Ｉ 一皇子技 …………………………． 基于单片机的数字温度计的设计及显示 临沂职业学院朱海涛 【摘要】微机测量和控制技术在经济迅速发展的今天，已被广泛应用于人类生活中，如工业控制、自动检测、智能仪器仪表、家用电器、等各个方面而主控制器是每个 控制系统不可或缺的部分，正因为单片机有体积小，重量轻，抗干扰能力强，环境要求不高，价格低廉，可靠性高，灵活性好，开发较为容易等优点，所以它是很多设 计人员的首选控制嚣。而在人们的日常生活或工业生产中，经常要对温度进行检测及控制．在许多场合器材设备对温度的要求非常高，而传统的温度计反应速度慢、读数 麻烦、测量精度不高、误差大，所以需要设计一种高精度的温度计。为了在很大程度上提高对温度的控制水平，因此以单片机为核心的温度采集与控制系统很有用研发 和应用意义。本文研究了一个可以实时存储和显示当前的温度数据，并且可以切换显示当前的时间而且可对其时间进行修改的温度显示系统。文章ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机， ＤＳ１８Ｂ２０温度传感器以及ＤＳ１３０２时钟芯为硬件基础，主要介绍了相关的硬件电路和相关应用程序。硬件电路主要包括ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机最小系统，测温电路、实时时钟电 路、数码管显示电路以及通讯模块电路等。系统程序主要包括主程序，读出温度子程序，计算温度子程序、数码管显示程序以及按键控制程序等。 【关键词】ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机；ＤＳ１８Ｂ２０；ＤＳ１３０２；显示电路 一、温度显示系统总设计原理 全可以完成设计任务，其最小系统主要包括： 数码管送出字形码和相应的位选，利用发光管 系统设计总框架如图ｌ。 位电路、震荡电路以及存储器选择模（ＥＡ脚的 的余辉和人眼视觉残留作用，使人感觉到各位 １．控制模块：通过应用单片机，对系统进 高低电平选择），电路如图２。 数码管似乎同时在显示。由于动态显示的亮度 行初始化，主要完成对数码管显示、按键的处 ２．键盘输入模块 比静态显示要差一些，所以在选择限流电阻时 理等功能，起到总体控制和协调各模块工作的 键盘输入模块（见图３）上“０”、“４”、 应略小于静态显示电路中的限流电阻。数码显 作用。 “８”、“ｃ”可以配置成按键，通过跳帽Ｊ１１ 示模块电路见图４。 ２．盘输入模块：主要完成与时间相关的设 切换，在按键中，应该把跳帽接到左端。 ４．温度采集部分 置和温度、时间、日期的切换。 功能介绍：本文中，Ｐ３．Ｏ—Ｐ３．３四个 文章采用一线制数字温度传感器ＤＳ１８Ｂ２０。 ３．码管显示模块：主要对单片机送来的时 按键分别时间调整按键、功能加减、日历切换 传感器输出信号进４．７Ｋ的上拉电阻直接接到 间、日期、温度信息进行显示。 按键、温度切换按键。当Ｐ３．０（ｓｅｔ）按下系统 单片机的Ｐ１．０引脚上。该器件将半导体温敏器 ４．度采集模块：采用Ｄｓｌ８Ｂ２０温度传感 进入时调整状态：分单元闪烁，再按下Ｐ３．１ 件、Ａ／Ｄ转换器、存储器等做在一个很小的集 器，向单片机提供实时温度信息。 （ｕｐ）时，对显示的数码管的时段进行加一功 成电路芯片上。在本设计中采用外部供电方式 ５．子钟模块：采用时钟芯片ＤＳ１３０２，该芯 能，达到对时调整，再次按下Ｐ３．０（ｓｅｔ）时进 实现ＤＳ１８Ｂ２０传感器与单片机的连接，其接口 片可以进行时、分、秒的计数，ＤＳ１３０２通过串 入分钟调整状态，分单元闪烁，通过按键Ｐ３．１ 电路下如图５所示。 行方式与单片机进行数据传送，向单片机提供 （ｕｐ）加一调整分的显示，秒不进行调整，时 工作原理：温度以１６ｂｉｔ带符号位扩展的 包括秒、分、时、日、月、年等在内的实时时 间调整结束后，再次按下Ｐ３．０（ｓｅｔ）进入正常 二进制补码形式读出，下表给出了温度值和输 间信息。 时钟显示；当按下Ｐ３．２（ｓｗｉｔｃｈｒｉｑｉ）时，切换 出数据的关系。程序中需将ｌ６进制温度值转化 二、各模块实现 到日历的显示；当按下Ｐ３．３（ｓｅｔｗｅｎｄｕ）时， 为十进制，再转化为数码管显示需要的段码表 １．主控制模块 切换到温度的显示。 数据格式。 在文章设计的温度显示系统设计中，控 ３．数码管显示模块 Ｉ ＳＢ 制核心是ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机，该单片机５１系列增 显示原理：因为所有位数码管的段选线被 ：ｌ兰：Ｉ兰：ｌ 一：Ｉ ：：Ｌ ：ｌ 强型８位单片机，它有３２个Ｉ／Ｏ口，片内含４Ｋ 并联在一起，位选线控制哪一位数码管有效的 ＨＳＢ ＦＬＡＳＨＴ＿艺的程序存储器，便于用电的方式瞬 有效，所以就需要为每一位数码管配一个锁存 Ｓ ｌ Ｓ ｌ Ｓ ｌ Ｓ Ｉ Ｓ Ｉ ２ ｌ ２ １ ２ 间擦除和改写，而且价格便宜，其外部晶振为 器，进而简化了硬件电路。点亮数码管采用动 ５．电子钟模块 １２ＭＨｚ，一个指令周期为１ｕｓ。使用该单片机完 态扫描显示。所谓动态扫描显示即轮流向各位 采用时钟芯片ＤＳ１３０２，该芯片可以进行 加１，直到数据个数计数器的值大于２５６，停止 并显示，根据扫描方式，确定每次锁存的行数 子科技大学出版社，２０００：２０６． 计数，将计数器清零，继续产生竖线、斜线等 （１，２，４或者１６）。在锁存数据的同时，分别 ［５】关积珍，陆家和．ＬＥＤ显示屏的技术及其市场和产业 数据，循环往复。 给ＬＥＤ显示屏驱动电路的ＯＥ使能信号、ＣＬＫ时钟 发展Ｕ】．激光与红外，２００３，３３（６）：４６６—４７０． 颜色切换模块负责接收数据产生模块的 信号、行选信号及译码器片选信号分配相应的 ［６聂雄．６］基－Ｙ＇Ｖｅｒｉｌｏｇ ＨｄＩ￣ＬＥＤ显示屏扫描控制模块的 数据，并根据不同的颜色组合，给Ｒ、Ｇ、Ｂ三 数据值。 实现Ｕ】．现代显示，２００７（７５）：５３．５７． 种ＬＥＤ发光灯分配相应的值，颜色组合包括单 ５．结束语 ［７】任永红．实施ＬＥＤ显示屏标准化，提高生产效率Ⅱ】．现 红、单绿、单蓝、红和绿双色、全白，如图９ 本论文以ＦＰＧＡ为核心器件，设计了ＬＥＤ显 代显示，２０１２（１４０）：１９３—１９５ 为颜色切换模块流程图。该模块接收来自转接 示屏模组测试系统，能自动识别ＬＥＤ显示屏的 ［８】许万里．ＬＥＤ显示屏的原理与性能研究Ｕ１．现代显 板上颜色切换按键的值，每按键一次，颜色切 扫描方式和走线方式，及能检￣ＩＪＬＥＤ显示屏是 示，２０１０（１１９）：２３—２６． 换计数器就加ｌ，默认的颜色是红色，根据颜 否有坏点。该系统与传统的通过连接计算机 ［９］张齐，郑金辉，李登红，陈雷．基于ＦＰＧＡ￣ＬＥＤ显示屏逐 色切换计数器的值确定Ｒ、Ｇ、Ｂ哪些赋值，哪 的控制卡，给显示屏发送特定图片的方式相 点检测系统的设计与实现Ⅱ】ｌ液晶与显示，２００８，２３（￣：６０５— 些不赋值。每赋值一次，数据个数计数器就加 比，该系统更方便携带、操作简单、测试效率 ６１０． １，直到计数器的值大于２５６，停止计数，将计 更高，使ＬＥＤ显示屏的安装、维修更方便、简 【１ ｏ】刘九维．基于ＦＰＧＡ￣大型户外全彩色ＬＥＤ屏控制系 数器的值清零，并将Ｒ、Ｇ、Ｂ的值置１。 单。 统设计［ＤＩ．重庆：重庆大学，２０１１ 双口ＲＡＭ读写模块主要是负责存储显示屏 的数据，以便满足显示屏的刷新率。最后， 参考文献 作者简介： ＬＥＤ显示屏模组驱动模块从双口ＲＡＭ读写模块 【１】吴光，牛德利，赵晖，孙宏．ＬＥＤ显示屏电路技术概况Ⅱ】 田凤（１９８７一），女，重庆人，硕士研究生，主要研 读取数据，并将读取来的数据传输给ＬＥＤ显示 现代显示，２００１（１）：４１—４６． 究方向：ＦＰＧＡ算法与基于ＦＰＧＡ的嵌入式系统设计。 屏的驱动电路，并由驱动电路驱动ＬＥＤ显示屏 【２】邓斌．ＬＥＤ单元板测试工装的设计和使用Ｕ】试验技术 陶纯匡（１９４７一），男，重庆大学教授，硕士生导 显示相应的图形、颜色信息，如图１０为ＬＥＤ显 与试验机，２００７（１）：５１—５３ 师，工科物理课程指导委员会委员，大学物理实验课 示屏驱动模块流程图。该模块接收转接板上扫 【３】陆羽．浅谈ＬＥＤ大屏幕及其发展Ｕ】．电源技术应用 程负责人，重庆市光学学术带头人，主要研究方向： 描方式切换按键的值，每按一次，扫描方式计 ２０１２（￣：４—５． 工程光学、无损检测技术。 数器就加ｌ，默认是１６扫，即每次锁存１行数据 诸昌铃．ＬＥＤ显示屏系统原理及工程技术［ＭＩ．成都：电 一２６一电子世界／２０１３．０３／
