1、 基于单片机和液晶显示的温度测量系统 学院名称： 电气信息工程学院 专 业： 测控技术与仪器 班 级： 08 测控 2 班 姓 名： 董 亮 学 号 ： 08314237 指导教师： 王久龙 2011 年 12 月 JIANGSU TEACHERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 测控系统 综合 训练 测控系统综合训练 （ dongliang_） 基于单片机及液晶显示的温度测量系统 摘要： 本文将介绍一种基于单片机控制 的数字温度 测量系统 ，本温度计属于多功能温度计，可以 软件预 设置上下报警温度，当温度不在设置范围内时，可以报警 。 本文 设计的数字温度计具有读数方便，测
2、温范围广，测温精确， 液晶 显示，适用范围宽等特点 。它的主要组成部分有： AT89C52 单片机、温度传感器、温度显示电路、温度报警电路 等 。 关键词： 温度测量 ；温度传感器；液晶显示；仿真 测控系统综合训练 （ dongliang_） 目 录 前言 1 第一章 设计目的及 设计 要求 2 1.1 设计目的 2 1.2 设计要求 2 第二章 设计方案论证 3 2.1 总体设计原理 3 2.2 单片机 AT89C51 介绍 3 2.3 温度传感器的选择 5 2.4 显示元件的选择 7 第三章 硬件电路设计 8 3.1 时钟振荡电路 8 3.2 测温电路 8 3.3 复位电路 8 3.4 报
3、警电路 9 3.5 显示电路 9 第四章 软件设计 10 4.1 主程序设计 10 4.2 液晶显示程序设计 10 4.3 温度采集程序设计 11 第五章 安装调试与分析 12 结束语 13 参考文献 14 附录 15 附录一 系统仿真图 15 附录二 实物组装图 16 附录三 元器件清单 17 附录四 程序清单 18 测控系统综合训练 （ dongliang_） 前言 在这个信息化高速发展的时代 ，单片机作为一种最经典的微控制器，单片机技术已经普及到我们生活 、 工作 、 科研 等 各个领域，已经成为一种比较成熟的技术 。随着科技的不断进步，在工业生产中温度是常用的参数，而采用单片机来对这些
4、参数进行测量与控制已成为当今的主流，现代社会对各种信息参数的准确度和精确度的要求也在不断增长，而如何准确而又迅速的获得这些参数 就取决于现代信息基础的发展水平。在现代信息采集技术中，传感器属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是温度传感器技术，在我国各领域应用广泛，可以说是渗透到社会的每一个领域，与人的生活与环境的温度息息相关，因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。 本文将介绍智能集成温度传感器 DS18B20 的结构特征及控制方法，并对以此传感器和 AT89C52单片机控制器构成的数字温度测量装置的工作原理及程序设计作了详细的介绍。本设计 采用了新型单片机对温度进行测量， 它可以实时的显示，
5、通过测 试表明 ，以其测量精度高，操作简单，可运行性强 ，价格低廉等优点，适用于生活，医疗，工业生产等方面的温度测量及控制。 测控系统综合训练 （ dongliang_） 第一章 设计目的 及 设计 要求 1.1 设计目的 通过对 设计任务的实现，起到串起几年来所学的模数技术、传感器技术、单片机技术及智能仪器等知识，通过理论联系实际，从题目分析、电路设计调试、程序编制调试到传感 器的标定等这一完整的实验过程，培养正确的设计思想，使充分发挥主观能动性，去独立解决实际问题 。 以达到提升 综合能力、动手能力、文献资料查阅能力的作用，为毕业设计和以后工作打下一个良好的基础。 1.2 设计 要求 利用
6、数字温度传 感器 DS18B20 测量温度信号，计算后在 LCD 液晶屏 上显示相应的温度值。 （ 1） LCD 直读显示 （ 2） 其温度测量范围为 -50 120 （ 3）要求 精确到 0.5 测控系统综合训练 （ dongliang_） 第二章 设计方案论证 2.1 总体设计原理 由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行 A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到 A/D转换电路，感温电路比较麻烦。 进而考虑到用温度传感器，在单片机电路 设计中，大多都是使用传感器
7、，所以这是非常容易想到的，所以可以采用一只温度传感器可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。 总体设计框如图 1.1所示。 图 2.1 总体设计框图 2.2 AT89C52 单片机介绍 AT89C52 是 INTEL 公司 MCS-51系列单片机中基本的产品。它结合了 HMOS 的高速和高密度技术及 CHMOS的低功耗特征，它基于标准的 MCS-51单片机体系结构和指令系统，属于 80C51 增强型单片机版本，集成时钟输出和向上或向下计数器等更多的功能，适合类似马达控制等应用场合。 AT89C52 引脚如图 2.2所示。 测控系统综合训练 （ dongliang_） 图 2
8、.2 AT89C52 引脚图 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器，它可以被定义为数据 /地址的第八位。在 FIASH 编程时， P0 口作为原码输入口，当 FIASH 进行校验时， P0输出原码，此时 P0外部必须被拉高。 P1 口： P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O口， P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。 P1口管脚写入 1 后 ，被内部上拉为高，可用作输入， P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电
9、流，这是由于内部上拉的缘故。在 FLASH编程和校验时， P1 口作为第八位地址接收。 P2 口： P2 口为一个内部上拉电阻的 8位双向 I/O 口， P2 口缓冲器可接收，输出 4个 TTL 门电流，当 P2口被写“ 1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时， P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。 P2口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时， P2 口输出地址的高八位。在给出地址“ 1”时，它利用内部上拉优势， 当对外部八位地址数据存储器进行读写时， P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。 P2口在 FLASH编程和校验时
10、接收高八位地址信号和控制信号。 P3 口： P3 口管脚是 8个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4个 TTL门电流。当 P3口写入“ 1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外测控系统综合训练 （ dongliang_） 部下拉为低电平， P3口将输出电流（ ILL）这是由于上拉的缘故。 P3口作为 AT89C51 的一些特殊功能口，管脚备选功能 。 P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 /INT0（ 外部中断 0） P3.3 /INT1（外部中断 1） P3.4 T0（计时器 0外部输入） P3.5 T1（计时器 1外部输入
11、） P3.6 /WR（外部数据存储器写选通） P3.7 /RD（外部数据存储器读选通） RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。 PSEN：外部程序存储器的选通信号。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。 2.3 温度 传感器的选择 DS18B20 温度传感器是美国 DALLAS 半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程
12、实现 9 12 位的数字值读数方式。 DS18B20 的性能特点 : 独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信； 多个 DS18B20 可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能； 无须外部器件； 可通过数据线供电，电压范围为 3.05.5； 测量温度范围为 -55 至 +125 ， 精度为 0. 5 零待机功耗； 温度以 9或 12 位数字； 用户可定义报警设置； 报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件； 测控系统综合训练 （ dongliang_） 负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作； DS18B20内部结构如图 2.3.1所示。 图 2
13、.3.1 DS18B20 内部结构图 低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器 1。高温度系数晶振 随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器 2的脉冲输入。计数器 1 和温度寄存器被预置在 55 所对应的一个基数值。 DS18B20测温原理 如图 2.3.2 所示。 图 2.3.2 DS18B20 测温原理 图 2.4 显示元件的选择 测控系统综合训练 （ dongliang_） 在系统中要显示数值或文字，就必需有显示 器件 ， 目前市场上显示元器件很多 ,有LED数码管、点阵显示等 。 虽然 LED数码管在价格方面占有一定的优势，但考虑到显示文字
14、以及美观自然的效果，我们选择 LCD1602 液晶 显示器 。 LCD1602 是 工业字符型液晶，能够同时显示 16x02 即 32个字符。 1602采用标准的16脚接口，其中 : 第 1脚： VSS 为地电源 第 2脚： VDD 接 5V 正电源 第 3脚： V0 为液晶显示器对比度调整端 ，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，对比度过高时会产生 “ 鬼影 ” ，使用时可以通过一个 10K 的电位器调整对比度 。 第 4脚： RS 为寄存器选择，高电平选数据寄存器、低电平选 指令寄存器。 第 5脚： R/W 为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当 RS和 RW共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当 RS为低电平 RW 为高电平时可以读忙信号，当 RS为高电平 RW 为低电平时可以写入数据。 第 6脚： E 端为使能端，当 E由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。 第 7 14脚： D0 D7为 8 位双向数据线。 第 15脚：背光电源正极 第 16脚：背光电源负极 1602 液晶模块内部的字符发生存储器（ CGROM)已经存储了 160个不同的点阵字符图形，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母 “A” 的代码是 01000001B（ 41H），显示时模块把地址 41H 中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母 “A” 。
