基于单片机的数字温度计设计-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了基于单片机的数字温度计设计。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

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。

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二、系统架构

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 <reg52.h>

// 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 < 8; i++) {
        DQ = 0; // 主机拉低DQ线
        _nop_();
        DQ = dat & 0x01; // 写数据位
        delay(5);
        DQ = 1; // 主机释放DQ线
        dat >>= 1;
    }
}

// DS18B20读字节
unsigned char Read_DS18B20() {
    unsigned char i, dat;
    
    for (i = 0; i < 8; i++) {
        DQ = 0; // 主机拉低DQ线
        _nop_();
        DQ = 1; // 主机释放DQ线
        _nop_();
        dat >>= 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 < lowTemp) { // 温度超出阈值，触发报警
            Alarm();
        }
        
        Key_Scan(); // 按键扫描
    }
}

代码最开始定义了一些用于控制硬件的IO口，如DQ用于连接温度传感器、RS、RW、E用于连接LCD显示屏、K1、K2用于连接按键、Buzzer用于连接蜂鸣器。接下来定义了一些全局变量，包括高温上限、低温下限以及当前温度。然后是一些函数的定义和实现，包括延时函数、DS18B20温度传感器初始化函数、写字节函数、读字节函数等。

ReadTemperature() 函数用于读取温度传感器的温度值，并将其保存到 currentTemp 变量中。

LCD_Init() 函数用于初始化LCD显示屏。

Write_Command() 和 Write_Data() 函数用于向LCD显示屏写入命令和数据。

Display_Temperature() 函数用于在LCD显示屏上显示当前温度、高温上限和低温下限。

Alarm() 函数用于触发蜂鸣器报警。

Key_Scan() 函数用于扫描按键状态，根据按键状态来修改高温上限和低温下限。

主函数 main() 中的逻辑：

调用 LCD_Init() 初始化LCD显示屏。
进入一个无限循环，不断读取当前温度并显示在LCD上。
如果当前温度超过设定的高温上限或低于设定的低温下限，就触发报警。
通过按键扫描函数来修改高温上限和低温下限。

六、总结

本文章详细介绍了基于STC89C52主控芯片的数字温度计的设计过程和实现原理。通过集成DS18B20温度传感器、LCD1602显示屏、按键和蜂鸣器等功能，实现了温度的采集、显示和报警功能。通过按键设置温度的上限和下限阀值，用户可以根据需要进行调整，并在超出阀值时触发报警，提醒用户注意环境温度的变化。该设计可以广泛应用于家庭、办公室和实验室等场景，为用户提供了方便、准确和实用的温度监测工具。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-740496.html

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