基于单片机的数字温度计专业课程设计硬件.doc
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1、摘要 本设计以STC89S51单片机为核心温度控制系统工作原理和设计办法。温度信号由温度芯片DS18B20采集,并以数字信号方式传送给单片机。文中简介了该控制系统硬件某些,涉及:温度检测电路、温度控制电路。单片机通过对信号进行相应解决,从而实现温度控制目。文中还着重简介了软件设计某些,在这里采用模块化构造,重要模块有:数码管显示程序、键盘扫描及按键解决程序、温度信号解决程序、led控制程序。核心词:STC89S51;单片机;DS18B20;温度芯片;LED目录引言11.设计概述21.1 设计目的和规定21.2 设计思路22.系统方案及硬件设计32.1 设计方案32.2 方案硬件总体方框图32.
2、3 温度传感器DS18B20测温原理42.4 硬件设计92.4.1主控制器电路92.4.2复位电路102.4.3时钟振荡电路102.4.4正相驱动电路112.4.5反相驱动电路112.4.6显示电路12 2.5 软件设计123.系统原理图144.proteus软件仿真成果154.1系统仿真设计154.2仿真成果分析155.结论166.参照文献17引言单片机以其体积小、功能完善、抗干扰能力强、价格低廉等长处而被广泛应用于工业控制、可编程序控制器、通信、家电等领域。89C51系列单片机通过近年发展,在性能、指令功能、运算速度、控制能力等方面均有很大提高,已被越来越多科学工作者所关注。 当前,大学院
3、校有关电子、机电、自动化、计算机等专业都在开设这门课程。单片机课程设计是学生加深理论知识理解、提高实际设计能力重要环节,从设计电路板,到程序编制与调试,最后完毕一种单片机系统设计,可以使学生体验到成功高兴。Proteus虚拟单片机仿真软件可以成功地进行绝大某些单片机硬件仿真,轻松实现程序功能展示。1.设计概述1.1 设计目的和规定1.用所学单片机知识设计制作数字温度计;2.测温范畴是-50-100;3.误差不大于0.5;4.所测温度值可以由LCD数码管直接显示;5.进一步熟悉proteus,protel,word软件功能和用法;1.2 设计思路 一方面拟定咱们所设计是一种数字温度计,由单片机、
4、温度传感器以及其她电路共同实现。 依照所要实现功能,先在proteus软件上仿真。依照所选用硬件可以将整个软件设计分为若干子程序,有初始化、查询时间、发送指令、读取数据、显示温度等构成,可将以上子程序分别设计,实现各自功能,再在子程序中调用,就可以实现预期目的。 在proteus软件里画出相应电路图,将编写好程序编译后文献下载到proteus电路图单片机里,进行仿真,对温度传感器设立不同参数,看与否达到了咱们设计所规定目的,如果不符合规定,需要检查程序算法和硬件连接与否有误。若仿真成功,就按照电路图焊接硬件。2.系统方案及硬件设计2.1 设计方案 采用数字温度芯片DS18B20测量温度,输出信
5、号全数字化。采用了单总线数据传播,由数字温度计DS18B20和AT89C51单片机构成温度测量装置,它直接输出温度数字信号,也可直接与计算机连接。采用AT89C51单片机控制,软件编程自由度大,可通过编程实现各种各样算术算法和逻辑控制,并且体积小,硬件实现简朴,安装以便。该系统运用AT89C51芯片控制温度传感器DS18B20进行实时温度检测并显示,可以实现迅速测量环境温度,并可以依照需要设定上下限温度。该系统扩展性非常强。该测温系统电路简朴、精准度较高、实现以便、软件设计也比较简朴。2.2 方案硬件总体方框图 基于增强AVR RISC构造低功耗8位CMOS微控制器AT89C51,温度传感器采
6、用DS18B20,用四位数码管显示温度。图2.2.1 硬件总体方框图2.3 温度传感器DS18B20测温原理DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出一种改进型智能温度传感器,与老式热敏电阻等测温元件相比,它能直接读出被测温度,并且可依照实际规定通过简朴编程实现9-12位数字值读数方式。DS18B20性能特点如下:(1)独特单线接口仅需要一种端口引脚进行通信,DS18B20在与微解决器连接时仅需要一条口线即可实现微解决器与DS18B20双向通讯。(2)DS18B20支持多点组网功能,各种DS18B20可以并联在惟一三线上,实现多点组网测温;(3)不必外部器件,所有传感元件及转
7、换电路集成在形如一只三极管集成电路内;(4)可通过数据线供电,电压范畴为3.0-5.5;(5)零待机功耗;(6)温度以9或12位数字,相应可辨别温度分别为0.5、0.25、0.125和0.0625,可实现高精度测温;(7)顾客可定义报警设立;(8)报警搜索命令辨认并标志超过程序限定温度(温度报警条件)器件;(9)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;(10)测量成果直接输出数字温度信号,以一线总线串行传送给CPU,同步可传送CRC校验码,具备极强抗干扰纠错能力DS18B20采用3脚PR35封装或8脚SOIC封装,其引脚排列及内部构造框图如图2及图3以及图4测温原理
8、图如下所示:图2.3.1 引脚排列图图2.3.2 内部构造框图图2.3.3 DS18B20测温原理图 64位ROM构造开始8位是产品类型编号,接着是每个器件惟一序号,共有48位,最后8位是前面56位CRC检查码,这也是各种DS18B20可以采用一线进行通信因素。温度报警触发器TH和TL,可通过软件写入户报警上下限。 DS18B20温度传感器内部存储器还涉及一种高速暂存RAM和一种非易失性可电擦除EERAM。高速暂存RAM构造为8字节存储器,构造如图2.3.3所示。头2个字节包括测得温度信息,第3和第4字节TH和TL拷贝,是易失,每次上电复位时被刷新。第5个字节,为配备寄存器,它内容用于拟定温度
9、值数字转换辨别率。DS18B20工作时寄存器中辨别率转换为相应精度温度数值。该字节各位定义如图2.3.4所示。低5位始终为1,TM是工作模式位,用于设立DS18B20在工作模式还是在测试模式,DS18B20出厂时该位被设立为0,顾客不要去改动,R1和R0决定温度转换精度位数,来设立辨别率。温度 LSB温度 MSBTH顾客字节1TL顾客字节2配备寄存器保存保存保存CRCTMR1R011111图2.3.4 DS18B20字节定义图 DS18B20辨别率定义如表2-1所示。表2-1 辨别率设立表R0R1辨别率最大温度转移时间009位96.75ms0110位187.5ms1011位375ms1112位
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