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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。
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。
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单片机和DS18B20的数字温度计设计说明
1.硬件设计：
-51单片机：选择合适的型号，如STC89C52或AT89C52等。
-DS18B20温度传感器：该传感器是一种数字温度传感器，具有单总线接口和高精度测量能力。
-接口电路：将51单片机和DS18B20传感器连接起来，要注意电平转换和信号线的阻抗匹配。
2.软件设计：
-初始化：在主函数中，首先对单片机进行初始化设置，包括时钟设置、串口配置等。
-DS18B20通信协议：使用单总线协议与DS18B20传感器进行通信，包括发送复位信号、读写数据等操作。
-温度测量：通过向DS18B20发送读取温度的命令，从传感器中读取温度值并保存。
-数据传输：将温度值转换为可显示的格式，如摄氏度或华氏度，并通过串口输出或LED显示。
3.程序流程：
-初始化单片机，设置时钟和串口参数。
-进入主循环，循环执行以下操作：
-发送复位信号，启动温度转换。
-等待转换完成，发送读取温度命令。
-读取温度值，并进行数据处理转换。
-输出温度值。
4.其他功能：
-可以添加LCD显示模块，将温度值显示在液晶屏上。
-可以添加按键输入模块，通过按键切换温度单位或进行其他操作。
需要注意的是，该设计只是一个简单的示例，实际应用中可能需要根据具体需求进行扩展和修改。
同时，在程序设计过程中，也要注意低功耗和数据稳定性等方面的考虑。
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。
目录摘要 ............................................................................................................................... 3 Abstract ......................................................................................................................... 3绪论 ............................................................................................................................... 3 第一章 温度传感器的应用及问题 ........................................................................... 4 1.1 1.1 引言引言................................................................................................................. 4 1.2传感器............................................................................................................... 41.3 任务与要求...................................................................................................... 41.3.1 1.3.1 本设计课题的目的和意义本设计课题的目的和意义.................................................................. 4 1.3.2 1.3.2 设计任务及指标设计任务及指标.................................................................................. 4 1.4 1.4 本章小结本章小结......................................................................................................... 4 第二章 温度传感器的简介 ....................................................................................... 5 2.1集成温度传感器的介绍.................................................................................. 5 2.2 2.2 温度传感器的发展历史温度传感器的发展历史................................................................................. 5 2.2.1分立式温度传感器............................................................................... 5 2.2.2模拟集成温度传感器........................................................................... 5 2.2.3模拟集成温度控制器........................................................................... 5 2.2.4智能温度传感器................................................................................... 6 2.2.5智能温度控制器................................................................................... 6 2.2.6内含温度传感器的专用集成电路....................................................... 6 2.3 2.3 智能温度传感器发展的新趋势智能温度传感器发展的新趋势..................................................................... 7 2.3.1 2.3.1 提高测温精度和分辨率提高测温精度和分辨率...................................................................... 7 2.3.2 2.3.2 不断增加测试功能不断增加测试功能.............................................................................. 7 2.3.3总线技术的标准化与规范化............................................................... 8 2.3.4可靠性及安全性设计........................................................................... 8 2.3.5开发虚拟温度传感器和网络温度传感器........................................... 9 2.3.6研制单片测温系统............................................................................... 9 2.4 2.4 本章小结本章小结....................................................................................................... 10 第三章 智能温度传感器与单片机 ......................................................................... 10 3.1 3.1 智能温度传感器的产品分类智能温度传感器的产品分类....................................................................... 10 3.2 3.2 智能温度传感器典型产品的技术指标智能温度传感器典型产品的技术指标....................................................... 10 3.3 3.3 单片机单片机AT89C2051的简介........................................................................... 11 3.4 3.4 单片机单片机AT89C2051的引脚图....................................................................... 12 3.5 3.5 本章小结本章小结....................................................................................................... 12 第四章 DS18B20数字温度计................................................................................. 12 4.1 DS18B20温度传感器的性能特点................................................................ 12 4.2 DS18B20温度传感器的内部结构框图及设置............................................ 12 4.3DS18B20温度传感器与单片机的接口电路.................................................. 15 4.4本章小结........................................................................................................ 15 第五章 数字温度计的设计 ..................................................................................... 16 5.1 5.1 总体设计方案总体设计方案............................................................................................... 16 5.2方案的总体设计框图.................................................................................... 16 5.2.1主控制器............................................................................................. 16 5.2.2显示电路............................................................................................. 18 5.2.3温度传感器......................................................................................... 18 5.2.3DS18B20温度传感器与单片机的接口电路....................................... 18 5.3系统整体硬件电路........................................................................................ 19 5.3.1主板电路............................................................................................. 19 5.3.2显示电路............................................................................................. 19 5.4系统软件算法分析........................................................................................ 20 5.4.1主程序................................................................................................. 20 5.4.2读出温度子程序................................................................................. 21 5.4.3温度转换命令字程序......................................................................... 22 5.4.4计算温度子程序................................................................................. 22 5.4.5显示数据刷新子程序......................................................................... 22 5.1 5.1 本章小结本章小结....................................................................................................... 22 第六章 硬件 ............................................................................................................. 23 6.1 6.1 系统硬件主要构成系统硬件主要构成....................................................................................... 23 6.2调试及性能分析............................................................................................ 23 总结 ............................................................................................................................. 23 致谢 ............................................................................................................................. 24 参考文献 ..................................................................................................................... 24摘要温度作为一个常用的物理量在我们的气场生活中起着十分重要的作用，所以对温度计的设计也十分必要。
基于51单片机数字温度计的设计与实现数字温度计是一种能够测量环境温度并显示数值的设备。
基于51单片机的数字温度计设计与实现是指利用51单片机作为核心，结合温度传感器和其他辅助电路，实现一个能够测量温度并通过数码管显示温度数值的系统。
本文将从硬件设计和软件实现两个方面介绍基于51单片机数字温度计的具体设计与实现过程。
一、硬件设计1. 温度传感器选取在设计数字温度计时，首先需要选取合适的温度传感器。
市面上常用的温度传感器有热敏电阻、功率型温度传感器（如PT100）、数字温度传感器（如DS18B20）等。
根据设计需求和成本考虑，我们选择使用DS18B20数字温度传感器。
2. 电路设计基于51单片机的数字温度计的电路设计主要包括单片机与温度传感器的连接、数码管显示电路和电源电路。
（1）单片机与温度传感器的连接在电路中将51单片机与DS18B20数字温度传感器相连接，可采用一线总线的方式。
通过引脚的连接，实现单片机对温度传感器的读取控制。
（2）数码管显示电路为了能够显示温度数值，我们需要设计一个数码管显示电路。
根据温度传感器测得的温度值，通过数字转换和数码管驱动，将温度数值显示在数码管上。
（3）电源电路电源电路采用稳压电源设计，保证整个系统的稳定供电。
根据实际需求选择合适的电源电压，并添加滤波电容和稳压芯片，以稳定电源输出。
3. PCB设计根据电路设计的原理图，进行PCB设计。
根据电路元件的布局和连线的走向，绘制PCB板的线路、元件和连接之间。
二、软件实现1. 单片机的编程语言选择对于基于51单片机的数字温度计的软件实现，我们可以选择汇编语言或者C语言进行编程。
汇编语言的效率高，但编写难度大；C语言的可读性好，开发效率高。
根据实际情况，我们选择使用C语言进行编程。
2. 温度传感器数据获取利用单片机的IO口与温度传感器相连，通过一线总线协议进行数据的读取。
根据温度传感器的通信规则，编写相应的代码实现数据的读取。
基于51单片机数字温度计设计与实现数字温度计是一种常见的电子仪器，用于测量和显示温度。
本文将介绍如何基于51单片机设计和实现一个数字温度计。
首先，我们需要了解51单片机的基本原理和工作方式。
51单片机是一款广泛应用于嵌入式系统中的微控制器，具有低成本、易编程、可扩展等特点。
它由中央处理器、存储器、输入输出端口和定时器等组成，可以实现各种功能。
接下来，我们可以开始设计数字温度计的硬件部分。
首先，我们需要一个温度传感器，如DS18B20数字温度传感器。
该传感器具有高精度和数字输出的特点，可以直接与51单片机进行通信。
然后，将传感器与51单片机的引脚相连，通过读取传感器输出的温度值，即可得到实时的温度数据。
为了方便用户查看温度，我们可以通过数码管或LCD显示屏显示温度值。
数码管是一种7段显示器件，可以显示数字0-9的字符。
我们可以通过将温度值拆分成各个位数，然后将对应的数字发送到数码管上，实现温度的显示。
此外，我们还可以为温度计添加一些附加功能。
例如，可以通过按键切换温度的单位，从摄氏度切换到华氏度。
还可以设置温度报警功能，当温度超过一定阈值时，触发蜂鸣器或LED灯进行报警。
在软件设计方面，我们需要编写51单片机的固件程序来实现温度计的功能。
首先，我们需要初始化51单片机的引脚和定时器。
然后，可以设置一个定时器中断，用于定时读取温度传感器的数值。
在定时器中断的处理函数中，读取温度传感器的数值，并将其转换为摄氏度或华氏度，然后发送到数码管或LCD显示屏上。
此外，我们还可以添加一些交互功能，例如按键实现温度单位切换或报警阈值的设置功能。
通过按键检测的方式，可以在主循环中判断按键的按下和释放，并根据按键的状态进行相应的操作。
最后，我们需要将编写好的固件程序下载到51单片机的存储器中。
可以使用ISP编程器或者串口下载方式进行下载。
下载完成后，将51单片机与硬件连接好，就可以通过操作按键和观察数码管或LCD显示屏来实现数字温度计的功能了。
基于51单片机的数字温度计开发及应用数字温度计是一种利用数字技术来实现温度测量和显示的仪器。
它具有测量精度高、响应迅速、体积小、易于携带等优点，广泛应用于工业控制、生活中的温度测量和监控。
本文将介绍基于51单片机的数字温度计的开发及应用。
一、硬件设计1. 温度传感器选择：常见的温度传感器有热电偶、热敏电阻、半导体温度传感器等。
根据应用需求选择合适的温度传感器，如DS18B20数字温度传感器。
2. 电路设计：根据温度传感器的工作原理，设计合适的电路进行温度测量。
一种常用的电路是将温度传感器与单片机相连，通过单片机来读取传感器的温度数值。
电路设计要注意电源稳定性、信号放大和滤波等。
3. 显示器选择：可以选择液晶显示器、LED数码管等来显示温度数值。
液晶显示器可以显示更多信息，LED数码管则结构简单、适合简单的温度显示。
4. 控制器选择：选择一款合适的51单片机作为控制器，具有丰富的外设接口和较高的性价比。
如常用的STC89C52单片机。
二、软件开发1. 编程语言选择：使用C语言进行开发，具有相对较高的运行效率和开发效率。
2. 温度测量算法：根据温度传感器的特性和电路设计，编写测量算法来准确读取温度数值。
对于DS18B20传感器，可以参考其提供的通信协议进行编程。
3. 数据处理与显示：读取到温度数值后，通过算法和数据处理来获得最终的温度值。
将温度值显示在选定的显示器上，可以实现数字显示、小数点显示等功能。
4. 控制模块设计：可以根据需求设计控制模块，如报警功能、温度范围设定、温度记录等。
根据温度数值进行判断和控制，实现相应的控制逻辑。
三、应用场景1. 家庭温度监控：将数字温度计应用于家中，实时监测室内温度。
可以设置温度报警阈值，当温度超过设定值时发出警报提示。
2. 工业控制：在工业生产中，温度是一个重要的参数。
将数字温度计应用于控制系统中，实时监测生产环境的温度变化，保持生产过程的稳定性和安全性。
3. 温室农业：数字温度计可以应用于温室农业中，实时监测温室内外的温度差异，帮助农民掌握温室环境，并进行相应的调节和控制。
产品名称数字温度计设计专业组仪器仪表组参赛队员信息XXX********************** XXX********************** XXX**********************作品简介数字温度计基本功能：1、能数字显示被测温度，测量温度范围0℃~100℃；2、分辨率不低于0.5℃3、带有计时和时间显示功能；4、至少有高、低两路限温控制输出接口控制外部电路，实际制作时可以发光二极管模拟显示其控制状态输出；5、高、低两路限温控制点可在0℃~100℃范围内任意独立设置；6、当温度达到高、低限温控制点发出声光报警。
扩展部分1、提高温度测量精度，使分辨率不低于0.1℃；2、自动顺时测量（测量间隔时间可调）并保存温度值和测量时间；3、可以查询、回显存储器中自动测量的温度值和测量时刻；4、多路温度巡检（至少两路）和多路温度、时间保存。
设计方案数字温度计框图系统方案一单片机的选择：方案1：采用传统的STC89C52RC作为电机的控制核心。
单片机算术运算功能强，软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制，并且由于其功耗低、体积小、技术成熟和成本低等优点，使其在各个领域应用广泛。
方案2：采用STM32F103ZET6微控制器（ARM cortexM3内核），还带有非易失性512k Flash程序存储器。
它是一种高性能、低功耗的32位CMOS微处理芯片，市场应用最多。
其主要特点如下：512KB Flash ROM，72M的主频，片内集成AD、DA，以及具有择。
主要特性如下：●增强型8051单片机，6时钟、机器周期和12时钟、机器周期可以任意选择，指令代码完全兼容传统8051单片机。
●工作电压：5.5V~3.3V●工作频率范围：0~44MHz。
●用户应用程序空间为8K字节●片上集成512字节RAM●通用I/O口32个，复位后为：P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上位，P0口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O口用时，需加上拉电阻。
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。
AT8951的管脚如下图所示：A T89C51芯片管脚图4时钟电路80C51时钟有两种方式产生，即内部方式和外部方式。
80C51中有一个构成内部震荡器的高增益反向放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端。
本次采用内部震荡电路,瓷片电容采用22PF,晶振为12MHZ。
晶体震荡电路图5 复位电路单片机系统的复位电路在这里采用的是上电+按钮复位电路形式，其中电阻R采用10KΩ的阻值，电容采用10μF的电容值。
复位电路6 温度传感电路DALLAS 最新单线数字温度传感器DS18B20是一种新型的“一线器件”，其体积更小、更适用于多种场合、且适用电压更宽、更经济。
DALLAS 半导体公司的数字化温度传感器DS18B20是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。
温度测量范围为-55～+125 摄氏度，可编程为9位～12 位转换精度，测温分辨率可达0.0625摄氏度，分辨率设定参数以及用户设定的报警温度存储在EEPROM 中，掉电后依然保存。
被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出。
DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。
DS18B20的管脚排列、各种封装形式，DQ 为数据输入/输出引脚。
开漏单总线接口引脚。
当被用着在寄生电源下，也可以向器件提供电源；GND 为地信号；VDD为可选择的VDD引脚。
当工作于寄生电源时，此引脚必须接地，如下图所示。
DS18B20管脚图7 显示电路对于数字温度的显示，我们采用4位一体共阴LED数码管。
足够显示0~100中各位数，并且还能显示一位小数部分。
4位LED数码显示管8 温度报警电路对于数字温度计的设计，除了温度的数字显示功能外还加入了报警系统，当测量的温度超过或低于我们所设定的温度值时，系统会产生报警并亮红灯报警。
其电路图如下所示。
蜂鸣器红灯报警系统电路图源程序：/******************************************* ************************** 程序名; 基于51单片机的温度计* 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。
******************************************* **************************/#include<reg52.h>#include<intrins.h>//将intrins.h头文件包含到主程序（调用其中的_nop_()空操作函数延时）#define uint unsigned int#define uchar unsigned charuchar max=0x00,min=0x00; //max是上限报警温度，min是下限报警温度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;//s1标志位用于上下限查看时的显示void display1(uint z);#include"ds18b20.h"#include"keyscan.h"#include"display.h"/******************************************* ***********//* 主函数//******************************************* **********/void main(){beer=1; //关闭蜂鸣器led=1; //关闭LED灯timer1_init(0); //初始化定时器1（未启动定时器1）get_temperature(1); //首次启动DS18B20获取温度（DS18B20上电后自动将EEPROM中的上下限温度复制到TH和TL寄存器）while(1){keyscan();get_temperature(0);display(temp,temp_d*0.625);alarm();}}/******************************************* **************************** 程序名; ds18b20数码管动态显示头文件* 功能：通过定时器0延时是数码管动态显示******************************************* ***************************/#ifndef __ds18b20_display_H__#define __ds18b20_display_H__#define uint unsigned int //变量类型宏定义，用uint表示无符号整形（16位）#define uchar unsigned char //变量类型宏定义，用uchar表示无符号字符型（8位）sbit wei1=P2^4; //可位寻址变量定义，用wei1表示P2.4口sbit wei2=P2^5; //用wei2表示P2.5口sbit wei3=P2^6; //用wei3表示P2.6口sbit wei4=P2^7; //用wei4表示P2.7口uchar num=0; //定义num为全局无符号字符型变量，赋初值为‘0’uchar code temperature1[]={ 0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0 x7d,0x07,0x7f,0x6f}; //定义显示码表0~9uchar code temperature2[]={ 0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0 xfd,0x87,0xff,0xef}; //带小数点的0~9.uchar code temperature3[]={ 0x00,0x80,0x40,0x76,0x38};//依次是‘不显示’‘.’‘-’‘H’‘L’/******************************************* ***********// 延时子函数//******************************************* **********/void display_delay(uint t) //延时1ms左右{uint i,j;for(i=t;i>0;i--)for(j=120;j>0;j--);}/******************************************* ***********//* 定时器1初始化函数//******************************************* **********/void timer1_init(bit t){TMOD=0x10;TH0=0x3c;TL0=0xb0;EA=1;ET1=1;TR1=t; // 局部变量t 为1启动定时器1，为0关闭定时器1}/******************************************* ***********//* 定时器1中断函数//******************************************* **********/void timer1() interrupt 3{TH0=0x3c; //重新赋初值，定时50msTL0=0xb0;num++; //每进入一次定时器中断num加1（每50ms加1一次）if(num<5){s=1;if(w==1){beer=1;led=1;}else{beer=1;led =1;}}else //进入4次中断，定时200ms时若报警标志位w为‘1’则启动报警，不为‘1’不启动//实现间歇性报警功能{s=0;if(w==1){beer=0;led=0;}else{beer=1;led =1;}}if(num>20) //进入20次中断，定时1s{num=0;//num归0，重新定开始定时1ss1=0; //定时1s时间到时自动关闭报警上下限显示功能v1=1; //定时1s时间到时自动关闭报警上下限查看功能}}/******************************************* ***********//* 调整报警上下限选择函数//******************************************* **********/void selsct_1(uchar f,uchar k) //消除百位的0显示，及正负温度的显示选择{if(f==0) //若为正温度，百位为0则不显示百位，不为0则显示{if(k/100==0) P0=temperature3[0];elseP0=temperature1[k/100];}if(f==1) //若为负温度，若十位为0，百位不显示，否则百位显示‘-’{if(k%100/10==0)P0=temperature3[0];elseP0=temperature3[2];}}void selsct_2(bit f,uchar k) //消除十位的0显示，及正负温度的显示选择{if(f==0) //若为正温度，百位十位均为0则不显示十位，否则显示十位{if((k/100==0)&&(k%100/10==0))P0=temperature3[0];elseP0=temperature1[k%100/10];}if(f==1) //若为负温度，若十位为0，十位不显示，否则十位显示‘-’{if(k%100/10==0)P0=temperature3[2];elseP0=temperature1[k%100/10];}}/******************************************* ***********/ /* 主函数显示//******************************************* **********/void display(uchar t,uchar t_d) //用于实测温度、上限温度的显示{uchar i;for(i=0;i<4;i++) //依次从左至右选通数码管显示，实现动态显示{switch(i){case 0: //选通第一个数码管wei2=1; //关第二个数码管wei3=1; //关第三个数码管wei4=1; //关第四个数码管wei1=0; //开第一个数码管if(a==0){selsct_1(f,t);} //若a=0则在第一个数码管上显示测量温度的百位或‘-’if(a==1){P0=temperature3[3]; //若a=1则在第一个数码管上显示‘H’}if(a==2){P0=temperature3[4]; //若a=2则在第一个数码管上显示‘L’}break;case 1://选通第二个数码管wei1=1;wei3=1;wei4=1;wei2=0;if(a==0){selsct_2(f,t);} //若a=0则在第二个数码管上显示测量温度的十位或‘-’if(a==1) //若a=1则在第二个数码管上显示上限报警温度的百位或‘-’{if(s==0) selsct_1(f_max,max);//若s=0则显示第二个数码管，否则不显示else P0=temperature3[0]; //通过s标志位的变化实现调节上下限报警温度时数码管的闪烁if(s1==1) selsct_1(f_max,max);//若s1=1则显示第二个数码管（s1标志位用于上下限查看时的显示）}if(a==2) //若a=2则在第二个数码管上显示下限报警温度的百位或‘-’{if(s==0) selsct_1(f_min,min);else P0=temperature3[0];if(s1==1) selsct_1(f_min,min);}break;case 2://选通第三个数码管wei1=1;wei2=1;wei4=1;wei3=0;if(a==0){P0=temperature2[t%10];}//若a=0则在第三个数码管上显示测量温度的个位if(a==1) //若a=1则在第三个数码管上显示上限报警温度的十位或‘-’{if(s==0) selsct_2(f_max,max);//若s=0则显示第三个数码管，否则不显示else P0=temperature3[0];if(s1==1) selsct_2(f_max,max);//若s1=1则显示第三个数码管}if(a==2) //若a=2则在第三个数码管上显示下限报警温度的十位或‘-’{if(s==0) selsct_2(f_min,min);else P0=temperature3[0];if(s1==1) selsct_2(f_min,min);}break;case 3: //选通第四个数码管wei1=1;wei2=1;wei3=1;wei4=0;if(a==0){P0=temperature1[t_d];}//若a=0则在第四个数码管上显示测量温度的小数位if(a==1) //若a=1则在第四个数码管上显示上限报警温度的个位{if(s==0)P0=temperature1[max%10];//若s=0则显示第四个数码管，否则不显示else P0=temperature3[0];if(s1==1)P0=temperature1[max%10];//若s1=1则显示第四个数码管}if(a==2) //若a=2则在第四个数码管上显示下限报警温度的个位{if(s==0)P0=temperature1[min%10];else P0=temperature3[0];if(s1==1)P0=temperature1[min%10];}break;}display_delay(10); //每个数码管显示3ms左右}}/******************************************* ***********//* 开机显示函数//******************************************* **********/void display1(uint z) //用于开机动画的显示{uchar i,j;bit f=0;for(i=0;i<z;i++) //‘z’是显示遍数的设定{for(j=0;j<4;j++) //依次从左至右显示‘-’{switch(j){case 0:wei2=1;wei3=1;wei4=1;wei1=0; break;P0=temperature3[2];//第一个数码管显示case 1:wei1=1;wei3=1;wei4=1;wei2=0;break;P0=temperature3[2];//第二个数码管显示case 2:wei1=1;wei2=1;wei4=1;wei3=0;break;P0=temperature3[2];//第三个数码管显示case 3:wei1=1;wei2=1;wei3=1;wei4=0;break;P0=temperature3[2];//第四个数码管显示}display_delay(400); //每个数码管显示200ms左右}}}#endif/******************************************* ************************** 程序名; DS18B20头文件* 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)。
