如何使用8051微控制器构建一个简单的数字温度计

有时，由于波动，人们发现很难从模拟温度计读取温度。因此，在这里我们将使用8051微控制器构建一个简单的数字温度计，其中LM35传感器用于测量温度。我们还使用LM35构建使用Arduino，NodeMCU，PIC，Raspberry Pi和其他微控制器的数字温度计。

该项目还将作为ADC0804与8051和16*2 LCD与8051微控制器的适当接口。

所需组件：

8051开发板

ADC0804 板

16*2液晶显示屏

LM35 传感器

电位计

跳线

电路图：

使用LM35的数字温度计电路的电路图如下：

使用 35 使用 8051 测量温度：

8051微控制器是一个8位微控制器，具有128字节的片上RAM，4K字节的片上ROM，两个定时器，一个串行端口和四个8位端口。8052微控制器是微控制器的扩展。下表显示了8051名家庭成员的比较。

 

特征	8051	8052
只读存储器（以字节为单位）	4K	8K
内存（字节）	128	256
定时器	2	3
I/O 引脚	32	32
串行端口	1	1
中断源	6	8

 

16x2 液晶显示器：

16 * 2 LCD是嵌入式应用中广泛使用的显示器。以下是有关16 * 2液晶显示器的引脚和工作的简要说明。LCD内部有两个非常重要的寄存器。它们是数据寄存器和命令寄存器。命令寄存器用于发送清晰显示、光标在家乡等命令，数据寄存器用于发送要在16*2 LCD上显示的数据。下表显示了16 * 2 LCD的引脚说明。

 

针	象征	I/O	描述
1	VSS	-	地
2	Vdd	-	+5V电源
3	V形	-	用于控制对比度的电源
4	RS	我	RS=0 为命令寄存器 ， RS=1 用于数据寄存器
5	乌尔曼	我	R/W=0 表示写入，R/W=1 表示读取
6	E	I/O	使
7	D0	I/O	8位数据总线
8	D1	I/O	8位数据总线
9	D2	I/O	8位数据总线
10	D3	I/O	8位数据总线
11	D4	I/O	8位数据总线
12	D5	I/O	8位数据总线
13	D6	I/O	8位数据总线
14	D7	I/O	8位数据总线
15	一个	-	+5V背光
16	K	-	地

 

下表显示了常用的液晶屏命令代码。

 

代码（十六进制）	描述
01	清晰的显示屏
06	递增光标（右移）
0安	显示关闭，光标打开
0C	显示打开，光标关闭
0F	显示于 ，光标闪烁
80	强制光标从 1 开始圣线
C0	强制光标以 2 开头德·线
38	2行和5 * 7矩阵

 

ADC0804 集成电路：

ADC0804 IC是美国国家半导体公司ADC0800系列中的8位并行ADC。它的工作电压为+5伏，分辨率为8位。步长和 VIN 范围因 Vref/2 的不同值而异。下表显示了 Vref/2 和 VIN 范围之间的关系。

 

Vref/2 （V）	葡萄酒 （V）	步长（mV）
打开	0 到 5	19.53
2.0	0 到 4	15.62
1.5	0 到 3	11.71
1.28	0 到 2.56	10

 

在我们的例子中，Vref/2连接到1.28伏，因此步长为10mV。对于ADC0804，步长计算为（2 * Vref / 2）/256。

以下公式用于计算输出电压：

Dout = Vin / step size

其中Dout是以十进制输出的数字数据，Vin =模拟输入电压和步长（分辨率）是最小的变化。在此处了解有关ADC0804的更多信息，还可以检查ADC0808与8051的接口。

LM35 温度传感器：

LM35 是一款温度传感器，其输出电压与摄氏温度成线性比例。LM35 已经校准，因此不需要外部校准。它每摄氏度温度输出 10mV。

LM35 传感器产生与温度相对应的电压。该电压由ADC0804转换为数字（0至256），并馈送到8051微控制器。8051微控制器将此数字值转换为以摄氏度为单位的温度。然后将该温度转换为适合显示的ascii形式。此 ascii 值被馈送到 16*2 LCD，该 LCD 在其屏幕上显示温度。此过程在指定的时间间隔后重复。

以下是使用 8051 的 LM35 数字温度计的设置映像：

您可以在此处找到所有基于 LM35 的数字温度计。

代码说明：
使用LM35的数字温度计的完整C程序在本项目结束时给出。代码被分成有意义的小块，并在下面解释。

对于 16*2 LCD 与 8051 微控制器接口 ，我们必须定义 16*2 LCD 连接到 8051 微控制器的引脚。16*2 LCD 的 RS 引脚连接到 P2.7，16*2 LCD 的 RW 引脚连接到 P2.6，16*2 LCD 的 E 引脚连接到 P2.5。数据引脚连接到 8051 微控制器的端口 0。

sbit rs=P2^7; //Register Select(RS) pin of 16*2 lcd
sbit rw=P2^6; //Read/Write(RW) pin of 16*2 lcd
sbit en=P2^5; //Enable(E) pin of 16*2 lcd
同样，对于ADC0804与8051微控制器的接口，我们必须定义ADC0804连接到8051微控制器的引脚。ADC0804的RD引脚连接到P3.0，ADC0804的WR引脚连接到P3.1，ADC0804的INTR引脚连接到P3.2。数据引脚连接到 8051 微控制器的端口 1。

sbit rd_adc=P3^0; //Read(RD) pin of ADC0804
sbit wr_adc=P3^1; //Write(WR) pin of ADC0804
sbit intr_adc=P3^2; //Interrupt(INTR) pin of ADC0804
接下来，我们必须定义一些在程序中使用的函数。延时功能用于创建指定的时间延迟，c mdwrt功能用于向16 * 2 LCD显示器发送命令，datawrt功能用于将数据发送到16 * 2 LCD显示器，convert_display功能用于将ADC数据转换为温度并将其显示在16 * 2 LCD显示器上。

void delay(unsigned int) ; //function for creating delay
void cmdwrt(unsigned char); //function for sending commands to 16*2 lcd display
void datawrt(unsigned char); //function for sending data to 16*2 lcd display
void convert_display(unsigned char); //function for converting ADC value to temperature and display it on 16*2 lcd display
在下面的代码部分中，我们将命令发送到 16*2 lcd。清除显示、递增光标、强制光标以 1 开头等命令圣在指定的时间延迟后，线被一一发送到16 * 2液晶显示器。

for(i=0;i<5;i++) //send commands to 16*2 lcd display one command at a time
{
cmdwrt(cmd[i]); //function call to send commands to 16*2 lcd display
delay(1);
}
在代码的这一部分中，我们将数据发送到 16*2 lcd。要在16 * 2 LCD显示屏上显示的数据在指定的时间延迟后被逐个发送以显示。

for(i=0;i<12;i++) //send data to 16*2 lcd display one character at a time
{
datawrt(data1[i]); //function call to send data to 16*2 lcd display
delay(1);
}

在代码的这一部分中，我们将LM35传感器产生的模拟电压转换为数字数据，然后将其转换为温度并显示在16 * 2 LCD显示屏上。为了使ADC0804开始转换，我们必须在ADC0804的WR引脚上发送低到高脉冲，然后我们必须等待转换结束。INTR 在转换结束时变低。一旦INTR变为低电平，RD就会变为低电平，以将数字数据复制到8051微控制器的端口0。在指定的时间延迟后，下一个周期开始。这个过程将永远重复。

while(1) //repeat forever
{
wr_adc=0; //send LOW to HIGH pulse on WR pin
delay(1);
wr_adc=1;
while(intr_adc==1); //wait for End of Conversion
rd_adc=0; //make RD = 0 to read the data from ADC0804
value=P1; //copy ADC data
convert_display(value); //function call to convert ADC data into temperature and display it on 16*2 lcd display
delay(1000); //interval between every cycles
rd_adc=1; //make RD = 1 for the next cycle
}
在下面的部分代码中，我们将命令发送到 16*2 LCD 显示器。该命令将复制到 8051 微控制器的端口 0。对于命令写入，RS 设置为低电平。对于写入操作，RW 设置为低电平。在使能（E）引脚上施加高到低脉冲以启动命令写入操作。

void cmdwrt (unsigned char x)
{
P0=x; //send the command to Port 0 on which 16*2 lcd is connected
rs=0; //make RS = 0 for command
rw=0; //make RW = 0 for write operation
en=1; //send a HIGH to LOW pulse on Enable(E) pin to start commandwrite operation
delay(1);
en=0;
}
在代码的这一部分中，我们将数据发送到16 * 2 LCD显示器。数据将复制到 8051 微控制器的端口 0。RS 设置为高，用于命令写入。对于写入操作，RW 设置为低电平。在使能（E）引脚上施加高到低脉冲以启动数据写入操作。

void datawrt (unsigned char y)
{
P0=y; //send the data to Port 0 on which 16*2 lcd is connected
rs=1; //make RS = 1 for command
rw=0; //make RW = 0 for write operation
en=1; //send a HIGH to LOW pulse on Enable(E) pin to start datawrite operation
delay(1);
en=0;
}
在代码的这一部分中，我们将数字数据转换为温度并将其显示在16 * 2 LCD显示屏上。

void convert_display(unsigned char value)
{
unsigned char x1,x2,x3;
cmdwrt(0xc6); //command to set the cursor to 6th position of 2nd line on 16*2 lcd
x1=(value/10); //divide the value by 10 and store quotient in variable x1
x1=x1+(0x30); //convert variable x1 to ascii by adding 0x30
x2=value%10; //divide the value by 10 and store remainder in variable x2
x2=x2+(0x30); //convert variable x2 to ascii by adding 0x30
x3=0xDF; //ascii value of degree(°) symbol
datawrt(x1); //display temperature on 16*2 lcd display
datawrt(x2);
datawrt(x3);
datawrt('C');
}

完整代码：

/*this program is for displaying the temperature on 16*2 lcd display using 8051 microcontroller , LM35 sensor and ADC0804*/



#include



sbit rs=P2^7; //Register Select(RS) pin of 16*2 lcd

sbit rw=P2^6; //Read/Write(RW) pin of 16*2 lcd

sbit en=P2^5; //Enable(E) pin of 16*2 lcd



sbit rd_adc=P3^0; //Read(RD) pin of ADC0804

sbit wr_adc=P3^1; //Write(WR) pin of ADC0804

sbit intr_adc=P3^2; //Interrupt(INTR) pin of ADC0804



void delay(unsigned int) ; //function for creating delay

void cmdwrt(unsigned char); //function for sending commands to 16*2 lcd display

void datawrt(unsigned char); //function for sending data to 16*2 lcd display

void convert_display(unsigned char); //function for converting ADC value to temperature and display it on 16*2 lcd display



void main(void) //main function

{

unsigned char i;

unsigned char cmd[]={0x38,0x01,0x06,0x0c,0x82};//16*2 lcd initialization commands

unsigned char data1[]="Temperature:";

unsigned char value;



P1=0xFF; //make Port 1 as input port

P0=0x00; //make Port 0 as output port



for(i=0;i<5;i++) //send commands to 16*2 lcd display one command at a time

{

cmdwrt(cmd[i]); //function call to send commands to 16*2 lcd display

delay(1);

}



for(i=0;i<12;i++) //send data to 16*2 lcd display one character at a time

{

datawrt(data1[i]); //function call to send data to 16*2 lcd display

delay(1);

}



intr_adc=1; //make INTR pin as input

rd_adc=1; //set RD pin HIGH

wr_adc=1; //set WR pin LOW



while(1) //repeat forever

{

wr_adc=0; //send LOW to HIGH pulse on WR pin

delay(1);

wr_adc=1;

while(intr_adc==1); //wait for End of Conversion

rd_adc=0; //make RD = 0 to read the data from ADC0804

value=P1; //copy ADC data

convert_display(value); //function call to convert ADC data into temperature and display it on 16*2 lcd display

delay(1000); //interval between every cycles

rd_adc=1; //make RD = 1 for the next cycle

}



}

void cmdwrt (unsigned char x)

{ 

P0=x; //send the command to Port 0 on which 16*2 lcd is connected

rs=0; //make RS = 0 for command

rw=0; //make RW = 0 for write operation

en=1; //send a HIGH to LOW pulse on Enable(E) pin to start commandwrite operation 

delay(1);

en=0;

}

void datawrt (unsigned char y)

{ 

P0=y; //send the data to Port 0 on which 16*2 lcd is connected

rs=1; //make RS = 1 for command

rw=0; //make RW = 0 for write operation

en=1; //send a HIGH to LOW pulse on Enable(E) pin to start datawrite operation

delay(1);

en=0;

}

void convert_display(unsigned char value)

{

unsigned char x1,x2,x3;



cmdwrt(0xc6); //command to set the cursor to 6th position of 2nd line on 16*2 lcd



x1=(value/10); //divide the value by 10 and store quotient in variable x1

x1=x1+(0x30); //convert variable x1 to ascii by adding 0x30

x2=value%10; //divide the value by 10 and store remainder in variable x2

x2=x2+(0x30); //convert variable x2 to ascii by adding 0x30

x3=0xDF; //ascii value of degree(°) symbol



datawrt(x1); //display temperature on 16*2 lcd display

datawrt(x2);

datawrt(x3);

datawrt('C'); 

}



void delay(unsigned int z)

{

unsigned int p,q;

for(p=0;p
{

for(q=0;q<1375;q++); //repeat for 1375 times

}

}