单片机课程设计数字温度计.doc

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1、单片机课程设计课题： 数字温度计系 别： 专 业 姓 名： 学 号： 河南城建学院2012年12月28日成绩评定一、指导教师评语（根据学生设计报告质量、答辩情况及其平时表现综合评定）。二、评分评分项目设计报告评分答辩评分平时表现评分合 计 （100分）任务完成情 况（20分）课程设计报告质量（40分）表达情况（10分）回答问题情 况（10分）工作态度与纪律（10分）独立工作能力（10分）得分课程设计成绩评定班级 姓名 学号成绩： 分（折合等级 ）指导教师签字 年 月 日一、设计目的及要求 1、基本范围为50110； 2、精度误差小于0.5； 3、LED数码管直读显示； 扩展功能 : 1、可以任

2、意设定温度上的上下限报警功能； 2、实现语音报数。二、总体设计（一）、系统硬件设计方案根据系统功能要求，构造如下图所示的系统原理结构框图。DS18B20温度数据采集STC89CS52RC初始化LG3641BH显示温度图1 系统原理结构框图 单片机的选择STC89C52RC是新一代超强抗干扰/高速/低功耗的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟/机械周期和6时钟/机械周期可以任意选择，其内核与AT51系列单片机一样，但是其造价较之更低，功能更强。AT51单片机小系统的电路图如下所示。图1:单片机小系统电路1)、引脚说明stc89c52的内核和AT51系列单片机一样，故引脚也相同：1

3、8：I/OP1口（P1.0P1.7）；9： 复位脚（RST/Vpd）；1017：I/OP3口（P3.0=RXD，P3.1=TXD，P3.2=-INT0，P3.3=-INT1，P3.4=T0，P3.5=T1，P3.6=-WR，P3.7=-RD）；18、19：晶振（18=XTAL2，19=XTAL1）；20: 地（Vss）；2128：I/OP2口（P2.0P2.7)； 29：-PSEN；30：ALE/-PROG；31：-EA/Vpp3239：I/OP0口（P0.7P0.0）；40：+5V电源。注：引脚功能前加“-”，说明其是低电平有效。如P3.2=-INT0。2）、内部功能1. I/O 口：输入/

4、 输出口经过特殊处理，很多干扰是从I/O 进去的,每个I/O 均有对VCC/ 对GND二级管箝位保护。2. 电源：单片机内部的电源供电系统经过特殊处理，很多干扰是从电源进去的3. 时钟单片机内部的时钟电路经过特殊处理，很多干扰是从时钟部分进去的4 . 空闲模式：典型功耗 2mA5.正常工作模式：典型功耗 4mA - 7mA单片机内部的时钟电路经过特殊处理，很多干扰是从时钟部分进去的6. 复位电路单片机内部的复位电路经过特殊处理，很多干扰是从复位电路部分进去的,STC89C51RC/RD+系列单片机为高电平复位。推荐外置复位电路为MAX810/STC810,STC6344,STC6345,813

5、L,706P；也可用R/C 复位，10uF 电容/10k 电阻,22uF/8.2k 等。6.宽电压，不怕电源抖动5V: 6v - 3.4v 3V: 4v - 1.9v2、温度传感器介绍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位的数字值读数方式。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。DS18B20可以程序设定912位的分辨率，精度为0.5C。可选更小的封装方式，更宽的电压适用范围。分

6、辨率设定存储在EPROM中，掉电后依然保存。而在此，我们设定12为分辨率，即温度分辨率0.0625。DS18B20的性能特点如下：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；零待机功耗；温度以或位数字；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；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采用脚PR35封装或脚SOIC封装，其内部结构框图如下图所示。C64 位ROM和单线接口高速缓存存储器与控制逻辑温度传

7、感器高温触发器TH低温触发器TL配置寄存器8位CRC发生器Vdd 图2DS18B20内部结构根据DS18B20的通讯协议，主机控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤：（1）.初始化（2） 执行某个ROM指令（3） 执行RAM内存指令（4） 数据传输复位要求主CPU将数据线下拉480微秒，然后释放，DS18B20收到信号后等待1660微秒左右，后发出60240微秒的存在低脉冲，主CPU收到此信号表示复位成功。图3DS18B20与单片机的接口电路3、液晶显示LG364BH液晶显示模块是12864 点阵的汉字图形型液晶显示模块，可显示汉字及图形，内置国标GB2312 码简体中文字库（16X1

8、6 点阵）、128 个字符（8X16 点阵）及64X256 点阵显示RAM（GDRAM）。可与CPU 直接接口，提供两种界面来连接微处理机：8-位并行及串行两种连接方式。 三、总体设计（一）、整体思路根据要求，我们将整个程序分为三大部分。主要包括主程序，温度传感程序，LG3641BH液晶显示程序。（二）、程序流图1、 DS18B20温度计程序DS18B20温度计程序包括读出温度子程序，温度转换命令子程序，计算温度子程序。主程序的主要功能是负责温度的实时显示、读出并处理DS18B20的测量温度值，温度测量每0.5s进行一次。读出温度子程序的主要功能是读出RAM中的字节。温度转换命令子程序主要是发

9、温度转换开始命令，采用12位分辩率为0.065，在本程序设计中采用0.5s显示程序延时法等待转换的完成。 DS18B20温度计程序流程图如下：开始DS18B20的初始化启动温度转换读取温度寄存器DS18B20的初始化复位 图4DS18B20温度计程序流程图 （三）、总体设计框图温度计电路设计总体设计方框图如图1所示，控制器采用单片机AT89S51，A/D转换器采用0809传输，温度传感器采用DS18B20，用3位LED数码管以串口传送数据实现温度显示，并用蜂鸣报警器来监视温度的值不超过量程范围。 温度上下限设置LED显示STC89C52单片机温度加一温度减一温度传感器图5总体设计方框图 四、整

10、体电路图 图6整体电路图五、结论在这一学期的单片机课程中，李老师给我们讲了许多单片机的内部结构，编译语言，一直在朦朦胧胧的学习，模模糊糊的接受，即使到了考试的时候，我甚至感觉自己对单片机还是那么陌生。一周的课程实习，不长不短，但是又不可或缺，它似乎是对一学期的课程的润色，把抽象变为形象，让我们突然跳出理论，开始实践，当然是理论结合实践，真正在做得时候，才发现之前学的那么少，进行课程实习的时候，我看了很多关于单片机，温度传感器，液晶显示器的资料和相应的程序代码，越看越不懂，但是越看就越想看，就感觉看到一个不懂的，去找答案，于是就刹不住车了，一个套着一个，但是虽然模糊，但是却越想看，又一次，我看的

11、最晚的一次是从下午一直到晚上3点多，一直没有看表也没有注意时间，那次我才发现知识那么可贵，不能说自己看懂，但是那种被知识灌输的感觉让我很舒服。对于此次的课程实习，我也总结了很多我认为适合我们，起码适合我自己的一些方法。一、 要对硬件功能了解，要熟悉相应程序代码和功能实现，二、 设计程序要有思路，根据思路才能有效进行三、 编写程序要有所根据，出现错误很正常，要一步步的排查错误，一定要细心耐心四、 要懂得听取正确意见，多和人交流，集思广益，合作的力量是无穷大的。五、 向别人讲解程序时，流程图是最好的展示。而我们小组正是在不断的合作中在两次的课题中都顺利完成。当然在此感谢各位指导老师这几周里对我们的

12、帮助和指导。参考文献1杨恢先，黄辉先.单片机原理及应用（第一版） M.北京：人民邮电出版社，2006：214-221.2马忠梅.单片机C语言程序设计 M.北京：北航出版社，2007：36-48.3 田立，田清，代方震. 51单片机C语言程序设计快速入门（第一版） M.北京：人民邮电出版社，2007：35-40.附件1：#include #define uchar unsigned char#define schar signed char#define uint unsigned int#define JDQ P2_2 /继电器输出#define LEDPort P0 /LED控制口#defi

13、ne LEDOneC P3_3 /LED DS1控制（百位）#define LEDTwoC P3_2 /LED DS2控制（十位）#define LEDThreeC P3_1 /LED DS3控制（个位）#define LEDFourC P3_0 /固定显示摄氏度符号#define DQ P2_0 /DS1820 DataPort#define KEY_IO P1 /按键所连的IO口#define NO_KEY_VALUE 0x0f /当按键没有被按下时IO口的值#define KEY_WOBBLE_TIME 8 /去抖动时间(待定)#define KEY_OVER_TIME 50 /等待进入

14、连击时间(待定)，该常数要比正常按键时间要长，防止非目的性进入连击模式#define KEY_QUICK_TIME 8 /等待按键抬起的连击时间(待定)uchar TLV,THV,KeyV,Sign,SetTF,NUM,BZ,CQBZ;uint cs,css;schar TMV,TMHRomV,TMLRomV,TMHSetV,TMLSetV,LED_One,LED_Two,LED_Three,LED_Four;unsigned char code LEDDis=0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0xFF,0xBF,0x46; /

15、0-9的LED笔划,0xFF为空,0xF7为负号,0x46为摄氏度符号/*11us延时函数*/void delay(unsigned int time) while(time-);/void delay_ms(unsigned int i) unsigned int j; while(i-) for(j = 0; j 0; i-)/按位循环 DQ = 0;/使总线为低电平 DQ = dat&0x01;/将发送字节的最低位送到总线 delay(5);/延时一段时间（30us），等待ds18b20取走总线数据 DQ = 1;/将总线拉高 dat=1;/将待发送的字节右移后继续发送 delay(4)

16、;/*DS18B20读1字节函数*/unsigned char Read_18b20_Byte(void)unsigned char i=0; /位循环变量unsigned char dat = 0; /暂存变量for (i=8;i0;i-) /读位循环 DQ = 0; / 使总线电平为低电平 dat=1;/暂存变量右移 DQ = 1; / 给脉冲信号，使总线电平为高电平后执行如下的读操作 if(DQ) /如果ds18b20的输出为高电平(总线电平为1) dat|=0x80; /将暂存变量的最高位置1 delay(4);/延时一段时间 return(dat); /将暂存变量返回调用程序/=/配

17、置18b20，设置上下温度,及灵敏度/=void Config18b20() Init_DS18B20(); Write_18b20_Byte(0xcc); / 跳过读序号列号的操作 Write_18b20_Byte(0x4e); /写 EEPROM Write_18b20_Byte(TMHSetV); /写入上限温度 Write_18b20_Byte(TMLSetV); /下限温度 Init_DS18B20(); Write_18b20_Byte(0xcc); / 跳过读序号列号的操作 Write_18b20_Byte(0x48); /保存上面所设定值 Init_DS18B20(); Wri

18、te_18b20_Byte(0xcc); / 跳过读序号列号的操作 Write_18b20_Byte(0xb8); /回调设定值,将rom的内容重调到RAM中void Read_18b20_first(void)unsigned int t=0;Init_DS18B20();Write_18b20_Byte(0xCC); / 跳过读序号列号的操作Write_18b20_Byte(0x44); / 启动温度转换delay_ms(700);Init_DS18B20();Write_18b20_Byte(0xCC); /跳过读序号列号的操作 Write_18b20_Byte(0xBE); /读取温度

19、寄存器等（共可读9个寄存器） 前两个就是温度，依次读取TLV=Read_18b20_Byte();/ 温度值低位字节（其中低4位为二进制的“小数”部分最小0.0625量）THV=Read_18b20_Byte();/ 高位值高位字节（其中高5位为符号位）TMHRomV=Read_18b20_Byte();/ 读取温度设定上限值TMLRomV=Read_18b20_Byte();/ 读取温度设定下限值void Read_18b20_Temprature(void)unsigned int t=0;Init_DS18B20();Write_18b20_Byte(0xCC); / 跳过读序号列号的操

20、作Write_18b20_Byte(0x44); / 启动温度转换delay(200);Init_DS18B20();Write_18b20_Byte(0xCC); /跳过读序号列号的操作 Write_18b20_Byte(0xBE); /读取温度寄存器等（共可读9个寄存器） 前两个就是温度，依次读取TLV=Read_18b20_Byte();/ 温度值低位字节（其中低4位为二进制的“小数”部分最小0.0625量）THV=Read_18b20_Byte();/ 高位值高位字节（其中高5位为符号位）TMHRomV=Read_18b20_Byte();/ 读取温度设定上限值TMLRomV=Read

21、_18b20_Byte();/ 读取温度设定下限值void display_wendu(void)/数值转换 TLV = TLV 4; /将温度低四位移除，及去掉小数部分 THV = THV 7; /将设置温度值左移七位取最高位符号 else /如果不在设置状态 Sign = TMV 7; /就将当前温度值左移7位取出符号位if (Sign) /如果sign为1，表示最高位符号位为1，即表示负数 if (SetTF) /如果在设置状态，显示设定值，将负数变成正数方便处理，因为18B20的负温度是用补码表示的，即 负数=正数+1，那么倒推过来，正数=（负数-1） LED_One = (TMLSe

22、tV-1) / 100; /第一位数码管显示设定时的百位 LED_Two = (TMLSetV-1) - LED_One * 100)/10; /第二位数码管显示设定时的十位 LED_Three = (TMLSetV-1) - LED_One * 100 - LED_Two * 10; /第三位数码管显示设定时的个位 else /如果不在设定状态就显示当前采集的温度值 LED_One = (TMV-1) / 100; /第一位数码管显示正常时的百位 LED_Two = (TMV-1) - LED_One * 100)/10; /第二位数码管显示正常时的十位LED_Three = (TMV-1)

23、 - LED_One * 100 - LED_Two * 10; /第三位数码管显示正常时的个位else /否则sign为0，表示最高位符号位为0，即表示正数，一下一段注释同上 if (SetTF) LED_One = (TMLSetV) / 100; LED_Two = (TMLSetV - LED_One * 100)/10; LED_Three = TMLSetV - LED_One * 100 - LED_Two * 10; else LED_One = (TMV) / 100; LED_Two = (TMV - LED_One * 100)/10; LED_Three = TMV -

24、 LED_One * 100 - LED_Two * 10; /将以上数据处理的值转换为LED字段if (LED_One) /如果第一位数码管显示为1，即百位显示1，超过了一百LED_Two = LEDDisLED_Two; /十位就显示十位的值else /如果没有超过一百，即只有两位时，也有两种情况LED_Two = LEDDisLED_Two;/显示十位if (Sign) /如果为负数时LED_One = LEDDis11;/第一位数码管，即百位显示“负号”else /如果不为负数时if (LED_One = 0) /百位为0时，百位不显示LED_One = LEDDis10;else /

25、否则显示百位LED_One = LEDDisLED_One;LED_Three = LEDDisLED_Three; /各位始终就显示个位的值LED_Four = LEDDis12;void init (void) JDQ=1; LEDPort=0xff;/*/文 件 名:key.c/功 能:短击连击/调用方法:unsigned char keyValue = ReadKey();/说 明:该程序不适用于阵列键盘./ 该程序不需要使用定时器./ 调用处要加入switch语句来判断相应按键按下并执行相应动作./ 如需要在按键松开后执行动作,则调用函数需要定义一个bit标志位,在default语句

26、里判断标志位状态./ KEY_WOBBLE_TIME 指程序程序执行次数.实际应用中要根据程序的长短来调整成合适的数值./ /备 注:程序思路是当按键被按下时开始计算程序的执行次数,如小于KEY_WOBBLE_TIME,则认为按键没有被按下./ 引用自 / KEIL编译时会提示WARNING C291: not every exit path returns a value.不影响使用. /*/uchar ReadKey() /判断哪个键被按下static uchar lastKey = NO_KEY_VALUE ;static uint keyCount = 0;static uint ke

27、yOverTime = KEY_OVER_TIME;uchar keyTemp = NO_KEY_VALUE ;keyTemp = KEY_IO & NO_KEY_VALUE ; /读取键值if(keyTemp = NO_KEY_VALUE ) /无按键按下时keyCount = 0; keyOverTime = KEY_OVER_TIME; BZ=0;return NO_KEY_VALUE ;else /有按键按下时 if(keyTemp=lastKey) if(+keyCount = KEY_WOBBLE_TIME) /不是第1次按下判断抖动是否结束 return keyTemp; /去抖

28、结束,返回键值 /短按时，将标志置0，说明在短按，闪烁 else if(keyCountkeyOverTime) keyCount = 0; keyOverTime = KEY_QUICK_TIME;BZ=1;/长按将标志置1，不闪烁 return NO_KEY_VALUE ; else /是第1次按下则保存键值,下次执行此函数时与读到的键值作比较 lastKey = keyTemp ; /保存第1次读到的键值 keyCount = 0; /延时计数器清零 keyOverTime = KEY_OVER_TIME ; return NO_KEY_VALUE ; /void main() init

29、();Read_18b20_first(); /先读一次温度，避开85度TMHSetV=TMHRomV; TMLSetV=TMLRomV; Config18b20(); SetTF=0; while(1) NUM+;if(NUM=40)NUM=0;KeyV=ReadKey();if(KeyV=0x0e)SetTF=SetTF;cs=0;if(SetTF)if(KeyV=0x0d)cs=0;TMLSetV=TMLSetV+1;TMHSetV=TMLSetV+2;if(KeyV=0x0b)cs=0;TMLSetV=TMLSetV-1;TMHSetV=TMLSetV+2;if(TMLSetV=60)

30、TMLSetV=60; if(TMLSetV200)cs=0;SetTF=0;Config18b20(); Read_18b20_Temprature();/读出温度高低位THV、TLV及温度限制TMRomV display_wendu();if(SetTF)if(!BZ) /短按下闪烁if(NUM20)LEDPort=0xff;else if(20NUM40) LEDPort = LED_One; LEDOneC = 0; delay(300); LEDOneC = 1; /显示百位数 LEDPort = LED_Two; LEDTwoC = 0; delay(300); LEDTwoC =

31、 1; /显示十位数 LEDPort = LED_Three; LEDThreeC = 0; delay(300); LEDThreeC = 1; /显示个位数LEDPort = LED_Four;LEDFourC=0;delay(300);LEDFourC=1; else /长按不闪烁 LEDPort = LED_One; LEDOneC = 0; delay(300); LEDOneC = 1; /显示百位数 LEDPort = LED_Two; LEDTwoC = 0; delay(300); LEDTwoC = 1; /显示十位数 LEDPort = LED_Three; LEDThr

32、eeC = 0; delay(300); LEDThreeC = 1; /显示个位数LEDPort = LED_Four;LEDFourC=0;delay(300);LEDFourC=1; if(!SetTF) LEDPort = LED_One; LEDOneC = 0; delay(300); LEDOneC = 1; /显示百位数 LEDPort = LED_Two; LEDTwoC = 0; delay(300); LEDTwoC = 1; /显示十位数 LEDPort = LED_Three; LEDThreeC = 0; delay(300); LEDThreeC = 1; /显示个位数LEDPort = LED_Four;LEDFourC=0;delay(300);LEDFourC=1; if(!SetTF) if (TMV = TMLSetV) /根据采集到的温度值控制继电器 JDQ = 1; /压缩机停止CQBZ = 1; /重启标志位置1 if(TMLSetV TMV TMHSetV)&(CQBZ = 1)JDQ = 1; /压缩机保持if(TMLSetV TMV = TMHSetV) /根据采集到的温度值控制继电器 JDQ = 0; /压缩机停止CQBZ = 0; /重启标志位置1