基于单片机的数字温度计设计 |
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基于单片机的数字温度计设计
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一、项目背景
数字温度计是一种用于测量和显示环境温度的设备。本文章介绍基于STC89C52主控芯片的数字温度计的设计过程和实现原理。该设计采用DS18B20温度传感器进行温度采集，使用LCD1602显示屏进行温度显示，通过按键设置温度的上限和下限阀值，并通过蜂鸣器进行报警。
数字温度计的系统架构如下所示： （1）硬件部分：主控芯片STC89C52、DS18B20温度传感器、LCD1602显示屏、按键、蜂鸣器； （2）软件部分：嵌入式C语言程序。 三、系统功能设计【1】温度采集：通过DS18B20温度传感器采集环境温度； 【2】温度显示：使用LCD1602显示屏显示当前环境温度； 【3】阈值设置：通过按键设置温度的上限和下限阀值； 【4】报警功能：当温度超出阀值时，蜂鸣器发出报警信号。 四、整体设计 4.1 硬件设计【1】主控芯片选择：STC89C52，具有较好的性能和丰富的外设资源，适合作为数字温度计的核心处理器； 【2】温度传感器：采用DS18B20温度传感器，利用其一线通信功能实现温度采集； 【3】显示屏：使用LCD1602显示屏，通过并口连接到主控芯片，实时显示温度信息； 【4】按键：通过按键设置温度阀值，包括上限和下限； 【5】蜂鸣器：当温度超出阀值时，蜂鸣器发出报警信号。 4.2 软件设计【1】GPIO配置：配置主控芯片的GPIO引脚，包括DS18B20温度传感器的引脚、LCD1602显示屏的引脚、按键的引脚和蜂鸣器的引脚； 【2】DS18B20通信：利用主控芯片的IO口实现与DS18B20温度传感器的一线通信，获取温度数据； 【3】LCD显示：通过并口通信协议，将温度数据发送给LCD1602显示屏进行显示； 【4】按键检测：使用外部中断方式监听按键引脚的状态变化，当按键被按下时，进入设置模式，并根据按键次数调整温度阀值； 【5】温度比较和报警：在主循环中，不断比较当前温度与设置的阀值，当温度超出阈值时，触发蜂鸣器报警。 五、源代码 #include // 定义IO口 sbit DQ = P2^0; sbit RS = P2^1; sbit RW = P2^2; sbit E = P2^3; sbit K1 = P2^4; sbit K2 = P2^5; sbit Buzzer = P2^6; // 定义全局变量 unsigned int highTemp = 30; // 温度上限 unsigned int lowTemp = 20; // 温度下限 unsigned int currentTemp = 0; // 当前温度 // 延时函数 void delay(unsigned int ms) { unsigned int i, j; for (i = ms; i > 0; i--) for (j = 110; j > 0; j--); } // DS18B20初始化 bit Init_DS18B20() { bit presence; DQ = 1; // 设置DQ为输出 delay(1); DQ = 0; // 主机拉低DQ线 delay(75); DQ = 1; // 主机释放DQ线 delay(4); presence = DQ; // 从机检测到的应答信号 delay(20); return presence; } // DS18B20写字节 void Write_DS18B20(unsigned char dat) { unsigned char i; for (i = 0; i >= 1; } } // DS18B20读字节 unsigned char Read_DS18B20() { unsigned char i, dat; for (i = 0; i >= 1; if (DQ) dat |= 0x80; // 读数据位 delay(5); } return dat; } // 读取温度 unsigned char ReadTemperature() { unsigned char temp_h, temp_l; Init_DS18B20(); Write_DS18B20(0xCC); // 跳过ROM指令 Write_DS18B20(0xBE); // 发送读温度命令 temp_l = Read_DS18B20(); // 读低字节 temp_h = Read_DS18B20(); // 读高字节 currentTemp = temp_h; return temp_l; } // LCD初始化 void LCD_Init() { delay(15); Write_Command(0x38); // 设置8位数据总线，2行显示，5x7点阵 Write_Command(0x0C); // 显示器打开，光标关闭 Write_Command(0x06); // 光标右移，显示器不移动 Write_Command(0x01); // 显示清屏 } // LCD写命令 void Write_Command(unsigned char com) { RS = 0; RW = 0; E = 1; P0 = com; delay(1); E = 0; } // LCD写数据 void Write_Data(unsigned char dat) { RS = 1; RW = 0; E = 1; P0 = dat; delay(1); E = 0; } // LCD显示温度 void Display_Temperature(unsigned char temp) { unsigned char temp_str[5]; temp_str[0] = temp / 10 + '0'; temp_str[1] = temp % 10 + '0'; temp_str[2] = '.'; temp_str[3] = ReadTemperature() / 10 + '0'; temp_str[4] = ReadTemperature() % 10 + '0'; Write_Command(0x80); // 第一行第一个字符位置 Write_String("Temp: "); Write_Command(0x86); // 第一行第七个字符位置 Write_String(temp_str); Write_Command(0xC0); // 第二行第一个字符位置 Write_String("High: "); Write_Command(0xC6); // 第二行第七个字符位置 Write_Char(highTemp / 10 + '0'); Write_Char(highTemp % 10 + '0'); Write_Command(0xCB); // 第二行第十个字符位置 Write_String("Low: "); Write_Command(0xCF); // 第二行第十四个字符位置 Write_Char(lowTemp / 10 + '0'); Write_Char(lowTemp % 10 + '0'); } // LCD写字符串 void Write_String(unsigned char *str) { while (*str != '\0') { Write_Data(*str); str++; } } // LCD写字符 void Write_Char(unsigned char dat) { Write_Data(dat); } // 蜂鸣器报警 void Alarm() { Buzzer = 0; delay(500); Buzzer = 1; delay(500); } // 按键扫描 void Key_Scan() { if (K1 == 0) { // K1按下，设置高温 delay(5); if (K1 == 0) { highTemp++; Write_Command(0xCB); // 第二行第十个字符位置 Write_Char(highTemp / 10 + '0'); Write_Char(highTemp % 10 + '0'); while (!K1); } } if (K2 == 0) { // K2按下，设置低温 delay(5); if (K2 == 0) { lowTemp--; Write_Command(0xCF); // 第二行第十四个字符位置 Write_Char(lowTemp / 10 + '0'); Write_Char(lowTemp % 10 + '0'); while (!K2); } } } // 主函数 void main() { LCD_Init(); while (1) { ReadTemperature(); // 读取温度 Display_Temperature(currentTemp); // 显示温度 if (currentTemp > highTemp || currentTemp |
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