基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文(參考版)
2025-06-21 18:20本頁面
【正文】 參考文獻(xiàn)1 余澤輝．基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計(jì)的研究與設(shè)計(jì)．儀器儀表用戶，20042 張紅潤(rùn) 張亞凡．單片機(jī)原理及應(yīng)用．北京：清華大學(xué)出版社，20053 王元慶．新型傳感器原理與應(yīng)用．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20064 王之芳．傳感器應(yīng)用技術(shù)．西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，20045 徐光翔．單片機(jī)原理通過選認(rèn)元件，連線，調(diào)試檢測(cè)等過程，鍛煉自己的理論聯(lián)系實(shí)際的能力和實(shí)際操作能力，從而綜合性地鞏固所學(xué)的知識(shí)，為將來的工作做準(zhǔn)備?？偨Y(jié)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是針對(duì)MCS51系列的單片機(jī)芯片STC89C51來設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字溫度計(jì),該設(shè)計(jì)充分利用了溫度傳感器DS18B20功能強(qiáng)大的優(yōu)點(diǎn)，如DS18B20可以直接讀出被測(cè)溫度值，進(jìn)行轉(zhuǎn)換；而且采用三線制與單片機(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)，大大簡(jiǎn)化了硬件電路，也使得該數(shù)字溫度計(jì)不僅具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、精確度較高、反應(yīng)速度較快、數(shù)字化顯示和不易損壞等特點(diǎn)，而且性能穩(wěn)定，適用范圍廣，因此特別適用于對(duì)測(cè)溫要求比較準(zhǔn)確的場(chǎng)所。再把溫度傳感器放入沸水中，待顯示讀數(shù)穩(wěn)定后，記下所測(cè)溫度，該溫度計(jì)的量程為55℃～125℃，℃，實(shí)際使用一般在0℃～100℃。 數(shù)據(jù)檢測(cè)設(shè)計(jì)完成以后，我們要對(duì)該數(shù)字溫度計(jì)進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測(cè)，看其是否能夠達(dá)到預(yù)期的要求。由于我們?cè)谟密浖抡娴臅r(shí)候，都是假設(shè)所有的元件為理想狀態(tài)，但是在現(xiàn)實(shí)中，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到理想狀態(tài)，元器件總是或多或少的存在一些問題，所以我們的成品有可能與仿真出的結(jié)果有一些差距。假如數(shù)碼管不工作，那么檢查溫度傳感器是否牢固的插入底座或者傳感器已損壞，如果不是傳感器的問題，那么需要檢查電源開關(guān)是否接錯(cuò)，數(shù)碼管或者單片機(jī)是否已損壞。 系統(tǒng)調(diào)試軟硬件分別調(diào)試完成以后，將程序下載入單片機(jī)中，電路板接上電源，電源指示燈亮，按下開關(guān)按鈕，數(shù)碼管顯示當(dāng)前溫度。本程序采用單片機(jī)C語言編寫，用Keil C編譯器編程調(diào)試。先編寫顯示程序并進(jìn)行硬件的正確性檢驗(yàn)，然后分別進(jìn)行主程序、讀出溫度子程序、溫度轉(zhuǎn)換命令子程序、計(jì)算溫度子程序和顯示數(shù)據(jù)刷新子程序等的編程及調(diào)試。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)顯示位為零時(shí)，將符號(hào)顯示位移入下一位。在本程序設(shè)計(jì)中，采用1s顯示程序延時(shí)法等待轉(zhuǎn)換的完成。溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令。讀出溫度子程序的主要功能是讀出RAM中的9字節(jié)。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。數(shù)字溫度計(jì)復(fù)位電路如圖320所示。只要保證RESET為高電平的時(shí)間大于兩個(gè)機(jī)器周期，便能正常復(fù)位。本次設(shè)計(jì)采用的是上電自動(dòng)復(fù)位電路，它是利用電容充電來實(shí)現(xiàn)的。例如，若時(shí)鐘頻率為12MHz，每機(jī)器周期為1us，則只需2us以上時(shí)間的高電平，在RST引腳出現(xiàn)高電平后的第二個(gè)機(jī)器周期執(zhí)行復(fù)位。圖319 DS18B20的寫時(shí)序圖 復(fù)位電路單片機(jī)復(fù)位是使CPU和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作，例如復(fù)位后PC＝0000H，使單片機(jī)從第—個(gè)單元取指令。 圖318 DS18B20的讀時(shí)序圖（3）DS18B20的寫時(shí)序 對(duì)于DS18B20的寫時(shí)序仍然分為寫0時(shí)序和寫1時(shí)序兩個(gè)過程。 對(duì)于DS18B20的讀時(shí)隙是從主機(jī)把單總線拉低之后，在15秒之內(nèi)就得釋放單總線，以讓DS18B20把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。 （1）DS18B20的復(fù)位時(shí)序 如圖317所示。而每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機(jī)主動(dòng)啟動(dòng)寫時(shí)序開始，如果要求單總線器件回送數(shù)據(jù)，在進(jìn)行寫命令后，主機(jī)需啟動(dòng)讀時(shí)序完成數(shù)據(jù)接收。該協(xié)議定義了幾種信號(hào)的時(shí)序：初始化時(shí)序、讀時(shí)序、寫時(shí)序。由于DS18B20是在一根I/O線上讀寫數(shù)據(jù)，因此，對(duì)讀寫的數(shù)據(jù)位有著嚴(yán)格的時(shí)序要求。其接口圖如圖316所示。圖314 9012三極管圖形9012參數(shù)： 集電極電流Ic:Max500mA工作溫度：55℃到+150℃集電極基極電壓：40V顯示電路如圖315所示：圖315 顯示電路圖 DS18B20與單片機(jī)的接口電路本次數(shù)字溫度計(jì)傳感器是采用的外部電源供電方式，其中三腳接電源，一腳接地，進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。數(shù)碼管的段碼與單片機(jī)的管腳連接分別為： dp； g； f； e； d； c； b； a；數(shù)碼管位碼與單片機(jī)的管腳連接分別為： 數(shù)碼管小數(shù)位 數(shù)碼管個(gè)位 數(shù)碼管十位 數(shù)碼管百位驅(qū)動(dòng)用9012三極管，它是一種低頻小功率的普通PNP型硅管，TO92標(biāo)準(zhǔn)封裝,這個(gè)管子常在收音機(jī)以及各種放大電路中看到。1 a f 2 3 be d dp c g 4圖313 數(shù)碼管的管腳分配其中：1 數(shù)碼管百位；2 數(shù)碼管十位；3 數(shù)碼管個(gè)位；4 數(shù)碼管小數(shù)位。本次設(shè)計(jì)顯示電路采用4位共陽LED數(shù)碼管，數(shù)碼管圖形如圖312所示。八段數(shù)碼發(fā)光管就是8個(gè)發(fā)光二極管組成的，在空間排列成為8字型帶個(gè)小數(shù)點(diǎn)，只要將電壓加在陽極和陰極之間相應(yīng)的筆畫就會(huì)發(fā)光。 圖311 DS18B20與單片機(jī)的連接圖 顯示電路顯示電路采用共陽數(shù)碼管顯示。外部電源供電方式是DS18B20最佳的工作方式，工作穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強(qiáng)，而且電路也比較簡(jiǎn)單。圖310 寄生電源供電電路圖（2）外部電源供電方式在外部電源供電方式下，DS18B20工作電源由VCC引腳接
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