AT89C51单片机驱动的数字温度计设计

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"这篇文档是2012届本科生毕业论文,主题是基于单片机的数字温度计设计。作者是戴佳,专业是电机工程及其自动化,指导教师是胡学青讲师。论文主要探讨了使用AT89C51单片机和DS18B20温度传感器进行温度测量的系统设计,该系统具有精度高、测量范围广、灵敏度高、体积小和功耗低的特点。" 基于提供的文件信息,以下是相关的知识点: 1. **单片机技术**: 单片机(Microcontroller Unit, MCU)是一种集成了CPU、存储器、定时器/计数器、输入/输出接口等部件的微型计算机芯片。在本设计中,AT89C51是一款常见的8位单片机,被用于处理温度测量的数据并控制整个系统的运行。 2. **AT89C51单片机**: AT89C51是美国Atmel公司生产的高性能、低功耗的8051系列单片机。它具有4KB的可编程闪存、128字节的RAM和32个I/O引脚,广泛应用于各种控制系统和嵌入式系统中。 3. **DS18B20温度传感器**: DS18B20是一款数字温度传感器,能够直接输出数字信号,无需ADC转换。它具有测量范围宽(-55℃~+125℃,扩展范围可达-30℃~+150℃),精度高(最高可达±0.5℃)的特点,且仅需一根数据线即可实现通信,简化了电路设计。 4. **温度测量原理**: DS18B20内部集成了温度敏感元件,通过检测其电阻值的变化来确定温度。电阻值与温度的关系是预先编程在传感器内的,单片机读取这些数据后,可以计算出实际温度。 5. **硬件系统设计**: 硬件系统包括单片机、DS18B20传感器、电源、显示模块和其他必要的接口电路。DS18B20通过单总线协议与AT89C51通信,单片机接收温度数据后,处理并驱动显示模块显示温度值。 6. **软件系统设计**: 软件部分通常涉及编写单片机程序,包括初始化设置、数据采集、温度处理、显示控制以及可能的温度报警功能。程序语言可能使用汇编或C语言,需要实现与DS18B20的通信协议。 7. **应用领域**: 这种数字温度计设计适用于多种环境,如家庭自动化、工业过程控制、实验室设备、医疗设备等,其优点在于精度高、响应快、易于集成。 8. **关键词解析**: “温度测量”是系统的核心功能,DS18B20是实现这一功能的关键组件;“DS18B20”是数字温度传感器的型号;“AT89C51”是用于处理和控制的单片机型号。 这个设计展示了如何利用单片机技术和数字温度传感器构建一个高效、准确的温度测量系统,为实际应用提供了有价值的参考。
2023-02-27 上传
基于单片机的数字温度计设计 摘要:本文设计了一种基于单片机控制的数字温本设计度计,本设计所介绍的数字温度 计与传统温度计相比,具有读数方便,测温范围广,输出温度采用数字显示。该设计控 制器使用单片机AT89S51,测温传感器使用DS18B20,用共阳极LED数码管显示,能够准确 达到要求。 温度计电路设计控制器采用单片机AT89S51,具有低电压供电和体积小等特点,温度传感 器采用DS18B20,DS18B20温度传感器是美国最新推出的一种温度传感器,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实现读数方式,仅需要一个端口引脚进 行通信,内部存储器还包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的EERAM.显示电 路采用LED动态显示方式。 关键词:单片机 ;DS18B20 ;超限报警;LED显示; 前言 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。 温度是日常生活、工业、医学、环境保护、化工、石油等领域最常用到的一个物理量 。测量温度的基本方法是使用温度计直接读取温度。最常见到得测量温度的工具是各种 各样的温度计,例如:水银玻璃温度计,酒精温度计,热电偶或热电阻温度计等。它们 常常以刻度的形式表示温度的高低,人们必须通过读取刻度值的多少来测量温度。利用 单片机和温度传感器构成的电子式智能温度计就可以直接测量温度,得到温度的数字值 ,既简单方便,有直观准确。 总体方案设计 1.1设计方案论证 针对本课题的设计任务,进行分析得到:本次设计用温度传感器进行温度的测量,转 化了的温度信号由传感器直接得到了数字信号。该数字温度计的设计,在总体上大致可 分为以下几个部分组成:1.单片机控制电路;2.温度传感器;3.开关控制电路;4.LED显 示电路。 方案一 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。 方案二 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,所以这是非 常容易想到的,所以可以采用一只温度传感器DS18B20,此传感器,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。 从以上两种方案,很容易看出,采用方案二,电路比较简单,软件设计也比较简单, 故采用了方案二。 系统原理框图如图1所示。 图1 系统原理框图 1.2 硬件构成 1.21 主控制器 AT89C51具有以下标准功能: 8K字节FLASH,256字节RAM,32位I/O总线,看门狗定时器2个数据指针,3个16位定时 器、计数器,一个6向量2级中断结构,全双工串行口,片内晶振及时钟电路。 P0口:P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口,每位能驱动8个TTL逻辑电 平。对P0口写"1"时,引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时,P0也被作 为低8位地址/数据使用。在这种模式下,P0具有内部上拉电阻。在FLASH编程时,P0口也 用来接收指令字节;在程序校验时,输出指令字节。程序校验时,需要外部上拉电阻。 P1口:P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口,P1输出缓冲器能驱动4个TTL逻 辑电平。对P1端口写"1"时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用。作为 输入口使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因,将输出电流。 P2口:P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口输出缓冲器驱动4个TTL逻 辑电平。对P2端口写1时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用。作为输 入口使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因,将输出电流。 1.22 数码管显示 显示电路采用共阳LED数码管,从P3口RXD,TXD串口输出段码。 1.23 温度传感器 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 过简单的编程实现9~12位的数字值读数方式。DS18B20的性能特点如下: a.独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信; b.多个DS18B20可以并联在惟一的三线上,实现多点组网功能; c.无须外部器件; d.可通过数据线供电,电压范围为3.0~5.5V; e.零待机功耗; f.温度以9或12位数字; g.用户可定义报警设置; h.