【正文】 I 基于 單片機(jī)的數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)與仿真 盤(pán)桂云 （吉首大學(xué)物理科學(xué)與信息工程學(xué)院，湖南 吉首 416000） 摘 要 本課題以單片機(jī)為控制核心，設(shè)計(jì)了一款數(shù)字溫度計(jì) 。 該 系統(tǒng) 由 51 單片機(jī)、DS18B20 溫度 傳感器 以及 1602 LCD 液晶顯示 屏 等部件組成 。 系統(tǒng)上電后進(jìn)入實(shí)時(shí)溫度顯示狀態(tài) ， 此時(shí)將 DS18B20 中的溫度值讀到單片機(jī)中并將其顯示在 LCD 液晶顯示屏上。系統(tǒng)可以 設(shè)置上下限報(bào)警溫度值，當(dāng)測(cè)得結(jié)果超過(guò)設(shè)定值時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的報(bào)警， 提供一個(gè)接口 可以將溫度 值 傳送給其它控制器或計(jì)算機(jī)， 測(cè)量準(zhǔn)確 且 誤差小 ，其 誤差 在 177?！?。 關(guān)鍵詞： 單片機(jī) ； 溫度采集 ； LCD 顯示； 溫度傳感器； 數(shù)字溫度計(jì) ； Emluater and Design of Digital Thermometer Based on Microputer Control Panguiyun (College of Physics Science and Information Engineering,Jishou University,Jishou,Hunan 416000) Abstract This topic with the microcontroller as control core , and design a digital thermometer. It consists of 51 single chip microputer, 18B20 temperature sensor and 1602 LCD screen display etc. After power on, the system into realtime temperature display state, then the temperature 18B20 will read in the singlechip microputer and displayed in the LCD screen. System can set upper temperature alarm, when the alarm measured results than the setting measured corresponding alarm, System can provide an interface which sends the temperature to other controller or puter. There is little measuring error, measuring error at 177?！?. Key words： Microcontroller。Temperature acquisition。LCD display。Temperatere sensor。 Digital thermometer II 目 錄 第一章 緒 論 ??????????????? ????????????? 1 系統(tǒng)背景 ??????????????????????????? 1 系統(tǒng)概述 ??????????????????????????? 1 系統(tǒng)功能 ????????????????????????? 1 系統(tǒng)所 用器件及其作用 ???????????????????? 1 第二章 系統(tǒng) 總體 設(shè)計(jì) 2． 1 系統(tǒng)硬件電路總體設(shè)計(jì) ???? ??? ??????? ??????? 3 2． 2 系統(tǒng)軟件 的總體設(shè)計(jì) ??????????????????????? 4 2． 3 主程序的流程設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)程序 ??????????????????? 6 主程序的流程設(shè)計(jì) ?????????????????????? 6 主程序的實(shí)現(xiàn)程序 ????????????????????? 7 第三章 主要器件介紹 3． 1 18B20 溫度傳感器 ??????????????????????? 8 3． 2 1602 液晶顯示器 ??????????????????????? 8第四章 系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì) 4． 1 控制 模塊電路設(shè)計(jì) ?????????????????????? 10 晶振電路設(shè)計(jì) ??????????????????????? 10 復(fù)位電路設(shè)計(jì) ?????????????????????? 10 4． 2 溫度傳感器模塊 ??????????????????????? 11 溫度傳感器模塊電路設(shè)計(jì) ????????????????? 11 溫度傳感器模塊程序設(shè)計(jì) ????????????????? 12 4． 3 液晶顯示模塊 ??????????? ??????????? 16 液晶顯示模塊電路設(shè)計(jì) ?????????????????? 16 液晶顯示模塊程序設(shè)計(jì) ???????????? ??? ??? 17 鍵盤(pán)輸入模塊 ??? ??????? ??????????????? 17 鍵盤(pán)輸入模塊電路設(shè)計(jì) ?????????????????? 17 鍵盤(pán)輸入 模塊程序設(shè)計(jì) ?????????????????? 18 4. 5 報(bào)警 模塊 ??? ?? ???????????????????? 19 報(bào)警模塊電路設(shè)計(jì) ???????????????????? 19 報(bào)警模塊程序設(shè)計(jì) ???????????????????? 20 4. 6 串行輸出模塊 ?????? ?????????????????? 20 第 五 章 軟件仿真與測(cè)試 III 軟件的仿真分析與仿真結(jié)果 ???????????????????? 21 結(jié)束語(yǔ) ??????????????????????????????? 25 參考文獻(xiàn) ?????????????????????????????? 26 致謝 ????????? ??????????????????????? 27 附錄 1：系統(tǒng)電路圖 ????????????????????????? 28 附錄 2：源程序清單 ?????????????????????????? 29 基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)與仿真 緒論 1 第一章 緒 論 系統(tǒng)背景 在 工 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，對(duì)溫度的測(cè)量 占據(jù)著極其重要地位 。 冰箱、空調(diào)、烘干機(jī)中均用了溫度控制系統(tǒng)。 目 前，我國(guó)單片機(jī)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用正在興起，單片機(jī) 在機(jī)電一體化、智能儀表、工業(yè)控制、家用電器等方面的應(yīng)用成果尤為顯著 。 本 課題基于單片機(jī) 設(shè)計(jì)了一款 數(shù)字溫度計(jì) 。 系統(tǒng)概述 本設(shè)計(jì) 以 單片機(jī)為 控制核心 。其 設(shè)計(jì) 通過(guò) 18B20 進(jìn)行 溫度采集 ， 采用 1602 液晶來(lái)進(jìn)行 溫度顯示 ， 有鍵盤(pán)輸入 和 LED二極管進(jìn)行溫度報(bào)警 功能 。 其溫度通過(guò) MAX232通信方式傳送出去，可給另一控制器或計(jì)算機(jī)進(jìn)行其它操作用。 硬件總的包括單片機(jī)及相應(yīng)單片機(jī)小系統(tǒng)相關(guān)元件 、 18B20 溫度傳感 、 1602 液晶顯示屏 、 三個(gè)按鍵 ，MAX232 電平轉(zhuǎn)換器件 和兩個(gè) LED 二極管 。 系統(tǒng)的功能 本數(shù)字溫度計(jì) 系統(tǒng) 主要完成的功能是對(duì) 測(cè)量 溫度 進(jìn)行 顯示 ， 其中包括 過(guò)溫報(bào)警功能 。 具體的功能如下所述： (1)能夠?qū)崟r(shí)的測(cè)得 溫 度并進(jìn)行顯示 ， 顯示的誤差在 177。 ℃ ； (2)可以 通過(guò) 鍵盤(pán)輸入相應(yīng)的上下限溫度 ； (3)數(shù)字溫度計(jì) 測(cè)得 的溫度值和我們?cè)O(shè)定的上下限溫度 都可以在 LCD 上顯示出來(lái) 。其中在 主界面下 是 實(shí)時(shí)顯示測(cè)得的溫度值 ； (4)當(dāng)系統(tǒng)測(cè)得的溫度 低于最低溫度或高 于 最高溫度時(shí)會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的報(bào)警 ； （ 5）測(cè)得溫度通過(guò) MAX232 傳送出去，可供其它器件操作。 本數(shù)字溫度計(jì)的工作 過(guò)程如下： 首先通過(guò) 18B20 溫度傳感器進(jìn)行溫度采集 ， 然后 將采集到的數(shù)據(jù)傳送給單片機(jī) ， 單片機(jī)將 收到的 數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理后通過(guò) 1602液晶顯示給用戶 。 在此過(guò)程中如果測(cè)得 的溫度超過(guò)了上下限溫度時(shí)系統(tǒng)會(huì)啟動(dòng)報(bào)警 。其中上下限溫度值可由用戶進(jìn)行設(shè)定，如未設(shè)定 則 為 系統(tǒng)初始值 。 系統(tǒng)還可將溫度通過(guò) MAX232 傳送給計(jì)算機(jī)等進(jìn)行相應(yīng)的操作。 系統(tǒng)所用器件及其作用 在 數(shù)字溫度計(jì) 系統(tǒng) 中所使用的器件及其 作用如下所述： (1) 單片機(jī)：系統(tǒng)的控制部分，能對(duì)采集的溫度進(jìn)行相應(yīng)處理。 基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)與仿真 緒論 2 (2) 18B20 溫度傳感器：用來(lái)采集溫度。 (3) 1602 液晶顯示屏：用來(lái)顯示單片機(jī)控制器處理的相應(yīng)結(jié)顯。 (4) LED 發(fā) 光二極管：用來(lái)進(jìn)行報(bào)警的模擬 。 (5) 按鍵：用來(lái)輸入相應(yīng)的上下限溫度值 。 （ 6） MAX232：進(jìn)行串行通信的電平轉(zhuǎn) 換。 3 第二 章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件電路總體設(shè)計(jì) 數(shù)字溫度計(jì) 系統(tǒng)硬件電路按功能可以分為以下幾個(gè)模塊電路：控制模塊電路、溫度傳感器模塊電路、液晶顯示模塊電路、鍵盤(pán)輸入模塊電路、 報(bào)警模塊 、串行通信模塊電路 。系統(tǒng)硬件電路總體設(shè)計(jì)方框圖，如圖 所示： 圖 系統(tǒng)的電路圖 液晶顯示模塊電路 控制模塊電路 即單片機(jī)小系統(tǒng) 鍵盤(pán)輸入模塊電路 報(bào)警模塊 溫度傳感器模塊電路 圖 數(shù)字溫度計(jì)系統(tǒng)硬件電路總體 基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)與仿真 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 4 系統(tǒng)軟件的總體設(shè)計(jì) 軟件部分即程序編寫(xiě)部分。為了程序的可讀性和獨(dú)立性，程序的書(shū)寫(xiě)分模塊書(shū) 寫(xiě)，且同一個(gè)模塊放在同一個(gè)文件下。根據(jù)此思路，程序分為主程序模塊部分、 1602 液晶顯示驅(qū)動(dòng)模塊部分、按鍵模塊部分、 DS18B20 驅(qū)動(dòng)模塊部分、報(bào)警模塊部分、串行輸出程序模塊和組合程序模塊部分。各部分的聯(lián)系都通過(guò)組合程序模塊部分進(jìn)行組合，而組合程序只給主程序調(diào)用。 各程序部分的相關(guān)關(guān)系如圖： 各個(gè)程序模塊設(shè)計(jì)之間的關(guān)系如上圖 ,且在它們的對(duì)應(yīng)關(guān)系中還有一個(gè)文件名為head .h，此文件用來(lái)定義 IO 端口和進(jìn)行相關(guān)的外部變量和外部函數(shù)的聲明。每一個(gè)＂． C＂文件前面都會(huì)有：＃ include“ ” 來(lái)包含些頭 文件． 各文件的聯(lián)接通過(guò)外部函數(shù)和外部變量。其各部分的外部函數(shù)和外部變量聲明在 文件中。各程序模塊對(duì)應(yīng)的外部函數(shù)及外部變量如下： DS18B20 驅(qū)動(dòng)程序部分： extern void get_temperature()。 extern int temperature。 主程序部分 對(duì)應(yīng) 文件 按鍵模塊程序部對(duì)應(yīng) 文件中 1602 液晶驅(qū)動(dòng)程序部分 對(duì)應(yīng) 報(bào)警程序模塊部分對(duì)應(yīng) 文件中 DS18B20 驅(qū)動(dòng)程序部分 對(duì)應(yīng) 中 圖 程序各模塊之間的關(guān)系圖 組合程序部分 對(duì)應(yīng) 文件 串行通信模塊對(duì) 應(yīng) 文件中 基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)與仿真 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 5 1602 液晶驅(qū)動(dòng)程序部分： extern void lcd_prints(uchar *strint,uchar x,uchar y)。 按鍵模塊程序部分： extern void key_scanf()。 extern uchar key1,key2,key3。 報(bào)警程序模塊部分： extern void pare_temperature()。 extern void deal_pare_temperature()。 extern uchar low_flag,high_flag。 串行通信模塊 部分： extern void usart()。 組合程序部分 ： extern void dis_temperature(int temp_temperature)。 extern void main_init()。 extern void main_scanf_deal()。 以上列出的各外部函數(shù)與外部變量是各個(gè) .C 文件相互聯(lián)接的基礎(chǔ) ,其關(guān)系如圖 所示 .其中這些外部函數(shù)與 IO 定義都放在 文件中 .IO 定義列出如下 : /*IO 口的定義 */ //*