基于单片机的数字温度计的设计及显示

2013-12-10 14:07临沂职业学院朱海涛

电子世界 2013年6期

关键词：数码管寄存器按键

临沂职业学院朱海涛

一、温度显示系统总设计原理

系统设计总框架如图1。

1.控制模块：通过应用单片机，对系统进行初始化，主要完成对数码管显示、按键的处理等功能，起到总体控制和协调各模块工作的作用。

2.盘输入模块：主要完成与时间相关的设置和温度、时间、日期的切换。

3.码管显示模块：主要对单片机送来的时间、日期、温度信息进行显示。

4.度采集模块：采用DS18B20温度传感器，向单片机提供实时温度信息。

5.子钟模块：采用时钟芯片DS1302，该芯片可以进行时、分、秒的计数，DS1302通过串行方式与单片机进行数据传送，向单片机提供包括秒、分、时、日、月、年等在内的实时时间信息。

二、各模块实现

1.主控制模块

在文章设计的温度显示系统设计中，控制核心是STC89C52单片机，该单片机51系列增强型8位单片机，它有32个I/O口，片内含4K FLASH工艺的程序存储器，便于用电的方式瞬间擦除和改写，而且价格便宜，其外部晶振为12MHz，一个指令周期为1 μS。使用该单片机完全可以完成设计任务，其最小系统主要包括：位电路、震荡电路以及存储器选择模（EA脚的高低电平选择），电路如图2。

2.键盘输入模块

键盘输入模块(见图3)上“0”、“4”、“8”、“C”可以配置成独立按键，通过跳帽J11切换，在独立按键中，应该把跳帽接到左端。

功能介绍：本文中，P3.0-P3.3四个独立按键分别时间调整按键、功能加减、日历切换按键、温度切换按键。当P3.0(set)按下系统进入时调整状态：分单元闪烁，再按下P3.1（up）时，对显示的数码管的时段进行加一功能，达到对时调整，再次按下P3.0(set)时进入分钟调整状态，分单元闪烁，通过按键P3.1（up）加一调整分的显示，秒不进行调整，时间调整结束后，再次按下P3.0(set)进入正常时钟显示；当按下P3.2(switchriqi)时，切换到日历的显示；当按下P3.3（setwendu）时，切换到温度的显示。

3.数码管显示模块

显示原理：因为所有位数码管的段选线被并联在一起，位选线控制哪一位数码管有效的有效，所以就需要为每一位数码管配一个锁存器，进而简化了硬件电路。点亮数码管采用动态扫描显示。所谓动态扫描显示即轮流向各位数码管送出字形码和相应的位选，利用发光管的余辉和人眼视觉残留作用，使人感觉到各位数码管似乎同时在显示。由于动态显示的亮度比静态显示要差一些，所以在选择限流电阻时应略小于静态显示电路中的限流电阻。数码显示模块电路见图4。

4.温度采集部分

文章采用一线制数字温度传感器DS18B20。传感器输出信号进4.7K的上拉电阻直接接到单片机的P1.0引脚上。该器件将半导体温敏器件、A/D转换器、存储器等做在一个很小的集成电路芯片上。在本设计中采用外部供电方式实现DS18B20传感器与单片机的连接，其接口电路下如图5所示。

工作原理：温度以16bit带符号位扩展的二进制补码形式读出，下表给出了温度值和输出数据的关系。程序中需将16进制温度值转化为十进制，再转化为数码管显示需要的段码表数据格式。

5.电子钟模块

图1 系统设计总框架

图2 主控制模块电路

图3 键盘输入模块

图4 数码显示模块

采用时钟芯片DS1302，该芯片可以进行时、分、秒的计数，DS1302通过串行方式与单片机进行数据传送，向单片机提供包括秒、分、时、日、月、年等在内的实时时间信息。DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗的实时时钟芯片，DS1302用于数据记录，特别是对某些具有特殊意义的数据点的记录上，能实现数据与出现该数据的时间同时记录，因此广泛应用于测量系统中。读写时序说明：

DS1302是SPI总线驱动方式。它不仅要向寄存器写入控制字，还需要读取相应寄存器的数据。要想与DS1302通信，首先要先了解DS1302的控制字。DS1302的控制字如图6。