毕业论文-基于at89s51单片机的电子温度计设计

毕业设计设计（论文）题目基于AT89S51单片机的电子温度计设计专业班级计算机控制技术122班学生姓名指导教师设计时间2015520至201563重庆工程职业技术学院摘要在我们的日常生活和生产过程中，常需要检测及控制温度，温度是生产过程和科学实验中经常遇到的重要参数之一。在生产过程中，为了高效地进行生产，必须对它的主要参数，如温度、湿度、压力等进行有效的控制。温度控制在生产过程起到相当重要的作用。温度测量是温度控制的基础，技术已经趋向简单和成熟。传统的测温元件有热电偶和二电阻。而热电偶和热电阻测出的一般都是电压，再转换成对应的温度，这些方法相对比较复杂，需要比较多的外部硬件支持。在本设计中选用AT89C51型单片机作为主控制器件，选用DS18B20温度传感器作为测温电子元件，通过4位共阳极LED数码显示管并行传送数据，实现温度显示。本设计的内容主要分为两部分，一是对系统硬件部分的设计，包括温度采集电路和显示电路；二是对系统软件部分的设计，应用C语言实现温度的采集与显示。通过DS18B20直接读取被测温度值，送入单片机进行数据处理，之后进行输出显示，最终完成了数字温度计的总体设计。其系统结构简单，数据运行处理速度快，信号采集效果较好，便于实际检测使用。关键词温度，DS18B20，AT89C51目录1绪论811课题的背景及目的812课题的设计目的913国内外的研究状况914课题的主要工作1015论文构成及研究内容112开发工具KEIL1121软件KEIL介绍11211系统概述12212KEILC51单片机软件开发系统的整体结构123数字温度计的方案设计1331设计方案论证与比较13311显示电路方案13312测温电路方案1332系统总体构成图和系统总电路图134系统硬件设计1541核心处理器的设计15411STC89C52的简介15412STC89C52单片机主要特性16413STC89C52单片机管脚图1641480C51单片机的中断系统1941580C51单片机的定时/计数器19416复位电路的设计19417晶振电路的设计2042液晶显示模块21421LCD液晶显示器简介21422液晶显示部分与STC89C52的接口2243数字温度传感器DS18B20简介23431DS18B20概述23432DS18B20的性能特点23433DS18B20的内部结构与管脚23434DS18B20测温原理24435温度采集电路26436DS18B20使用中的注意事项275系统软件设计2751主程序设计2752DS18B20的读写操作28521DS18B20的读操作28522DS18B20的温度数据处理30531602显示部分3254数据测试34总结35致谢36参考文献371绪论11课题的背景及目的随着现代信息技术的飞速发展和传统工业改造的逐步实现能够独立工作的温度检测和显示系统应用于诸多领域。环境温度一直是生物能否较适宜生存的一个重要因素，而人们对环境温度的感知也从单纯的身体感官的感受发展到用各种温度计来对环境温度进行准确的测量。传统的温度采集方法不仅费时费力，而且精度差，单片机的出现使得温度的采集和数据处理问题能够得到很好的解决。传统的温度检测以热敏电阻为温度敏感元件。热敏电阻的成本低，但需后续信号处理电路，而且可靠性相对较差，测温准确度低，检测系统也有一定的误差。与传统的温度计相比，这里设计的数字温度计具有读数方便，测温范围广，测温精确，数字显示，适用范围宽等特点。单片机自1976年由INTEL公司推出MCS48开始，迄今已有三十多年了。由于单片机集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等一系列优点，单片机的应用已经渗透到电力、冶金、化工、建材、机械、食品、石油等各个行业。本设计讨论的单片机多功能定时器的核心是目前应用极为广泛的51系列单片机，配置了外围设备，构成了一个可编程的计时定时系统，具有体积小，可靠性高，功能强等特点。不仅能满足所需要求而且还有很多功能可供开发，有着广泛的应用领域1。20世纪80年代中期以后，INTEL公司以专利转让的形式把8051内核技术转让给许多半导体芯片生产厂家，如ATMEL、PHILIPS、ANALOG、DEVICES、DALLAS等。这些厂家生产的芯片是MCS51系列的兼容产品，准确地说是与MCS51指令系统兼容的单片机。MCS51系列及80C51单片机有多种品种。它们的引脚及指令系统相互兼容，主要在内部结构上有些区别。目前使用的MCS51系列单片机及其兼容产品通常分成以下几类基本型、增强型、低功耗型、专用型、超8位型、片内闪烁存储器型。其中ATMEL公司的标准型AT89单片机因其与MCS51的完全兼容性、优良的工作性能、使用的灵活性以及较高的性能价格比，成为AT89系列单片机的主流机型，在嵌入式控制系统中获得广泛应用。美国DALLAS公司生产的的温度传感器DS1820是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器，在其内部使用了在板ONB0ARD专利技术。全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。“一线总线”独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。现在，新一代的DS18B20体积更小、更经济、更灵活。使你可以充分发挥“一线总线”的优点。同DS1820一样，DS18B20也支持“一线总线”接口，测量温度范围为55C125C，在1085C范围内，精度为05C。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量，如环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。DSL8B20作为测温传感器通过LCD1602并行传送数据，实现温度显示。通过DSL8B20直接读取被测温度值，进行数据转换，该器件的物理化学性能稳定，线性度较好，在55125最大线性偏差小于01。该器件可直接向单片机传输数字信号，便于单片机处理及控制。另外，该温度计还能直接采用测温器件测量温度，从而简化数据传输与处理过程。12课题的设计目的1巩固、加深和扩大单片机应用的知识面，提高综合及灵活运用所学知识解决工业控制的能力。2学习DS18B20数字温度传感器的测温原理，提高运用所学专业知识进行独立思考和综合分析、解决实际问题的能力；3通过对课题设计方案的分析、选择、比较、熟悉单片机用系统开发、研制的过程，软硬件设计的方法、内容及步骤。4学会用PROTEL99SE进行电路原理图和PCB图的绘制。5学习用PSPICE、MULTISIM8等仿真软件进行电路设计和仿真。13国内外的研究状况温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛，但从国内生产的温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高，同日本、美国、德国等先进国家相比，仍然有着较大的差距。成熟的温控产品主要以“点位”控制及常规的PID控制器为主，它们只能适应一般温度系统控制，而用于较高控制场合的智能化、自适应控制仪表，国内技术还不十分成熟，形成商品化并广泛应用的控制仪表较少。随着我国经济的发展，对科研的投入加大，对相关企业资源进行了重组，相继建立了一些国家级，省级的研发机构，开展创新性研究，使我国仪表工业得到了迅速的发展。单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。国内很多公司已经能够独立生产一些高性能的单片机了，例如华为，炬力，中兴等公司。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。目前，高端的32位单片机主频已经超过300MHZ，性能直追90年代中期的专用处理器，而普通的型号出厂价格跌落至几毛钱，最高端的型号也只有10美元。当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。单片机发展有明显的趋势，可靠性及应用越来越水平高和互联网连接已是一种明显的走向。它所集成的部件越来越多；NS（美国国家半导体）公司的单片机已把语音、图象部件也集成到单片机中，也就是说，单片机的意义只是在于单片集成电路，而不在于其功能了；如果从功能上讲它可以讲是万用机。原因是其内部已集成上各种应用电路，它的功耗越来越低和模拟电路结合越来越多。随着半导体工艺技术的发展及系统设计水平的提高，单片机还会不断产生新的变化和进步，最终人们可能发现单片机与微机系统之间的距离越来越小，甚至难以辨认。14课题的主要工作本课题的研究重点是设计一种基于单片机的数字温度计控制系统。利用数字温度传感器DS18B20，此传感器课读取被测量温度值，进行转换。主要工作如下1选好MCU和温度传感器以及显示元件，画出硬件电路图，并且焊接好电路2温度检测器件采用DS18B20数字式温度传感器，利用单总线式连接方式与单片机的串行接口P00引脚相连；3显示电路采用1602液晶，能准确显示温度4编写好程序，调试，以达到设计要求15论文构成及研究内容数字温度计采用温度敏感元件也就是温度传感器（如铂电阻，热电偶，半导体，热敏电阻等），将温度的变化转换成电信号的变化，如电压和电流的变化，温度变化和电信号的变化有一定的关系，这个电信号可以使用模数转换的电路即A/D转换电路将模拟信号转换为数字信号，数字信号再送给处理单元，如单片机或者PC机等，处理单元经过内部的软件计算将这个数字信号和温度联系起来，成为可以显示出来的温度数值，然后通过显示单元，显示出来给人观察。这样就完成了数字温度计的基本测温功能。其主要研究内容包括两方面，一是对系统硬件部分的设计，包括温度采集电路和显示电路；二是对系统软件部分的设计，应用C语言实现温度的采集与显示。通过利用数字温度传感器DS18B20进行设计，能够满足实时检测温度的要求，同时通过LED数码管的显示功能，构成实现温度检测与显示的单片机控制系统，即数字温度计。通过对单片机编写相应的程序可以实现不间断的温度显示，并带有复位功能。2开发工具KEIL21软件KEIL介绍编程使用的软件是KEIL，编程使用C语言。KEILC51是美国KEILSOFTWARE公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。KEIL提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（UVISION）将这些部分组合在一起。运行KEIL软件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系统。假如运用C语言编程，KEIL的使用十分方便，即使不使用C语言而仅用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也能发挥很大作用。211系统概述KEILC51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全WINDOWS界面。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到KEILC51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。下面详细介绍KEILC51开发系统各部分功能和使用。212KEILC51单片机软件开发系统的整体结构C51工具包的整体结构，UVISION与ISHELL分别是C51FORWINDOWS和FORDOS的集成开发环境IDE，可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。开发人员可用IDE本身或其它编辑器编辑C或汇编源文件。然后分别由C51及C51编译器编译生成目标文件OBJ。目标文件可由LIB51创建生成库文件，也可以与库文件一起经L51连接定位生成绝对目标文件ABS。ABS文件由OH51转换成标准的HEX文件，以供调试器DSCOPE51或TSCOPE51使用进行源代码级调试，也可由仿真器使用直接对目标板进行调试，也可以直接写入程序存贮器如EPROM中。使用独立的KEIL仿真器时，注意事项仿真器标配110592MHZ的晶振，但用户可以在仿真器上的晶振插孔中换插其他频率的晶振。仿真器上的复位按钮只复位仿真芯片，不复位目标系统。仿真芯片的31脚（/EA）已接至高电平，所以仿真时只能使用片内ROM，不能使用片外ROM；但仿真器外引插针中的31脚并不与仿真芯片的31脚相连，故该仿真器仍可插入到扩展有外部ROM（其CPU的/EA引脚接至低电平）的目标系统中使用。3数字温度计的方案设计31设计方案论证与比较311显示电路方案方案一采用数码管动态显示使用七段LED数码管，采用动态显示的方法来显示各项指标，此方法虽然价格成本低，但是显示单一，且功耗较大。方案二采用LCD液晶显示采用1602LCD液晶显示，此方案显示内容相对丰富，且价格不高。综合上述原因，采用方案二，使用LCD液晶作显示电路。312测温电路方案方案一由于本设计是测温电路，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，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。方案二进而考虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常容易想到的，所以可以采用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，电路简单，精度高，软硬件都以实现，而且使用单片机的接口便于系统的再扩展，满足设计要求。从以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，费用较低，可靠性高，软件设计也比较简单，故采用了方案二。32系统总体构成图和系统总电路图如图31和图32所示89C52MAX232电平转换PC机键盘电路DS18B20温度传感器1602显示蜂鸣器报警晶振电路图31系统总体构成图图32系统总电路图4系统硬件设计41核心处理器的设计411STC89C52的简介对于单片机的选择，可以考虑使用8031与8051系列，由于8031没有内部RAM，系统又需要大量内存存储数据，因而不适用。所以，我们选用51系列单片机STC89C52。STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程FLASH存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程FLASH，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。具有以下标准功能8K字节FLASH，512字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，内置4KBEEPROM，MAX810复位电路，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。低价位STC89C52单片机可应用于许多高性价比的场合，可灵活应用于各种控制领域，对于简单的测温系统已经足够。单片机STC89C52具有低电压供电和体积小等特点，很适合便携手持式产品的设计使用。系统可用3节电池供电。STC89C52单片机的基本组成框图见图41。【2】时钟电路ROM/EPROM/FLASH4KBRAM128BSFR21个定时个/计数器2CPU总线控制中断系统5个中断源2个优先级串行口全双工1个4个并行口XTAL2XTAL1RSTEAALEPSENP0P1P2P3VSSVCC图41STC89C52单片机结构图由图41可见，STC89C52单片机主要由以下几部分组成1CPU系统8位CPU，含布尔处理器；时钟电路；总线控制逻辑。2存储器系统4K字节的程序存储器（ROM/EPROM/FLASH，可外扩至64KB）；128字节的数据存储器（RAM，可再外扩64KB）；特殊功能寄存器SFR。3I/O口和其他功能单元中断系统（5个中断源，2个优先级）；4个并行I/O口；2个16位定时计数器；1个全双工异步串行口。412STC89C52单片机主要特性1一个8位的微处理器CPU。2片内数据存储器RAM128B，用以存放可以读写的数据，如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据等，SST89系列单片机最多提供1K的RAM。3片内程序存储器ROM4KB，用以存放程序、一些原始数据和表格。但也有一些单片机内部不带ROM/EPROM，如8031，8032，80C31等。目前单片机的发展趋势是将RAM和ROM都集成在单片机里面，这样既方便了用户进行设计又提高了系统的抗干扰性。SST公司推出的89系列单片机分别集成了16K、32K、64KFLASH存储器，可供用户根据需要选用。4四个8位并行IO接口P0P3，每个口既可以用作输入，也可以用作输出。5两个定时器计数器，每个定时器计数器都可以设置成计数方式，用以对外部事件进行计数，也可以设置成定时方式，并可以根据计数或定时的结果实现计算机控制。为方便设计串行通信，目前的52系列单片机都会提供3个16位定时器/计数器。6五个中断源的中断控制系统。现在新推出的单片机都不只5个中断源，例如SST89E58RD就有9个中断源。7一个全双工UART通用异步接收发送器的串行IO口，用于实现单片机之间或单机与微机之间的串行通信。8片内振荡器和时钟产生电路，但石英晶体和微调电容需要外接。最高允许振荡频率为12MHZ。SST89V58RD最高允许振荡频率达40MHZ，因而大大的提高了指令的执行速度。【3】413STC89C52单片机管脚图STC89C52单片机管脚如图42所示图42STC89C52单片机管脚图部分引脚说明1时钟电路引脚XTAL1和XTAL2XTAL218脚接外部晶体和微调电容的一端；在8051片内它是振荡电路反相放大器的输出端，振荡电路的频率就是晶体固有频率。若需采用外部时钟电路时，该引脚输入外部时钟脉冲。要检查8051/8031的振荡电路是否正常工作，可用示波器查看XTAL2端是否有脉冲信号输出。XTAL119脚接外部晶体和微调电容的另一端；在片内它是振荡电路反相放大器的输入端。在采用外部时钟时，该引脚必须接地。2控制信号引脚RST,ALE,PSEN和EARST/VPD9脚RST是复位信号输入端，高电平有效。当此输入端保持备用电源的输入端。当主电源VCC发生故障，降低到低电平规定值时，将5V电源自动两个机器周期24个时钟振荡周期的高电平时，就可以完成复位操作。RST引脚的第二功能是VPD,即接入RST端，为RAM提供备用电源，以保证存储在RAM中的信息不丢失，从而合复位后能继续正常运行。ALE/PROG30脚地址锁存允许信号端。当8051上电正常工作后，ALE引脚不断向外输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率FOSC的1/6。CPU访问片外存储器时，ALE输出信号作为锁存低8位地址的控制信号。平时不访问片外存储器时，ALE端也以振荡频率的1/6固定输出正脉冲，因而ALE信号可以用作对外输出时钟或定时信号。如果想确定8051/8031芯片的好坏，可用示波器查看ALE端是否有脉冲信号输出。如有脉冲信号输出，则8051/8031基本上是好的。ALE端的负载驱动能力为8个LS型TTL低功耗甚高速TTL负载。此引脚的第二功能PROG在对片内带有4KBEPROM的8751编程写入固化程序时，作为编程脉冲输入端。PSEN29脚程序存储允许输出信号端。在访问片外程序存储器时，此端定时输出负脉冲作为读片外存储器的选通信号。此引肢接EPROM的OE端见后面几章任何一个小系统硬件图。PSEN端有效，即允许读出EPROMROM中的指令码。PSEN端同样可驱动8个LS型TTL负载。要检查一个8051/8031小系统上电后CPU能否正常到EPROMROM中读取指令码，也可用示波器看PSEN端有无脉冲输出。如有则说明基本上工作正常。EA/VPP31脚外部程序存储器地址允许输入端/固化编程电压输入端。当EA引脚接高电平时，CPU只访问片内EPROM/ROM并执行内部程序存储器中的指令，但当PC程序计数器的值超过0FFFH对8751/8051为4K时，将自动转去执行片外程序存储器内的程序。当输入信号EA引脚接低电平接地时，CPU只访问外部EPROM/ROM并执行外部程序存储器中的指令，而不管是否有片内程序存储器。对于无片内ROM的8031或8032,需外扩EPROM，此时必须将EA引脚接地。此引脚的第二功能是VPP是对8751片内EPROM固化编程时，作为施加较高编程电压一般12V21V的输入端。1输入/输出端口P0/P1/P2/P3P0口P00P07，3932脚P0口是一个漏极开路的8位准双向I/O口。作为漏极开路的输出端口，每位能驱动8个LS型TTL负载。当P0口作为输入口使用时，应先向口锁存器地址80H写入全1,此时P0口的全部引脚浮空，可作为高阻抗输入。作输入口使用时要先写1,这就是准双向口的含义。在CPU访问片外存储器时，P0口分时提供低8位地址和8位数据的复用总线。在此期间，P0口内部上拉电阻有效。P1口P10P17，18脚P1口是一个带内部上拉电阻的8位准双向I/O口。P1口每位能驱动4个LS型TTL负载。在P1口作为输入口使用时，应先向P1口锁存地址90H写入全1,此时P1口引脚由内部上拉电阻拉成高电平。P2口P20P27，2128脚P2口是一个带内部上拉电阻的8位准双向I/O口。P口每位能驱动4个LS型TTL负载。在访问片外EPROM/RAM时，它输出高8位地址。P3口P30P37，1017脚P3口是一个带内部上拉电阻的8位准双向I/O口。P3口每位能驱动4个LS型TTL负载。P3口与其它I/O端口有很大的区别，它的每个引脚都有第二功能，如下P30RXD串行数据接收。P31RXD串行数据发送。P32INT0外部中断0输入。P33INT1外部中断1输入。P34T0定时/计数器0的外部计数输入。P35T1定时/计数器1的外部计数输入。P36WR外部数据存储器写选通。P37RD外部数据存储器读选通。41480C51单片机的中断系统80C51系列单片机的中断系统有5个中断源，2个优先级，可以实现二级中断服务嵌套。由片内特殊功能寄存器中的中断允许寄存器IE控制CPU是否响应中断请求；由中断优先级寄存器IP安排各中断源的优先级；同一优先级内各中断同时提出中断请求时，由内部的查询逻辑确定其响应次序。41580C51单片机的定时/计数器在单片机应用系统中，常常会有定时控制需求，如定时输出、定时检测、定时扫描等；也经常要对外部事件进行计数。80C51单片机内集成有两个可编程的定时/计数器T0和T1，它们既可以工作于定时模式，也可以工作于外部事件计数模式，此外，T1还可以作为串行口的波特率发生器。416复位电路的设计单片机复位电路的设计如图43所示。该复位电路采用手动复位与上电复位相结合的方式。当按下按键S5时，VCC通过R11电阻给复位输入端口一个高电平，实现复位功能，即手动复位。上电复位就是VCC通过电阻R11和电容C5构成回路，该回路是一个对电容C5充电和放电的电路，所以复位端口得到一个周期性变化的电压值，并且有一定时间的电压值高于CPU复位电压，实现上电复位功能。图43单片机复位电路417晶振电路的设计单片机晶振电路的设计如图44所示。XTAL1（X1）为反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2X2是来自反向振荡器的输出。按照理论上AT89C51使用的是12MHZ的晶振，但实测使用110592MHZ。所以设计者通常用的是110592MHZ。图44单片机晶振电路42液晶显示模块421LCD液晶显示器简介显示器是人与机器沟通的重要界面，早期以显像管CRT/CATHODERAYTUBE显示器为主，但随着科技不断进步，各种显示技术如雨后春笋般诞生，近来由于液晶LCD显示器具有轻薄短小、耗电量低、无辐射危险，平面直角显示以及影像稳定不闪烁等优势，在近年来价格不断下跌的吸引下，逐渐取代CRT之主流地位，显示器明日之星架势十足。液晶是一种既具有液体的流动性又具有光学特性的有机化合物，它的透明程度和呈现的颜色受外加电场的影响，利用这特点便可做成字符显示器。液晶显示器LCD英文全称为LIQUIDCRYSTALDISPLAY，它一种是采用了液晶控制透光度技术来实现色彩的显示器。和CRT显示器相比，LCD的优点是很明显的。由于通过控制是否透光来控制亮和暗，当色彩不变时，液晶也保持不变，这样就无须考虑刷新率的问题。4显示接口用来显示系统的状态，命令或采集的电压数据。本系统显示部分用的是LCD液晶模块，采用一个161的字符型液晶显示模块。点阵图形式液晶由M行N列个显示单元组成，假设LCD显示屏有64行，每行有128列，每8列对应1个字节的8个位，即每行由16字节，共168128个点组成，屏上6416个显示单元和显示RAM区1024个字节相对应，每一字节的内容和屏上相应位置的亮暗对应。一个字符由68或88点阵组成，即要找到和屏上某几个位置对应的显示RAM区的8个字节，并且要使每个字节的不同的位为1，其它的为0，为1的点亮，为0的点暗，这样一来就组成某个字符。但对于内带字符发生器的控制器来说，显示字符就比较简单了，可让控制器工作在文本方式，根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数找出显示RAM对应的地址，设立光标，在此送上该字符对应的代码即可。1602液晶模块简介微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧，常用在袖珍式仪表和低功耗应用系统中。1602的管脚分布如图45所示5图451602的管脚分布各引脚接口说明如表41所示编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液晶显示偏压11D4数据4RS数据/命令选择12D5数据5R/W读/写选择13D6数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA背光源正极8D1数据16BLK背光源负极表41引脚接口说明表第1脚VSS为地电源。第2脚VDD接5V正电源。第3脚VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。第4脚RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。第5脚R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。第6脚E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第714脚D0D7为8位双向数据线。第15脚背光源正极。第16脚背光源负极。422液晶显示部分与STC89C52的接口LCD显示分为静态显示和动态显示。这里采用静态显示，系统通过单片机的串行口来实现静态显示。串行口为方式零状态，即工作在移位寄存器方式，波特率为振荡频率的1/12。当器件执行任何一条将SBUF作为目的寄存器的命令时，数据便开始从RXD端发送。在写信号有效时，相隔一个机器周期后发送控制端SEND有效，即允许RXD发送数据，同时允许从TXD端输出移位脉冲。43数字温度传感器DS18B20简介431DS18B20概述由DALLAS半导体公司生产的DS18B20型单线智能温度传感器,属于新一代适配微处理器的智能温度传感器,可广泛用于工业、民用、军事等领域的温度测量及控制仪器、测控系统和大型设备中。它具有体积小，接口方便，传输距离远等特点。6432DS18B20的性能特点（1）采用单总线的接口方式。与微处理器连接时，仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。（2）测量温度范围宽。测量精度高DS18B20的测量范围为55125；在1085C范围内，精度为05C。（3）在使用中不需要任何外围元件。（4）持多点组网功能。多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点测温。（5）供电方式灵活。DS18B20可以通过内部寄生电路从数据线上获取电源。因此，当数据线上的时序满足一定的要求时，可以不接外部电源，从而使系统结构更趋简单，可靠性更高。（6）测量参数可配置。DS18B20的测量分辨率可通过程序设定912位。（7）负压特性。电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。（8）掉电保护功能。DS18B20内部含有EEPROM，在系统掉电以后，它仍可保存分辨率及报警温度的设定值。DS18B20具有体积更小、适用电压更宽、更经济、可选更小的封装方式，更宽的电压适用范围，适合于构建自己的经济的测温系统，因此也就被设计者们所青睐。433DS18B20的内部结构与管脚DS18B20内部结构主要由四部分组成温度传感器，64位光刻ROM，非挥发的温度报警触发器TH和TL，高速暂存器。DS18B20内部结构及功能DS18B20的内部结构如图46所示。主要包括寄生电源，温度传感器，64位ROM和单总线接口，存放中间数据的高速暂存器RAM，用于存储用户设定温度上下限值的TH和TL触发器，存储与控制逻辑，8位循环冗余校验码（CRC）发生器等7部分764位ROM和单线接口高速缓存存储器与控制逻辑温度传感器低温触发器TL8位CRC发生器高温触发器TH配置寄存器VDD图46DS18B20内部结构DS18B20管脚排列DS1820采用3脚PR35封装或8脚SOIC封装，管脚排列如图47所示。图中GND为地，I/O为数据输入/输出端（即单线总线），该脚为漏极开路输出，常态下呈高电平。VDD是外部5V电源端，不用时应接地。NC为空脚。图47DS18B20的管脚排列图434DS18B20测温原理DS18B20的内部测温电路框图如图48所示，其内部含有两个温度系数不同的温敏振荡器，其中低温度系数振荡器相当于标尺，高温度系数振荡器相当于测温元件，通过不断比较两个温敏振荡器的振荡周期得到两个温敏振荡器在测量温度下的振荡频率比值。根据频率比值和温度的对应曲线得到相应的温度值。这种方式避免了测温过程中的A/D转换，提高了温度测量的精度。低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1。高温度系数晶振随温度变化其震荡频率明显改变，很敏感的振荡器，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入，为计数器2提供一个频率随温度变化的计数脉冲。图中还隐含着计数门，当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲后进行计数，进而完成温度测量。计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将55所对应的基数分别置入减法计数器1和温度寄存器中，减法计数器1和温度寄存器被预置在55所对应的一个基数值。减法计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器1的预置值减到0时温度寄存器的值将加1，减法计数器1的预置将重新被装入，减法计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到减法计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正减法计数器的预置值，只要计数门仍未关闭就重复上述过程，直至温度寄存器值达到被测温度值。图48DS18B20的内部测温电路框图DS18B20内部结构主要由四部分组成温度传感器、64位光刻ROM、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码。64位光刻ROM的排列是开始8位（地址28H）是产品类型的编号，接着的48位是每个DS18B20自身的序列号，并且每个DS18B20的序列号都不相同，因此它可以看作是该DS18B20的地址序列码；最后8位则是前面56位的CRC校验码（CRCX8X5X41）。由于每一个DS18B20的ROM数据都各不相同，因此微控制器就可以通过单总线对多个DS18B20进行寻址，从而实现一根总线上挂接多个DS18B20。DS18B20中的温度传感器用于完成对温度的测量，它的测量精度可以配置成9位，10位，11位或12位4种状态。温度传感器在测量完成后将测量的结果存储在DS18B20的两个8BIT的RAM中，单片机可通过单线接口读到该数据，读取时低位在前，高位在后数据的存储格式如图49所示（以12位转化为例图49温度信号寄存器格式这是12位转化后得到的12位数据，存储在18B20的两个8比特的RAM中，二进制中的前面5位是符号位，如果测得的温度大于0，这5位为0，只要将测到的数值乘于00625即可得到实际温度；如果温度小于0，这5位为1，测到的数值需要取反加1再乘于00625即可得到实际温度。例如125的数字输出为07D0H，250625的数字输出为0191H，250625的数字输出为FF6FH，55的数字输出为FC90H。DS18B20完成温度转换后，就把测得的温度值与TH，TL作比较，若TTH或TTL,则将该器件内的告警标志置位，并对主机发出的告警搜索命令作出响应。因此，可用多只DS18B20同时测量温度并进行告警搜索。435温度采集电路设计的温度采集电路如图411所示。图410温度采集电路图436DS18B20使用中的注意事项DS18B20虽然具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少等优点，但在实际应用中也应注意以下几方面的问题1DS18B20从测温结束到将温度值转换成数字量需要一定的转换时间，这是必须保证的，不然会出现转换错误的现象，使温度输出总是显示85。2在实际使用中发现，应使电源电压保持在5V左右，若电源电压过低，会使所测得的温度精度降低。3较小的硬件开销需要相对复杂的软件进行补偿，由于DS1820与微处理器间采用串行数据传送，因此，在对DS1820进行读写编程时，必须严格的保证读写时序，否则将无法读取测温结果。在使用PL/M、C等高级语言进行系统程序设计时，对DS1820操作部分最好采用汇编语言实现。4在DS18B20的有关资料中均未提及单总线上所挂DS18B20数量问题，容易使人误认为可以挂任意多个DS18B20，在实际应用中并非如此，当单总线上所挂DS18B20超过8个时，就需要解决微处理器的总线驱动问题，这一点在进行多点测温系统设计时要加以注意。5在DS18B20测温程序设计中，向DS18B20发出温度转换命令后，程序总要等待DS18B20的返回信号，一旦某个DS18B20接触不好或断线，当程序读该DS18B20时，将没有返回信号，程序进入死循环，这一点在进行DS18B20硬件连接和软件设计时也要给予一定的重视。5系统软件设计51主程序设计整个系统的功能是由硬件电路配合软件来实现的，当硬件基本定型后，软件的功能也就基本定下来了。从软件的功能不同可分为两大类一是监控软件（主程序），它是整个控制系统的核心，专门用来协调各执行模块和操作者的关系。二是执行软件（子程序），它是用来完成各种实质性的功能如测量、计算、显示、通讯等。每一个执行软件也就是一个小的功能执行模块。这里将各执行模块一一列出，并为每一个执行模块进行功能定义和接口定义。各执行模块规划好后，就可以规划监控程序了。首先要根据系统的总体功能选择一种最合适的监控程序结构，然后根据实时性的要求，合理地安排监控软件和各执行模块之间地调度关系。主程序流程见图51。主程序主程序的主要功能是负责温度的实时显示、读出并处理DS18B20的测量的当前温度值，温度测量每1S进行一次。这样可以在一秒之内测量一次被测温度，其程序流程如51所示图51主程序流程图52DS18B20的读写操作521DS18B20的读操作DSL8B20的主要数据元件有64位激光LASEREDROM，温度灵敏元件和非易失性温度告警触发器TH和TL。DSL8B20可以从单总线获取电源，当信号线为高电平时，将能量贮存在内部电容器中；当单信号线为低电平时，将该电源断开，直到信号线变为高电平重新接上寄生电容电源为止。此外，还可外接5V电源，给DSL8B20供电。DSL8B20的供电方式灵活，利用外接电源还可增加系统的稳定性和可靠性。DS18B20读写时序如图51、52、538图51DS18B20的复位时序图图52DS18B20的写数据时序图图53DS18B20的读数据时序图由时序图可知，DS18B20在复位时需要480US的低电平，等待15US后MCU将总线拉高，等待DS18B20的响应信号；DS18B20在写数据时分为写“0”和写“1”操作，写“0”操作时，DS18B20需要至少60US的总线被拉低，然后在60US内将“0”写入DS18B20中，持续时间至少1US，写“1”操作是只需将写入的“0”改为“1”即可；DS18B20读操作也分为读“0”和读“1”操作，读“0”操作时，总线需要15US被拉低，再拉高45US，然后再15US内将数据读走，读“1”操作同读“0”操作。程序流程图如图53开始DS18B20的初始化启动温度转换读取温度寄存器跳过读序列号的操作跳过读序列号的操作DS18B20的初始化RETLOW低八位HIGH高八位图53DS18B20读取温度的流程图522DS18B20的温度数据处理读出温度数据后，LOW的低四位为温度的小数部分，可以精确到006259，LOW的高四位和HIGH的低四位为温度的整数部分，HIGH的高四位全部为1表示负数，全为0表示正数。所以先将数据提取出来，分为三个部分小数部分、整数部分和符号部分。小数部分进行四舍五入处理大于05的话，向个位进1；小于05的时候，舍去不要。当数据是个负数的时候，显示之前要进行数据转换，将其整数部分取反加一。还因为DS18B20最低温度只能为55，所以可以将整数部分的最高位换成一个“”，表示为负数。图54为温度数据处理程序的流程图。开始提取整数部分存入HT提取小数部分存入LTLT右移三位,将精度降低到05摄氏度HT将小数部分整数化提取符号部分存入SIGNLT是否大于5是否为负数RET负数标志FLAG1YNNY图54温度数据处理流程图（2）温度比较报警子程序此程序是将实际温度与设置的报警上下限比较，决定是否发出报警信号。由于T为实际温度的绝对值，TH、TL也是温度的绝对值，因此判断大小关系时要通过其正负符号来确定。图55温度比较报警子程序531602显示部分1602的读写时序图如56图561602液晶的读时序图图571602的写时序图根据以上时序图可以得出读写程序流程图如图58开始选择写数据写命令RS1|RS0选择写操作RW1使能EN准备好写入的数据DB0DB7禁止EN结束开始选择写数据写命令RS1|RS0选择读操作RW0使能EN禁止EN结束1602的写流程图1602的读流程图图581602的读写流程图54数据测试用手触摸温度传感器，可以发现温度大概显示为372。将温度传感器与冰水混合物接触，显示读数为001，；把温度传感器放入沸水中，显示器显示100，读数精度为01。对设计的温度计进行测试后，其结果表明能达到预设的要求。总结本文重点介绍了单片机和数字传感器DS18B20的原理和功能，并用DS18B20与STC89C52单片机、LCD1602组成数字温度计，有超温报警功能。该系统具有更高速、更灵敏、更简捷地获取被分析、检测、控制对象的温度信息的能力，同时具有良好的抗干扰及环境适应能力（测温范围55125）。因其体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域，且系统结构较为简单，可大规模的采用，成本低廉。通过这次毕业设计使我学习到了很多的东西，不仅加深了对专业知识的理解，而且更好地把理论知识与实践相结合，提高了自身的动手能力和实践水平，增强了学习单片机系统开发与设计的兴趣。由于本人的知识有限，在本设计中不可避免存在一些不足之处，我会在后的学习生活中不断加以完善。致谢经过一个学期的忙碌，毕业设计接近尾声。在此，我要衷心感谢我的导师。在我做毕业设计期间，老师给了我很大的帮助和鼓励。在选题和搜集资料的时候，老师给了很多有用的建议，每个星期老师都抽出时间关心我的设计进度，督促我抓紧时间完成设计，在我遇到困难的时候给予我悉心的关怀、鼓励与指导，尽心尽力。我能顺利完成毕业设计与老师的帮助密不可分。同时也要感谢我的舍友，他们给我提供了很多资料也给了我不少建设性的建议。做毕业设计求期间最大的收获是心理成熟了，期间遇到过很多困难，感谢老师和同学对我的关心、鼓励、帮助，让我用于面对困难，不断前进。闵烊尘二O一五年六月于重庆参考文献1郭天祥51单片机C语言教程M北京电子工业出版社,20092戴永成等基于DS18B20的数字温度测量仪J北华航天工业学院学报，20083于永51单片机C语言常用模块与综合系统设计实例精讲M北京电子工业出版社，2008何立明4康华光电子技术基础（模拟部分）（第五版）M武汉华中科技大学出版社,20075王毅单片机器件应用手册M人民邮电出版社,19956孙育才,苏学成单片微型计算机应用系统设计与实现M南京东南大学出版社,1990117张越等基于DS18B20温度传感器的数字温度计J微电子学，20078吴微,文军单片机原理与制作M武汉武汉大学出版社,199139李勋,林广艳单片微型计算机大学读本M北京北京航空航天大学出版社,19988您好，为你提供优秀的毕业论文参考资料，请您删除以下内容，O_O谢谢ANATIONALSURVEYWASRECENTLYLAUNCHEDTOEVALUATETHEEYEHEALTHOFCHINESECHILDRENANDTEENAGERSONJUNE6,CHINASANNUALNATIONALDAYFOREYECARE,THECHINAYOUTHDEVELOPMENTSERVICECENTERANDZHEJIANGMEDICINE,ALEADINGLISTEDCHINESEPHARMACEUTICALCOMPANY,JOINTLYANNOUNCEDTHEKICKOFFOFTHESURVEYINABOUTONEMONTH,AQUESTIONNAIRECOMPILEDBYTOPEYECAREMEDICALEXPERTSINCHINAWILLBEDISTRIBUTEDTHROUGHMULTIPLEONLINEPARTNERS,INCLUDINGHEALTHSOHUCOM,ASWELLASTHROUGHOFFLINESURVEYEVENTSHELDINUNIVERSITIES,MIDDLESCHOOLSANDPRIMARYSCHOOLSACROSSTHECOUNTRYAREPORTWILLBERELEASEDBASEDONTHESURVEYSTATISTICSANDANALYSIS,ANDMOSTIMPORTANTLY,GUIDELINESFORPARENTSANDYOUTHONHOWTOCAREFORTHEEYESANDPREVENTMYOPIAAGROWINGPROBLEMINCHINASDIGITIZEDSOCIETY,WILLALSOBEATTACHEDONTHEREPORT“MYOPIAISNOTONLYADISEASETHATMAKESPEOPLESEETHINGSBLURRILY,BUTALSOLEADSTOSEVERECOMPLICATIONS,SUCHASGLAUCOMAINCREASEDPRESSUREWITHINTHEEYEBALL,AND