課程設(shè)計(jì)(論文)-基于51單片機(jī)設(shè)計(jì)的數(shù)字溫度計(jì).doc

課程設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書題目：基于51單片機(jī)設(shè)計(jì)的數(shù)字溫度計(jì)院（系）：專業(yè)：學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：2011年12月2日桂林電子科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙-1-摘要本論文介紹了一種以單片機(jī)為主要控制器件，以DS18B20為溫度傳感器的新型數(shù)字溫度計(jì)。主要包括硬件電路和系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)。硬件電路主要包括主控制器，測(cè)溫控制電路和顯示電路等，主控制器采用單片機(jī)AT89C52，溫度傳感器采用美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的DS18B20，顯示電路采用LCD1602直讀顯示。測(cè)溫控制電路由溫度傳感器組成。系統(tǒng)程序包括主程序，測(cè)溫子程序和顯示子程序等。DS18B20新型單總線數(shù)字溫度傳感器是DALLAS公司生產(chǎn)的單線數(shù)字溫度傳感器，集溫度測(cè)量和A/D轉(zhuǎn)換于一體，直接輸出數(shù)字量，具有接口簡(jiǎn)單、精度高、抗干擾能力強(qiáng)、工作穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；AT89C52；溫度傳感器DS18B20；LCD1602；ABSTRACTThepaperintroducedonekindnewdigitalthermometerthattaketheMicroControllerUnitastheprimarycontrolcomponetandtakeDS18B20asthetemperaturesensor.Mainlyincludedthedesignofthehardwareelectriccircuitandthedesignofthesystemprogram.Thehardwareelectriccircuitmainlyincludedthemastercontroller,thetemperaruremeasuredelectriccircuitandthedisplaycircuitandsoon,themastercontollerusedMicroContronllerUnitAT89C52,thetrmperaturesensorusedDS18B20whichtheAmericanDALLASsemiconductorcompanyproduces,thedisplaycircuitusedLCD1602straighttoreadthedemonstration.Temperaturecontrolcircuitfromtrmperaturesensors.Thesystemprogrammainlyincludedthemasterroutine,thetemperaturesubroutine,thedatatenovatessubroutineandsoon.DS18B20isadigitaltemperaturesensorofsinglebus.ItisproductedbyDALLAScooperation.DS18B20assemblestemperaturemeasureandA/Dconverter,exportsdigitalsignaldirectly,operationeasily,betterprecise,protectingdisturb,runningsteablyandsoon.KEYWORDS:MicrocontrollerUnit；AT89C52；TemperaturesensorDS18B20；LCD1602桂林電子科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙-2-目錄摘要.-1-引言.-3-1、設(shè)計(jì)任務(wù)及方案分析.-3-1.1設(shè)計(jì)任務(wù)及要求.-3-1.2設(shè)計(jì)原則.-3-1.3設(shè)計(jì)總體方案及分析.-3-1.31系統(tǒng)總體設(shè)計(jì).-3-1.32總設(shè)計(jì)原理圖.-4-1.33總設(shè)計(jì)PCB電路.-4-2、主要芯片簡(jiǎn)介及部分相關(guān)電路結(jié)構(gòu)介紹.-4-2.1AT89C52.-4-2.1.1AT89C52的主要主要功能特性.-4-2.1.2AT89C52的引腳功能及管腳電壓.-5-2.1.3復(fù)位電路.-6-2.1.4晶振電路.-6-2.2溫度傳感器DS18B20.-6-2.2.1、DS18B20溫度傳感器與單片機(jī)的接口電路.-9-2.2.2系統(tǒng)整體硬件電路.-10-2.3、LCD1602.-10-2.3.1顯示電路.-11-3、軟件編程調(diào)試及性能分析.-12-3.1主程序.-12-3.2讀溫度子程序.-13-3.3轉(zhuǎn)換溫度子程序.-14-3.4調(diào)試性能分析及注意事項(xiàng).-14-3.4.1軟件調(diào)試.-14-3.4.2硬件調(diào)試.-14-3.4.3注意事項(xiàng).-14-結(jié)論.-15-謝辭.-16-參考文獻(xiàn)：.-17-附錄.-18-桂林電子科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙-3-引言隨著人們生活水平的不斷提高,單片機(jī)控制無(wú)疑是人們追求的目標(biāo)之一，它所給人帶來(lái)的方便也是不可否定的，其中數(shù)字溫度計(jì)就是一個(gè)典型的例子，但人們對(duì)它的要求越來(lái)越高，要為現(xiàn)代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的設(shè)施就需要從數(shù)單片機(jī)技術(shù)入手，一切向著數(shù)字化控制，智能化控制方向發(fā)展。本設(shè)計(jì)所介紹的數(shù)字溫度計(jì)與傳統(tǒng)的溫度計(jì)相比，具有讀數(shù)方便，測(cè)溫范圍廣，測(cè)溫準(zhǔn)確，其輸出溫度采用數(shù)字顯示，主要用于對(duì)測(cè)溫比較準(zhǔn)確的場(chǎng)所，或科研實(shí)驗(yàn)室使用。1、設(shè)計(jì)任務(wù)及方案分析1.1設(shè)計(jì)任務(wù)及要求設(shè)計(jì)一個(gè)以單片機(jī)為核心的溫度測(cè)量系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)的功能：基本范圍-50-110精度誤差小于1系統(tǒng)具有顯示功能，能實(shí)時(shí)顯示測(cè)得的實(shí)際溫度值1.2設(shè)計(jì)原則一般系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則包含安全性（穩(wěn)定抗干擾性），操作的便利性（人性化），實(shí)時(shí)性，通用性和經(jīng)濟(jì)性。1.3設(shè)計(jì)總體方案及分析數(shù)字溫度計(jì)首先通過(guò)溫度傳感器把溫度轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，這里采用DS18B20直接輸出是數(shù)字信號(hào)不用經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換，采用單片機(jī)編程實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制轉(zhuǎn)換能夠顯示的數(shù)字信號(hào)，然后在液晶屏LCD1602上面顯示出來(lái)。當(dāng)然本設(shè)計(jì)也可以使用熱敏電阻之類的器件利用其感溫效應(yīng)，在將隨被測(cè)溫度變化的電壓或電流采集過(guò)來(lái)，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后，就可以用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測(cè)溫度顯示出來(lái)。不過(guò)這種設(shè)計(jì)需要用到A/D轉(zhuǎn)換電路，其中還涉及到電阻與溫度的對(duì)應(yīng)值的計(jì)算，感溫電路比較麻煩。而且在對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行放大時(shí)容易受溫度的影響出現(xiàn)較大的偏差。所以一開始就不打算采用此種方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。1.31系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)溫度計(jì)電路設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)方框圖如圖1所示，控制器采用單片機(jī)AT89S52，溫度傳感器采用DS18B20，用LCD實(shí)現(xiàn)溫度顯示。圖1.31總體設(shè)計(jì)方框圖AT89C51LCD顯示DS18B20溫度傳感器單片機(jī)復(fù)位時(shí)鐘振蕩桂林電子科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙-4-1.32總設(shè)計(jì)原理圖1.33總設(shè)計(jì)PCB電路2、主要芯片簡(jiǎn)介及部分相關(guān)電路結(jié)構(gòu)介紹2.1AT89C52AT89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含8kbytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，AT89C52單片機(jī)在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。2.1.1AT89C52的主要主要功能特性1）兼容MCS51指令系統(tǒng)桂林電子科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙-5-2）8k可反復(fù)擦寫(大于1000次）FlashROM；3）32個(gè)雙向I/O口；4）256x8bit內(nèi)部RAM；5）3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷；6）時(shí)鐘頻率0-24MHz；7）2個(gè)串行中斷，可編程UART串行通道；8）2個(gè)外部中斷源，共8個(gè)中斷源；9）2個(gè)讀寫中斷口線，3級(jí)加密位；10）低功耗空閑和掉電模式，軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能；11）有PDIP、PQFP、TQFP及PLCC等幾種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。2.1.2AT89C52的引腳功能及管腳電壓AT89C52為8位通用微處理器，采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的C51內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的8xc52相同，其主要用于會(huì)聚調(diào)整時(shí)的功能控制。功能包括對(duì)會(huì)聚主IC內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù)RAM及外部接口等功能部件的初始化，會(huì)聚調(diào)整控制，會(huì)聚測(cè)試圖控制，紅外遙控信號(hào)IR的接收解碼及與主板CPU通信等。主要管腳有：XTAL1（19腳）和XTAL2（18腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接12MHz晶振。RST/Vpd（9腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。VCC（40腳）和VSS（20腳）為供電端口，分別接+5V電源的正負(fù)端。P0P3為可編程通用I/O腳。在本設(shè)計(jì)當(dāng)中，P1作為輸入，P2作為輸出。P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門電路，對(duì)端口P0寫“1”時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。在Flash編程時(shí)，P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。P1是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)端口寫“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流(IIL)。與AT89C51不同之處是，P1.0和P1.1還可分別作為定時(shí)/計(jì)數(shù)器2的外部桂林電子科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙-6-計(jì)數(shù)輸入（P1.0/T2）和輸入（P1.1/T2EX），參見表1。Flash編程和程序校驗(yàn)期間，P1接收低8位地址。表.P1.0和P1.1的第二功能引腳號(hào)功能特性P1.0T2，時(shí)鐘輸出P1.1T2EX（定時(shí)/計(jì)數(shù)器2）P2是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)端口P2寫“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流(IIL)。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVXDPTR指令）時(shí)，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問(wèn)8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行MOVXRI指令）時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。Flash編程或校驗(yàn)時(shí)，P2亦接收高位地址和一些控制信號(hào)。P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)P3口寫入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時(shí)，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流（IIL）。P3口除了作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能P3口還接收一些用于Flash閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。2.1.3復(fù)位電路復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。2.1.4晶振電路AT89C52中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反向放大器，引腳XTA