课程设计(论文)-基于51单片机设计的数字温度计.doc

课程设计(论文)说明书题目：基于51单片机设计的数字温度计院（系）：专业：学生姓名：学号：指导教师：2011年12月2日桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸-1-摘要本论文介绍了一种以单片机为主要控制器件，以DS18B20为温度传感器的新型数字温度计。主要包括硬件电路和系统程序的设计。硬件电路主要包括主控制器，测温控制电路和显示电路等，主控制器采用单片机AT89C52，温度传感器采用美国DALLAS半导体公司生产的DS18B20，显示电路采用LCD1602直读显示。测温控制电路由温度传感器组成。系统程序包括主程序，测温子程序和显示子程序等。DS18B20新型单总线数字温度传感器是DALLAS公司生产的单线数字温度传感器，集温度测量和A/D转换于一体，直接输出数字量，具有接口简单、精度高、抗干扰能力强、工作稳定可靠等特点。关键词：单片机；AT89C52；温度传感器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桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸-2-目录摘要.-1-引言.-3-1、设计任务及方案分析.-3-1.1设计任务及要求.-3-1.2设计原则.-3-1.3设计总体方案及分析.-3-1.31系统总体设计.-3-1.32总设计原理图.-4-1.33总设计PCB电路.-4-2、主要芯片简介及部分相关电路结构介绍.-4-2.1AT89C52.-4-2.1.1AT89C52的主要主要功能特性.-4-2.1.2AT89C52的引脚功能及管脚电压.-5-2.1.3复位电路.-6-2.1.4晶振电路.-6-2.2温度传感器DS18B20.-6-2.2.1、DS18B20温度传感器与单片机的接口电路.-9-2.2.2系统整体硬件电路.-10-2.3、LCD1602.-10-2.3.1显示电路.-11-3、软件编程调试及性能分析.-12-3.1主程序.-12-3.2读温度子程序.-13-3.3转换温度子程序.-14-3.4调试性能分析及注意事项.-14-3.4.1软件调试.-14-3.4.2硬件调试.-14-3.4.3注意事项.-14-结论.-15-谢辞.-16-参考文献：.-17-附录.-18-桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸-3-引言随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，其中数字温度计就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用。1、设计任务及方案分析1.1设计任务及要求设计一个以单片机为核心的温度测量系统，可实现的功能：基本范围-50-110精度误差小于1系统具有显示功能，能实时显示测得的实际温度值1.2设计原则一般系统的设计原则包含安全性（稳定抗干扰性），操作的便利性（人性化），实时性，通用性和经济性。1.3设计总体方案及分析数字温度计首先通过温度传感器把温度转化成电信号，这里采用DS18B20直接输出是数字信号不用经过模数转换，采用单片机编程实现十进制转换能够显示的数字信号，然后在液晶屏LCD1602上面显示出来。当然本设计也可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来。不过这种设计需要用到A/D转换电路，其中还涉及到电阻与温度的对应值的计算，感温电路比较麻烦。而且在对采集的信号进行放大时容易受温度的影响出现较大的偏差。所以一开始就不打算采用此种方法进行设计。1.31系统总体设计温度计电路设计总体设计方框图如图1所示，控制器采用单片机AT89S52，温度传感器采用DS18B20，用LCD实现温度显示。图1.31总体设计方框图AT89C51LCD显示DS18B20温度传感器单片机复位时钟振荡桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸-4-1.32总设计原理图1.33总设计PCB电路2、主要芯片简介及部分相关电路结构介绍2.1AT89C52AT89C52是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。2.1.1AT89C52的主要主要功能特性1）兼容MCS51指令系统桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸-5-2）8k可反复擦写(大于1000次）FlashROM；3）32个双向I/O口；4）256x8bit内部RAM；5）3个16位可编程定时/计数器中断；6）时钟频率0-24MHz；7）2个串行中断，可编程UART串行通道；8）2个外部中断源，共8个中断源；9）2个读写中断口线，3级加密位；10）低功耗空闲和掉电模式，软件设置睡眠和唤醒功能；11）有PDIP、PQFP、TQFP及PLCC等几种封装形式，以适应不同产品的需求。2.1.2AT89C52的引脚功能及管脚电压AT89C52为8位通用微处理器，采用工业标准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主IC内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。主要管脚有：XTAL1（19脚）和XTAL2（18脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHz晶振。RST/Vpd（9脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。VCC（40脚）和VSS（20脚）为供电端口，分别接+5V电源的正负端。P0P3为可编程通用I/O脚。在本设计当中，P1作为输入，P2作为输出。P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口P0写“1”时，可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在Flash编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。P1是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。与AT89C51不同之处是，P1.0和P1.1还可分别作为定时/计数器2的外部桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸-6-计数输入（P1.0/T2）和输入（P1.1/T2EX），参见表1。Flash编程和程序校验期间，P1接收低8位地址。表.P1.0和P1.1的第二功能引脚号功能特性P1.0T2，时钟输出P1.1T2EX（定时/计数器2）P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口P2写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器（例如执行MOVXDPTR指令）时，P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器（如执行MOVXRI指令）时，P2口输出P2锁存器的内容。Flash编程或校验时，P2亦接收高位地址和一些控制信号。P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P3口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对P3口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。此时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流（IIL）。P3口除了作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能P3口还接收一些用于Flash闪速存储器编程和程序校验的控制信号。2.1.3复位电路复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。2.1.4晶振电路AT89C52中有一个用于构成内部振荡器的高增益反向放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起构成自激振荡器，如右图所示。外接石英晶体及电容C1、C2接在放大器的反馈回路中构成并联振荡电路，对外接电容C1、C2虽然没有十分严格的要求，但电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低、振荡器工作的稳定性、起振的难易程度及温度稳定性，我们推荐电容使用30PF士10PF.2.2温度传感器DS18B20DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度