用LED数码管和DS18B20设计的温度显示器

单片机课程设计说明书用LED数码管和DS18B20设计的温度显示器专业电气工程及其自动化学生姓名管通班级B电气081学号0810601112指导教师张兰红完成日期2011年6月23日目录1.概述....................................................................................................................................11.1课题设计背景和意义..............................................................................................11.2课题设计内容..........................................................................................................12.课程方案设计....................................................................................................................22.1系统总体设计要求..................................................................................................22.2系统模块结构论证..................................................................................................22.2.1方案一............................................................................................................22.2.2方案二............................................................................................................23.系统硬件设计....................................................................................................................53.1总体设计..................................................................................................................53.2单片机最小运行系统..............................................................................................53.3温度传感器(DS18B20)电路....................................................................................63.4七段数码管显示电路..............................................................................................73.5驱动电路..................................................................................................................84.系统软件设计....................................................................................................................84.1程序结构分析..........................................................................................................84.2系统程序流图..........................................................................................................95.软硬件联调......................................................................................................................125.1软硬件调试中出现的问题及解决措施................................................................125.2实物图....................................................................................................................135.3调试结果................................................................................................................14结束语.................................................................................................................................15参考文献.............................................................................................................................16附录.............................................................................................................................17附录1：基于单片机的温度显示系统设计原理图...................................................18附录2：基于单片机的温度显示系统设计PCB图..................................................19附录3：proteus仿真图..............................................................................................20附录4：基于单片机的温度显示系统设计C语言程序清单..................................21附录5:基于单片机的温度显示系统设计元器件目录表........................................25盐城工学院课程设计说明书（2011）2711.概述1.1课题设计背景和意义由于现代工艺越来越多的需要对实时温度进行监测和控制，而且需要的精度越来越高。所以温度控制系统国内外许多有关人员的重视，得到了十分广泛的应用。温度控制系统发展迅速，而且成果显著。由于单片微处理器的性能日益提高、价格又不断降低，使其性能价格比的优势非常明显。“用LED数码管和DS18B20设计的温度显示器”课程设计，主要设计以一个单片机为控制核心的温度自动测量系统，一方面，本次设计是一个单片机系统，对它的设计和制作可以灵活运用在单片机课程中所学的知识，并使之得到巩固和提高。另一方面，它的测温部分采用了美国Dallas半导体公司的DS18B20一线式数字式温度传感器，DS18B20是最新一代的测温器件，具有许多优点，它正在逐步取代传统的测温元件——热敏电阻和热电偶。1.2课题设计内容本课题的主要任务是设计并制作用LED数码管和DS18B20设计的温度显示器，即根据温度传感器感受室温，通过数码管显示出来。它能感受微小的温度误差，灵敏度为0.1摄氏度。灵活方便，用途广泛。设计温度显示器的硬件电路与软件控制程序，对硬件电路与软件程序分别进行调试，并进行软硬件联调，要求获得调试成功的实物。盐城工学院课程设计说明书（2011）2722.课程方案设计2.1系统总体设计要求该系统组要有STC89C51为核心的主控电路测温电路（DS18B20）、LED显示电路。2.2系统模块结构论证2.2.1方案一针对铂热电阻传感器测量温度,采用普通稳压源桥式电路而产生非线性误差的问题,运用集成运算放大器工作在线性区域的特性,将恒流源原理应用到测温桥式电路中,并采用集成A/D转换技术的单片机Mega16,通过运算消除了非线性误差,实现了对温度的精确测量。试验结果表明,应用此种测温电路,缩短了单片机计算时间,一定程度上缓解了变送滞后对测量精度的影响,同时降低了误差。图2-1铂电阻桥式测温电路2.2.2方案二考虑使用数字温度传感器，结合单片机电路设计，采用一只DS18B20温度传感器，直接读取被测温度值，之后进行转换，依次完成设计要求。盐城工学院课程设计说明书（2011）273图2-2DS18B20测温系统框图2.2.3方案比较方案一采用模拟温度传感器，数据处理麻烦，且容易产生信号失真.DS18B20可以直接温度转换为串行数字信号，供单片机进行处理，具有低功耗、高性能、抗干扰能力强等优点。比较以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计容易实现，故实际设计中拟采用方案二。在本系统的电路设计方框图如图2-3所示。图2-3温度计电路总体设计方案DS18B20是Dallas公司生产的一线式数字温度传感器，它具有微型化、低功耗、高性能抗干扰能力、强易配处理器等优点，特别适合用于构成多点温度测控系统，可直接将温度转化成串行数字信号（按9位二进制数字）给单片机处理，且在同一总线上可以挂接多个传感器芯片，它具有三引脚TO-92小体积封装形式，温度测量范围－55～＋125℃，可编程为9～12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625℃，STC89C52CPUDS18B20温度芯片LED显示报警电路电源盐城工学院课程设计说明书（2011）274被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出，其工作电源既可在远端引入，业可采用寄生电源方式产生，多个DS18B20可以并联到三根或者两根线上，CPU只需一根端口线就能与多个DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。从而可以看出DS18B20可以非常方便的被用于远距离多点温度检测系统。盐城工学院课程设计说明书（2011）2753.系统硬件设计3.1总体设计根据第2节设计方案，设计的系统总体电路如附录1所示，下面具体介绍每一部分的设计。3.2单片机最小运行系统a)晶振晶振为单片机提供时钟信号。单片机XIAL1和XIAL2分别接30PF的电容，中间再并个12MHZ的晶振，形成单片机的晶振电路。Y130pF30pFXTA