2222S2222單片機(jī)的數(shù)字溫度測(cè)量及顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、目 錄 摘要1第1章 緒論11.1 設(shè)計(jì)背景11.2 電路的總體工作原理1第2章 方案論證22.1 題目分析22.2 溫度傳感器的選擇22.3 顯示器的選擇42.4 單片機(jī)的選擇5第3章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)63.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)63.2 溫度傳感電路設(shè)計(jì)73.3 溫度控制電路的設(shè)計(jì)93.4 鍵盤電路的設(shè)計(jì)93.5 顯示電路的設(shè)計(jì)11第4章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)124.1 系統(tǒng)的主程序設(shè)計(jì)124.2 中斷程序的設(shè)計(jì)12第5章 系統(tǒng)的控制145.1 溫控電路及報(bào)警電路的控制145.2 LCD顯示電路的控制155.3 使用說明15參考文獻(xiàn)15 附錄I 電路仿真圖17附錄II 程序18基于AT89S51

2、單片機(jī)的數(shù)字溫度測(cè)量及顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要 隨著科技的不斷進(jìn)步，在工業(yè)生產(chǎn)中溫度是常用的被控參數(shù)，而采用單片機(jī)來對(duì)這些被控參數(shù)進(jìn)行控制已成為當(dāng)今的主流。本文介紹了數(shù)字溫度測(cè)量及自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本文采用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的控制。它的主要組成部分有：AT89S51單片機(jī)、溫度傳感器、鍵盤與顯示電路、溫度控制電路。它可以實(shí)時(shí)的顯示和設(shè)定溫度，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的自動(dòng)控制。通過測(cè)試表明，本設(shè)計(jì)對(duì)溫度的控制有方便、簡單的特點(diǎn)，從而大幅提高了被控溫度的技術(shù)指標(biāo)。關(guān)鍵詞； 單片機(jī)； 溫度傳感器； 鍵盤和顯示 第1章 緒論1.1 設(shè)計(jì)背景 溫度控制廣泛應(yīng)用于人們的生產(chǎn)和生活中，人們使用溫度計(jì)來采集溫度，通過人工操作

3、加熱、通風(fēng)和降溫設(shè)備來控制溫度，這樣不但控制精度低、實(shí)時(shí)性差，而且操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度大。即使有些用戶采用半導(dǎo)體二極管作溫度傳感器，但由于其互換性差，效果也不理想。在某些行業(yè)中對(duì)溫度的要求較高，由于工作環(huán)境溫度不合理而引發(fā)的事故時(shí)有發(fā)生。對(duì)工業(yè)生產(chǎn)可靠進(jìn)行造成影響，甚至操作人員的安全。為了避免這些缺點(diǎn)，需要在某些特定的環(huán)境里安裝數(shù)字溫度測(cè)量及控制設(shè)備。本設(shè)計(jì)由于采用了新型單片機(jī)對(duì)溫度進(jìn)行控制，以其測(cè)量精度高，操作簡單?？蛇\(yùn)行性強(qiáng)，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于生活，醫(yī)療，工業(yè)生產(chǎn)等方面的溫度測(cè)量及控制。本設(shè)計(jì)是一個(gè)數(shù)字溫度測(cè)量及控制系統(tǒng)，能測(cè)柜內(nèi)的溫度，并能在超限的情況下進(jìn)行控制、調(diào)整，并報(bào)警。保證

4、環(huán)境保持在限定的溫度中。1.2 電路的總體工作原理溫度控制系統(tǒng)采用AT89S51八位機(jī)作為微處理單元進(jìn)行控制。采用4X4鍵盤把設(shè)定溫度的最高值和最低AT89S51溫度控制報(bào)警電路顯示電路溫度傳感器鍵盤設(shè)定值存入單片機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，還可以通過鍵盤完成溫度檢測(cè)功能的轉(zhuǎn)換。溫度傳感器把采集的信號(hào)與單片機(jī)里的數(shù)據(jù)相比較來控制溫度控制器。系統(tǒng)框圖如圖1.1： 圖1.1 系統(tǒng)框圖第2章 方案論證2.1 題目分析本設(shè)計(jì)是一個(gè)數(shù)字溫度控制系統(tǒng)，能測(cè)量溫度，并能在超限的情況下進(jìn)行控制、調(diào)整，并報(bào)警。2.1.1 具體指標(biāo)正常工作溫度范圍： 560溫度誤差：<1 2.1.2 具體控制要求根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，要利用

5、溫度傳感器實(shí)時(shí)溫度。當(dāng)溫度高于設(shè)定的溫度時(shí)（60），打開降溫裝置進(jìn)行調(diào)整使溫度在設(shè)定的范圍內(nèi)。當(dāng)溫度低于設(shè)定的溫度時(shí)（5），打開升溫裝置進(jìn)行調(diào)整使溫度在設(shè)定的范圍內(nèi)。同時(shí)要求能設(shè)定溫度。畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是能對(duì)溫度進(jìn)行自動(dòng)的檢測(cè)和控制。設(shè)計(jì)中采用單片機(jī)來控制溫度，因此要有溫度的采集電路，鍵盤顯示電路，溫控電路，報(bào)警電路等幾個(gè)部分。要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要用到的知識(shí)點(diǎn)有單片機(jī)的原理及其應(yīng)用，溫度傳感器的原理和應(yīng)用，及鍵盤和顯示電路的設(shè)計(jì)等。2.2 溫度傳感器的選擇2.2.1 采用模擬集成溫度傳感器集成傳感器是采用硅半導(dǎo)體集成工藝而制成的，因此亦稱硅傳感器或單片集成溫度傳感器，它是將溫度傳感器集成在一個(gè)

6、芯片上、可完成溫度測(cè)量及模擬信號(hào)輸出功能的專用IC。模擬集成溫度傳感器的主要特點(diǎn)是功能單一(僅測(cè)量溫度)、測(cè)溫誤差小、價(jià)格低、響應(yīng)速度快、傳輸距離遠(yuǎn)、體積小、微功耗等，適合遠(yuǎn)距離測(cè)溫、控溫，不需要進(jìn)行非線性校準(zhǔn)，外圍電路簡單。   圖2-1是AD590用于測(cè)量熱力學(xué)溫度的基本應(yīng)用電路。因?yàn)榱鬟^AD590的電流與熱力學(xué)溫度成正比，當(dāng)電阻R1和電位器R2的電阻之和為1k時(shí)，輸出電壓隨溫度的變化為1mV/K。但由于AD590的增益有偏差，電阻也有誤差，因此應(yīng)對(duì)電路進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整的方法為：把AD590放于冰水混合物中，調(diào)整電位器R2，使=273.2mV。或在室溫下(25)

7、條件下調(diào)整電位器,使=273.2+25=298.2（mV）。但這樣調(diào)整只可保證在0或25附近有較高精度。AD590把被測(cè)溫度轉(zhuǎn)換為電流再通過放大器和A/D轉(zhuǎn)換器，輸出數(shù)字量送給單片機(jī)進(jìn)行溫度控制。圖2.1 基于AD590測(cè)溫基本應(yīng)用電路2.2.2 采用數(shù)字單片智能溫度傳感器智能溫度傳感器(亦稱數(shù)字溫度傳感器)是微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)測(cè)試技術(shù)(ATE)的結(jié)晶。目前，已開發(fā)出多種智能溫度傳感器系列產(chǎn)品。智能溫度傳感器內(nèi)部都包含溫度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、信號(hào)處理器、存儲(chǔ)器(或寄存器)和接口電路。有的產(chǎn)品還帶多路選擇器、中央控制器(CPU)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)和只讀存儲(chǔ)器(ROM)。智能溫

8、度傳感器的特點(diǎn)是能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關(guān)的溫度控制量，適配各種微控制器(MCU). 智能溫度傳感器的總線技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，所采用的總線主要有單線(1-WIRE)總線、I2C總線、SMBUS總線和SPI總線。溫度傳感器作為從機(jī)可通過專用總線接口與主機(jī)進(jìn)行通信。智能溫度控制器是在智能溫度傳感器的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的。典型產(chǎn)品有DS18B20,智能溫度控制器適配各種微控制器,構(gòu)成智能化溫控系統(tǒng);它們還可以脫離微控制器單獨(dú)工作,自行構(gòu)成一個(gè)溫控儀。DS18B20是DALLAS公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器,具有3引腳TO92小體積封裝形式;溫度測(cè)量范圍為55125,可編程為9位12位A/D轉(zhuǎn)換精度,

9、測(cè)溫分辨率可達(dá)0.0625,被測(cè)溫度用符號(hào)擴(kuò)展的16位數(shù)字量方式串行輸出，其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生;多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)到3根或2根線上，CPU只需一根端口線就能與諸多DS18B20通信,占用微處理器的端口較少,可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。同DS1820一樣，DS18B20也 支持“一線總線”接口，測(cè)量溫度范圍為 -55+125，在-10+85范圍內(nèi),精度為0.5。DS18B20的精度較差為±0.2 ?，F(xiàn)場(chǎng)溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量。如：環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測(cè)溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。與

10、前一代產(chǎn)品不同，新的產(chǎn)品支持3V5.5V的電壓范圍，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更靈活、方便。而且新一代產(chǎn)品更便宜，體積更小。DALLAS 半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器DS18B20是世界上第一片支持 “一線總線”接口的溫度傳感器。一線總線獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。現(xiàn)在，新一代的“DS1820”體積更小、更經(jīng)濟(jì)、更靈活。使您可以充分發(fā)揮“一線總線”的長處。 DS18B20、 DS1822 “一線總線”數(shù)字化溫度傳感器 。由于DS18B20將溫度傳感器、信號(hào)放大調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換、接口全部集成于一芯片，與單片機(jī)連接簡單、方便，與AD590相比是更新一代的溫度傳感

11、器，所以溫度傳感器采用DS18B20。2.3 顯示器的選擇2.3.1 LED顯示器采用傳統(tǒng)的七段數(shù)碼LED顯示器。LED雖然價(jià)格便宜，但在現(xiàn)代的許多儀表、各種電子產(chǎn)品中逐漸被LCD所取代。2.3.2 LCD液晶屏采用LCD液晶屏進(jìn)行顯示。LCD液晶顯示器是一種低壓、微功耗的顯示器件，只要23伏就可以工作，工作電流僅為幾微安，是任何顯示器無法比擬的，同時(shí)可以顯示大量信息，除數(shù)字外，還可以顯示文字、曲線，比傳統(tǒng)的數(shù)碼LED顯示器顯示的界面有了質(zhì)的提高。在儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。優(yōu)點(diǎn)為：1 顯示質(zhì)量高，由于液晶顯示器的每一個(gè)點(diǎn)收到信號(hào)后就一直保持那種色彩和亮度恒定發(fā)光，因此液晶顯示器

12、的畫質(zhì)高而且不會(huì)閃爍。2 數(shù)字式接口，液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機(jī)的接口簡單操作也很方便。3 功率消耗小，相比而言液晶顯示器的主要功耗在內(nèi)部電極和驅(qū)動(dòng)IC上，因而耗電量比其他器件要小很多。雖然LCD顯示器的價(jià)格比數(shù)碼管要貴，但它的顯示效果好，是當(dāng)今顯示器的主流，所以采用LCD 作為顯示器。2.4 單片機(jī)的選擇2.4.1 采用凌陽單片機(jī)隨著單片機(jī)功能集成化的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域也逐漸地由傳統(tǒng)的控制，擴(kuò)展為控制處理、數(shù)據(jù)處理以及數(shù)字信號(hào)處理（DSP，Digital SignalProcessing）等領(lǐng)域。凌陽的16位單片機(jī)就是為適應(yīng)這種發(fā)展而設(shè)計(jì)的。它的CPU內(nèi)核采用凌陽最新推出的µn

13、SP（Microcontroller and Signal Processor）16位微處理器芯片（以下簡稱µnSP）。圍繞µnSP所形成的16位µnSP系列單片機(jī)（以下簡稱µnSP家族）采用的是模塊式集成結(jié)構(gòu)，它以µnSP內(nèi)核為中心集成不同規(guī)模的ROM、RAM和功能豐富的各種外設(shè)接口部件。µnSP內(nèi)核是一個(gè)通用的核結(jié)構(gòu)。除此之外的其它功能模塊均為可選結(jié)構(gòu)，亦即這種結(jié)構(gòu)可大可小或可有可無。借助這種通用結(jié)構(gòu)附加可選結(jié)構(gòu)的積木式的構(gòu)成，便可形成各種不同系列派生產(chǎn)品，以適合不同的應(yīng)用場(chǎng)合。這樣做無疑會(huì)使每一種派生產(chǎn)品具有更強(qiáng)的功能和更低的成

14、本。利用凌陽單片機(jī)有一定的好處凌陽的優(yōu)勢(shì)是硬件性能，抗干擾能力強(qiáng)，但凌陽單片機(jī)我們沒有系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，這對(duì)于剛接觸單片機(jī)的我們來說不是很容易上手，其價(jià)格也要比89S51昂貴一些，因此我們并沒有將其作為首選。2.4.2 采用AT89S51單片機(jī)由于單片機(jī)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域正得到越來越廣泛的應(yīng)用，世界上許多集成電路生產(chǎn)廠家相繼推出了各種類型的單片機(jī)，在單片機(jī)家族的眾多成員中，MCS-51系列單片機(jī)以其優(yōu)越的性能、成熟的技術(shù)及高可靠性和高性能價(jià)格比，迅速占領(lǐng)了工業(yè)測(cè)控和自動(dòng)化工程應(yīng)用的主要市場(chǎng)，成為國內(nèi)單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域中的主流。單片機(jī)的誕生標(biāo)志著計(jì)算機(jī)正式形成了通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)兩個(gè)分支。通用計(jì)

15、算機(jī)系統(tǒng)主要用于海量高速數(shù)值運(yùn)算，不必兼顧控制功能，其數(shù)據(jù)總線的寬度不斷更新，從8位、16位迅速過渡到32位、64位，并且不斷提高運(yùn)算速度和完善通用操作系統(tǒng)，以突出其高速海量數(shù)值運(yùn)算的能力，在數(shù)據(jù)處理、模擬仿真、人工智能、圖像處理、多媒體、網(wǎng)絡(luò)通信中得到了廣泛應(yīng)用；單片機(jī)作為最典型的嵌入式系統(tǒng)，由于其微小的體積和極低的成本，廣泛應(yīng)用于家用電器、機(jī)器人、儀器儀表、工業(yè)控制單元、辦公自動(dòng)化設(shè)備以及通信產(chǎn)品中，成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中最重要的智能化工具。因此，單片機(jī)的出現(xiàn)大大促進(jìn)了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，成為近代計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展史上一個(gè)重要里程碑。由于MCS系列單片機(jī)集成了幾乎完善的中央處理單元，處理功能

16、強(qiáng)，中央處理單元中集成了方便靈活的專用寄存器，這給我們利用單片機(jī)提供了極大的便利。單片機(jī)把微型計(jì)算機(jī)的主要部件都集成在一塊芯片上，使得數(shù)據(jù)傳送距離大大縮短，運(yùn)行速度更快，可靠性更高，抗干擾能力更強(qiáng)。由于屬于芯片化的微型計(jì)算機(jī)，各功能部件在芯片中的布局和結(jié)構(gòu)達(dá)到最優(yōu)化，工作也相對(duì)穩(wěn)定。51的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)錢便宜,I/O口多,程序空間大。因此，測(cè)控系統(tǒng)中，使用51單片機(jī)是最理想的選擇。單片機(jī)屬于典型的嵌入式系統(tǒng)，所以它是低端控制系統(tǒng)最佳器件。單片機(jī)的開發(fā)環(huán)境要求較低，軟件資源十分豐富，開發(fā)工具和語言也大大簡化。單片機(jī)的典型代表是Intel公司在20世紀(jì)80年代初研制出來的MCS51系列單片機(jī)。MCS51

17、單片機(jī)很快在我國得到廣泛的推廣應(yīng)用，成為電子系統(tǒng)中最普遍的應(yīng)用手段，并在工業(yè)控制、交通運(yùn)輸、家用電器、儀器儀表等領(lǐng)域取得了大量應(yīng)用成果。以MCS-51技術(shù)核心為主導(dǎo)的單片機(jī)已成為許多廠家、電氣公司競相選用的對(duì)象，并以此為基核，推出許多與MCS51有極好兼容性的CHMOS單片機(jī)，同時(shí)增加了一些新的功能,所以用AT89S51。第3章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目前的單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)只能夠仿真單片機(jī)，卻沒有給用戶提供一個(gè)通用的最小系統(tǒng)。由設(shè)計(jì)的要求，只要做很小集成度的最小系統(tǒng)應(yīng)用在一些小的控制單元。其應(yīng)用特點(diǎn)是:（1）全部I/O口線均可供用戶使用。 （2）內(nèi)部存儲(chǔ)器容量有限（只有4KB

18、地址空間）。 （3）應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)具有特殊性 圖 3.1 最小系統(tǒng)圖單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖3.1所示，其中有4個(gè)雙向的8位并行I/O端口，分別記作P0、P1、P2、P3，都可以用于數(shù)據(jù)的輸出和輸入，P3口具有第二功能為系統(tǒng)提供一些控制信號(hào)。時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生MCS-51單片機(jī)工作所必須的時(shí)鐘控制信號(hào)，內(nèi)部電路在時(shí)鐘信號(hào)的控制下，嚴(yán)格地按時(shí)序指令工作。MCS-51內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，該高增益反向放大器的輸入端為芯片的引腳XTAL1，輸出端為XTAL2。這兩個(gè)引腳跨接石英晶體振蕩器和微調(diào)電容，就構(gòu)成了一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。電路中的微調(diào)電容通常選擇為30pF左右，該電容的大小會(huì)影響到

19、振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性。晶體的振蕩頻率為12MHz。把EA腳接高電平，單片機(jī)訪問片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，但在PC值超過0FFFH（4Kbyte地址范圍）時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器內(nèi)的程序。MCS-51的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實(shí)現(xiàn)。采用最簡單的外部按鍵復(fù)位電路。按鍵自動(dòng)復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的來實(shí)現(xiàn)的.我們選用時(shí)鐘頻率為12MHz,C1取47f。3.2 溫度傳感電路設(shè)計(jì)DS18B20的性能特點(diǎn)：采用單總線專用技術(shù)，既可通過串行口線，也可通過其它I/O口線與微機(jī)接口，無須經(jīng)過其它變換電路，直接輸出被測(cè)溫度值（9位二進(jìn)制數(shù)，含符號(hào)位）測(cè)溫范圍為-55-+125，測(cè)量分辨率為0

20、.0625內(nèi)含64位經(jīng)過激光修正的只讀存儲(chǔ)器ROM適配各種單片機(jī)或系統(tǒng)機(jī)用戶可分別設(shè)定各路溫度的上、下限內(nèi)含寄生電源。DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM,溫度傳感器,非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL,高速暫存器。DS18B20的管腳排列如圖3.2所示。 圖 3.2 DS18B20管腳圖在硬件上，DS18B20與單片機(jī)的連接有兩種方法，一種是VCC接外部電源，GND接地，I/O與單片機(jī)的I/O線相連；另一種是用寄生電源供電，此時(shí)UDD、GND接地，I/O接單片機(jī)I/O。無論是內(nèi)部寄生電源還是外部供電，I/O口線要接5K左右的上拉電阻.我們采用的是第一種連接方法,如圖3.3所

21、示:把DS18B20的數(shù)據(jù)線與單片機(jī)的13管腳連接,再加上上拉電阻。 圖 3.3 溫度傳感電路圖DS18B20有六條控制命令，如表3.1所示：表3-1 DS18B20控制命令指    令 約定代碼 操      作    說      明 溫度轉(zhuǎn)換 44H 啟動(dòng)DS18B20進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換 讀暫存器 BEH 讀暫存器9個(gè)字節(jié)內(nèi)容 寫暫存器 4EH 將數(shù)據(jù)寫入暫存器的TH、TL字節(jié) 復(fù)制暫存器 48H 把暫存器的TH、TL字節(jié)寫到E2RAM

22、中 重新調(diào)E2RAM B8H 把E2RAM中的TH、TL字節(jié)寫到暫存器TH、TL字節(jié) 讀電源供電方式 B4H 啟動(dòng)DS18B20發(fā)送電源供電方式的信號(hào)給主CPU CPU對(duì)DS18B20的訪問流程是：先對(duì)DS18B20初始化，再進(jìn)行ROM操作命令，最后才能對(duì)存儲(chǔ)器操作，數(shù)據(jù)操作。DS18B20每一步操作都要遵循嚴(yán)格的工作時(shí)序和通信協(xié)議。如主機(jī)控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換這一過程，根據(jù)DS18B20的通訊協(xié)議，須經(jīng)三個(gè)步驟：每一次讀寫之前都要對(duì)DS18B20進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM指令，最后發(fā)送RAM指令，這樣才能對(duì)DS18B20進(jìn)行預(yù)定的操作。3.3 溫度控制電路的設(shè)計(jì) 圖 3.4

23、溫度控制電路實(shí)際電路如圖3.4所示,通過鍵盤設(shè)定溫度的上下限。把實(shí)際測(cè)量的溫度和設(shè)定的上下限進(jìn)行比較,來控制P0.0、P0.1、P0.7端口的高低電平。把P0.0、P0.1、P0.7端口分別與三極管的基極連接來控制溫度和報(bào)警。當(dāng)測(cè)量的溫度超過了設(shè)定的最高溫度,P2.2由高電平變成低電平,就相當(dāng)于基極輸入為“0”，這時(shí)三極管導(dǎo)通推動(dòng)小風(fēng)扇和控制電路工作，反之,當(dāng)基極輸入為“1”時(shí)，三極管不導(dǎo)通，報(bào)警器和控制電路都不工作。只要控制單片機(jī)的P0.0、P0.1、P0.7口的高低電平就可以控制模擬電路的工作。3.4 鍵盤電路的設(shè)計(jì) 如圖3.6所示，用AT89S51的并行口P1接4×4矩陣鍵盤，

24、以P1.0P1.3作輸入線，以P1.4P1.7作輸出線；液晶顯示器上顯示每個(gè)按鍵的“0F”序號(hào)。對(duì)應(yīng)的按鍵的序號(hào)排列如圖3.5 圖 3.5 按鍵的序號(hào)排列圖圖3.6中微處理單元是AT89S51單片機(jī)，X1和X2接12M的兩腳晶振,接兩個(gè)30PF的起振電容,J1是上拉電阻.單片機(jī)的P1口8位引腳與行列式鍵盤輸出腳相連,控制和檢測(cè)行列式鍵盤的輸入.行線通過上拉電阻接到+5V上,無按鍵按下時(shí),行線處于高電平狀態(tài),有鍵按下時(shí),行線的電平狀態(tài)將由與此行線相連接的列線的電平?jīng)Q定.鍵盤輸入的信息主要進(jìn)程是:1 CPU判斷是否有鍵按下.2 確定是按下的是哪個(gè)鍵.3 把此鍵所代表的信息翻譯成計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的代碼

25、或者其他的特征符號(hào). 圖 3.6 鍵盤硬件電路圖3.5 顯示電路的設(shè)計(jì)液晶顯示器是一種將液晶顯示器件,連接器件,集成電路,PCB線路板,背光源,結(jié)構(gòu)器件裝配在一起的組件。根據(jù)顯示內(nèi)容和方式的不同可以分為,數(shù)顯LCD,點(diǎn)陣字符LCD,點(diǎn)陣圖形LCD在此設(shè)計(jì)中我們采用點(diǎn)陣字符LCD，這里采用常用的2行16個(gè)字的1602液晶模塊。1602采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳接口，其中:第1腳：VSS為地電源第2腳：VDD接5V正電源第3腳：V0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度 第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選

26、擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。 第5腳：RW為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和RW共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平RW為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平RW為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。 第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。第714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。 第1516腳：空腳。與單片機(jī)的連接如圖3.7所示。圖 3.7 液晶顯示電路圖第4章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.1 系統(tǒng)的主程序設(shè)計(jì)主程序是系統(tǒng)的監(jiān)控程序，在程序運(yùn)行的過程中必須先經(jīng)過初始化，包括鍵盤程序，中斷程序，以及各個(gè)控制端口的初始化工作。流程圖如4

27、.1 所示。系統(tǒng)在初始化完成后就進(jìn)入溫度測(cè)量程序，實(shí)時(shí)的測(cè)量當(dāng)前的溫度并通過顯示電路在LCD上顯示。程序中以中斷的方式來重新設(shè)定溫度的上下限。根據(jù)硬件設(shè)計(jì)完成對(duì)溫度的控制。按下4*4鍵盤上的A鍵可以設(shè)定溫度上限，按下B鍵可以設(shè)定溫度下限。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的總體流程圖開始系統(tǒng)初始化開中斷Int0=0？YN溫度上下限設(shè)定溫度測(cè)量溫度測(cè)量顯示系統(tǒng)圖 4.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)流程圖4.2 中斷程序的設(shè)計(jì)MCS-51單片的中斷系統(tǒng)有5個(gè)中斷請(qǐng)求源，用戶可以用關(guān)中斷指令“CLR EA”來屏蔽所有的中斷請(qǐng)求，也可以用開中斷指令“SET EA”來允許CPU接收中斷請(qǐng)求。在本設(shè)計(jì)中我們選用INTO 來作為中斷請(qǐng)求源。I

28、NT1外部中斷請(qǐng)求0，由INTO引腳輸入，中斷請(qǐng)求標(biāo)志為IE0。ORG 0000HLJMP MAINORG 0003H （中斷入口地址）JMP INT0ORG 0038H （主程序的起始地址） MAIN: （主程序）MCS-51響應(yīng)中斷后，就進(jìn)入中斷服務(wù)程序，中斷程序的基本流程圖如下圖 關(guān) 中 斷 現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)開 中 斷中斷處理關(guān) 中 斷現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù)開 中 斷中斷返回 圖 4.2 中斷服務(wù)程序基本流程第5章 系統(tǒng)控制5.1 溫控電路及報(bào)警電路的控制單片機(jī)的P0.0、P0.1、P0.7分別與三極管的基極連接來控制控制溫度(圖5.1)和報(bào)警（圖5.2）。利用面包板搭了一個(gè)PNP9012的偏置電路電路如圖4

29、-4?；鶚O輸入為“0”時(shí)，這時(shí)三極管導(dǎo)通推動(dòng)報(bào)警器和控制電路工作，當(dāng)基極輸入為“1”時(shí)，三極管不導(dǎo)通，報(bào)警器和控制電路都不工作。只要控制單片機(jī)的P0.0、P0.1、P0.7口的高低電平就可以控制模擬電路的工作。 圖 5.1 硬件控制電路圖 5.2 硬件報(bào)警電路5.2 LCD顯示電路的控制加上+5V的電壓把8根數(shù)據(jù)線和P2口連接，把3根控制線和P2.5、P2.6、P2.7連接。給VCC端，GND端接地。VEE端的驅(qū)動(dòng)電壓不要過大，要調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使VEE在0.7伏以下顯示器才能工作。5.3 使用說明鍵盤中阿拉伯?dāng)?shù)字09是數(shù)據(jù)輸入鍵，A鍵是寫上限的功能鍵，B鍵是寫下限的功能鍵，C鍵是取消鍵，其他的

30、鍵置空。參考文獻(xiàn)1 沙占友. 集成溫度傳感器原理與應(yīng)用. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20022 劉君華. 智能傳感器系統(tǒng). 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，19993 沙占友. 智能化傳感器原理與應(yīng)用. 北京：電子工業(yè)出版社，20044 趙負(fù)圖. 傳感器集成電路手冊(cè). 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20025 張毅剛. MCS-51單片機(jī)原理及應(yīng)用. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，20046 李玉峰，倪虹霞 MCS-51系列單片機(jī)原理與接口技術(shù). 北京：人民郵電出版社，20047 林伸茂. 8051單片機(jī)徹底研究經(jīng)驗(yàn)篇. 北京：人民郵電出版社，20048 沙占友. 單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì). 北京：電子工業(yè)出版社

31、，20039 何希才. 傳感器及其應(yīng)用電路. 北京：電子工業(yè)出版社，200110 Intel：MCS-51 Family of Single Chip Mirocomputers Users Manual,199011 吳金戌，沈慶陽，郭庭吉.8051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用M.北京：清華大學(xué)出版社，200212 高峰，單片微型計(jì)算機(jī)與接口技術(shù)M.北京：科學(xué)出版社，2003Based on AT89S51 digital temperature measurement and display system designAbstract As the technology advances in ind

32、ustrial production in the temperature is charged with common parameters, and the use of those charged with SCM to the parameters of control has become the mainstream. In this paper, digital temperature measurement and automatic control system design. In this paper, SCM to achieve the temperature con

33、trol. It is a major component of: AT89S51 SCM, temperature sensor, keyboard and display circuit, temperature control circuit. It can display real-time and temperature settings, and the temperature control. Passed the tests show that the design of the temperature control is convenient and simple char

34、acteristics, thus greatly raising the temperature was charged with the technical indicators.Key words ： MCU Temperature sensor Keyboard and Demonstration 附錄 仿真圖 附錄II 程序DI EQU P3.3DO EQU P3.4CLK EQU P3.5CS EQU P3.6 ; LCD端口定義D2RS EQU P2.7D2RW EQU P2.6D2E EQU P2.5KEYPORT EQU P1 ; DS18B20端口定義TEMPER_L EQ

35、U 36HTEMPER_H EQU 35HTEMPER_NUM EQU 38HFLAG1 BIT 00HDQ BIT P2.4ORG 0000HLJMP MAINORG 0003HJMP INT00ORG 0038HMAIN: MOV SP,#60H SETB P2.0 SETB P2.1 SETB P2.2 SETB EA SETB EX0 SETB P2.0 SEETB P2.1 SETB P2.2 MOV R0,#01H ;清屏并置地址計(jì)數(shù)器AC為0 LCALL DIS_CMD _WRT MOV R0,#38H ;8位數(shù)據(jù)接口，雙行顯示，5*7點(diǎn)陣 LCALL DIS_CMD _WRT

36、CALL DIS_CUR_OFF MOV 42H,#20 MOV 43H,#32XIAN: LCALL GET_TEMPER LCALL DISP LCALL DELAY43MS MOV A,TEMPER_NUM SUBB A,42H JC ZZZL MOV A,TEMPER_NUM SUBB A,43H JNC ZZZ2 SETB P2.0 SETB P2.1 SETB P2.2 JMP XIANZZZL: CLR P2.0 CLR P2.2 JMP XIANZZZ2: CLR P2.0 CLR P2.1 JMP XIANINT0: ;掃描鍵盤程序 LCALL ASKSAO: CLR 01H

37、 LCALL KEY JNB 01H,SAO CJNE A,#10,PAN LCALL ANSW RETIPAN: CJNE A,#12,SAO RETI ;顯示函數(shù)部分，可供調(diào)用DIS_CUR_OFF: MOV R0,#0CH LCALL DIS_CMD_WRT RETDIS_CUR_ON: MOV R0,#0EH LCALL DIS_CMD_WRT RETCHK_BUSY_FLG: MOV P0,#0FFH CLR D2RS NOP NOP NOP LCALL DISPLAY_RD JB ACC.7,CHK_BUSY_FLG RETCLEAR_DIS: MOV R0,#01H LCALL

38、DIS_CMD_WRT RETDIS_CMD_WRT: LCALL CHK_BUSY_FLG MOV P0,R0 CLR D2RS NOP NOP NOP LCALL DISPLAY_WRT RETDIS_DATA_WRT: LCALL CHK_BUSY_FLG CJNE A,#10H,DIS_DAT_WRT1 MOV P0,#0C0H ;1100,00000行起始地址為40 CLR D2RS NOP NOP NOP LCALL DISPLAY_WRTDIS_DAT_WRT1: MOV P0,R0 SETB D2RS NOP NOP NOP LCALL DISPLAY_WRT RETDISPL

39、AY_WRT: CLR D2RW NOP NOP NOP SETB D2E NOP NOP NOP CLR D2E NOP NOP NOP RETDISPLAY_RD: SETB D2RWNOPNOPNOPSETB D2ENOPNOPNOPMOV A,P0NOPNOPNOPCLR D2ENOPNOPNOPRETDIS_DATA_RD: LCALL CHK_BUSY_FLGMOV P0,#0FFHSETB D2RSLCALL DISPLAY_RDRET ;鍵盤程序，出口：A為按鍵值 01H：0無鍵按下 1 有鍵按下KEY: MOV KEYPORT,#0FH MOV A,KEYPOR CJNE A

40、,#0FH,KEYDOWN MOV A,#0FFH RETKEYDOWN:LCALL DELAY43MS MOV KEYPORT,#0FH MOV A,KEYPORT CJNE A,#0FH,KEYDOWN_YES MOV A,#0FFH RETKEYDOWN _YES: MOV B,A MOV KEYPORT,#0F0H MOV A,KEYPORT ORL A,B PUSH 30H MOV 30H,AMOV R3,#10H MOV DPTR,#KEYVALUENEXT_KEY:MOV A,R3 MOVC A,a+dptr CJNE A,30h,NEXTKEYVALUE DEC R3 POP

41、30HWAITKEY_F:MOV KEYPORT,#0FH MOV A,KEYPORT CJNE A,#0FH, WAITKEY_F MOV A,R3 SETB 01H RETNEXTKEYVALUE: DJNZ R3,NEXT_KEY DEC R3 POP 30HWAITKEY_FREE: MOV KEYPORT,#0FH MOV A,KEYPORT CJNE A,#0FH, WAITKEY_FREE MOV A,R3 SETB 01H RETKEYVALUE:DB 0FFH,7EH,7DH,7BH,77H,0BEH,0BDH,0BBH,0B7H,0DEH,0DDH,0DBH,0D7H,0E

42、EH,0EDH,0EBH,0E7HDELAY43MS: PUSH A MOV A,R3 PUSH A MOV A,R2 PUSH AMOV R3,#43DELAY:MOV R2,#0FAHLOOP:NOP ;內(nèi)層循環(huán)為1MS NOP DJNZ R2,LOOPDJNZ R3,DELAY POP A MOV R2,A POP A MOV R3,A POP A RET ;確認(rèn)是否修改溫度設(shè)定ASK: MOV R0,#01H ;清屏并置地址計(jì)數(shù)器AC為0 LCALL DIS_CMD_WRT MOV 40H,#0ZDZ: MOV DPTR,#LINE MOV A,40H MOVC A,A+DPTR MO

43、V R0,A LCALL DIS_DATA_WRT INC 40H MOV A,40H MOVC A,A+DPTR CJNE A,#00H,ZDZ RETLINE: DB " ARE YOU SURE CHANGE T(Y/N)?",00HANSW: MOV R6,42H MOV R7,43H MOV R0,#01H LCALL DIS_CMD_WRT MOV R0,#44H CALL DIS_DATA_WRT MOV R0,#6FH CALL DIS_DATA_WRT MOV R0,#77H CALL DIS_DATA_WRT MOV R0,#6EH CALL DIS_D

44、ATA_WRT MOV R0,#3AH CALL DIS_DATA_WRT MOV 40H,#0 CLR 00H JMP SAO1GAI: MOV R0,#0FEH CALL DIS_DATA_WRT MOV R0,#55H CALL DIS_DATA_WRTMOV R0,#70H CALL DIS_DATA_WRT MOV R0,#3AH CALL DIS_DATA_WRT MOV 40H,#0SAO1: CLR 01H LCALL KEY JNB 01H,SAO1 MOV R1,A MOV B,#10 DIV AB JZ NEXT2 MOV A,A1 CJNE A,#11,XU JB 00