單片機原理及應用課程設計(溫度測量)

1、<p><b>　　信息工程學院</b></p><p>　　課程設計說明書(論文)</p><p>　　題 目: 溫度測量 </p><p>　　課 程 名 稱: 單片機原理及應用課程設計 </p><p>　　專 業(yè): 電子信息工程 <

2、/p><p>　　班 級: 電信 0902 </p><p>　　設計起止時間： 年 月 日至 年 月 日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一、設計功能要求3</p><p>　　二、系統(tǒng)總體設計方案3</

3、p><p>　　三、系統(tǒng)分析與設計3</p><p><b>　　四、源碼清單3</b></p><p>　　五、改進意見與收獲體會3</p><p>　　六、主要參考資料4</p><p><b>　　一、設計功能要求</b></p><p>　

4、　采用數(shù)字式溫度傳感器為檢測器件，進行單點溫度檢測。用數(shù)碼管直接顯示溫度值，微機系統(tǒng)作為數(shù)字溫度計的控制系統(tǒng)。</p><p><b>　?。保疽螅?lt;/b></p><p>　　(1)檢測的溫度范圍：-20℃～70℃，檢測分辨率0.5℃。</p><p>　　(2)用1602液晶屏來顯示溫度值。</p><p>　

5、　(3)超過警戒值（自己定義）要報警提示。</p><p>　　二、系統(tǒng)總體設計方案</p><p>　　本系統(tǒng)是一個基于單片機AT89S51的數(shù)字溫度計的設計，用來測量環(huán)境溫度，測量范圍為-20℃—70℃度。整個設計系統(tǒng)分為4部分：單片機控制、溫度傳感器、數(shù)碼顯示以及鍵盤控制電路。整個設計是以AT89S52為核心，通過數(shù)字溫度傳感器DS18B20來實現(xiàn)環(huán)境溫度的采集和A/D轉(zhuǎn)換，同時因其

6、輸出為數(shù)字形式，且為串行輸出，這就方便了單片機進行數(shù)據(jù)處理，但同時也對編程提出了更高的要求。單片機把采集到的溫度進行相應的轉(zhuǎn)換后，使之能夠方便地在數(shù)碼管上輸出。采用1602液晶屏顯示溫度。</p><p><b>　　三、系統(tǒng)分析與設計</b></p><p><b>　　1．基本工作原理</b></p><p>　　以A

7、T89C51作為核心控制溫度傳感器DS18B20進行實時溫度檢測并顯示，其能夠測量環(huán)境溫度，根據(jù)此溫度設定上下限報警溫度。所以，我們在電路設置了三個按鈕，其中兩個按鈕作于調(diào)控溫度的值的大小，剩下的一個是設置按鈕，利用它來切換到調(diào)控溫度最高值與最低值的界面。當溫度值達到上限或下限值甚至超多它，馬上觸發(fā)報警系統(tǒng)，二極管會閃爍，發(fā)聲器發(fā)聲。</p><p><b>　　溫度計工作原理圖</b>&l

8、t;/p><p>　　2.基本框圖及各個部分的組成</p><p>　　本電路的小系統(tǒng)主要由四部分組成，復位電路、脈沖電路、檢溫電路、顯示電路。</p><p>　　2.1復位電路：計算機在啟動運行的時候都需要復位，使中央處理器CPU和系統(tǒng)中的其他部件都處于一個確定的初始狀態(tài)，并且從這個初始狀態(tài)開始工作。單片機的復位是靠外部電路實現(xiàn)的，51單片機有一個復位引腳RST，高

9、電平有效。</p><p>　　最常用的復位電路 有兩種 一種是有極性電容和一個電阻串聯(lián)，電容接電源端，電阻的一端接地，電容和電阻的公共端接復位端口；另外一種方法是一個按鈕和極性電容并聯(lián)，電容正極與按鈕的公共端接復位電路，另外一個公共端接地。在焊接硬件的時候我們是采用了第一種方法接復位電路的。</p><p>　　2.2脈沖電路：計算機的正常運行是需要脈沖才能正常工作，一個12MHZ的晶振

10、和兩個電容并接一起接到單片機XTAL1和XTAL2的端口，根據(jù)自己程序的需要我們可以選擇產(chǎn)生脈沖的大小，產(chǎn)生脈沖的大小與晶振和電容有關。我們選擇的是一個12MHZ的晶振和22pf的電容。</p><p>　　2.3檢溫電路：DS18B20數(shù)字溫度傳感器</p><p>　　DS18B20內(nèi)部結構主要由四部分組成：64位光刻ROM 、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。

11、DS18B20的外形及管腳排列如下圖1: </p><p>　　DS18B20引腳定義： (1)DQ為數(shù)字信號輸入/輸出端； </p><p>　　(2)GND為電源地； </p><p>　　(3)VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）。</p><p>　　DS18B20的管腳圖</p><p>　

12、　2.4測溫工作:溫度傳感器DS18B20連接時I/O口上要接一個上拉5K左右的電阻，這樣可以保證溫傳感器工作時候的精度，還有抗干擾的作用。</p><p>　　溫度傳感器檢測外界的溫度，得到的數(shù)據(jù)，將進行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完成的溫度數(shù)字將會保留，然后在液晶上顯示，同時也會與程序設計的溫度的上限和下限進行比較，若超出設定的上限和下限的溫度值，就報警。</p><p><b>　　顯

13、示電路：</b></p><p><b>　　第1腳：VSS接地</b></p><p>　　第2腳：VDD接5V正電源。</p><p>　　第3腳：為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10K歐姆的電位器來調(diào)整對比度。</p><p>

14、;　　第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。</p><p>　　第5腳：RW為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當RS和RW共同為低電平時，可以寫入指令或者顯示地址，當RS為低電平RW為高電平時，可以讀忙信號，當RS為高電平RW為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。</p><p>　　第6腳：E端為使能端，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)

15、行命令。</p><p>　　第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。</p><p>　　第15～16腳：屏幕背光引腳</p><p>　　1602與單片機的I/O口電路連接如圖5-5所示：</p><p>　　3.完整溫度測量設計圖：</p><p><b>　　4.程序流程圖：</b>&l

16、t;/p><p><b>　　四、源碼清單</b></p><p>　　#include "reg52.h"</p><p>　　#include "absacc.h"</p><p>　　unsigned char code tab[]={0X3F,0X06,0X5B,0X4F,0X

17、66,0X6D,0X7D,0X07,0X7F,0X6F,0X40};</p><p>　　sbit DQ=0xb7; </p><p>　　sbit P07=0x87; </p><p>　　sbit RED=0x97; </p><p>　　sbit GREEN=0x96; </p><p>　　sbit SET=

18、0x90; </p><p>　　sbit NEXT=0x91;</p><p>　　sbit REDUCE=0x92;</p><p>　　sbit ADD=0x93;</p><p>　　unsigned char tempL=0;</p><p>　　unsigned char tempH=0; </p&

19、gt;<p>　　float temperature;</p><p>　　float temperatureH=35,temperatureL=0; </p><p>　　int tH=1,tL=1;//報警狀態(tài),1為關閉</p><p>　　int m,k=1,l,keyon,keytype,out=0;</p><p>　

20、　void delay(unsigned int time)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned int n;</p><p><b>　　n=0;</b></p><p>　　while(n<time) n++;</p><p&g

21、t;<b>　　return;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void display(float k) </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　if(k>=0) </p><p>&

22、lt;b>　　{</b></p><p><b>　　P2=0xf7;</b></p><p>　　P0=tab[(int)(k/100)];</p><p>　　delay(250);</p><p><b>　　P0=0x00;</b></p><p>

23、<b>　　}</b></p><p><b>　　else </b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　k=-k;</b></p><p><b>　　P2=0xf7;</b></p>

24、;<p><b>　　P0=0x40;</b></p><p>　　delay(250);</p><p><b>　　P0=0x00;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　P2=0xfb; </p><p

25、>　　P0=tab[(int)(k/10)];</p><p>　　delay(250);</p><p><b>　　P0=0x00;</b></p><p><b>　　P2=0xfd;</b></p><p>　　P0=tab[((int)k)%10];</p><p

26、><b>　　P07=1;</b></p><p>　　delay(250);</p><p><b>　　P0=0x00;</b></p><p>　　P2=0xfe; </p><p>　　P0=tab[((int)(k*10))%10];</p><p>　

27、　delay(250);</p><p><b>　　P0=0x00;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　Init_DS18B20(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned

28、 char x=0;</p><p><b>　　DQ=1;</b></p><p><b>　　delay(8);</b></p><p><b>　　DQ=0;</b></p><p>　　delay(85);</p><p><b>　　

29、DQ=1;</b></p><p>　　delay(14);</p><p><b>　　x=DQ;</b></p><p>　　delay(20);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　ReadOneChar(void)</p>

30、;<p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char i=0;</p><p>　　unsigned char dat=0;</p><p>　　for (i=8;i>0;i--)</p><p><b>　　{</b></p><

31、;p><b>　　DQ=1;</b></p><p><b>　　delay(1);</b></p><p><b>　　DQ=0;</b></p><p><b>　　dat>>=1;</b></p><p><b>　　DQ

32、=1;</b></p><p>　　if(DQ) dat|=0x80;</p><p><b>　　delay(4);</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　return(dat);</p><p><b>　　}</

33、b></p><p>　　WriteOneChar(unsigned char dat)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char i=0;</p><p>　　for (i=8;i>0;i--)</p><p>　　{

34、 </p><p><b>　　DQ=0;</b></p><p>　　DQ=dat&0x01;</p><p><b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　DQ=1;</b></p><p&

35、gt;<b>　　dat>>=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　delay(4);</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　ReadTemperature(void)&

36、lt;/p><p><b>　　{</b></p><p>　　char ctempL,ctempH;</p><p>　　Init_DS18B20();</p><p>　　WriteOneChar(0xcc);</p><p>　　WriteOneChar(0x44);</p>&l

37、t;p>　　delay(125);</p><p>　　Init_DS18B20();</p><p>　　WriteOneChar(0xcc);</p><p>　　WriteOneChar(0xbe);</p><p>　　tempL=ReadOneChar(); </p><p>　　tempH=

38、ReadOneChar(); </p><p>　　if(tempH<0xf8)</p><p>　　temperature=((tempH*256)+tempL)* 0.0625;</p><p><b>　　else </b></p><p><b>　　{</b></p>

39、;<p>　　ctempL=tempL;</p><p>　　ctempH=tempH; </p><p>　　temperature=(((~ctempH)*256)+(~ctempL)+1)* 0.0625;</p><p>　　temperature=-temperature;</p><p><b>　　}

40、</b></p><p>　　delay(200);</p><p>　　return(temperature);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void Display2()</p><p><b>　　{</b></p>

41、;<p>　　if(m==0||m==1)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　P2=0xf7;</b></p><p><b>　　P0=0x76;</b></p><p>　　delay(70);</p><

42、p><b>　　P0=0x00;</b></p><p>　　if(m==0&&k==-1) delay(70);</p><p><b>　　else </b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　if(tH==

43、1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　P2=0xfb; </p><p><b>　　P0=0x71;</b></p><p>　　delay(70);</p><p><b>　　P0=0x00;</b&

44、gt;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else </b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　P2=0xfb; </p><p><b>　　P0=0x3f;</b>

45、</p><p>　　delay(70);</p><p><b>　　P0=0x00;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(m==1&&k==-1) dela

46、y(100);</p><p><b>　　else </b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(temperatureH>=0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　P2=0xfd;

47、</p><p>　　P0=tab[(int)(temperatureH/10)];</p><p>　　delay(70);</p><p><b>　　P0=0x00;</b></p><p>　　P2=0xfe; </p><p>　　P0=tab[(int)(temperatureH

48、)%10];</p><p>　　delay(70);</p><p><b>　　P0=0x00;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else </b></p><p><b>　　{</b&g

49、t;</p><p>　　P2=0xfd; </p><p><b>　　P0=0x40; </b></p><p>　　delay(70);</p><p><b>　　P0=0x00;</b></p><p>　　P2=0xfe; </p>&l

50、t;p>　　P0=tab[(int)(-temperatureH)%10];</p><p>　　delay(70);</p><p><b>　　P0=0x00;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p>

51、<p><b>　　}</b></p><p>　　else if(m==2||m==3)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　P2=0xf7;</b></p><p><b>　　P0=0x38;</b>&l

52、t;/p><p>　　delay(70);</p><p><b>　　P0=0x00;</b></p><p>　　if(m==2&&k==-1) delay(70);</p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　{<

53、;/b></p><p><b>　　if(tL==1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　P2=0xfb; </p><p><b>　　P0=0x71;</b></p><p>　　delay(70);&

54、lt;/p><p><b>　　P0=0x00;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else </b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　P2=0xfb; <

55、/p><p><b>　　P0=0x3f;</b></p><p>　　delay(70);</p><p><b>　　P0=0x00;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></

56、p><p>　　if(m==3&&k==-1) delay(100);</p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(temperatureL>=0)</p><p><b>　　{

57、</b></p><p>　　P2=0xfd; </p><p>　　P0=tab[(int)(temperatureL/10)];</p><p>　　delay(70);</p><p><b>　　P0=0x00; </b></p><p>　　P2=0xfe; &l

58、t;/p><p>　　P0=tab[(int)(temperatureL)%10];</p><p>　　delay(70);</p><p><b>　　P0=0x00;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else </

59、b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　P2=0xfd; </p><p>　　P0=0x40; </p><p>　　delay(70);</p><p><b>　　P0=0x00;</b></p><p>

60、;　　P2=0xfe; </p><p>　　P0=tab[(int)(-temperatureL)%10];</p><p>　　delay(70);</p><p><b>　　P0=0x00;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><

61、;b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(l==200){k=-k;l=0;}</p><p><b>　　l++;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　vo

62、id seting()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(SET==1&&NEXT==1&&REDUCE==1&&ADD==1); </p><p><b>　　else </b></p><p><b&g

63、t;　　{</b></p><p><b>　　keyon=1;</b></p><p>　　if(SET==0)keytype=0;</p><p>　　if(NEXT==0)keytype=1;</p><p>　　if(REDUCE==0)keytype=2;</p><p>　

64、　if(ADD==0)keytype=3;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(keyon==1&&SET==1&&NEXT==1&&REDUCE==1&&ADD==1) </p><p><b>　　{</b></p&g

65、t;<p>　　if(keytype==1)</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　if(m>=3)m=0;</p><p><b>　　else m++;</b></p><p><b>　　}</b></p><

66、;p>　　if(keytype==2) </p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(m==0)tH=-tH;</p><p><b>　　if(m==1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　

67、if(temperatureH>(temperatureL+1)) temperatureH--;</p><p>　　else temperatureH=99;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(m==2)tL=-tL;</p><p><b>　　if(m==3)<

68、;/b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(temperatureL>-9) temperatureL--;</p><p>　　else temperatureL=(temperatureH-1);</p><p><b>　　}</b></p&g

69、t;<p><b>　　}</b></p><p>　　if(keytype==3) </p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(m==0)tH=-tH;</p><p><b>　　if(m==1)</b></p><

70、;p><b>　　{</b></p><p>　　if(temperatureH<99) temperatureH++;</p><p>　　else temperatureH=(temperatureL+1);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(m==2

71、)tL=-tL;</p><p><b>　　if(m==3)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(temperatureL<(temperatureH-1)) temperatureL++;</p><p>　　else temperatureL=-9;

72、</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(keytype==0) </p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　keyon=0;</b>

73、</p><p>　　keytype=4;</p><p><b>　　out=1; </b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　keyon=0;</b></p><p>　　keytype=4;</p>

74、<p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void main() </p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　P1=0XFF;</b></p>&

75、lt;p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　ReadTemperature();</p><p>　　display(temperature);</p><p>　　if(SET==0)</p><p>&

76、lt;b>　　{</b></p><p><b>　　out=0;</b></p><p>　　delay(300);</p><p>　　while(SET==0);</p><p><b>　　m=0;</b></p><p><b>　　l=

77、0;</b></p><p><b>　　keyon=0;</b></p><p>　　keytype=4;</p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　Display2(

78、);</p><p><b>　　seting();</b></p><p>　　if (out==1)break;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　delay(200);</p><p>　　while(SET==0);</p>&

79、lt;p><b>　　}</b></p><p>　　if(tH==-1&&temperature>=temperatureH) RED=0; </p><p>　　else RED=1;</p><p>　　if(tL==-1&&temperature<=temperatureL) GREEN

80、=0;</p><p>　　else GREEN=1;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　五、改進意見與收獲體會</p><p>　　經(jīng)過將兩周的單片機課程設計，終于完成了我們的數(shù)字溫度計的設計，雖然沒有完全達

81、到設計要求，但從心底里說，還是高興的，畢竟這次設計把實物都做了出來，高興之余不得不深思呀！ 在本次設計的過程中，我發(fā)現(xiàn)很多的問題，雖然以前還做過這樣的設計但這次設計真的讓我長進了很多，單片機課程設計重點就在于軟件算法的設計，需要有很巧妙的程序算法，雖然以前寫過幾次程序，但我覺的寫好一個程序并不是一件簡單的事，舉個例子，以前寫的那幾次，數(shù)據(jù)加減時，我用的都是BCD碼，這一次，我全部用的都是16進制的數(shù)直接加減，顯示處理時在用對不同

82、的位，求商或求余，感覺效果比較好。還有時序的問題，通過這次的設計我明白了時序才真正是數(shù)字芯片的靈魂，所有的程序我們都可以通過對其時序的理解來實現(xiàn)對其操作，同時體會到了單總線結構的魅力。 從這次的課程設計中，我真真正正的意識到，在以后的學習中，要理論聯(lián)系實際，把我們所學的理論知識用到實際當中，學習單機片機更是如此，程序只有在經(jīng)常的寫與讀的過程中才能提高，這就是我在這次課程設計中的最大收獲。</p><p>

83、　　最重要的是本次設計是三個人一組，讓我們有種組隊做單片機開發(fā)項目的感覺，畢竟一個項目只靠一個人是很難完成的，今后我們做的項目肯定要多人協(xié)作。在這次設計過程中培養(yǎng)了我們的團隊協(xié)作精神，便于我們走到工作崗位后能很快適應工作環(huán)境。</p><p><b>　　六、主要參考資料</b></p><p>　　[1]DS18b20數(shù)據(jù)手冊。</p><p&g

84、t;　　[2] 求是科技編著8051系列單片機C程序設計完全手冊北京: 人民郵電出版社, 2006</p><p>　　[3] 余發(fā)山，王福忠.單片機原理及應用技術.徐州：中國礦業(yè)大學出版社，2003</p><p><b>　　組員分工：</b></p><p>　　于覲嘉：原理圖設計與程序編寫</p><p>　　吳