数字温度计设计毕业设计论文

数字温度计 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 毕业论文（设计）原创性声明 本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名： 日期： 毕业论文（设计）授权使用说明 本论文（设计）作者完全了解**学院有关保留、使用毕业论文（设计）的规定，学校有权保留论文（设计）并向相关部门送交论文（设计）的电子版和纸质版。有权将论文（设计）用于非赢利目的的少量复制并允许论文（设计）进入学校图书馆被查阅。学校可以公布论文（设计）的全部或部分内容。保密的论文（设计）在解密后适用本规定。   作者签名： 指导教师签名： 日期： 日期： 注 意 事 项 1.设计（论文）的内容包括： 1）封面（按教务处制定的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 封面格式制作） 2）原创性声明 3）中文摘要（300字左右）、关键词 4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入） 6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论 7）参考文献 8）致谢 9）附录（对论文支持必要时） 2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。 3.附件包括：任务书、 开题报告 课题研究开题报告ppt课题开题报告格式污水处理厂开题报告研究生开题报告酒店vi设计开题报告 、外文译文、译文原文（复印件）。 4.文字、图表要求： 1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写 2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画 3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印 4）图表应绘制于无格子的页面上 5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档 5.装订顺序 1）设计（论文） 2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订 3）其它 目录 41 引言 42 设计要求 42.1 基本要求 42.2 扩展功能 43 总体 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 设计 43.1 方案论证 43.1.1 方案一 53.1.2 方案二 53.2 总体设计框图 54 硬件设计 54.1 单片机系统 64.2 数字温度传感器模块 64.2.1 DS18B20性能 74.2.2 DS18B20外形及引脚说明 74.2.3 DS18B20接线原理图 74.2.4 DS18B20时序图 94.2.5 数据处理 104.3 显示电路 104.4 声光报警电路 114.5 键盘输入电路 115 软件设计 115.1 主程序模块 125.2 读温度值模块 145.3 中断模块 155.4 温度查询模块 165.5 温度设定、报警模块 185.6 数码管驱动模块 196 源程序 267 总结 28参考文献： 基于单片机的DS18B20数字温度计设计 内容摘要： 随着现代信息化技术的飞速发展和传统工业改造的逐步实现，能独立工作的温度检测系统已广泛应用于各种不同的领域。本文介绍了一个基于STC89C52单片机和数字温度传感器DS18B20的测温系统，并用LED数码管显示温度值，易于读数。系统电路简单、操作简便，能任意设定报警温度并可查询最近的10个温度值，系统具有可靠性高、成本低、功耗小等优点。 关键词：单片机 数字温度传感器 温度计 1 引言 随着人们生活水平的不断提高，单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便是不可否定的，各种数字系统的应用也使人们的生活更加舒适。数字化控制、智能控制为现代人的工作、生活、科研等方面带来方便。其中数字温度计就是一个典型的例子。 数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便、测温范围广、测温精确、功能多样话等优点。其主要用于对测温要求准确度比较高的场所，或科研实验室使用，该设计使用STC89C52单片机作控制器，数字温度传感器DS18B20测量温度，单片机接受传感器输出，经处理用LED数码管实现温度值显示。 2 设计要求 2.1 基本要求 实现实时温度显示，测温范围0～500C，误差50C以内。 2.2 扩展功能 温度报警，能任意设定温度范围实现声光报警； 每隔10分钟记录一次温度数据，至少能查询过去10个时刻的温度情况。 3 总体方案设计 3.1 方案论证 3.1.1 方案一 由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件，将随被测温度变化的电压或电流采样，进行A/D转换后就可以用单片机进行数据处理，实现温度显示。这种设计需要用到A/D转换电路，增大了电路的复杂性，而且要做到高精度也比较困难。 3.1.2 方案二 考虑到在单片机属于数字系统，容易想到数字温度传感器，可选用DS18B20数字温度传感器，此传感器为单总线数字温度传感器，起体积小、构成的系统结构简单，它可直接将温度转化成串行数字信号给单片机处理，即可实现温度显示。另外DS18B20具有3引脚的小体积封装，测温范围为-55~+125摄氏度，测温分辨率可达0.0625摄氏度，其测量范围与精度都能符合设计要求。 以上两种方案相比较，第二种方案的电路、软件设计更简单，此方案设计的系统在功耗、测量精度、范围等方面都能很好地达到要求，故本设计采用方案二。 3.2 总体设计框图 本方案设计的系统由单片机系统、数字温度传感器、LED显示模块、按键控制模块、温度报警模块组成，其总体架构如下图1。 图1 系统总体方框图 4 硬件设计 4.1 单片机系统 1. 本设计采用STC89C52单片机作为控制器，完成所有功能的控制，包括： · DS18B20数字温度传感器的初始化和读取温度值 · LED数码管显示驱动与控制 · 按键识别和响应控制 · 温度设置和报警 · 温度值的存储和读取 2. 单片机系统电路原理图： 图2 单片机系统原理图 4.2 数字温度传感器模块 4.2.1 DS18B20性能 · 独特的单线接口仅需一个端口引脚进行通信 · 简单的多点分布应用 · 无需外部器件 · 可通过数据线供电 · 零待机功耗 · 测温范围-55~+125℃，以0.5℃递增 · 可编程的分辨率为9~12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃ · 温度数字量转换时间200ms，12位分辨率时最多在750ms内把温度转换为数字 · 应用包括温度控制、工业系统、消费品、温度计和任何热感测系统 · 负压特性：电源极性接反时，传感器不会因发热而烧毁，但不能正常工作 4.2.2 DS18B20外形及引脚说明 图3 DS18B20外形及引脚 · GND：地 · DQ：单线运用的数据输入/输出引脚 · VD：可选的电源引脚 4.2.3 DS18B20接线原理图 单总线通常要求接一个约4.7K左右的上拉电阻，这样，当总线空闲时，其状态为高电平。 图4 DS18B20接线原理图 4.2.4 DS18B20时序图 主机使用时间隙来读写DS18B20的数据位和写命令字的位。 1. 初始化时序如下图： 图5 DS18B20初始化时序 2. DS18B20读写时序： 图6 DS18B20读写时序 4.2.5 数据处理 高速暂存存储器由9个字节组成，其分配如表5所示。当温度转换命令发布后，经转换所得的温度值以二字节补码形式存放在 高速暂存存储器的第0和第1个字节。单片机可通过单线接口读到该数据，读取时低位在前，高位在后。 图7 字节分配 下表为12位转化后得到的12位数据，存储在18B20的两个8比特的RAM中，二进制中的前面5位是符号位，如果测得的温度大于0， 这5位为0，只要将测到的数值乘于0.0625即可得到实际温度；如果温度小于0，这5位为1，测到的数值需要取反加1再乘于0.0625即可得到实际 温度。 例如+125℃的数字输出为07D0H， 实际温度=07D0H*0.0625=2000*0.0625=125℃。 例如-55℃的数字输出为FC90H，则应先将11位数据位取反加1得370H（符号位不变，也不作运算）， 实际温度=370H*0.0625=880*0.0625=55℃。 可见其中低四位为小数位。 图8 DS18B20温度数据表 4.3 显示电路 LED数码管显示采用动态扫描方式，能简化电路布线，节约单片机I/O端口。 段码和位码由单片机P0送出，分别用74HC673N锁存。 图9 数码管驱动显示电路 4.4 声光报警电路 当温度超过设定温度值时，实现声光报警，蜂鸣器鸣叫、8个发光二极管点亮。蜂鸣器由单片机P2^3口控制，用三极管驱动，发光二极管接单片机P1口，由74HC673N锁存。 图10 声光报警电路 4.5 键盘输入电路 四个键分别连接单片机P3^4、P3^5、P3^6、P3^7构成独立式键盘，分别实现加、减、报警温度设定功能键和温度查询功能键。 图11 键盘输入电路 5 软件设计 5.1 主程序模块 主程序需要调用3个子程序，分别为： · 实时温度显示子程序：驱动数码管把实时温度值送出在LED数码管显示 · 查询记录温度值子程序：查询过去存储的温度值，最多可查询10个值 · 温度设定、报警子程序：设定报警温度值，当温度超过该值时产生报警，即驱动蜂鸣器鸣叫、8个发光二极管发光 主程序流程图： 图12 主程序流程图 5.2 读温度值模块 读温度值模块需要调用4个子程序，分别为： · DS18B20初始化子程序：让单片机知道DS18B20在总线上且已准备好操作 · DS18B20写字节子程序：对DS18B20发出命令 · DS18B20读字节子程序：读取DS18B20存储器的数据 · 延时子程序：对DS18B20操作时的时序控制 1. 读温度值模块流程图： 图13 读温度值子程序流程图 2. DS18B20初始化子程序流程图： N Y 图14 DS18B20初始化子程序流程图 3. DS18B20写字节和读字节子程序流程图： 图15 DS18B20写字节子程序流程图 图16 DS18B20读字节子程序流程图 5.3 中断模块 中断采用T0方式1，初始值定时为50ms。 中断模块需调用两个子程序： · 读温度值子程序：定时读取温度值，实时更新温度值 · 记录温度值子程序：定时记录温度值，供查询使用 把这两个子程序放在中断的原因是，不会因为调整报警温度或查询历史温度值而停止更新温度值和记录温度值。 中断模块流程图： Y N 图17中断模块流程图 5.4 温度查询模块 温度查询模块需要接受按键输入，进入查询界面后，按加减键分别查询上一个和下一个历史温度值，并驱动数码管显示需要查询的温度值。 温度查询模块流程图如下： N Y N Y N Y Y N N Y Y N N Y 图18 温度查询模块流程图 5.5 温度设定、报警模块 此模块跟温度查询模块类似，需要接受按键输入，进入模块界面后，按加减键分别上调和下调设定报警温度值，当实时温度值超过设定值时驱动蜂鸣器发声，并点亮8位发光二极管，实现声光报警。 温度设定、报警模块流程图如下： N Y N Y N Y Y N N Y Y N Y N N Y 图19 温度设定、报警模块流程图 5.6 数码管驱动模块 本设计数码管通过锁存器接单片机P0口，采用动态扫描驱动7段LED数码管进行显示，需调用延时子程序以稳定显示。 模块流程图如下： 图20 数码管驱动模块流程图 6 源程序 #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int /*************************变量定义************************************/ sbit DQ=P2^2;//ds18b20 端口 sbit beep=P2^3;//蜂鸣器使能端 sbit dula=P2^6;//数码管段选使能 sbit wela=P2^7;//数码管位选使能 sbit add=P3^5;//加键 sbit sub=P3^4;//减键 sbit alarm=P3^6;//设定报警功能键 sbit record=P3^7;//查询温度记录功能键 uchar code tabled[]={ 0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66, 0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f, //0~9的七段数码管段码 0x40,0x63,0x39};//- c 的段码 uchar code tablew[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7, 0xef,0xdf,0xbf,0x7f};//1~8个数码管的位选码 uchar recordtable[10];//存储过去的十个温度值 uchar temperature;//温度值 uchar countsec,recordnum,count;//计数变量 uint countmin;//计数变量 uchar alanum=30;//报警温度值,初始值为30摄氏度 uchar z=65;//消抖延时函数入口参数 /**********************函数声明***************************************/ void delay1(uchar MS);//动态扫描延时子程序 void delay(uchar i);//DS18B20工作延时子程序 void Init_DS18B20();//DS18B20初始化子程序 void WriteOneChar(unsigned char dat);//向DS18B20写一字节数据 uchar ReadOneChar(void);//向DS18B20读一字节数据 void GetTemperature();//由DS18B20产生温度值 void Display(uchar wei,uchar duan);//数码管驱动子程序 void Alarm();//温度报警 void Showtemperature(uchar tt);//温度显示 void Keeprecord();//记录温度值 void Showrecord();//显示记录的温度值 /*********************主函数*******************************************/ void main() { TMOD=0x01;//定时器初始化，定时器0方式1 TH0=(65536-50000)/256;//50ms TL0=(65536-50000)%256; EA=1;//开中断 ET0=1; TR0=1;//启动定时器 while(1) { Showtemperature(temperature);//显示实时温度 Alarm();//温度设定、报警 Showrecord();//查询温度记录值 } } /************************动态扫描延时函数********************************/ void delay1(uchar MS) { int i,j; for(i=80;i>0;i--) for(j=MS;j>0;j--); } /************************DS18B20工作延时函数*****************************/ void delay(uchar i) { while(i--); } /*************************DS18B20初始化函数******************************/ void Init_DS18B20(void) { unsigned char x=0; DQ = 1; //DQ复位 delay(8); //稍做延时 DQ = 0; //单片机将DQ拉低 delay(80); //精确延时 大于 480us DQ = 1; //拉高总线 delay(10); x=DQ; //稍做延时后 如果x=0则初始化成功 x=1则初始化失败 delay(5); while(!x) { x=DQ; } } /*************************读一个字节**************************************/ uchar ReadOneChar(void) { unsigned char i=0; unsigned char dat = 0; for (i=8;i>0;i--) { DQ = 0; // 给脉冲信号 dat>>=1; DQ = 1; // 给脉冲信号 if(DQ) dat|=0x80; delay(5); } return(dat); } /**************************写一个字节*************************************/ void WriteOneChar(unsigned char dat) { unsigned char i=0; for (i=8; i>0; i--) { DQ = 0; DQ = dat&0x01; delay(5); DQ = 1; dat>>=1; } delay(5); } /*************************产生温度值***************************************/ void GetTemperature() { uchar tempL,tempH;//分别为数据低位和高位 uint temp; Init_DS18B20(); WriteOneChar(0xCC); // 跳过读序列号的操作 WriteOneChar(0x44); // 启动温度转换 delay(200); Init_DS18B20(); WriteOneChar(0xCC); //跳过读序号列号的操作 WriteOneChar(0xBE); //读取温度寄存器等（共可读9个寄存器） 前两个就是温度 tempL=ReadOneChar();//读出温度低位LSB tempH=ReadOneChar();//读出温度高位MSB temp=tempH*16+tempL/16;//tempL右移四位去掉小数位 temperature=temp&0xff;//测量0～50度，只取temp低八位 } /**********************数码管驱动函数*************************************/ void Display(uchar wei,uchar duan) { dula=0; P0=0xff; wela=1; P0=tablew[wei]; wela=0; P0=0; dula=1; P0=tabled[duan]; dula=0; delay1(1); } /**********************温度显示函数**************************************/ void Showtemperature(uchar tt) { Display(2,tt/10);//显示温度数值 Display(3,tt%10); Display(4,11);//显示摄氏度单位 Display(5,12); } /********************温度值设定、报警函数**********************************/ void Alarm() { bit flag; if(alarm==0) { delay1(80); //延时消抖 if(alarm==0) { flag=1;//第一次按键进入设置 } } while(flag) { if(add==0) { delay1(z);//延时消抖 if(add==0) { alanum++;//add键按下，上调设定值 if(alanum==51) { alanum=0;//最大值为50摄氏度，循环显示 } } } if(sub==0) { delay1(z);//延时消抖 if(sub==0) { alanum--;//sub键按下，下调设定值 if(alanum==255) { alanum=50;//最小值为0摄氏度，循环显示 } } } Showtemperature(alanum); Display(0,10);//选中数码管的其他空闲位 Display(1,10);//区别于实时温度显示“--　　--” Display(6,10); Display(7,10); if(alarm==0) { delay1(80); //延时消抖 if(alarm==0) { flag=0;//第二次按键退出设置 } } if(temperature>alanum)//此处设置报警可以保证调整设定值时即可及时报警 { beep=0;//温度大于设定值，声光报警 P1=0; } else { beep=1;//温度不大于设定值即不报警 P1=0xff; } } if(temperature>alanum)//此处设置报警即保证即使没有进入设置界面任然可以报警 { beep=0;//温度大于设定值，声光报警 P1=0; } else { beep=1;//温度不大于设定值即不报警 P1=0xff; } } /***********************温度记录函数**************************************/ void Keeprecord() { uchar i=9; if(countmin==1200)//1分钟 { countmin=0; count++; if(count==10)//10分钟 { count=0; recordnum++;//记录一次加一，最大记录10个值 if(recordnum==10) { recordnum=10; } do { recordtable[i]=recordtable[i-1]; }while(--i); recordtable[0]=temperature;//最新值填入第一个位置 } } }/************************查询记录的温度值*************************************/ void Showrecord() { bit flag; uchar a; if(record==0) { delay1(80); //延时消抖 if(record==0) { flag=1;//record第一次按键置位进入标志 } } while(flag)//进入查询 { Display(0,recordtable[a]/10);//显示温度数值 Display(1,recordtable[a]%10); Display(2,11);//显示摄氏度单位 Display(3,12); Display(4,10);//数码管第6、7位选中，温度值与记录数之间用--间隔 Display(5,10); Display(6,(a+1)/10);//显示第几个记录值 Display(7,(a+1)%10); if(add==0) { delay1(z);//延时消抖 if(add==0)//add按下，查看下一个值 { if(recordnum==0) { a=0; } else { a++; if(a==recordnum)//循环显示 { a=0; } } } } if(sub==0)//sub按下，查看上一个值 { delay1(z); if(sub==0) { if(recordnum==0) { a=0; } else { a--; if(a==255)//循环显示 { a=recordnum-1; } } } } if(record==0) { delay1(80); if(record==0)//record第二次按下，退出查看 { flag=0; } } } } /***********定时器中断0，用于温度检测时间间隔和记录数据时间间隔**************/ void timer0() interrupt 1 { TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256;//50ms countsec++; countmin++; if(countsec==20)//1s { countsec=0; GetTemperature();//一秒钟更新一次温度值 } Keeprecord();//定时记录温度值 } 7 总结 此次课程设计中，难点在于DS18B20的使用，即对它的时序控制、初始化以及字节读写 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ，任何一个环节出错或是时序控制不到位的话就不能得到正确的数据。一旦学会了正确的使用方法，就能感觉到它带来的便利是热电偶不能比拟的，以后再次使用的话就能很快上手了。 软件设计中，把程序按功能分模块的话能提高编程效率，把问题一一解决，同时画流程图能帮助理清思路，使问题简单化。定义变量时，尽量定义局部变量，在字符型变量能达到要求的情况下就不用定义成整形变量了，以节省内存空间。同时局部变量应避免与全局变量取同名，否则全局变量将被屏蔽或与局部变量相冲突而达不到设计的效果。另一方面，取变量名时也要讲究技巧，应尽量使其见名知意，同样地，写程序时加注释确是非常必要的，否则隔一段时间后，想再改进或做扩展的话就比较困难了，因为即使是自己写的程序也变得难读难懂了。在做键盘消抖时，延时的时间比较重要，一般为10ms左右，延时太短就会使按键太过灵敏，按一下就使数字跳变几次；而延时过长则可能使按键按下了却无响应，在外部定义初始化一个延时函数的入口参量则能很方便地调整延时时间，以达到比较好的效果。另外，如果对按键进行释放判断的话就能解决长时间按键导致按键重复响应的问题。 此设计中没有为温度的单位（摄氏度）准备专用的数码管来显示，若单独用一个数码管显示“C”来代替“℃”的话，看起来感觉很别扭。偶然想起如若用一个数码管的上半部显“0”，即a、b、f、g段点亮，来代替“℃”左上角的“度”的话，效果应该不错，便作了一试，发现这是确是一个很好的主意，便在此次设计中采用了这个办法来显示温度单位。另外此次设计也考虑了实时温度显示界面与报警温度设置界面的区别，即在进入报警温度设置界面时，让其余的数码管都显示出一横杠，即g段点亮，这样则不会让两个界面相互混淆。 总的来说，自己从这次独立的课程设计中收获了一些知识与经验，一些从书本中学之不来的东西，不是说理论无用，而这恰恰是在理论的土壤中开出的花朵，是在理论的肩膀望见的更宽广的道路！成功来之不易，自主动手动脑实践，小小的成果亦能带来硕大的喜悦！ 参考文献： 1. 徐玮. C51单片机高效入门（第2版）. 北京：机械工业出版社， 2. 章彧、陈炘.单片机原理及应用［M］.南京大学出版社 3. 何立民.单片机应用系统设计［M］.北京航空航天出版社 4. 楼然苗. MCS51系列单片机设计实例［M］.北京航空航天出版社 5. 叶挺秀.应用电子学［M］.杭州：浙江大学出版社 6. 李朝青.单片机原理及接口技术［M］.北京航空航天大学出版社 7. 沈德全.MCS51单片机接口电路与应用实例［M］.北京:北京航空航天大学出版社 单 片 机 报警电路 显示电路 驱动电路 测温电路 按键输入电路 时钟、复位电路 开始 定时器初始化、启动 显示实时温度 温度设定、报警 查询记录温度值 入口 数据转换处理 读取温度值高低位 跳过读序列号 DS18B20初始化 延时 启动温度转换 跳过读序列号 DS18B20初始化 返回 入口 DQ为低电平？ 延时15~60ms DQ拉高电平 延时>480ms DQ复位0 稍延时 DQ置高电平 返回 1秒？ 计数值加1 定时器重置初值 中断入口 读温度值 中断返回 记录温度值 入口 功能键按下？ 确认按下？ 延时消抖 显示温度值与位次 加键按下？ 确认按下？ 延时消抖 查询下一个值 减键按下？ 查询上一个值 确认按下？ 延时消抖 退出功能键按下？ 返回 入口 延时消抖 减键按下？ 确认按下？ 延时消抖 加键按下？ 显示设定温度值 确认按下？ 延时消抖 功能键按下？ 上调设定值 下调设定值 确认按下？ 声光报警 温度超出设定值？ 取消报警 判断退出界面？ 返回 P0清零 关位选 送位码 开位选 P0置高 关段选 入口 开段选 延时 关段选 送段码 返回