單片機(jī)溫度計(jì)課程設(shè)計(jì)報(bào)告+proteus仿真+源碼

ID:306490 · 發(fā)表于 2018-4-12 11:46

單片機(jī)溫度計(jì)設(shè)計(jì)仿真原理圖如下（proteus仿真工程文件可到本帖附件中下載）

設(shè)計(jì)文檔：

第一章概述

1.1 設(shè)計(jì)目的

通過(guò)對(duì)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、仿真，實(shí)現(xiàn)溫度的信息采集，能夠自由設(shè)置溫度上下限報(bào)警值。
1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)

設(shè)計(jì)一個(gè)智能溫度計(jì)，并使其具有如下功能：
（1）一路室溫檢測(cè),誤差：≤±0.5℃；
（2）溫度液晶屏顯示(XX.X)；
（3）配矩陣鍵盤(pán)；
（4）配報(bào)警指示燈及蜂鳴器；
第二章系統(tǒng)選擇及論證

室溫測(cè)控系統(tǒng)要能夠?qū)κ覝剡M(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并通過(guò)與設(shè)定值的對(duì)比決策出是否應(yīng)該加熱或降溫，使溫度保持在一定的范圍內(nèi)。當(dāng)溫度超出上下極限時(shí)，要發(fā)出報(bào)警信號(hào)并切斷電路，以保證設(shè)備工作性能不被破壞。
在日常生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，經(jīng)常要用到溫度的檢測(cè)及控制，傳統(tǒng)的測(cè)溫元件有熱電偶和熱電阻。而熱電偶和熱電阻測(cè)出的一般都是電壓，在轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的溫度，需要比較多的外部硬件支持。其缺點(diǎn)如下：
硬件電路復(fù)雜；
軟件調(diào)試復(fù)雜；
制作成本高。
本設(shè)計(jì)采用AT89C51單片機(jī)，并利用美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司的智能溫度傳感器DS18B20作為檢測(cè)元件，測(cè)溫范圍為0~50℃，最高分辨率可達(dá)0.0625℃。它具有精度高、可靠性好和能直接將模擬被測(cè)量直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸出，因此不需要加A/D轉(zhuǎn)換器，電路簡(jiǎn)單。加上單片機(jī)軟件編程靈活、自由度大，可用軟件編程實(shí)現(xiàn)各種控制算法和邏輯控制。單片機(jī)系統(tǒng)可采用LCD顯示室溫的實(shí)際值，可用鍵盤(pán)輸入設(shè)定值。本設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)顯示、鍵盤(pán)設(shè)定、報(bào)警等功能，大大的提高了系統(tǒng)的智能化，也使得系統(tǒng)所測(cè)結(jié)果精度大大提高。DS18B20可直接讀出被測(cè)溫度值，而且采用三線(xiàn)制與單片機(jī)相連，減少了外部的硬件電路，具有低成本和易使用的特點(diǎn)。

2.1 系統(tǒng)總體框圖

按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能要求，確定系統(tǒng)由溫度數(shù)據(jù)采集、鍵盤(pán)設(shè)定、電源電路、主控制器、顯示電路、超限報(bào)警6個(gè)模塊組成。總體結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示：

圖2-1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖

第三章硬件電路的設(shè)計(jì)

3.1單片機(jī)最小系統(tǒng)

本設(shè)計(jì)采用的是AT89C51芯片作為核心部件。

單片機(jī)最小系統(tǒng)組成：XTAL1（19 腳）和XTAL2（18 腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接11.0592MHz晶振。RST/Vpd（9 腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。VCC（40 腳）和VSS（20 腳）為供電端口，分別接+5V電源的正負(fù)端。P0~P3 為可編程通用I/O 腳，其功能用途由軟件編程定義。單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖3-1所示。

3.2溫度數(shù)據(jù)采集電路

本設(shè)計(jì)的溫度采集電路主要由DS18B20組成，因?yàn)樵撔酒羌尚酒士刹患悠渌娐罚苯訉⑿酒瑪?shù)據(jù)輸出口接到CPUI/O口上。溫度數(shù)據(jù)采集電路如圖3-2所示。

圖3.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)

圖3.2 溫度數(shù)據(jù)采集電路

3.3鍵盤(pán)設(shè)定

圖3.3 鍵盤(pán)電路

3.4 顯示電路

顯示電路如圖3-4所示

圖3.4 顯示電路

3.5 溫度報(bào)警

報(bào)警電路利用P1.5進(jìn)行控制有源蜂鳴器，當(dāng)溫度超過(guò)設(shè)定的上下限溫度值時(shí)，開(kāi)始報(bào)警。如圖3-5所示。

圖3.5 報(bào)警電路

3.7硬件原理總圖

硬件原理總圖如圖3-6所示。

圖3-6 硬件原理總圖

第四章系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)4.1各部分程序設(shè)計(jì)及其子程序流程圖

系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出溫度子程序，溫度轉(zhuǎn)換命令子程序，計(jì)算溫度子程序，報(bào)警子程序和顯示數(shù)據(jù)刷新子程序等。

主程序：主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時(shí)顯示，讀出并處理DS18B20的測(cè)量溫度值。溫度測(cè)量每5s進(jìn)行一次。主程序流程圖如圖4.1所示。

圖4-1 主程序流程圖

讀出溫度子程序：讀出溫度子程的主要功能是讀出RAM中的9字節(jié)。在讀出時(shí)須進(jìn)行CRC校驗(yàn)，校驗(yàn)有錯(cuò)時(shí)不能進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的改寫(xiě)。讀出溫度子程序流程圖如圖4.2所示。

圖4-2 溫度子程序流程圖

溫度轉(zhuǎn)換命令子程序:溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開(kāi)始命令。當(dāng)采用12位分辨率時(shí)，轉(zhuǎn)換時(shí)間約為750 ms。在本程序設(shè)計(jì)中，采用5s顯示程序延時(shí)法等待轉(zhuǎn)換的完成。溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程圖如圖4.3所示。

圖4-3 溫度轉(zhuǎn)換子程序流程圖

計(jì)算溫度子程序:計(jì)算溫度子程序?qū)AM中讀取的值進(jìn)行十進(jìn)制的轉(zhuǎn)換運(yùn)算，并進(jìn)行溫度值正負(fù)的判斷。其流程圖如圖4.4所示。

圖4-4 計(jì)算溫度子程序流程圖

顯示數(shù)據(jù)刷新子程序:顯示數(shù)據(jù)刷新子程序主要是對(duì)顯示緩沖器中的顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新操作，當(dāng)最高數(shù)據(jù)顯示位為0時(shí)，將符號(hào)顯示位移入下一位。顯示數(shù)據(jù)刷新子程序流程圖如圖4.5所示。

圖4-5 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序流程圖

4.2 溫度采集DS18B20部分程序設(shè)計(jì)分析

由于DS18B20單線(xiàn)通信功能是分時(shí)完成的，它有嚴(yán)格的時(shí)隙概念，因此讀寫(xiě)時(shí)序很重要。系統(tǒng)對(duì)DS18B20的一般操作過(guò)程為：初始化DS18B20（發(fā)復(fù)位脈沖）→發(fā)ROM功能命令→發(fā)存儲(chǔ)器操作命令→處理數(shù)據(jù)。

①初始化：?jiǎn)纹瑱C(jī)將數(shù)據(jù)線(xiàn)拉低480-960us后釋放，等待15-60us，單總線(xiàn)器件即可輸出一個(gè)持續(xù)時(shí)間為60-240us的低電平（應(yīng)答信號(hào)），單片機(jī)收到此應(yīng)答后即可進(jìn)行后續(xù)操作；

②寫(xiě)時(shí)序：當(dāng)主機(jī)將數(shù)據(jù)線(xiàn)的電平從高拉到低時(shí)，形成寫(xiě)時(shí)序，有寫(xiě)0和寫(xiě)1兩種時(shí)序。寫(xiě)時(shí)序開(kāi)始后，DS18B20在15-60us期間從數(shù)據(jù)線(xiàn)上采樣，如果采樣到低電平，則向DS18B20寫(xiě)0，否則寫(xiě)1，兩個(gè)獨(dú)立的時(shí)序之間至少需要1us的回復(fù)時(shí)間按（拉高總線(xiàn)電平）；

③讀時(shí)序：當(dāng)主機(jī)從DS18B20讀取數(shù)據(jù)時(shí)，產(chǎn)生讀時(shí)序，此時(shí)，主機(jī)將數(shù)據(jù)線(xiàn)的電平從高拉到低使讀時(shí)序被初始化。如果此后5s內(nèi)，主機(jī)在總線(xiàn)上采樣到低電平，則從DS18B20讀0，否則讀1。

總結(jié)

本系統(tǒng)是以單片機(jī)為核心部件的水溫控制系統(tǒng)，利用軟件編程，最終實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)設(shè)計(jì)要求。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們對(duì)設(shè)計(jì)中用到的相關(guān)軟件有基本簡(jiǎn)單的了解及簡(jiǎn)單使用，同時(shí)對(duì)AT89S51單片機(jī)以及DS18B20溫度傳感器有了更深的認(rèn)識(shí)。做設(shè)計(jì)的時(shí)候，不僅要有足夠的知識(shí)儲(chǔ)備，而且也需要耐心和細(xì)心，很多時(shí)候小失誤就會(huì)導(dǎo)致電路不通。只有做到細(xì)心檢查，才能減少出錯(cuò)的機(jī)率，只有不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并自己尋求解決問(wèn)題的方法，正確解決問(wèn)題，我們才能從中得到成長(zhǎng)，提升自己的能力。

從最初拿到文檔項(xiàng)目時(shí)的毫無(wú)頭緒，到開(kāi)始著手搜集資料，再到后來(lái)一起整理資料，到最后商量確定好最后的設(shè)計(jì)，我們一步一步的做下來(lái)。這期間，也曾有過(guò)一些分歧，也有過(guò)小爭(zhēng)吵，但最后兩個(gè)人還是達(dá)成一致，齊心完成了設(shè)計(jì)。不論是個(gè)人還是一個(gè)小組、一個(gè)團(tuán)隊(duì)，做任何事都少不了身邊人的幫助，在此，我們也衷心感謝老師的耐心指導(dǎo)和同學(xué)的熱心幫忙。

單片機(jī)源程序如下:

#include <reg51.h>
#include <intrins.h> //_nop_();延時(shí)函數(shù)用
#define Disdata P0 //段碼輸出口
#define discan P2 //掃描口
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
uint h;
uint temp;
sbit DQ=P3^7; //共陰數(shù)碼管
uchar ditab[16]={0x00,0x01,0x01,0x02,0x03,0x03,0x04,0x04,0x05,
0x06,0x06,0x07,0x08,0x08,0x09,0x09};
uchar xianshi1[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};
//不帶小數(shù)點(diǎn)的0-9編碼
uchar scan_con[4]={0xf7,0xfB,0xfD,0xfe}; //列掃描控制字
uchar temp_data[2]={0x00,0x00}; //讀出溫度暫放
uchar display[5]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00};
//顯示單元數(shù)據(jù)，共4個(gè)數(shù)據(jù)和一個(gè)運(yùn)算暫用
void delay(uint t)
{
for (;t>0;t--);
}
void scan(void)
{
char k;
for(k=0;k<4;k++) //4位LED掃描控制
{
Disdata=xianshi1[display[k]]; //數(shù)據(jù)顯示
if (k==1)
Disdata=xianshi1[display[k]]|0x80; //小數(shù)點(diǎn)顯示
discan=scan_con[k]; //位選
delay(90);
discan=0xff;
}
}
/****************DS18B20復(fù)位函數(shù)************************/
void ow_reset(void)
{
char presence=1;
while(presence)
{
while(presence)
{
DQ=1;_nop_();_nop_();//從高拉倒低
DQ=0;
delay(50); //550 us
DQ=1;
delay(6); //66 us
presence=DQ; //presence=0 復(fù)位成功,繼續(xù)下一步
}
delay(45); //延時(shí)500 us
presence=~DQ;
}
DQ=1; //拉高電平
}
/*向DS18B20寫(xiě)入一個(gè)字節(jié)*/
void write_byte(uchar val)
{
uchar i;
for(i=8;i>0;i--)
{
DQ=1;_nop_();_nop_(); //從高拉倒低
DQ=0;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); //5 us
DQ=val&0x01; //最低位移出
delay(6); //66 us
val=val/2; //右移1位
}
DQ=1;
delay(1);
}
/*從DS18B20讀出一個(gè)字節(jié)*/
uchar read_byte(void)
{
uchar i;
uchar value=0;
for(i=8;i>0;i--)
{
DQ=1;_nop_();_nop_();
value>>=1;
DQ=0;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); //4 us
DQ=1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); //4 us
if(DQ)value|=0x80;
delay(6); //66 us
}
DQ=1;
return(value);
}
uint read_temp(void)
{
ow_reset(); //總線(xiàn)復(fù)位
delay(200);
write_byte(0xcc); //發(fā)命令
write_byte(0x44); //發(fā)轉(zhuǎn)換命令
ow_reset();
delay(1);
write_byte(0xcc); //發(fā)命令
write_byte(0xbe);
temp_data[0]=read_byte(); //讀溫度值的第字節(jié)
temp_data[1]=read_byte(); //讀溫度值的高字節(jié)
temp=temp_data[1];
temp<<=8;
temp=temp|temp_data[0]; // 兩字節(jié)合成一個(gè)整型變量。
return temp; //返回溫度值
}
void work_temp(uint tem)
{
uchar n=0;
if(tem>6348) // 溫度值正負(fù)判斷
{tem=65536-tem;n=1;} // 負(fù)溫度求補(bǔ)碼,標(biāo)志位置1
display[4]=tem&0x0f; // 取小數(shù)部分的值
display[0]=ditab[display[4]]; // 存入小數(shù)部分顯示值
display[4]=tem>>4; // 取中間八位,即整數(shù)部分的值
display[3]=display[4]/100; // 取百位數(shù)據(jù)暫存
display[1]=display[4]%100; // 取后兩位數(shù)據(jù)暫存
display[2]=display[1]/10; // 取十位數(shù)據(jù)暫存
display[1]=display[1]%10;
if(!display[3])
{
display[3]=0x00; //最高位為0時(shí)不顯示
if(!display[2])
{
display[2]=0x3f; //次高位為0時(shí)不顯示
}
}
if(n=1){ display[3]=0x40;} //負(fù)溫度時(shí)最高位顯示"-"
}
void main(void)
{
Disdata=0x00; //初始化端口
discan=0x00;
for(h=0;h<4;h++) //開(kāi)機(jī)顯示"0000"
{display[h]=0;}
ow_reset(); //開(kāi)機(jī)先轉(zhuǎn)換一次
write_byte(0xcc); //Skip ROM
write_byte(0x44); //發(fā)轉(zhuǎn)換命令
for(h=0;h<100;h++) //開(kāi)機(jī)顯示"0000"
{scan();}
while(1)</font>
……………………
…………限于本文篇幅余下代碼請(qǐng)從51黑下載附件…………

復(fù)制代碼

本人初學(xué),僅供參考,存在錯(cuò)誤和不足之處,請(qǐng)大家回帖多多指教,切勿照搬,文件下載:
求指導(dǎo)如何完善:

單片機(jī)課設(shè)（張明倩）.rar (352.21 KB, 下載次數(shù): 205)

ID:336118 · 發(fā)表于 2018-5-23 13:48

這個(gè)運(yùn)行不了,基本很難改了

ID:108622 · 發(fā)表于 2019-3-28 20:26

下載試試……

ID:693858 · 發(fā)表于 2020-2-18 11:36

圖和程序都對(duì)不上需要改的地方還多

ID:693858 · 發(fā)表于 2020-2-18 12:46

為什么你開(kāi)頭的仿真圖和你文中放出的仿真圖完全不一樣，最后你的程序開(kāi)頭是用數(shù)碼管，但是你文中的仿真圖卻是LCD，上下不對(duì)，開(kāi)頭的圖你用c52，程序中你卻用C51，還有文中按鍵圖，顯示電路圖也跟你開(kāi)頭圖不一樣。我用proteus畫(huà)跟你一樣的圖錯(cuò)的，覺(jué)得你這篇文章問(wèn)題很多

ID:849218 · 發(fā)表于 2020-11-30 10:59

這帖子問(wèn)題不是一般的大啊

ID:1055077 · 發(fā)表于 2022-12-4 16:51

上邊led，下面就變成lcd了。。。

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