基于51单片机的数字体温计设计.doc

1、 I 基于 STC89C52 最小系统的数字体温计设计 摘 要 现代信息技术的三大基础是信息采集 (即传感器技术 )、信息传输(通信技术 )和信息处理 (计算机技术 )。传感器属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是温度传感器种类日益繁多，数字温度传感器更因适用于各种微处理器接口组成的自动温度控制系统具有可以克服模拟传感器与微处理器接口时需要信号调理电路和 A/D 转换器的弊端等优点，被广泛应用于工业控制、电子体温计、测温仪器等各种温度控制系统中。智能温度传感器 (亦称数字温度传感器 )是在 20 世纪 90 年代中期问世的。它是微电子技术、计 算机技术和自动测试技术 (ATE)的结晶。它们内部都包

2、含温度传感器、 A/D 转换器、信号处理器、存储器 (或寄存器 )和接口电路。有的产品还带多路选择器、中央控制器(CPU)、随机存取存储器 (RAM)和只读存储器 (ROM)。智能温度传感器的特点是能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器(MCU)；并且它是在硬件的基础上通过软件来实现测试功能的，其智能化程度也取决于软件的开发水平。对某些智能温度传感器而言，单片机还可通过相应的寄存器来设定其 A/D 转换速 率 (典型产品为MAX6654)，分辨力及最大转换时间 (典 型产品为 DS1624)。 随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活，工作，科研，各个领域，已经成为一种比

3、较成熟的技术， 采用单片机控制已经成为了一II 种潮流。 本文将介绍一种基于 STC89C52 单片机控制的数字体温计，配合 采用 DS18B20为温度采集模块， HS1602液晶显示模块显示结果，另外用 MAX232 模块进行电压转换 进行程序的烧写 ， 实现对体温的采集与再现。 关键词： 52 单片机， DSI8B20， HS1602，体温计III THE DIGITAL THERMOMETERS DESIGN BASED ON STC89C52S MINUIMUM SYSTEM ABSTRACT Modern information technology is based on the

4、three information collection (ie, sensor technology), information transfer (ICT) and information processing (computer technology). Sensor belongs to the forefront of cutting-edge information technology products, especially the increasingly diverse types of temperature sensors, digital temperature se

5、nsor is more suitable for a variety of microprocessor interface for the composition of the automatic temperature control system can overcome the analog sensors and signal conditioning required for microprocessor interfacing circuit and A / D converter defects, etc., are widely used in industrial con

6、trol, electronic thermometer, thermometer, etc. of various temperature control systems. Smart temperature sensor (also known as digital temperature sensor) in the mid-1990s, came out. It is the micro-electronics technology, computer technology and automated testing techniques (ATE) of the crystal. T

7、hey contain the internal temperature sensor, A / D converter, signal processor, memory (or registers) and the interface circuit. Some products are also with the multiplexer, the central controller (CPU), random access memory (RAM) and read-only memory (ROM). Smart temperature sensor is characterized

8、 by the temperature data can be exported and the related amount of temperature control, fit a variety of microcontrollers (MCU); and it is based on the hardware to achieve through software testing capabilities, and its degree depends on intelligent in the software development level. Some smart tempe

9、rature sensor, the controller can also register through the appropriate set of its A / D conversion rate (typical products MAX6654), the maximum resolution and conversion time (typical product DS1624). With the progress and development, microcontroller technology has spread to our lives, work, resea

10、rch in various fields, has become a relatively mature technology, using SCM has IV become a trend. This article describes a microcontroller based control of digital thermometers STC89C52, with the use of DS18B20 the temperature acquisition module, HS1602 liquid crystal display module displays the re

11、sults, another module with a MAX232 voltage conversion, to achieve the temperature of the acquisition and reproduction. Keywords: 52 microcontroller; DSI8B20; HS1602; thermometerV 目 录 1引言 - 1 2总体设计方案 - 3 2.1 方案论证 - 3 2.1.1 单片机系统 - 3 2.1.2 电源模块 - 3 2.1.3 温度传感器 - 3 2.1.4 显示模块 - 4 2.1.5 确定方案 - 4 2.2 总体

12、设计 - 4 3 硬件设计 - 5 3.1 单片机系统 - 5 3.1.1 单片机最小系统 - 7 3.1.2 复位电路 - 8 3.1.3 时钟振荡电路 - 8 3.1.4 电源模块 - 9 3.2 温度传感器模块 - 9 3.2.1 DS18B20 原理 - 9 3.2.2 DS18B20 电路连接 - 13 3.3 液晶显示模块 - 13 3.4 串口通信模块 - 14 4软件设计 - 16 4.1 软件流程 - 16 4.2 DS18B20 模块程序设计 - 17 4.2.1 程序流程 - 错误 !未定义书签。 4.2.2 程序源码 - 错误 !未定义书签。 4.3 HS1602 驱动

13、程序设计 - 17 4.3.1 程序流程 - 错误 !未定义书签。 4.3.2 程序源码 - 错误 !未定义书签。 4.5 RS-232-C 串口通信模块程序设计 - 18 4.5.1 单片机端通信程序设计 - 错误 !未定义书签。 5测试及结果分析 - 19 6结 语 - 20 参考文献 - 21 附 录 - 22 1 1 引言 体温计是在温度计的基础上研制成功的。 1714 年，德国物理学 家华伦海特，初期研制的体温表是把盛着酒精的玻璃管放在冰雪和盐的混合物里，看玻璃管内酒精降到哪里，刻上一条线，然后把表含入口中，看酒精升到哪里，又刻上一条线。把这两条线作为固定点，再把两条线之间分成 0

14、96 。这就是初期的体温计。后来，华海伦特把冰点定为 32 ，沸点为 212 ，发明了华氏温标。 1742年又发明了 0 100 的摄氏温标，从此实现了体温计的刻度标准化。 1865 年，英国的阿尔伯特发明了一种很有特色的体温计，特点是储存水银的细管里有一狭道，当体温计接触人体后，水银很快升到人体实际体温处，取出后水银柱不 下降，而是在狭道处断开，使狭道以上部分始终保持体温度数。这种温度计受到了临床的欢迎和普及应用。 但是随着科技的进步，如今， 又出现了多种类型的体温计。 电子式体温计 随着科学技术的发展，目前已经出现很多类型的新式体温计。电子式体温计利用某些物质的物理参数（如电阻、电压、电流

15、等）与环境温度之间存在的确定关系，将体温以数字的形式显示出来，读数清晰，携带方便。其不足之处在于示值准确度受电子元件及电池供电状况等因素影响，不如玻璃体温计。 耳温体温计 体温计一般在腋下、口腔、直肠等处使用 ，在实际应用中，人们普遍感觉不方便或不舒服。耳式体温计是通过测量耳朵鼓膜的辐射亮度，非接触地实现对人体温度的测量。只需将探头对准内耳道，按下测量钮，仅有几秒钟就可得到测量数据，非常适合急重病患者、老人、婴幼儿等使用。 片式体温计 不断发展的新技术又带来了一种非常奇特的体温计，可以叫片式体温计或点阵式体温计。这种体温计只有名片大小，长 6-7 厘米、宽 0.5 厘米左右，上面布满了一些附有

16、数字的排列整齐的圆点。在进行体温测试后，某一数值以下的圆点会全都变暗，而其余圆点颜色不变，使用者即可根据上述变化确2 定体 温。这种温度计价格不高，体积较小，便于携带和储存，本身污染非常小，特别适用于医疗机构，可以一次性使用，避免交叉感染。 红外体温计 红外体温计是通过接受红外能量而设计的小仪器 ,其核心部件是一种叫红外探测器的光电元件 ,它可以将人体的红外辐射转变为电学信号 ,再经过电子学放大和处理成体温数字显示出来 。 通过 探测鼓膜及周围组织发射的红外线热量，再通过内置微电脑晶片快速计算出准确的体温，并且显示到小数点后一位，解决了传统体温计刻度难以辨认的困扰。全新一秒体温计能在一秒钟内扫

17、描八次体温，并显示出最高的一个温 度读数，更加确保了测量的准确。 随着人们生活水平的不断提高 ,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，其中数字温度计就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。 本设计 所介绍的数字体温计， 具有实用性强、可靠性高 ,测量精度准确 、 测量速度快 ， 读数方便 等 优点，输出温度采用数字显示，在设计中控制器使用STC89C52 单片机，温度传感器使用 DS18B20，用 HS1602 液 晶显示器 实现温度显示，用

18、 MAX232 及 串口实现数据传送，用 USB 接 口实现供电。3 2 总体设 计方案 2.1 方案论证 2.1.1 单片机系统 目前比较流行 51 系列单片机和凌阳单片机。 AT89C51 单片机需要用仿真器来实现软硬件的调试，较为繁琐； STC89C52 八位单片机除具有 AT89C51 单片机所有的优点外，具有更大的程序存储空间，可在线仿真的功能，方便调试。因此，选用 STC89C52 八位单片机作为温度计 的 主 控部分。 2.1.2 电源模块 采用普通的直流电源实现电路简单，而且采用集成电源芯片设计的直流电源电压比较稳定 ，完全满足系统各模块的供电要求，但是普通直流电源体积比较大，

19、变压器的散热对测温精度也有影响，所以采用 USB 接口 直接由电脑供电，完全满足 STC89C52 和 DS18B20 等各模块的工作电压范围。 2.1.3 温度传感器 采用专用的集成温度传感器（如 AD590、 LM35/LM45）和数字化温度传感器（ DS18B20、 DS1620）测温，数字化温度传感器具有接口简单、直接数字量输出、精确度高等优点。 DS18B20 是 DALLAS 公司的最新单线数字温度传感器，它是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。一线总线独特 而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，它的测量温度范围为 55 125，在 10 85范围内，精度为 0.

20、5，现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性，适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等， DS18B20 支持 3 5.5V 的电压范围，使系统设计更灵活、更方便、更便宜、体积更小。 DS18B20 可以程序设定 9 12位的分辨率，精度为 0.5，分辨率设定及用户设定的报警温度存储在 E2 PROM4 中，掉电后依然保存。因此，本方案选用 DS18B20 作为温度测量传感器。 2.1.4 显示模块 由于系统要求实现测量体温，要显示的信息不仅可以是 温度值， 还可以是简单的图形。 所以采用 HS1602 液晶显示模块显示测温结果

21、。 2.1.5 确定方案 为了不失通用性和智能性，本方案采用 STC89C52 单片机作为控制器，单总线温度传感器 DS18B20 进行温度采集。电源部分 并 没有采用普通的直流电源而 利用 USB 接 口通过电脑供电，完全满足 STC89C52 和 DS18B20 等各模块的工作电压范围。并且显示模块使用 HS1602 液 晶显示器。 2.2 总体设计 本方案设计的系统由单片机系统、温度传感器模块、液晶显示模块、单片机复位电路、串口通信模块和电源模块组成，其总体架构如图 2.1。 图 2.1 总体设计方框图 Fig.2.1 Block diagram of the overall desig

22、n 主 控 制 器 液 晶 显 示 温 度 传 感 器 单片机复位 时钟振荡 串口模块 5 3 硬件设计 3.1 单片机系统 方案采用 STC89C52 单片机作为控制器，完成所有的控制功能，包括：温度传感器 DS18B20 的初始化和读取温度值 、 HS1602 液晶模块驱 动 、 温度存储及读取 、 和 PC机的串口通信 。 STC89C52 是一个低功耗，高性能 CMOS 8 位单片机，具有如下特点： 40 个引脚， 4k Bytes Flash 片内程序存储器， 128 bytes 的随机存取数据存储器（ RAM），32个外部双向输入 /输出（ I/O）口， 5 个中断优先级 2层中断

23、嵌套中断， 2个 16位可编程定时计数器 ,2 个全双工串行通信口，看门狗（ WDT）电路，片内时钟振荡器。 1主要特性： 8031 CPU 与 MCS-51 兼容 4K 字节可编程 FLASH 存储器 (寿命： 1000 写 /擦循环 ) 全静态工作： 0Hz-24KHz 三级程序存储器保密锁定 128*8 位内部 RAM 32 条可编程 I/O 线 两个 16 位定时器 /计数器 6 个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路 2管脚说明： VCC：供电电压。 GND：接地。 P0 口： P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。当P1口的管脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。 P0能够用于外部程序数据存储