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LM75数字温度计设计

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软件简介

 目录
0 前言 3
1设计目的与原理 3
1.1 设计目的 3
1.2 设计原理 3
2.系统组成与部分元件功能 ............................................................................. ..4
2.1 系统组成..............................................................................................................4
2.2 部分元件..............................................................................................................4
2.2.1 单片机..........................................................................................................4
2.2.2 LM75测温芯片...............................................................................................7
2.2.3 液晶显示屏………………………………………………………………..11
3.系统总体方案及电路设计 12
2.1 数字温度计设计方案论证 12
2.2 各部分设计图 13
2.2.1 单片机····························································12
2.2.2 温度传感器························································13
2.2.3 显示电路··························································14
4. 系统总体电路图及实物图 15
4.1 系统总体电路图 15
4.2 成品实物图 16
5. 总结与心得体会 18
6. 附录 18

前言
在这个信息化高速发展的时代,单片机作为一种最经典的微控制器,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,作为自动化专业的学生,我们学习了单片机,就应该把它熟练应用到生活之中来。众所周知,温度计无论是在日常生活中还是在劳动生产甚至是高科技方面的应用都是非常的广泛,它为我们了解物体的温度提供了很大的方便,已经成为了一个必不可少的物品。本文将介绍一种基于单片机控制的数字温度计,使用较新上市芯片—LM75测温芯片,将温度以华氏温度显示在液晶屏上。本文设计的数字温度计具有读数方便,测温范围广,测温精确,数字显示,适用范围宽等特点。
关键词:单片机,数字控制,液晶屏显示,温度计,LM75芯片。

1.设计目的与原理
1.1 设计目的 随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一,它所给人带来的方便也是不可否定的,其中数字温度计就是一个典型的例子,但人们对它的要求越来越高,要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手,一切向着数字化控制,智能化控制方向发展。
本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比,具有读数方便,测温范围广,测温准确,其输出温度采用数字显示,主要用于对测温比较准确的场所,或科研实验室使用,可广泛用于食品库、冷库、粮库、温室大棚等需要控制温度的地方。目前,该产品已在温控系统中得到广泛的应用。
1.2 设计原理 本系统是一个基于单片机STC89C52的数字温度计的设计,用来测量环境温度,以华氏度显示。整个设计系统分为3部分:单片机控制、温度传感器以及液晶屏显示。整个设计是以STC89C52为核心,通过数字温度传感器LM75来实现环境温度的采集和转换,同时因其输出为数字形式,且为串行输出,这就方便了单片机进行数据处理,但同时也对编程提出了更高的要求。单片机把采集到的温度进行相应的转换后,使之能够方便地在液晶屏上输出。LCD采用1602A_5V LCD液晶显示器。

2.系统组成与部分元件功能
2.1 系统组成
本系统主要有STC89C52单片机、LM75测温芯片、1602A_5V LCD液晶显示器、晶振等元件组成。
2.2部分元件简介
2.2.1 STC89C52单片机
STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器(FPEROM-Flash Programable and Erasable Read Only Memory )的低电压,高性能COMOS8的微处理器,俗称单片机。该器件采用ATMEL搞密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
单片机总控制电路如下图


1.时钟电路
STC89C52内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器,引脚RXD和TXD分别是此放大器的输入端和输出端。时钟可以由内部方式产生或外部方式产生。内部方式的时钟电路如图(a) 所示,在RXD和TXD引脚上外接定时元件,内部振荡器就产生自激振荡。定时元件通常采用石英晶体和电容组成的并联谐振回路。晶体振荡频率可以在1.2~12MHz之间选择,电容值在5~30pF之间选择,电容值的大小可对频率起微调的作用。
外部方式的时钟电路如图(b)所示,RXD接地,TXD接外部振荡器。对外部振荡信号无特殊要求,只要求保证脉冲宽度,一般采用频率低于12MHz的方波信号。片内时钟发生器把振荡频率两分频,产生一个两相时钟P1和P2,供单片机使用。
示,RXD接地,TXD接外部振荡器。对外部振荡信号无特殊要求,只要求保证脉冲宽度,一般采用频率低于12MHz的方波信号。片内时钟发生器把振荡频率两分频,产生一个两相时钟P1和P2,供单片机使用。
RXD接地,TXD接外部振荡器。对外部振荡信号无特殊要求,只要求保证脉冲宽度,一般采用频率低于12MHz的方波信号。片内时钟发生器把振荡频率两分频,产生一个两相时钟P1和P2,供单片机使用。
(a)内部方式时钟电路 (b)外部方式时钟电路

2.STC89C52具体介绍如下:
① 主电源引脚(2根)
VCC(Pin40):电源输入,接+5V电源
GND(Pin20):接地线
②外接晶振引脚(2根)
XTAL1(Pin19):片内振荡电路的输入端
XTAL2(Pin20):片内振荡电路的输出端
③控制引脚(4根)
RST/VPP(Pin9):复位引脚,引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位。
ALE/PROG(Pin30):地址锁存允许信号
PSEN(Pin29):外部存储器读选通信号
EA/VPP(Pin31):程序存储器的内外部选通,接低电平从外部程序存储器读指令,如果接高电平则从内部程序存储器读指令。
④可编程输入/输出引脚(32根)
STC89C52单片机有4组8位的可编程I/O口,分别位P0、P1、P2、P3口,每个口有8位(8根引脚),共32根。
PO口(Pin39~Pin32):8位双向I/O口线,名称为P0.0~P0.7
P1口(Pin1~Pin8):8位准双向I/O口线,名称为P1.0~P1.7
P2口(Pin21~Pin28):8位准双向I/O口线,名称为P2.0~P2.7
P3口(Pin10~Pin17):8位准双向I/O口线,名称为P3.0~P3.7
STC89C52主要功能如表二所示。


表二 STC89C52主要功能
主要功能特性
兼容MCS51指令系统 8K可反复擦写Flash ROM
32个双向I/O口 256x8bit内部RAM
3个16位可编程定时/计数器中断 时钟频率0-24MHz
2个串行中断 可编程UART串行通道
2个外部中断源 共6个中断源
2个读写中断口线 3级加密位
低功耗空闲和掉电模式 软件设置睡眠和唤醒功能

2.2.2 LM75测温芯片
原理简介
LM75A是一款内置带隙温度传感器和Σ-Δ模数转换功能的温度-数字转换器,它也是温度检测器,可提供过热输出。LM75A包含多个数据寄存器:配置寄存器(Conf)、温度寄存器(Temp)和设定点寄存器(Tos & Thyst)。LM75A还包含一个开漏输出(OS)管脚,当温度超过编程限制的值时该输出有效。LM75A有3个可选的逻辑地址管脚,使得同一总线上可同时连接8个器件而不发生地址冲突。
正常工作模式下,当器件上电时,OS工作在比较器模式,温度阈值为80℃,滞后75℃,这时,LM75A就可用作独立的温度控制器,预定义温度设定点。
LM75A功能框图如下:


引脚说明:

引脚描述:

管脚号 符号 功能说明
1 SDA 串行数据线
2 SCL 串行始终线
3 OS 过热关断、开漏
4 GND 地
5 A2 用户定义地址2
6 A1 用户定义地址1
7 A0 用户定义地址0
8 Vcc 电源
(1)温度寄存器Temp(地址0x00)
温度寄存器是一个只读寄存器,用来存储读取的数字温度,包含2个8位的数据字节,由一个高数据字节(MS)和一个低数据字节(LS)组成。在这两个字节中只用到11位,来存放分辨率为0.125℃的Temp数据(以二进制补码数据的形式),如下表所示。对于8位的总线来说,只要从LM75A的“00地址”连续读两个字节即可(温度的高8位在前)。

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