基于51单片机的数字温度计的设计

基于MCS-51系列单片机的数字温度计设计基于MCS-51系列单片机的数字温度计设计摘要本文提出了基于MCS-51系列单片机的数字温度计的制作电路和编程思想。

该数字温度计以宏晶公司的STC89C52 单片机为主控，配以达拉斯公司的DS18B20数字温度传感器，采用1602双行英文字符液晶作显示。

实现了对温度的测量，显示，和报警等功能。

关键词：STC89C52单片机；数字传感器DS18B20；显示器LCD；目录摘要 (I)ABSTRACT ........................... 错误!未定义书签。

1 绪论 (4)1.1 选题的背景 (4)1.2 数字温度计简介 (4)1.2.1 数字温度计的特征 (4)1.2.2 设计实现的目标 (5)2 数字温度计的方案设计 (6)2.1 设计方案论证与比较 (6)2.1.1 显示电路方案 (6)2.1.2 测温电路方案 (6)2.2 系统总体方案 (6)3 数字温度计的硬件电路设计 (8)3.1 控制电路 (8)3.1.1 MCU简介 (8)3.2.2 最小系统模块 (9)3.3 温度传感器设计 (10)3.3.1 DS18B20简介 (10)3.3.2 温度传感器与单片机的连接 (12)3.3.3 复位信号及外部复位电路 (13)3.4 单片机与报警电路 (13)3.5 显示电路 (13)4 软件设计 (15)4.1 DS18b20的读操作 (15)4.2 DS18b20的温度数据处理 (16)4.3 1602显示部分 (17)5 数据测试 (20)参考文献 (22)附录1 程序源代码................ 错误!未定义书签。

1 绪论1.1 选题的背景随着现代信息技术的飞速发展和传统工业改造的逐步实现．能够独立工作的温度检测和显示系统应用于诸多领域。

传统的温度检测以热敏电阻为温度敏感元件。

热敏电阻的成本低，但需后续信号处理电路，而且可靠性相对较差，测温准确度低，检测系统也有一定的误差。

51单片机数字温度计设计与应用数字温度计在现代生活中有着广泛的应用，它能够将环境温度转换为数字信号，提供直观、准确的温度数据。

本文将介绍基于51单片机的数字温度计的设计与应用。

设计思路：1. 硬件设计首先，我们需要选取一个合适的温度传感器，例如DS18B20。

该传感器具有高精度、数字输出、带有内部校准和非易失性存储器等特点，非常适合作为数字温度计的传感器。

其次，我们需要引入一个51单片机，常用的有AT89C51、AT89S52等。

单片机负责控制传感器和显示器，并处理温度数据。

接下来，我们需要一个LED数码管或液晶显示屏作为温度显示器。

数码管简单且易于操作，而液晶显示屏可以提供更多的信息显示。

最后，我们还需添加一些辅助电路，如稳压电路、时钟电路等，以确保正常的运行。

2. 软件设计在单片机的程序设计方面，我们需要考虑以下几个步骤：（1）初始化各个引脚和外部设备，如温度传感器和显示屏。

（2）读取温度传感器输出的数字信号，通过数据线将其与单片机相连。

（3）通过一系列算法将数字信号转换为实际的温度值。

因为DS18B20传感器提供数字输出，所以支持该类算法的编程非常简单。

（4）将计算得到的温度值通过数码管或液晶显示屏进行显示。

如果是数码管，可以通过数码管驱动芯片来实现多位数的显示。

（5）可选的增加报警功能，当温度超过一定阈值时，触发报警。

应用场景：数字温度计可以在许多场景中应用，下面介绍几个常见的应用场景：1. 家庭温度监测在家庭中，我们可以将数字温度计放置在客厅、卧室等常用区域，用于监测室内温度。

通过数字温度计，我们可以实时了解室内的温度状况，根据需要进行调节，提供舒适的生活环境。

2. 温室控制在温室种植中，保持适宜的温度对于植物的生长至关重要。

数字温度计可以帮助种植者实时监测温室内的温度，并及时采取相应的措施，维持温室内的温度在适宜的范围内。

3. 实验室温度监测实验室需要严格控制温度，以确保实验的准确性和稳定性。

基于51单片机的数字温度计设计与实现数字温度计是一种能够测量环境温度并将其以数字形式显示出来的仪器。

它被广泛应用于各种领域，例如家庭、工业和实验室。

本文将介绍基于51单片机的数字温度计的设计与实现。

首先，我们需要了解51单片机的基本知识。

51单片机是一种8位微控制器，具有强大的计算和控制能力。

它是目前应用最广泛的单片机之一。

接下来，我们需要选择合适的温度传感器。

常用的温度传感器有热电偶、半导体温度传感器和热敏电阻等。

在本设计中，我们将使用LM35半导体温度传感器。

LM35具有精确度高、响应快的特点，非常适合用于数字温度计。

设计硬件电路是实现数字温度计的重要一步。

电路的核心是将传感器输出的模拟电压转换成数字信号。

我们可以使用ADC（模数转换器）将模拟信号转换为数字信号。

51单片机的内部有一个8位ADC，可以用来实现此功能。

在编程方面，我们可以使用C语言来编写单片机的程序。

使用51单片机的开发环境，如Keil C等，可以帮助我们更方便地编写程序。

算法的编写是实现数字温度计的关键。

我们需要将ADC转换出的数字信号进行处理，得到具体的温度数值。

这个数值可以通过一些公式来计算得出。

以LM35传感器为例，根据其数据手册可以得知，输出电压与温度之间的关系为温度（℃）=（传感器输出电压-0.5）/0.01。

通过这个公式，我们可以将ADC转换出的数字信号转换为实际的温度数值。

最后，我们需要将得到的温度数值以数字形式显示出来。

此时，我们可以使用数码管来进行显示。

51单片机具有多个IO口，可以直接驱动数码管进行数字的显示。

综上所述，基于51单片机的数字温度计的设计与实现主要包含选择温度传感器、设计硬件电路、编写单片机程序和显示温度数值这几个步骤。

通过合理的硬件设计和算法编写，我们可以实现一个准确可靠的数字温度计。

同时，我们也可以通过不断改进和增加功能，使其适应更多的应用场景。

希望本文对您的数字温度计设计与实现提供了一些参考。

引言：数字温度计是一种基于51单片机的温度测量装置，它通过传感器感知环境的温度，并使用单片机将温度值转换为数字形式，并显示在液晶屏上。

本文将详细介绍数字温度计的设计原理、硬件连接、软件编程以及应用领域。

概述：数字温度计基于51单片机的设计理念，其基本原理是通过传感器将温度转换为电信号，然后通过ADC(模数转换器)将电信号转换为数字信号，最后使用单片机将数字信号转换为温度值。

同时，数字温度计还将温度值显示在液晶屏上，方便用户直观地了解环境温度。

正文内容：1. 硬件连接：1.1 使用温度传感器感知环境温度：常用的温度传感器有NTC热敏电阻和DS18B20数字温度传感器。

通过将传感器连接到51单片机的引脚上，可以实现对环境温度的感知。

1.2 连接ADC进行模数转换：ADC是将模拟信号转换为数字信号的关键部件。

通过将51单片机的引脚连接到ADC芯片的输入端，可以将模拟的温度信号转换为数字信号。

1.3 连接液晶屏显示温度值：通过将51单片机的引脚连接到液晶屏的控制引脚和数据引脚，可以将温度值以数字形式显示在液晶屏上。

2. 软件编程：2.1 初始化引脚和ADC：在软件编程中，需要初始化51单片机的引脚设置和ADC的工作模式。

通过设置引脚为输入或输出，以及设置ADC的参考电压和工作模式，可以确保硬件正常工作。

2.2 温度测量算法：根据传感器的工作原理和电压-温度特性曲线，可以编写相应的算法将ADC测得的电压值转换为温度值。

例如，对于NTC热敏电阻，可以使用Steinhart-Hart公式进行温度计算。

2.3 温度值显示：将温度值以数字形式显示在液晶屏上。

通过设置液晶屏的控制引脚和数据引脚，可以控制液晶屏的显示内容，并将温度值以数字形式显示在屏幕上。

3. 基于51单片机的数字温度计应用：3.1 家庭温度监测：数字温度计可以安装在家庭中的不同区域，实时监测室内温度，并通过数字显示提供直观的温度信息。

这对于家庭的舒适性和节能都有重要意义。

课题：基于51单片机数字温度计设计专业：电子信息工程班级：（1）班学号：姓名：峰指导教师：周冬芹设计日期：成绩：重庆大学城市科技学院电气学院基于51单片机数字温度计设计一、设计目的1、掌握单片机电路的设计原理、组装与调试方法。

2、掌握LED数码显示电路的设计和使用方法。

3、掌握DS18B20温度传感器的工作原理及使用方法。

二、设计要求1、本次单片机课程设计要求以51系列单片机为核心，以开发板为平台。

2、设计一个数字式温度计，要求使用DS18B20温度传感器测量温度。

3、经单片机处理后，要求用4位一体共阴LED数码管来设计显示电路，以显示测量的温度值。

4、另外还要求在设计中加入报警系统，如果我们所设计的系统用来监控某一设备，当设备的温度超过或低于我们所设定的温度值时，系统会产生报警。

5、要求在设计中加入上下限警报温度设置电路。

三、设计的具体实现1数字温度计设计的方案在做数字温度计的单片机电路中，对信号的采集电路大多都是使用传感器，这是非常容易实现的，所以可以采用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。

采集之后，通过使用51系列的单片机，可以对数据进行相应的处理，再由LED显示电路对其数据进行显示。

2系统设计框图温度计电路设计总体设计方框图如下图所示，控制器采用单片机A T89C51，温度传感器采用DS18B20，用4位一体共阴LED数码管以串口传送数据实现温度显示。

此外，还添加了报警系统，对温度实施监控。

3主控器AT89C51芯片对于单片机的选择，可以考虑使用8031与8051系列，由于8031没有内部RAM，系统又需要大量内存存储数据，因而不适用。

AT89C51 以低价位单片机可为提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域，对于简单的测温系统已经足够。

单片机AT89C51具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要该器件是INTEL公司生产的MCS一5l系列单片机中的基础产品，采用了可靠的CMOS工艺制造技术，具有高性能的8位单片机，属于标准的MCS—51的CMOS产品。

51单片机数字温度计的设计与实现温度计是一种广泛使用的电子测量仪器，它能够通过感知温度的变化来提供精准的温度数值。

本文将介绍如何使用51单片机设计并实现一款数字温度计。

一、硬件设计1. 采集温度传感器温度传感器是用来感知环境温度的关键器件。

常见的温度传感器有DS18B20、LM35等。

在本次设计中，我们选择DS18B20温度传感器。

通过电路连接将温度传感器与51单片机相连，使51单片机能够读取温度传感器的数值。

2. 单片机选型与连接选择适合的51单片机型号，并根据其引脚功能图对单片机进行合理的引脚连接。

确保温度传感器与单片机之间的数据传输通畅，同时保证电源和地线的正确连接。

3. 显示模块选型与连接选择合适的数字显示模块，如数码管、液晶显示屏等。

将显示模块与51单片机相连，使温度数值能够通过显示模块展示出来。

4. 电源供应为电路提供稳定的电源，保证整个系统的正常运行。

选择合适的电源模块，并根据其规格连接电路。

二、软件设计1. 温度传感器读取程序编写程序代码，使用单片机GPIO口将温度传感器与单片机连接，并通过相应的通信协议读取温度数值。

例如，DS18B20采用一线制通信协议，需要使用单总线协议来读取温度数值。

2. 数字显示模块驱动程序编写程序代码，通过单片机的GPIO口控制数字显示模块的数码管或液晶显示屏进行温度数值显示。

根据显示模块的规格，编写合适的驱动程序。

3. 温度转换算法将温度传感器读取到的模拟数值转换为实际温度数值。

以DS18B20为例，它输出的温度数值是一个16位带符号的数，需要进行相应的转换操作才能得到实际的温度数值。

4. 系统控制程序整合以上各部分代码，编写系统控制程序。

该程序通过循环读取温度数值并进行数据处理，然后将处理后的数据送到数字显示模块进行实时显示。

三、实现步骤1. 硬件连接按照前文所述的硬件设计，将温度传感器、51单片机和数字显示模块进行正确的连接。

确保连接无误，并进行必要的电源接入。

基于51单片机的数字温度计设计及优化数字温度计是一种常见的电子测量设备，用于测量周围环境的温度，并将温度以数字形式显示。

本文将介绍一种基于51单片机的数字温度计的设计及其优化。

首先，为了设计一个基于51单片机的数字温度计，我们需要以下材料和器件：51单片机、温度传感器、LCD显示屏、电阻、电容、晶体振荡器等。

在电路设计方面，我们可以将温度传感器连接到单片机的模拟输入引脚上，通过读取模拟输入，可以获取传感器测量到的温度值。

接下来，我们可以通过串口通信将温度值发送到PC机，并通过PC机上的软件进行温度的实时显示和记录。

在软件设计方面，我们需要首先编写单片机的程序，以读取传感器的模拟信号，并将其转换为数字温度值。

然后，我们可以通过串口通信将温度值发送给PC机。

在PC机上的软件中，我们需要编写一个接收温度数据的程序，并通过图形界面显示温度值。

为了进一步优化数字温度计设计，我们可以考虑以下几个方面：1. 精度优化：通过选用更高精度的温度传感器，可以提高温度测量的准确性。

此外，在单片机的程序中，我们可以进行数学运算和滤波算法的优化，以提高温度测量的精度。

2. 功耗优化：在设计数字温度计时，我们应该尽可能降低系统的功耗。

例如，可以选择低功耗的单片机，合理设置时钟频率和休眠模式，以减少系统能耗。

3. 可靠性优化：数字温度计在长时间使用时应保持可靠性，尽量减少出现故障的可能性。

为此，我们可以对电路进行严格的电气设计，使用高质量的电子元器件，并进行必要的温度校准和测试。

4. 功能扩展：基于数字温度计的设计还可以考虑添加一些额外的功能，如报警功能、记录功能和远程监测功能等。

这些功能可以通过扩展硬件和改进软件来实现。

总结一下，本文介绍了基于51单片机的数字温度计的设计及其优化。

通过合理的电路设计和软件编程，我们可以实现一个精度高、功耗低、可靠性强的数字温度计。

此外，我们还可以通过优化算法和添加额外功能来进一步提升数字温度计的性能。

基于51单片机数字温度计系统设计与实现数字温度计是一种可以测量环境温度并将结果以数字方式显示的设备。

在本次任务中，我们将基于51单片机设计和实现一个数字温度计系统。

本文将介绍数字温度计的原理、硬件设计、软件设计以及系统的实施过程。

首先，让我们来了解一下数字温度计的工作原理。

数字温度计通过传感器获取环境温度的模拟信号，然后将其转换为数字信号进行处理，并最终在数字显示器上显示温度值。

通常，我们使用的传感器是温度敏感电阻或数字温度传感器。

接下来，我们将讨论硬件设计。

在本次任务中，我们使用的是51单片机作为主控制器。

我们需要连接一个温度传感器来测量温度，并将温度值转换为数字信号。

同时，我们还需要连接一个数字显示器，用于显示温度值。

为了实现这些功能，我们需要设计一个电路板，并正确布局电子元件。

另外，我们还需要通过键盘或按钮来控制系统的操作，例如切换温度单位等。

在软件设计方面，我们需要编写程序来完成以下任务：首先，我们需要初始化51单片机的引脚和中断。

然后，我们需要编写一个温度转换的函数，将传感器输出的模拟信号转换为数字信号。

接下来，我们需要编写一个显示函数，将转换后的数字温度值显示在数字显示器上。

最后，我们还可以添加一些功能，例如设置温度单位（摄氏度或华氏度）和存储温度数据等。

在系统实施过程中，我们需要按照以下步骤进行操作：首先，进行硬件的连接和组装。

确保所有电子元件正确连接并固定在电路板上。

然后，烧录编写好的程序到51单片机中。

接下来，我们可以通过设置开关或按键来控制系统的操作。

最后，我们可以测试系统的功能和性能，确保数字温度计正常工作。

值得注意的是，在设计和实现数字温度计系统时，我们需要考虑一些问题。

例如，温度传感器的精度和响应时间，数字显示器的显示精度和分辨率，以及系统的稳定性和可靠性等。

通过合理的设计和选择高质量的元件，我们可以提高系统的性能和可靠性。

总结起来，本次任务中我们基于51单片机设计和实现了一个数字温度计系统。

基于51单片机的数字温度计设计及应用数字温度计是一种测量环境温度的设备，它使用数字技术来转换和显示温度值。

基于51单片机的数字温度计设计及应用，我们将使用51单片机作为主控芯片，采集传感器的温度数据并将其转换为数字信号，然后通过数码管显示出来。

首先，我们需要选择合适的温度传感器。

常见的温度传感器有热敏电阻、热电偶和数字温度传感器等。

在本设计中，我们将使用DS18B20数字温度传感器。

DS18B20具有高精度、数字输出、通信简单等优点，非常适合于数字温度计的设计。

接下来，我们需要设计硬件电路。

首先，将DS18B20传感器连接到51单片机的GPIO引脚，并通过一条数据线进行通信。

接下来，将51单片机的引脚连接到数码管显示模块，用于将温度值显示出来。

此外，还可以添加其他功能，如按键开关用于控制菜单切换、蜂鸣器用于报警等。

在软件设计上，首先需要初始化51单片机的GPIO引脚，配置为输入或输出模式，通信时需要配置为模拟输入模式。

然后，利用51单片机的定时器模块生成一定频率的时钟信号，用于与DS18B20传感器通信。

在温度读取过程中，我们需要发送一系列的指令给DS18B20传感器，然后接收传感器返回的温度值。

根据DS18B20传感器的数据手册，我们可以编写相应的C语言代码进行数据的读取和解析。

接着，我们需要将读取到的温度值进行转换和显示。

由于DS18B20传感器输出的温度值为16位二进制补码形式，我们可以使用移位和逻辑运算等操作进行转换。

转换后的温度值可以直接显示在数码管上，通过扫描显示的方式实时更新温度数值。

在应用方面，基于51单片机的数字温度计可以广泛应用于各种温度测量场景。

例如，可以应用于室内温度测量，工业过程控制，农业温室监测等。

由于51单片机具有低功耗、成本低廉等优点，这种数字温度计可以在各种资源有限的环境中使用。

除了基本功能外，我们还可以进行功能扩展。

例如，可以添加存储功能，将温度数据保存到外部存储器中，以便进行后续分析和处理。

基于51单片机的数字温度计设计数字温度计是一种广泛使用的电子测量设备，通过传感器将温度转化为数字信号，并显示出来。

本文将介绍基于51单片机的数字温度计的设计。

该设计将使得使用者能够准确、方便地测量温度，并实时显示在液晶显示屏上。

1. 硬件设计：- 传感器选择：在设计数字温度计时，我们可以选择使用NTC（负温度系数）热敏电阻或者DS18B20数字温度传感器作为温度传感器。

这里我们选择DS18B20。

- 信号转换：DS18B20传感器是一种数字传感器，需要通过单总线协议与51单片机进行通信。

因此，我们需要使用DS18B20专用的驱动电路，将模拟信号转换为数字信号。

- 51单片机的选择：根据设计要求选择合适的51单片机，如STC89C52、AT89S52等型号。

单片机应具备足够的IO口来与传感器和液晶显示屏进行通信，并具备足够的计算和存储能力。

- 显示屏选择：为了实时显示温度，我们可以选择使用1602型字符液晶显示屏。

该显示屏能够显示2行16个字符，足够满足我们的需求。

通过与51单片机的IO口连接，我们可以将温度数据显示在屏幕上。

2. 软件设计：- 采集温度数据：通过51单片机与DS18B20传感器进行通信，采集传感器传输的数字温度数据。

通过解析传感器发送的数据，我们可以获得当前的温度数值。

- 数据处理：获得温度数据后，我们需要对其进行处理。

例如，可以进行单位转换，从摄氏度到华氏度或者开尔文度。

同时，根据用户需求，我们还可以对数据进行滤波、校准等处理。

- 显示数据：通过与液晶显示屏的连接，我们可以将温度数据显示在屏幕上。

可以使用51单片机内部的LCD模块库来控制液晶显示屏，显示温度数据以及相应的单位信息。

- 用户交互：可以设置一些按键，通过与51单片机的IO口连接，来实现用户与数字温度计的交互。

例如，可以设置一个按钮来进行温度单位的切换，或者设置一个按钮来启动数据保存等功能。

3. 功能拓展：- 数据存储：除了实时显示当前温度，我们还可以考虑增加数据存储功能。