李玄彤畢業(yè)論文 (修)

1、學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 基于at89s51單片機(jī)的溫度采集及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：李玄彤指導(dǎo)教師：趙肖宇所在學(xué)院：信息技術(shù)學(xué)院專 業(yè)：通信工程中國(guó)大慶2011 年 6月摘要溫度是一種最基本的環(huán)境參數(shù)，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及日常生活中對(duì)溫度的測(cè)量及控制具有重要意義。以往，在實(shí)際的溫度控制系統(tǒng)中，多采用熱敏電阻器或熱電偶測(cè)量溫度。這種溫度采集電路有時(shí)需要冷端補(bǔ)償電路，這樣就增加了電路的復(fù)雜性，而且該種電路易受干擾，使采集到的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性不高。隨著微電子技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展，為溫度控制系統(tǒng)測(cè)控功能的完善、測(cè)控精度的提高和抗干擾能力的增強(qiáng)等提供了條件。本文設(shè)計(jì)了一種基于at89s52 單片機(jī)

2、與ds18b20 的溫度控制系統(tǒng)。該設(shè)計(jì)通過at89s52 單片機(jī)驅(qū)動(dòng)數(shù)字溫度傳感器ds18b20，進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)采集、讀取、處理，并通過數(shù)碼管顯示出來。同時(shí)，也可通過rs-232 串行口與pc 機(jī)連接，將數(shù)據(jù)傳送至pc 機(jī)系統(tǒng)，從而方便溫度數(shù)據(jù)傳輸和統(tǒng)計(jì)工作。該系統(tǒng)還可擴(kuò)展成為多點(diǎn)溫度采集系統(tǒng)、溫度遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)等。關(guān)鍵詞： at89s52 數(shù)字溫度傳感器 液晶屏abstract temperature is a basic environmental parameters, in the industrial and agricultural production and daily life

3、 of the temperature measurement and control is of great significance. in the past, the actual temperature control system, multi-use thermistor or thermocouple temperature measurement. the temperature measurement circuit is sometimes cold junction compensation circuit, which increases the complexity

4、of the circuit, and the kind of circuit is susceptible to interference, so the accuracy of the collected data is not high. as the microelectronics, microcontroller technology, sensor technology continues to develop, for the temperature control system control functions perfect, improve control precis

5、ion and performance, the enhancement provided the conditions. this paper presents a at89s52 microcontroller based temperature control system with the ds18b20. the design is driven by digital temperature sensor microcontroller at89s52 ds18b20, for temperature data collection, reading, processing, and

6、 through the digital display. also available through rs-232 serial port and the pc is connected, the data sent to the pc computer system, so as to facilitate data transfer and temperature statistics. the system can also be expanded into a multi-point temperature acquisition system, temperature remot

7、e monitoring systems.keywords: at89s52 digital temperature sensor lcd screen 目錄摘要iabstractii前言iv1緒論- 2 -1.1 課題背景- 2 -1.2 課題的目的和意義- 2 -2系統(tǒng)總體方案的確定- 3 -2.1 系統(tǒng)基本方案選擇- 3 -2.2 功能實(shí)現(xiàn)- 4 -2.3 系統(tǒng)方案的框圖及其說明- 4 -2.4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖- 4 -2.4 本章小結(jié)- 5 -3系統(tǒng)理論分析與硬件電路設(shè)計(jì)- 6 -3.1 理論分析- 6 -3.2 主控制器介紹- 7 -3.3 溫度傳感器ds18b20模塊- 11 -3

8、.4 12864液晶顯示屏- 14 -3.5報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)- 17 -3.6 本章小結(jié)- 17 -4軟件部分設(shè)計(jì)- 19 -4.1 從機(jī)程序設(shè)計(jì)- 19 -4.2 本章小結(jié)- 21 -結(jié)論- 22 -參考文獻(xiàn)- 23 -致謝- 24 -附錄- 25 -附錄- 26 -前言溫度控制是現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)的重要組成部分，在保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源和安全生產(chǎn)等方面起著關(guān)鍵的作用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，由單片集成電路構(gòu)成的溫度傳感器的種類越來越多，測(cè)量的精度越來越高，響應(yīng)時(shí)間越來越短，因其使用方便、無需變換電路等特點(diǎn)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，例如：以前常用的ad590和lm35等，以及現(xiàn)在得到廣泛應(yīng)用的dsl820、

9、ds1821和ds1620等。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)正是為了完成溫度數(shù)據(jù)的采集和控制而設(shè)計(jì)。1緒論1.1 課題背景 為了確知某一測(cè)試對(duì)象的各項(xiàng)特性，我們常常要借助各種儀表和各種手段（直接測(cè)量或遙測(cè)）來獲得各種各樣的測(cè)量結(jié)果（數(shù)據(jù)）。但這些數(shù)據(jù)中包含有變換誤差、設(shè)備誤差以及在傳輸過程中（當(dāng)采用遙測(cè)方式時(shí)）引入的各種干擾所造成的誤差等。而且這些數(shù)據(jù)量通常都很大，有意義的部分和無意義的部分混雜在一起，如果不加取舍的直接應(yīng)用，必然會(huì)造成極大不便。傳統(tǒng)靠人工控制的溫度、濕度、液位等信號(hào)的測(cè)壓力控系統(tǒng)，外圍電路比較復(fù)雜，測(cè)量精度較低，分辨力不高，需進(jìn)行溫度校準(zhǔn)(非線性校準(zhǔn)、溫度補(bǔ)償、傳感器標(biāo)定等)；且它們的體積較大

10、、使用不夠方便，更重要的是參數(shù)的設(shè)定需要有其它儀表的參與，外界設(shè)備多，成本高，因而越來越適應(yīng)不了社會(huì)的要求。在對(duì)多類型、多通道信號(hào)同時(shí)進(jìn)行檢測(cè)和控制中，傳統(tǒng)的測(cè)控系統(tǒng)能力有限。如何將計(jì)算機(jī)與各種設(shè)施、設(shè)備結(jié)合，簡(jiǎn)化人工操作并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，滿足社會(huì)的需求，成為一個(gè)很迫切的問題.1.2 課題的目的和意義隨著科技的發(fā)展，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化傳感器應(yīng)用日益廣泛，以其傳統(tǒng)方式不可比擬的優(yōu)勢(shì)漸漸成為技術(shù)的趨勢(shì)和主流。由于傳感器能將各種物理量、化學(xué)量和生物量等信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，使得人們可以利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量、信息處理和自動(dòng)控制，但是它們都不同程度地存在溫漂和非線性等影響因素。傳感器主要用于測(cè)量和控制系統(tǒng)，它的

11、性能好壞直接影響系統(tǒng)的性能。因此，不僅必須掌握各類傳感器的結(jié)構(gòu)、原理及其性能指標(biāo)，還必須懂得傳感器經(jīng)過適當(dāng)?shù)慕涌陔娐氛{(diào)整才能滿足信號(hào)的處理、顯示和控制的要求，而且只有通過對(duì)傳感器應(yīng)用實(shí)例的原理和智能傳感器實(shí)例的分析了解，才能將傳感器和信息通信和信息處理結(jié)合起來，適應(yīng)傳感器的生產(chǎn)、研制、開發(fā)和應(yīng)用。另一方面，傳感器的被測(cè)信號(hào)來自于各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，每個(gè)領(lǐng)域都為了改革生產(chǎn)力、提高工效和時(shí)效，各自都在開發(fā)研制適合應(yīng)用的傳感器，于是種類繁多的新型傳感器及傳感器系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)。溫度傳感器是其中重要的一類傳感器。其發(fā)展速度之快，以及其應(yīng)用之廣，并且還有很大潛力。2系統(tǒng)總體方案的確定2.1 系統(tǒng)基本方案選擇2.1

12、.1 單片機(jī)芯片的選擇方案和論證方案1：采用可編程邏輯器件cpld作為控制器。cpld可以實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的邏輯功能、規(guī)模大、密度高、體積小、穩(wěn)定性高、i/o資源豐富、易于進(jìn)行功能擴(kuò)展。采用并行的輸入輸出方式，提高了系統(tǒng)的處理速度，適合作為大規(guī)?？刂葡到y(tǒng)的控制核心。但本系統(tǒng)不需要復(fù)雜的邏輯功能，對(duì)數(shù)據(jù)的處理速度的要求也不是非常高。方案2：采用凌陽(yáng)公司的16位單片機(jī)，它是16位控制器，具有體積小、驅(qū)動(dòng)能力高、集成度高、易擴(kuò)展、可靠性高、功耗低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、中斷處理能力強(qiáng)等特點(diǎn)。處理速度高，尤其適用于語(yǔ)音處理和識(shí)別等領(lǐng)域。但是當(dāng)凌陽(yáng)單片機(jī)應(yīng)用語(yǔ)音處理和辨識(shí)時(shí)，由于其占用的cpu資源較多而使得凌陽(yáng)單片機(jī)同

13、時(shí)處理其它任務(wù)的速度和能力降低。 方案3：采用at公司的at89s52單片機(jī)作為主控制器。at89s52是一個(gè)低功耗，高性能的8位單片機(jī)，片內(nèi)含32k空間的可反復(fù)擦寫100，000次的flash只讀存儲(chǔ)器，具有2kbytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(ram)，32個(gè)io口，3個(gè)8位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器。且at89s系列的單片機(jī)可以在線編程、調(diào)試，方便地實(shí)現(xiàn)程序的下載與整機(jī)的調(diào)試。綜上所述，采用方案3。2.1.2 顯示模塊選擇方案和論證 方案1：采用led數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描，led數(shù)碼管價(jià)格適中，對(duì)于顯示數(shù)字最合適。方案2：采用lcd液晶顯示屏，液晶顯示屏的顯示功能強(qiáng)大，可顯示大量文字，顯示溫度曲線的變化，

14、顯示數(shù)字的變化。綜上所述，根據(jù)本設(shè)計(jì)的具體情況，采用方案2。2.1.3 溫度檢測(cè)模塊的選擇方案和論證方案1：采用熱電阻式的鉑電阻溫度傳感器和濕敏電阻式的濕度傳感器，其優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜壽命長(zhǎng)；，缺點(diǎn)是外圍電路相互獨(dú)立而且相對(duì)復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)精度不高。方案2：采用數(shù)字式溫度傳感器ds18b20，ds18b20數(shù)字溫度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫度復(fù)合傳感器，它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。綜上所述，采用方案2。2.2 功能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能主要包含2方面：(1) 當(dāng)開始通電后，溫度傳感器開始感知室內(nèi)溫度，并在液晶屏上顯示實(shí)時(shí)溫度和溫度的變化曲線

15、。(2) 當(dāng)溫度超過設(shè)定的溫度范圍時(shí)，蜂鳴器響起警報(bào)，同時(shí)指示燈閃爍。直到溫度在設(shè)定溫度范圍內(nèi)，蜂鳴器停止警報(bào)。2.3 系統(tǒng)方案的框圖及其說明 主控模塊對(duì)設(shè)定的報(bào)警溫度的儲(chǔ)存液晶屏顯示模塊溫度檢測(cè)模塊報(bào)警模塊(含輔助報(bào)警) 圖2-1 系統(tǒng)框圖在上圖所示2-1中，系統(tǒng)由主控模塊掌控，溫度傳感器進(jìn)行溫度感知和存儲(chǔ)，由液晶屏進(jìn)行顯示溫度值和溫度變化曲線，同時(shí)由設(shè)定的溫度值來控制報(bào)警系統(tǒng)的正常運(yùn)行。 單片機(jī)2.4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖 液晶顯示電源 報(bào)警部分 復(fù)位溫度檢測(cè)部分 晶振 圖2-2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖2.4 本章小結(jié)此章節(jié)主介紹總體方案及系統(tǒng)功能。以框圖形式演示了系統(tǒng)的各主要功能模塊。其中對(duì)系統(tǒng)各個(gè)方

16、案的選擇進(jìn)行對(duì)比，最后總體方案選定為：采用at89s52作為控制系統(tǒng)；ds18b20溫度傳感器，采用12864液晶屏顯示實(shí)時(shí)溫度及變化曲線，蜂鳴器有報(bào)警功能。3系統(tǒng)理論分析與硬件電路設(shè)計(jì)3.1 理論分析溫度采集及控制系統(tǒng)采用一片at89s52作為主控芯片，從溫度傳感器ds18b20采集溫度值，通過與所設(shè)溫度上下限比較，通過12864液晶屏顯示實(shí)時(shí)溫度顯示和溫度的變化曲線，同時(shí)在超出所設(shè)定溫度后，蜂鳴器警報(bào)，指示燈提示。3.1.1 系統(tǒng)原理電路圖 圖3-1 系統(tǒng)原理電路圖3.2 主控制器介紹 at89s52是一種低功耗、高性能 cmos8位微控制器，具有8k在系統(tǒng)可編程 flash存儲(chǔ)器。使用

17、atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè) 80c51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8位 cpu和在系統(tǒng)可編程 flash，使得 at89s52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 3.2.1 at89s52的特點(diǎn)at89s52具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）片內(nèi)有4k字節(jié)在線可重復(fù)編程快擦寫程序存儲(chǔ)器；（2）全靜態(tài)工作，工作范圍：0hz24mhz；（3）三級(jí)程序存儲(chǔ)器加密；（4）1288位內(nèi)部ram；（5）32位雙向輸入輸出線；（6）兩個(gè)十六位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；（7）五個(gè)中斷源，兩級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)；（

18、8）一個(gè)全雙工的異步串行口；（9）間歇和掉電兩種工作方式。3.2.2 at89s52引腳功能at89s52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)flash， 256字節(jié)ram，32 位 i/o 口線，看門狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量 2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。其引腳如圖3-1所示，下面簡(jiǎn)要介紹其引腳功能。at89s52單片機(jī)為40引腳芯片如圖3-2所示：圖3-2 at89s52引腳分布圖vcc：電源電壓gnd：地p0口：p0口是一個(gè)8位漏極開路的雙向i/o口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)ttl邏輯電平。對(duì)p0端口寫“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪

19、問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，p0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，p0具有內(nèi)部上拉電阻。在 flash編程時(shí)，p0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。p1口：p1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向i/o 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè)ttl 邏輯電平。對(duì)p1 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（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的外部計(jì)數(shù)輸入（p1.0/t2）和輸入（p1.1/t2ex），參見表3

20、-1。表3-1p1.0和p1.1的第二功能引腳號(hào)功能特性p1.0t2（定時(shí)計(jì)數(shù)2外部計(jì)數(shù)脈沖輸入），時(shí)鐘輸出p1.1t2ex（定時(shí)計(jì)數(shù)2捕獲重裝載觸發(fā)和方向控制）p2口：p2是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口。p3口：p3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口。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，如表3-2所示表3-2p3的第二功能端口引腳第二功能p3.0rxd (串行輸入口)p3.1txd (串行輸出口)p3.2int0 (外中斷0)p3.3int1 (外中斷1)p3.4t0 (定時(shí)/計(jì)數(shù)器0)p3.5t1 (定時(shí)/計(jì)數(shù)器1)p3.6wr (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器

21、寫選通)p3.7rd (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通)rst：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復(fù)位。ale/prog：當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ale（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。psen：程序儲(chǔ)存允許（psen）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)。ea/vpp：外部訪問允許。欲使cpu僅訪問外部程序存儲(chǔ)器，ea端必須保持低電平。如ea端為高電平，cpu則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。xtal1：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。xtal2：振蕩器反相放大器的輸出端。3.2.3 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖3-3為單片機(jī)最小系統(tǒng)電路 圖

22、3-3 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路at89s52單片機(jī)最小控制系統(tǒng)電路主要包括：復(fù)位電路、晶振電路。單片機(jī)復(fù)位采用按鍵高電平復(fù)位，復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，只需給at89s52的復(fù)位引腳rst加上大于2個(gè)機(jī)器周期(即24個(gè)時(shí)鐘振蕩周期)的高電平就可使at89s52復(fù)位。3.2.3.1 復(fù)位電路的設(shè)計(jì)為確保系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復(fù)位電路是必不可少的一部分。無論是哪種類型的單片機(jī)，用戶在使用時(shí)都必須設(shè)計(jì)復(fù)位電路，以提高單片機(jī)在強(qiáng)磁場(chǎng)、電源尖峰等強(qiáng)干擾環(huán)境下的工作穩(wěn)定性或?qū)崿F(xiàn)從誤操作中正確恢復(fù)初試狀態(tài)。如果復(fù)位電路可靠性較差，將直接影響到整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性，造成系統(tǒng)調(diào)試成功后出現(xiàn)死機(jī)或“程序跑飛”

23、等現(xiàn)象。單片機(jī)復(fù)位是使cpu和系統(tǒng)的其他功能部件都處在一個(gè)確定的初試狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作，無論是在單片機(jī)剛開始接上電源時(shí)，還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復(fù)位。完成復(fù)位操作共需24個(gè)狀態(tài)周期，復(fù)位結(jié)束后，單片機(jī)從地址0000h開始執(zhí)行程序。0000h0002h是系統(tǒng)的啟動(dòng)單元，而0003h002ah是程序存儲(chǔ)器中的特殊保留單元，所以一般在啟動(dòng)單元中存放一條無條件轉(zhuǎn)移指令，以便直接轉(zhuǎn)去執(zhí)行指定的應(yīng)用程序14。圖3-4 復(fù)位電路圖復(fù)位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時(shí)提供復(fù)位信號(hào)，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信號(hào)。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時(shí)才撤銷復(fù)位信號(hào)，以防止復(fù)位開關(guān)閉合過程中引起的抖動(dòng)

24、而影響復(fù)位。圖3-4所示的復(fù)位電路可以基本實(shí)現(xiàn)上述功能，該電路在最基本的復(fù)位電路基礎(chǔ)上增加了一個(gè)手動(dòng)復(fù)位開關(guān)，當(dāng)人為按下按鈕時(shí)，則vcc的高電平就會(huì)直接加到rst端。由于人的動(dòng)作再快也會(huì)使按鈕保持接通達(dá)數(shù)十毫秒，所以完全能夠滿足復(fù)位的時(shí)間要求。3.2.3.2 晶振電路的設(shè)計(jì)單片機(jī)本身是一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，為保證同步工作方式的實(shí)現(xiàn)，必須提供時(shí)鐘信號(hào)，以使其系統(tǒng)在時(shí)鐘信號(hào)的控制下按時(shí)序協(xié)調(diào)工作。單片機(jī)的時(shí)鐘電路由振蕩電路和分頻電路組成，其中振蕩電路由反向器以及其并聯(lián)外接的石英晶體和電容構(gòu)成，用于產(chǎn)生振蕩脈沖。而分頻電路則用于把振蕩脈沖分頻，以得到所需要的時(shí)鐘信號(hào)。 晶振是晶體振蕩器的簡(jiǎn)稱，它用

25、一種能把電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的晶體在共振的狀態(tài)下工作，以提供穩(wěn)定，精確的單頻振蕩。在通常工作條件下，普通的晶振頻率絕對(duì)精度可達(dá)百萬分之五十，高級(jí)的精度更高。電路中的晶振即石英晶體振蕩器，它與電容構(gòu)成振蕩回路，為片內(nèi)放大器提供正反饋和振蕩所需的相移條件，從而構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。圖3-5 晶振電路圖如圖3-5所示，at89s52芯片中的高增益反向放大器輸入端為引腳xtal1，輸出端引腳為xtal2。通過這兩個(gè)引腳在芯片外并接石英晶體振蕩器和兩只電容(一般取30pf)。這兩個(gè)電容叫晶振的負(fù)載電容，它是根據(jù)晶振廠家提供的晶振要求負(fù)載電容選值的；換句話說，晶振的頻率就是在它提供的負(fù)載電容下測(cè)得的，

26、能最大限度的保證頻率值的誤差，也能保證溫漂等誤差。3.3 溫度傳感器ds18b20模塊3.3.1 ds18b20產(chǎn)品概述 ds18b20是美國(guó)dallas半導(dǎo)體公司繼ds1820之后最新推出的一種數(shù)字化單總線器件。屬于新一代適配微處理器的改進(jìn)型智能溫度傳感器。與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，它能夠直接讀出被測(cè)溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)912位的數(shù)字值讀數(shù)方式?？蓮V泛用于工業(yè)、民用、軍事等領(lǐng)域的溫度測(cè)量及控制儀器、測(cè)控系統(tǒng)和大型設(shè)備中。ds18b20的性能特點(diǎn)如下： （1） 采用dallas公司獨(dú)特的單線接口方式：ds18b20與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與ds18b20

27、的雙向通訊； （2）在使用中不需要任何外圍元件； （3）可用數(shù)據(jù)線供電，供電電壓范圍：+3.0v+5.5v； （4）測(cè)溫范圍：-55+125。固有測(cè)溫分辨率為0.5。當(dāng)在-10+85范圍內(nèi)，可確保測(cè)量誤差不超過0.5，在-55+125范圍內(nèi)，測(cè)量誤差也不超過2； （5）通過編程可實(shí)現(xiàn)912位的數(shù)字讀數(shù)方式； （6）用戶可自設(shè)定非易失性的報(bào)警上下限值； （7）支持多點(diǎn)的組網(wǎng)功能，多個(gè)ds18b20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫 （8）負(fù)壓特性，即具有電源反接保護(hù)電路。當(dāng)電源電壓的極性反接時(shí)，能保護(hù)ds18b20不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但此時(shí)芯片無法正常工作； （9）ds18b20的轉(zhuǎn)換速率比較高

28、，進(jìn)行9位的溫度值轉(zhuǎn)換只需93.75ms； （10）適配各種單片機(jī)或系統(tǒng)； （11）內(nèi)含64位激光修正的只讀存儲(chǔ)rom，扣除8位產(chǎn)品系列號(hào)和8位循環(huán)冗余校驗(yàn)碼(crc)之后，產(chǎn)品序號(hào)占48位。出廠前產(chǎn)品序號(hào)存入其rom中。在構(gòu)成大型溫控系統(tǒng)時(shí)，允許在單線總線上掛接多片ds18b20。3.3.2 ds18b20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理ds18b20采用3腳pr35封裝或8腳soic封裝。其管腳排列見圖3-6圖3-6 ds18b20管腳封裝圖i/o為數(shù)據(jù)輸入/輸出端（即單線總線），它屬于漏極開路輸出，外接上拉電阻后，常態(tài)下呈高電平。udd是可供選用的外部電源端，不用時(shí)接地，gnd為地，nc空腳。ds1

29、8b20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括7部分:寄生電源、溫度傳感器、64位激光（loser）rom與單線接口、高速暫存器（即便筏式ram，用于存放中間數(shù)據(jù)）、th觸發(fā)寄存器和tl觸發(fā)寄存器，分別用來存儲(chǔ)用戶設(shè)定的溫度上下限值、存儲(chǔ)和控制邏輯、位循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（crc）發(fā)生器。ds18b20的測(cè)溫原理見圖3-7。 圖3-7 ds18b20內(nèi)部測(cè)溫原理圖ds18b20是本設(shè)計(jì)中的核心部件，是用來檢測(cè)溫度的傳感器，它自身可以把檢測(cè)到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后通過一根信號(hào)線將轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)直接傳輸給單片機(jī)，供應(yīng)5v的電源就行了，只要對(duì)其進(jìn)行一系列必要的編程，就可以實(shí)現(xiàn)將溫度全部讀出。硬件連接見圖3-8。圖3-8

30、 ds18b20的連接電路3.4 12864液晶顯示屏3.4.1液晶顯示電路ms12864r是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，其顯示分辨率為12864，內(nèi)置8192個(gè)1616點(diǎn)漢字，和128個(gè)168點(diǎn)ascii字符集，利用該模塊靈活的接口方式和簡(jiǎn)單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面。3.4.1.1基本特點(diǎn)（1）低電源電壓(vdd：3.05.5v)；（2）顯示分辨率：12864點(diǎn)；（3）內(nèi)置漢字庫(kù)，提供8192個(gè)1616點(diǎn)陣漢字(簡(jiǎn)繁體可選)；（4）內(nèi)置128個(gè)168點(diǎn)陣字符；（5）2mhz時(shí)鐘頻率；（6）顯示方式：stn、半透、正顯；（7）驅(qū)動(dòng)方式：1/32du

31、ty，1/5bias；（8）視角方向：6點(diǎn)；（9）背光方式：側(cè)部高亮白色led，功耗僅為普通led的1/51/10；（10）通訊方式：串行、并口可選；（11）內(nèi)置dc-dc轉(zhuǎn)換電路，無需外加負(fù)電壓；（12）無需片選信號(hào)，簡(jiǎn)化軟件設(shè)計(jì)；（13）工作溫度：0+55，存儲(chǔ)溫度：-20+60；3.4.1.2模塊接口說明表3-3為串口管腳信號(hào)：表3-3 串口接口管腳信號(hào)管腳號(hào)名稱level功能1vss0v電源地2vdd+5v電源正(3.0v5.5v)3vo對(duì)比度(亮度)調(diào)整4csh/l模組片選端，高電平有效5sidh/l串行數(shù)據(jù)輸入端6clkh/l串行同步時(shí)鐘：上升沿時(shí)讀取sid數(shù)據(jù)15psbh/lh：

32、并口方式；l：串口方式17reseth/l復(fù)位端，低電平有效19avdd背光源電壓+5v20kvss背光電源負(fù)端0vms12864r的串口時(shí)序圖如圖3-9所示、圖3-9 ms12864r的串口時(shí)序液晶電路如圖3-10所示 圖3-10 液晶電路hs12864-15 系列產(chǎn)品硬件特性如下：（1） 提供 8 位，4 位并行接口及串行接口可選（2） 并行接口適配 m6800 時(shí)序（3） 自動(dòng)電源啟動(dòng)復(fù)位功能（4） 內(nèi)部自建振蕩源（5） 6416 位字符顯示ram（ddram 最多16 字符4 行，lcd 顯示范圍162 行）（6） 2m 位中文字型rom（cgrom），總共提供8192 個(gè)中文字型（1

33、616 點(diǎn)陣）（7） 16k 位半寬字型rom(hcgrom)，總共提供126 個(gè)西文字型（168 點(diǎn)陣）（8） 6416 位字符產(chǎn)生ram（cgram）3.4.2 顯示坐標(biāo)關(guān)系3.4.2.1圖形顯示坐標(biāo) 水平方向x以字節(jié)單位 垂直方向y以位為單位 圖3-11 坐標(biāo)顯示圖3.4.2.2漢字顯示坐標(biāo)表3-4 漢字顯示坐標(biāo) x坐標(biāo)line180h81h82h83h84h85h86h87hline290h91h92h93h94h95h96h97hline388h89h8ah8bh8ch8dh8eh8fhline498h99h9ah9bh9ch9dh9eh9fh 表3-4 漢字顯示坐標(biāo)3.4.2.3繪

34、圖ram（gdram）繪圖顯示ram提供1288個(gè)字節(jié)的記憶空間，在更改繪圖ram時(shí)，先連續(xù)寫入水平與垂直的坐標(biāo)值，再寫入兩個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)到繪圖ram，而地址計(jì)數(shù)器（ac）會(huì)自動(dòng)加一；在寫入繪圖ram的期間，繪圖顯示必須關(guān)閉，整個(gè)寫入繪圖ram的步驟如下：1、關(guān)閉繪圖顯示功能。2、先將水平的位元組坐標(biāo)（x）寫入繪圖ram地址；再將垂直的坐標(biāo)（y）寫入繪圖ram地址；將d15d8寫入到ram中；將d7d0寫入到ram中；打開繪圖顯示功能。3.5報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)發(fā)聲部分的電路如圖3-12，就是用p2.0口控制一個(gè)有源蜂鳴器發(fā)聲，作為提示音或報(bào)警音。程序設(shè)定為每當(dāng)溫度超過設(shè)定的溫度范圍時(shí)，蜂鳴器報(bào)警，同

35、時(shí)指示燈閃爍。 圖3-12 發(fā)聲電路圖蜂鳴器有兩個(gè)引腳，其中長(zhǎng)腳為正極，短腳為負(fù)極。其發(fā)聲原理是電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)來驅(qū)動(dòng)振動(dòng)膜發(fā)聲的，因此需要一定的電流才能驅(qū)動(dòng)它11。由于單片機(jī)i/o引腳輸出的電流較小，基本上驅(qū)動(dòng)不了蜂鳴器，因此需要增加一個(gè)電流放大的電路，一般使用三極管來放大電流就可以了。本設(shè)計(jì)中使用三極管8550，p2.3口高電平時(shí)三極管截至，蜂鳴器不發(fā)聲；p2.3口低電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，這樣蜂鳴器的電流形成回路， 發(fā)出聲音。因此，我們可以通過程序控制p2.3腳的電平來使蜂鳴器發(fā)出聲音和關(guān)閉。3.6 本章小結(jié)本章節(jié)介紹了整個(gè)系統(tǒng)的硬件。包括硬件的組成，功能，各引腳功能，詳

36、細(xì)的說明了各個(gè)組成部分在本設(shè)計(jì)中的應(yīng)用和功能實(shí)現(xiàn)，給出了各個(gè)部分的電路圖，這樣學(xué)習(xí)起來比較簡(jiǎn)單。設(shè)計(jì)中涉及的一些知識(shí)是未曾學(xué)習(xí)的，通過網(wǎng)絡(luò)資源和資料從新掌握學(xué)習(xí)。這不僅是獲得了知識(shí)，更重要的是學(xué)習(xí)到了自己學(xué)習(xí)的方法。為以后的終身學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ)。更為工作中設(shè)計(jì)出新的產(chǎn)品提供了方法。4軟件部分設(shè)計(jì)4.1 從機(jī)程序設(shè)計(jì)4.1.1主程序主程序流程圖如圖4-1所示是屏幕繼續(xù)顯示變化曲線及實(shí)時(shí)溫度蜂鳴器報(bào)警指示燈閃爍提示從ds18b20采集數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)并顯示溫度及溫度變化曲線當(dāng)前溫度是否符合報(bào)警條件初始化液晶屏，ds18b20開始否 圖4-1 主程序流程圖單片機(jī)對(duì)液晶和溫度傳感器進(jìn)行初始化, 從ds18

37、b20采集數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)并顯示溫度及溫度變化曲線，當(dāng)溫度達(dá)到或超過設(shè)定溫度值時(shí)，報(bào)警系統(tǒng)啟動(dòng)，蜂鳴器響起并伴有指示燈閃爍提示，在整個(gè)過程中液晶屏顯示實(shí)時(shí)溫度值和溫度曲線的變化情況。4.1.2溫度控制程序圖4-2 ds18b20溫度程序流程圖：no讀取溫度寄存器的值，并經(jīng)過溫度轉(zhuǎn)換返回溫度值。當(dāng)flag-di,keyxuan標(biāo)志位允許時(shí)，將數(shù)字溫度數(shù)據(jù)送到屏幕上顯示發(fā)送跳過讀rom的操作主機(jī)再次發(fā)出復(fù)位脈沖，以檢測(cè)從機(jī)是否有稍微延遲，給硬件一點(diǎn)反應(yīng)時(shí)間啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換發(fā)送跳過讀rom的操作主機(jī)發(fā)出復(fù)位脈沖，以檢測(cè)從機(jī)是否有應(yīng)答檢測(cè)ds18b20序列號(hào)初始化ds18b20開始noyesyes 圖4-2

38、 溫度控制流程圖單片機(jī)初始化溫度傳感器，主機(jī)發(fā)出復(fù)位脈沖，當(dāng)檢測(cè)從機(jī)有應(yīng)答時(shí)，啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換，然后再次檢測(cè)從機(jī)，最后讀取數(shù)值，將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)送到液晶屏幕上顯示。4.1.3液晶屏控制程序圖4-3 液晶顯示子程序圖：字符=0x00?字符代碼送入p0返回寫數(shù)據(jù)入地址+1寫結(jié)束字符地址入dptr寫指令入ir清顯示開始 圖4-3 液晶顯示子程序圖液晶顯示子程序在每次更新顯示內(nèi)容時(shí)都會(huì)被調(diào)用，如上圖所示。每次更新顯示內(nèi)容前，需清顯示清空l(shuí)cd原先的顯示內(nèi)容，清屏指令的指令碼為0x01，即將p0口賦值0x01，然后寫入指令寄存器ir。4.2 本章小結(jié) 本章節(jié)主要介紹了系統(tǒng)軟件部分。包括主程序流程、液晶屏顯示子程序

39、圖和溫度控制程序圖。結(jié)論本文以單片機(jī)的溫度控制和顯示應(yīng)用為背景，介紹了以單片機(jī)為核心系統(tǒng)微處理器控制模塊的基本結(jié)構(gòu)和基本原理，同時(shí)也對(duì)液晶屏、ds18b20溫度傳感器、繼電器等作了介紹。而且本設(shè)計(jì)的使用性能很強(qiáng)，數(shù)字溫度的檢測(cè)和溫度曲線的設(shè)計(jì)在現(xiàn)代生活中廣泛應(yīng)用。通過對(duì)本設(shè)計(jì)的完成情況，使我得到許多受益非淺的東西。其中我認(rèn)為重要的要掌握設(shè)計(jì)主線，只有在把握住主線后，才能夠把各個(gè)模塊設(shè)計(jì)完成。這樣簡(jiǎn)化使設(shè)計(jì)更加的容易。其次，以前沒有接觸到的新知識(shí)通過設(shè)計(jì)也了解和掌握了許多，對(duì)舊的知識(shí)不僅得以鞏固，更重要的是掌握了它們的使用方法。最后，通過設(shè)計(jì)也明確的反映了自身在學(xué)習(xí)當(dāng)中許多不足，為完善自我，培養(yǎng)

40、正確的學(xué)習(xí)態(tài)度打下了良好的基礎(chǔ)。也為以后的工作和學(xué)習(xí)指明了方向，對(duì)我今后的發(fā)展將起到積極的作用。參考文獻(xiàn)1 沈德金,陳粵初等編著.mcs51系列單片機(jī)接口電路與應(yīng)用程序.北京:北京航空航天大學(xué)出版社.2001年4月2周美娟,肖來勝.單片機(jī)技術(shù)及系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京:清華大學(xué)出版社.20073 何立民.mcs-51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京:航空航天大學(xué)出版社.2007 4 童本敏等編.標(biāo)準(zhǔn)集成電路數(shù)據(jù)手冊(cè). 北京:電子工業(yè)出版社 .20075 李光飛,胡佳文,謝象佐,樓然苗編著.單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)例指導(dǎo).北京:航空航天大學(xué)出版社.2004年4月致謝本設(shè)計(jì)在趙肖宇老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下業(yè)已完成，從課題

41、選擇、方案論證到具體設(shè)計(jì)和調(diào)試，無不凝聚著趙老師的心血和汗水，在此向趙肖宇老師表示深深的感謝和崇高的敬意。作為大學(xué)生涯里的最后一項(xiàng)重要課程，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)歷時(shí)數(shù)月，收獲頗豐。從前期的功能設(shè)計(jì)，電路設(shè)計(jì)，網(wǎng)上訂購(gòu)系統(tǒng)元器件，到實(shí)驗(yàn)室半個(gè)多月的辛勞；從硬件上每一條線路的焊接，到軟件上每一條語(yǔ)句的調(diào)試，期間遇到許許多多的難點(diǎn)，眾多意想不到的問題。克服這些困難，需要理論和實(shí)踐的結(jié)合，把知識(shí)融入到設(shè)計(jì)的每個(gè)角落。最終完成整個(gè)設(shè)計(jì)，做出實(shí)實(shí)在在的東西，自是欣喜不已。不積跬步何以至千里，本設(shè)計(jì)能夠順利的完成，也歸功于各位任課老師的認(rèn)真負(fù)責(zé)，在四年的本科學(xué)習(xí)和生活期間，各位老師始終精心指導(dǎo)和無私關(guān)懷著我，使我能

42、夠很好的掌握和運(yùn)用專業(yè)知識(shí)，并在設(shè)計(jì)中得以體現(xiàn)。正是有了他們的悉心幫助和支持，才使我的畢業(yè)論文工作順利完成，在此向八一農(nóng)大，信息技術(shù)學(xué)院的全體老師表示由衷的謝意,感謝他們四年來的辛勤栽培。附錄系統(tǒng)原理圖-附錄#include #include #include #define uint unsigned int#define uchar unsigned char sbit rs=p30; /*數(shù)據(jù)指令 選擇*/ sbit rw=p31; /*讀寫 選擇*/ sbit e=p32; /*讀寫使能*/ sbit ds=p36; /18b20信號(hào)腳sbit feng=p20;sbit hong1=

43、p21;sbit hong2=p22;sbit lv1=p23;sbit lv2=p24;uint temp;uchar bai,shi,ge;float ftemp;uchar code table=0123456789.d;uchar code table1=八一農(nóng)墾大學(xué);uchar code table2=通信工程一李玄彤;uchar code table3=溫度檢測(cè)報(bào)警器;uchar code table4=范圍：1070;void writecom(uchar com);void writedat(uchar dat);void initinal(void);/12mhz晶振 延時(shí)5

44、0微秒void delay50us(uint t) uchar j;for(;t0;t-) for(j=19;j0;j-);void dsreset() / ds18b20初始化函數(shù) uint i; ds=0; /拉低總線開始復(fù)位 i=103; while(i0)i-; ds=1;/釋放總線 i=4; while(i0)i-; / 省去了等待芯片返回應(yīng)答的過程 。bit readbit(void) /ds18b20讀取一個(gè)二進(jìn)制位，參照時(shí)序圖 uint i; bit dat; ds=0;i+; ds=1;i+,i+; dat=ds; i=8;while(i0)i-; return(dat);u

45、char tempread(void) /ds18b20讀取一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù) uchar i,j,dat; dat=0; for(i=0;i8;i+) j=readbit(); dat=(j1); / return(dat);void tempwrite(uchar dat) /ds18b20寫入字節(jié)數(shù)據(jù) uint i;uchar j; bit testb; for(j=1;j1; if(testb=1) / 寫1 ds=0; / 拉低總線以開始一個(gè)寫時(shí)序 i+;i+; ds=1; / 釋放總線 i=8;while(i0)i-; else / 寫0 ds=0; i=8;while(i0)i-;

46、ds=1; i+;i+; void tempchang(void) /溫度轉(zhuǎn)換 dsreset(); delay50us(20); tempwrite(0xcc); / tempwrite(0x44); /uint gettemp() / 獲取溫度 uchar a,b; dsreset(); delay50us(2000); /延時(shí)100毫秒消除恐怖85度 tempwrite(0xcc); / tempwrite(0xbe); / a=tempread(); / b=tempread(); / temp=b; temp4 ; tier_bit=x&0x0f ; if(y32) row=y ; else row=y-32 ; tier+=8 ; writecom(row+0x80); writecom(tier+0x80); read(); readoldh=read(); readoldl=read(); writecom(r