写相应的控制程序，利用 Protcus 进行仿真。 1.2 传感器原理1、根据设计要求,选择 AT89C52 单片机为核心器件。AT89C52 为 8 位通用微处理器，采用工业标准的 C51 内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52 相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。与 AT89C51 不同之处是，P1.0 和 P1.1 还可以分别作为定时 /计数器 2 的外部技术输入和输出。 2、温度检测器件采用 DS18B20 数字式温度传感器。与单片机的接口为P3.6 引脚。DS18B20 的测温原理如图 2 所示，图中低温度系数晶振的振荡频率受温度的
3、影响很小用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器 1，高温度系数晶振随温度变化其震荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器 2 的脉冲输入，图中还隐含着计数门，当计数门打开时，DS18B20 就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲后进行计数，进而完成温度测量.计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将-55 所对应的基数分别置入减法计数器 1 和温度寄存器中，减法计数器 1 和温度寄存器被预置在-55 所对应的一个基数值。减法计数器 1 对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当2减法计数器 1 的预置值减到 0 时温度寄存器的值将加 1，减法计数器 1 的预置将重新被装入
4、,减法计数器 1 重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数,如此循环直到减法计数器 2 计数到 0 时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温图 1 中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性其输出用，于修正减法计数器的预置值，只要计数门仍未关闭就重复上述过程，直至温度寄存器值达到被测温度值，这就是 DS18B20 的测温原理。 图 1 DS18B20 的测温原理图3、键盘采用独立式按键，由三个按键组成，分别是：设置键（SET ）,加一建（+1 ），确认键（ RET）。 SET 键（上下限温度设置键）：当该键按下时，进入上下限温度设置功能。通过 P3.1 引脚接入。
5、 +1 键（加一调整键）：在输入上下限温度时，该键按下一次，被调整位加一。通过 P3.2 引脚接入。 RET键（确认键）:当该键按下时，指向下一个要调整的位。通过 P3.3 引脚接入。 4.声音报警蜂鸣器通过 P1.7 引脚接入。 二、系统总体设计系统总体设计框图如图 2 所示，在仿真软件 Protcus 上完成。其中 LED数码管以动态扫描法实现温度显示，由四个 PNP 型晶体管 Q2、Q3、Q4 、Q5和八个电阻组成，基级与单片机的 P1.0、P1.1 、P1.2 连接。DS18B20 的数据I/O 端与单片机 P3.6 引脚连接。外部晶振为 12MHz。蜂鸣器通过 Q1 放大后与3引脚
6、P1.7 相连。 图中有三个独立式按键可以分别调整温度计的上下限报警设置，图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。图中的按健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。 45图 2 系统总体设计图3、硬件设计系统硬件设计总体框图如图 3 所图 3 硬件总设计图3.1 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，使用 Atmel 公司高密度非易失性存储器
7、技术制造，与工业 80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上 Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。很适合便携手持式产品的设计使用。 AT89S52 在仿真软件中的图像为图 4 所示。3.2 显示电路显示电路采用四位共阳极 LED 数码管，从 P3 口 RXD，TXD 串口输出段码。LED 数码管在仿真软件中如图 5 所示。6图 4 AT89C52 在仿真软件中图像图 5 LED 数码管在仿真软件中图像3.3 温度传感器DS18B20 内部结构主要由四部分组成：64 位光刻 ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器 TH 和 TL、配置寄存器。DQ 为数据输入/ 输出引脚。开漏单总线接口引脚。当被用着在寄生电源下，也可以向器件提供电源；GND
