基于51单片机的数字温湿度计设计及实现

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。

摘要：温度和湿度是两个最基本的环境参数，人们生活与温湿度息息相关。

在日常生活、工业、医学、环境保护、化工、石油等领域，经常需要对环境温度和湿度进行测量和控制。

准确测量温湿度在生物制药、食品加工、造纸等行业更是至关重要。

因此研究温湿度的测量方法和装置具有重要的意义。

随着科技的不断发展，单片机技术已经普及到我们生活、工作、科研等各个领域，已经成为一种比较成熟的技术。

由于单片机集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等一系列有点，目前已经渗入到人们工作和生活的方方面面。

本论文介绍了一种以单片机AT89C51为主要控制器件，以DHT11为数字温湿度传感器的新型数字温湿度计。

本设计主要包括硬件电路的设计和系统软件的设计、硬件电路主要包括主控制器，测量温湿度控制电路和显示电路等。

关键词：温湿度传感器；LCD1602；protel；keil 软件Digital Thermometer and humidity Based onSingle Chip MicrocomputerAbstract ：Temperature and humidity are the two most basic environmental parameters, which are closely related to people's lives and the temperature and humidity. Temperature and humidity measurement and control are often needed to ambient in the field of daily life, industry, medicine, environmental protection, chemical, petroleum, etc.,. Accurate measurement of temperature and humidity in the pharmaceutical, food processing, paper industry is essential. Therefore, studying the temperature and humidity measurement methods and devices is of great significance.This paper describes a microcontroller AT89S52 control devices, digital temperature and humidity sensors to DHT11 new digital hygrometer. The design includes the design of hardware circuits and system software design, hardware circuit includes a master controller, the measurement of temperature and humidity control circuit and display circuit. DHT11 is a composite Sensor contains a calibrated digital signal output of the temperature and humidity. Application of a dedicated digital modules collection technology and the temperature and humidity sensing technology, to ensure that the product has a Song high reliability and excellent long-term stability. Display circuit LCD1602 LCD display, 8-bit microprocessor interface, mapped by the internal 80 ×8-bit DDRAM 2 line x 16 character display, convenient and intuitive. The software part includes the main program, the measured temperature and humidity subroutine to display subroutine. The digital hygrometer with DHT11 with AT89S52 not only has the simple external circuit, but also facilitate debugging and simulation.Keywords：Temperature and humidity sensor; the LCD1602; protell; keil software目录1 绪论 (1)1.1 选题意义 (1)1.2 国内外发展趋势 (1)2 温湿度计的发展 (3)2.1 温度计的发展史 (3)2.2 湿度测量方法 (3)3 开发工具keil和protel (5)3.1 Keil C51 (5)3.1.1 keil 软件简介 (5)3.1.2 建立一个C项目 (5)3.1.3 如何生成.HEX文件 (10)3.2 protel软件 (12)3.2.1 软件简介 (12)3.2.2 功能特点 (12)3.2.3 设计环境 (13)3.2.4 电路原理图设计流程 (14)3.2.5 protel基本操作 (14)3.3 本章小结 (18)4 系统方案设计 (19)4.1 系统设计 (19)4.2 方案论证 (19)4.2.1 主控制器芯片 (19)4.2.2 温湿度采集模块 (22)4.2.3 显示模块 (28)4.3 本章小结 (30)5 硬件电路设计 (31)5.1 复位电路设计 (31)5.2 时钟电路设计 (31)5.3 显示模块电路设计 (32)5.4 温湿度采集模块设计 (33)5.5 电源选择 (33)5.6 本章小结 (34)6 软件设计及联合调试 (35)6.1 设计思路与流程图 (35)6.1.1 主程序设计 (35)6.1.2 LCD1602液晶驱动流程图 (36)6.2 程序的设计 (36)6.3 联合调试 (42)6.4 本章小结 (42)结论 (43)参考文献 (44)致谢 (45)1 绪论1.1 选题意义随着科技的不断发展，现代社会对各种信息参数的准确度和精确度的要求都有了几何级的增长，而如何准确而迅速的获得这些参数就需要受制于现代信息基础的发展水平、在三大信息采集、信息传输和信息处理中，传感器属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是温湿度传感器技术，在我国各领域已经引用的非常广泛，可以说是渗透到社会的每一个领域。

《单片机原理与接口技术》课程设计题目：数字温度计学院（系）：年级专业：学号：学生姓名：指导教师：课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：题目: 基于51单片机的数字温度计的设计初始条件：1.运用所学的单片机原理与接口技术知识和数字电路知识；2.51单片机应用开发系统一套；3.PC机及相关应用软件；要求完成的主要任务:1.完成数字温度计的设计和调试。

2.要求用DS18B20测量室温，用四位八段数码管显示，并能设置显示精度。

3.撰写课程设计说明书。

4.课程设计说明书要求：引言、设计要求、系统结构、原理设计、各个模块的设计与实现、软件设计、调试过程、收获、体会及总结、参考文献、电路图和源程序。

说明书使用A4打印纸计算机打印或手写，用Protel 等绘图软件绘制电子线路图纸。

时间安排：第1天下达课程设计任务书和日程安排，根据任务书查找资料；第2～3天完成方案论证，单片机系统的设计；第4～6天参考有关文献，完成程序的编写；第7～10天调试硬件系统和软件程序；第11～12天结果分析整理、撰写课程设计报告，验收和答辩。

指导教师签名： 2010 年 6 月 10 日系主任（或责任教师）签名： 2010 年 6 月 10 日摘要 (1)一、引言 (2)二、总体方案设计与论证 (3)1、方案一 (3)2、方案二 (4)三、系统硬件选择 (5)1、单片机的选择 (5)2 89C51 引脚功能介绍： (6)3、温度传感器的选择 (8)四．硬件电路设计 (10)1．温度检测电路 (11)2．显示电路 (12)五、系统软件设计 (13)1．概述 (13)2．主程序流程图 (13)3．C语言程序 (14)六、设计体会 (20)附录：参考文献 (21)摘要：随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活、工作、科研、各个领域，已经成为一种比较成熟的技术, 本文主要介绍了一个基于89C51单片机的测温系统，详细描述了利用数字温度传感器DS18B20开发测温系统的过程，重点对传感器在单片机下的硬件连接，软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析，对各部分的电路也一一进行了介绍,该系统可以方便的实现实现温度采集和显示，并可根据需要任意设定上下限报警温度，它使用起来相当方便，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点，适合于我们日常生活和工、农业生产中的温度测量，也可以当作温度处理模块嵌入其它系统中，作为其他主系统的辅助扩展。

DS18B20获取温度程序流程图DS18B20的读字节，写字节，获取温度的程序流程图如图所示结束DS18B20初始化程序流程图写0x44启动DS18B20延时500 s_____ 、一DS18B20 初始化写0xcc跳过读RCMDS18B20获取温度程序流程图DS18B20读字节程序流程图图3-4 DS18B20程序流程图DS18B20写字节程序流程图显示程序设计显示电路是由四位一体的数码管来实现的。

由于单片机的I/O 口有限，所以数码管采用动态扫描的方式来进行显示。

程序流程图如图所示。

图显示程序流程图按键程序设计按键是用来设定上下限报警温度的。

具体的程序流程图如图所示N附 1 源程序代码******************************************************************* 程序名 ; 基于 DS18B20 的测温系统* 功 能： 实时测量温度，超过上下限报警，报警温度可手动调整。

K1 是用来 * 进入上下限调节模式的，当按一下 K1 进入上限调节模式，再按一下进入下限 * 调节模式。

在正常模式下，按一下K2 进入查看上限温度模式，显示 1s 左右自动* 退出；按一下 K3 进入查看下限温度模式，显示 1s 左右自动退出；按一下 K4 消除 * 按键音，再按一下启动按键音。

在调节上下限温度模式下， K2 是实现加 1 功能， * K1 是实现减 1 功能， K3 是用来设定上下限温度正负的。

* 编程者： ZPZ * 编程时间： 2009/10/2*******************************************************************bit s=0;〃s 是调整上下限温度时温度闪烁的标志位， s=0不显示200ms ， s=1 显示 1s 左右bit s1=0; void display1(uint z); #include"ds18b20.h" //s1 标志位用于上下限查看时的显示//声明 display1 （）函数//将 ds18b20.h 头文件包含到主程序#include"keyscan.h" #include"display.h"/***********************//将 keyscan.h 头文件包含到主程序 //将 display.h 头文件包含到主程序 主函数 ************************/#include<AT89X52.h> #include<intrins.h>// 将 AT89X52.h 头文件包含到主程序 //将 intrins.h 头文件包含到主程序（调用其中的 函数延时）_nop_() 空操作#define uint unsigned int #define uchar unsigned char uchar max=0x00,min=0x00;//变量类型宏定义，用 //变量类型宏定义，用//max 是上限报警温度， uint 表示无符号整形（ 16 位） uchar 表示无符号字符型（ 8 位）min 是下限报警温度void main(){beer=1;led=1; timer1_init(0); get_temperature(1);while(1){keyscan();get_temperature(0);//获取温度函数//关闭蜂鸣器// 关闭LED 灯//初始化定时器1（未启动定时器1）// 首次启动DS18B20 获取温度（DS18B20 上点后自动将EEPROM 中的上下限温度复制到TH 和TL 寄存器）//主循环//按键扫描函数keyscan（）; // 按键扫描函数display(temp,temp_d*0.625);// 显示函数 alarm(); //报警函数 keyscan();// 按键扫描函数}}/******************************************************************** * 程序名 ; __ds18b20_h__ * 功 能： DS18B20 的 c51 编程头文件 * 编程者： ZPZ * 编程时间： 2009/10/2* 说 明：用到的全局变量是：无符号字符型变量temp （ 测得的温度整数部分 ）,temp_d* （ 测得的温度小数部分 ），标志位 f （测量温度的标志位‘ 0'表示“正温度”‘ 1'表 * 示“负温度”），标志位 f_max （上限温度的标志位‘ 0'表示“正温度”、‘ 1'表 * 示“负温度”），标志位f_min （下限温度的标志位‘ 0'表示“正温度”、‘ 1'表* 示“负温度”），标志位 w （ 报警标志位‘ 1'启动报警‘ 0'关闭报警 ） 。

毕业设计有关说明一、温度传感器的选择、湿度传感器的选择、系统总体设计1. 温度传感器的选择采用AD590，它的测温范围在-55℃～+150℃之间，而且精度高。

M档在测温范围内非线形误差为±0.3℃。

AD590可以承受44V正向电压和20V反向电压，因而器件反接也不会损坏，使用可靠。

它只需直流电源就能工作，而且，无需进行线性校正，所以使用也非常方便，借口也很简单。

作为电流输出型传感器的一个特点是，和电压输出型相比，它有很强的抗外界干扰能力。

2.湿度传感器的选择采用HS1100/HS1101湿度传感器。

HS1100/HS1101电容传感器，在电路构成中等效于一个电容器件，其电容量随着所测空气湿度的增大而增大。

不需校准的完全互换性，高可靠性和长期稳定性，快速响应时间，专利设计的固态聚合物结构，由顶端接触（HS1100）和侧面接触（HS1101）两种封装产品，适用于线性电压输出和频率输出两种电路，适宜于制造流水线上的自动插件和自动装配过程等。

相对湿度在1%---100%RH范围内；电容量由16pF变到200pF，其误差不大于±2%RH；响应时间小于5S；温度系数为0.04 pF/℃。

可见精度是较高的。

3.总体设计系统整体框图二、系统联调的有关说明1. AD590应用电路AD590应用电路2. 主程序流程图时间过的很快，一晃大学几年的生活已接近了尾声在目，当初还是刚进大学的懵懂少年现在也长大了学到了很多，也懂得了很多。

随着毕业日子的到，毕业设计也接近了尾声。

经过两个月的奋战我的毕业设计终于完成了。

在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面。

毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。

通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。

自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。

摘要温度的检测与控制是工业生产过程中比较典型的应用。

本设计以AT89C52 单片机为核心，采用DS18B20温度传感器检测温度，由温度采集、温度显示，温度报警等功能模块组成。

基于题口基木要求，本系统对温度采集和温度显示系统行了重点设计。

木系统大部分功能能由软件实现，吸收了硬件软件化的思想。

实际操作时，各功能在开发板上也能完美实现。

本系统实现了要求的基本功能，其余发挥部分也能实现。

关键字：AT89C52单片机、DS18B20温度传感器、数码管显示、温度采集目录绪论 ................................................ 二•设计目的.............................................三.设计要求.............................................四.设计思路.............................................五.系统的硬件构成及功能.................................5.1主控制器...........................................5.2显示电路...........................................5.3温度传感器.........................................六.系统整体硬件电路.....................................七.系统程序设计.........................................八.测量及其结果分析.....................................九.设计心得体会.........................................十.参考文献.............................................. 附录1源程序附录2元件清单及PCB图一. 绪论随着时代的发展，控制智能化，仪器小型化，功耗微量化得到广泛关注。

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。

基于AT89S51的温度计院系：电子和信息工程学院专业：电子信息科学和技术班级：09信本学生姓名：刘辉学号：093621059第一部分 设计要求：采用AT89C51单片机和LCD 液晶显示器设计一个数字温度计，当外界温度变化时，显示屏上的温度值也随着变化。

数字温度计的测温范围为-55°C 到125°C 之间。

第二部分 硬件原理框图：硬件部分主要分为晶振振荡电路、复位电路、LCD 液晶显示电路、DS18B20温度传感器采集电路、电源电路等部分组成。

第三部分 硬件原理图：硬件模块原理图：AT89C51单片机晶振振荡电路 复位电路 L CD 液晶显示电路温度传感器采集电路电 源 电 路一、晶振振荡电路该电路是由两个电容和一个晶振组成，晶振产生基本的时钟信号它给单片机提供时钟信号。

二、复位电路复位的主要作用是把特殊功能寄存器的数据刷新为默认数据，单片机在运算过程中由于干扰等外界原因造成寄存器中数据混乱不能使其正常继续执行程序或产生的结果不正确时均需要复位，以使程序重新开始运行。

三、LCD液晶显示电路经过温度传感器，将采集到的温度信息传给单片机，单片机处理后又将信息发给P0口，P0口和LCD的数据口相连接，液晶屏上会显示采集到的温度值。

四、温度传感器采集电路单线数字温度传感器DS18B20测量温度范围为-55°C~+125°C，-10~+85°C范围内,精度为±0.5°C。

DS1822的精度较差为± 2°C 。

DS18B20的管脚排列如下: DQ 为数字信号输入/输出端；GND 为电源地；VDD 为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。

根据DS18B20的通讯协议，主机控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤：每一次读写之前都要对DS18B20进行复位，复位成功后发送一条ROM 指令，最后发送RAM 指令，这样才能对DS18B20进行预定的操作。