多功能温度计.docVIP

基于单片机 AT89C51 的数字温度计设计 [摘 要] 本设计的数字温度计是我院 2006 年参加广西首届大学生电子竞赛获一等奖作品之一。数字温度计是由中央处理器、温度检测器、时钟系统、存储器、显示器、语音播报电路及键盘等部分组成。处理器采用单片机 AT89C51，温度检测部分采用 DS18B20温度传感器，时钟系统用时钟芯片 DS1302，用液晶 LCD1602作为显示器。单片机通过时钟芯片 DS1302获取时间数据，对数据处理后显示时间；温度传感器 DS18B20采集温度信号送该给单片机处理，单片机再把时间数据和温度数据送液晶显示器 LCD1602 显示,键盘是用来调时和温度查询的，本数字温度计还具有多点温度检测和摄氏温度与华氏温度的转换及语音播报等功能。 [关键字]：单片机 温度传感器 DS18B20 ISD1420 一 设计方案比较 1.1 设计方案与论证 按照系统的设计功能要求，本时钟温度系统的设计采用单片机软件系统实现，用单片机的自动控制能力配合按键控制，来控制时钟、温度的检测存储和查询及显示。 确定设计系统由单片机主控模块、时钟模块、测温模块、录音播报模块、显示模块、键盘接口模块和无线遥控共七个模块组成，电路系统框图如图 1所示。 1）时钟方案选择 时钟功能的实现有两种方案： 一是用软件实现，直接用单片机的定时器编程以实现时钟；二是用专门的时钟芯片实现时钟的计时，再把时间数据送入单片机，由单片机控制显示。比较两种方案，用软件实现时钟固然可以，但是程序运行的每一步都需要时间，多一步或少一步程序都会影响计时的准确度，用专用时钟芯片DS1302 则可以实现准确 记时。所以选二方案。 2）显示方案选择 方案一：时钟和温度的显示可以用数码管，但数码管的只能显示简单的数字，其电路复杂，占用资源较多，显示信息少，不宜显示大量信息。 方案二：我们设计的系统需要显示的信息多，所以应选用显示功能更好的液晶显示，要求能显示更多的数据，增加显示信息的可读性，看起来更方便。而液晶 LCD1602 有明显的优点：微功耗，尺寸小，超薄轻巧，显示信息量大，字迹美观，视觉舒适，而且容易控制。所以选择方案二。 3）遥控方案选择 方案一：有线遥控：采用有线遥控抗干扰能力强，由于它与控制对象直接相连，所以它的控制距离有限。由于它的这个局限性，这种技术一般只用于短距离控制。 方案二：无线遥控：无线电遥控最主要的特点是，遥控距离远。一般不受遥控方向或角度的制约，无线电波接收器能接收数十米至数百米外由操作者操纵无线电波发射器送来的电波信号。通过以上两种方案的比较，我们选择方案二。 4）测温元件方案选择 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利用其感温效应，再将随着被测温度变化的电压或电流采集过来，进行 A/D 转换后，用单片机进行数据的处理，就可以将测温度显示出来。这种设计需要用到 A/D 转换电路，测温电路比较复杂。 方案二：温度传感器 DS18B20 是美国 DALLAS 半导体公司必威体育精装版推出的一种改进型智能温度传感器，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现 9~12 位的数字值读数方式，它内部有一个结构为 8 字节的高速暂存RAM 存储器。我们通过比较选择方案二。 二 理论计算 2.1 温度计算 实现温度的实时显示是由计算温度子程序将 RAM 中读取值进行 BCD 码的转换运算，并进行温度值正负的判定，从 DS18B20 读取出的二进制值必须先转换成十进制值，才能用于字符显示。因为 DS18B20 的转换精度为 9-12 位可选的，为了提高精度采用12位。在采用12位转换精度时，温度寄存器里的值是以0.0625为步进的，即温度值为温度寄存器里的二进制值乘以 0.0625，就是实际的十进制温度值。 华氏温度与摄氏温度的转换公式: 摄氏:C=5/9 oC（F-32） 华氏:F=9/5 oC+32 计算温度子程序流程图见图 2 三 系统硬件电路的设计 根据方案的选择，系统由 AT89C51、时钟电路、语音电路、显示 电路、测温电路、键盘电路和无线遥控 电路组成。其电路如图 3 所示： 各功能模块设计如下： 3.1 显示电路设计 显示电路采用液晶 LCD16O2。它是一种字符型液晶模块，是一种用5×7点阵图形来显示字符的 16 × 2 点阵液晶显示器。其特点是：亮度高、工作电压低、功耗小、易于集成、驱动简单、寿命长、耐冲击且性能稳定。LCD16O2与单片机接口采用串行方式控制。 3.2 温度模块设计 由于传统的热敏电阻等测温元件测出的一般都是电压，再转换成对应的温度，需要比较多的外部元件支持， 且硬件电路复杂，制作成本相对较 高