温度显示系统论文

1、俞用工寮废漆破4跣毕业设计（论文）报告题目名称：基于单片机的数字温度器的设计学生姓名：陈美娟学号：1104163239电信1121赵艳启二级学院（系）/专业：能源与电气工程学院/电子信息工程 班 级: 指导教师:2014年5月27日毕业设计（论文）报告曲蒙x索黛漆发将善吃摘要伴随着时期的提高和成长，单片机技术仍然是遍及到各个领域：咱们生活、事业、科研，成为了一种对比成熟的技能。本论文重要讲述了一个基于 at89s51单片机的测温体系，详细描述了使用数字温度传感器ds18b20s设测温系统的进程，要点对传感器在单片机下的硬件衔接，软件编程和各模块系统程序举行的详细分析，也一一介绍对各部分的电路，

2、该系统能够容易的达成温度收集和温度显示，而且该系 统能够按照我们的需要，然后再任意设定上下限报警温度，所以说它行使起来特别 的方便，其拥有的精度高、体积小、功耗低量程宽、灵敏度上等优点，也很适合于 我们日常生活和工、农业生产中的温度测量，也可以把该系统当作温度处理模块嵌入到其它的系统当中去，作为其他主系统的辅助扩展系统。由温度传感器ds18b20与单片机at89s51组成一个最简温度检测系统，该系统结构简单，实现方便，抗干 扰能力强，同样适应于恶劣情况下进行现场温度测量，有很广的应用远景。关键字：单片机at89s51 ds18b20温度报警i俞金工靠廉漆发彩舂吃毕业设计（论文）报告abstra

3、ctwith the improvement and growth period, single-chip technology is still in all fields of our life, career:, scientific research, has become a mature skills.this paper describes a temperature measurement system based on at89s51 microcontroller, a detailed description of the use of digital temperatu

4、re sensor ds18b20 temperature measuring system construction process, features of the sensor hardware interface in microcontroller, a detailed analysis of the software programming and system modules program at one one, also introduces the circuit of each part, the system can easily a temperature coll

5、ection and temperature display, and the system can according to our needs, and then set the alarm temperature, so it is particularly convenient exercise together, it has high precision, small volume, low power consumption, wide measuring range, sensitivity advantages,isalso verysuitable for our dail

6、y lives and industrial,agricultural production in the temperature measurement,canalso takethis systemasthe temperatureprocessingmoduleembedded in othersystems,as other auxiliary systemsystem.a temperature sensor ds18b20and microcontroller at89s51consisting of asimpletemperature detection system,the

7、systemhas the advantages of simple structure,easy implementation,strong anti-interference ability,alsomeet theon-site temperaturemeasurementin theworst case,hasa wideapplicationprospect.keywords： mcu , ds18b20, temperature alarm#毕业设计（论文）报告1绪论 11.1 基于单片机温度测量系统的研究背景 11.2 基于单片机温度测量系统的发展现状 11.3 于单片机温度测量

8、系统的研究的目的和意义 21.4 基于单片机温度测量系统主要研究内容 22温度测量系统总体设计方案 32.1 方案一 32.2 方案二 42.3 方案比较与选择 53系统器件选择 63.1 单片机选择 63.2 温度传感器的选择 84硬件设计电路 124.1 温度计电路设计原理图 124.2 单片机模块 134.3 显示电路 144.4 温度采集模块 154.5 温度报警电路 175软件设计 185.1 概述 185.2 主程序模块 185.3 显示数据刷新子程序 195.4 温度数据处理程序 205.5 报警模块流程 225.6 中断设定流程 22结论和体会 24致谢 25参考文献 26附录

9、一 27iii毕业设计（论文）报告曲蒙x案破漆发将善吃1绪论1.1 基于单片机温度测量系统的研究背景温度数我们日常生产和生活中实时在接触到的物理量，但是它是看不到的，仅凭感觉只能感觉到大概的温度值，传统的指针式的温度计虽然能指示温 度，但是精度低，使用不够方便，显示不够直观，数字温度计的出现可以让人 们直观的了解自己想知道的温度到底是多少度。伴随着时期的提高和成长，单片 机技术仍然是遍及到各个领域：咱们生活、事业、科研，成为了一种对比成熟的技 能，单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它给人带来的方便也是无可置疑的， 其中数字温度计就是一个典型的例子。与传统的温度计相比，其具有读数方便，测 温范

10、围广，测温准确，输出温度采用数字显示，主要用于对测温要求比较准确的场 所，或科研实验室使用。该设计控制器使用 atme公司的at89s51单片机，测温传 感器使用dallas司ds18b20用液晶来实现温度显示。1.2 基于单片机温度测量系统的发展现状单片机，更确切的应称作微控制器，是 20世纪70年代中期发展起来的一种面 向控制的大规模集成电路模块，具特点是功能强大、体积小、可靠性高、价格低廉。 社会的发展使人们对传感器的要求也越来越高，现在的温度传感器正在基于单片机 的基础上从模拟式向数字式，从集成化向智能化、网络化的方向飞速发展，并朝着 高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发

11、虚拟传感器和网络传感器、 研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展，在这方面，日本、美国、德国、瑞典 和其他国家利用其先进技术，目前生产了一批商品化的性能优异的温度控制器和仪 表，到目前为止，温度控制系统及仪表国外已经朝着高精度快速发展的智能化、小 型化等方面发展。国内、外温度测量系统的发展非常迅速，比如机房温度的监控，蔬菜大棚温度 的监控报警等等。温度的检测与报警已经涉及到人们生活的各个领域了，各个角落 了，越来越先进的温度检测报警系统由世界各国的科学家在研制中，其努力也都是 为了能用于各个领域的检测和掌控，为了人们的生活、工作，也为了工业、农业生 产做好保障工作。温度测量报警系统有很大的发展

12、空间，国内也在这方面投入大量的人力物力进 行新产品的研发。温度测量系统发展到这个时代有一个非常具有代表性的产品，很 多人都应该听说，那就是国内非典时期用到的“红外温度测量报警装置”。所以说 温度测量报警系统在我们的生活和工作中是具有重要意义的。第3页共38页目前的温度测量报警项目是随着科学技术的飞速发展，国家在进行项目的各种 试验研究工作，为了更好的检测温度，从而控制，可以让我们更好的生活，工作和 学习。此外，由于很多国家都在进行此项目的研究，所以温度测量控制领域正在不 断的扩大，国内外共同研制仪器，去实现温度测量控制，所以说“温度测量控制” 这个项目研究正向着全球化的方向发展着，我们都愿意看

13、到其发展。1.3 于单片机温度测量系统的研究的目的和意义在这次设计中，要熟悉制作一个产品的总体流程，能熟练使用一些必要的设计 工具和仿真工具等。数字温度计会根据使用的传感器的不同、ad转换电路及处理单元的不同，从而它的精度、稳定性、测温范围等都会有不同，这就要根据 实际情况选择符合实际情况的数字温度计。另外作为能源与电气工程学院的学 生，通过基于单片机数字温度计的设计可以提高自己理论联系实际的能力，可 以更好的掌握所学的专业理论知识，也培养了自己的动手能力，同时，也培养 了信息搜集能力和分析问题解决问题的能力。如果出现温度控制不好的情况，那 就可能会引起生产安全事故、产品质量和产品数量等一系列

14、的问题。虽然说温度控 制很重要，但是在控制好温度的时候，常常会遇到意想不到的困难。由于温度控制 具有工况复杂、参数多变、运行惯性大、控制滞后等这些特点 ，所以它对控制调节器 要求还是比较高的。1.4 基于单片机温度测量系统主要研究内容本文将介绍一种基于单片机的温度计，将程序下载入单片机中，电路板接上电 源，电源指示灯亮，按下开关按钮，数码管显示当前温度。此数字温度计采用的温 度敏感元件也就是温度传感器（如柏电阻，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，如线性关系，一定的曲线关系等，这个电信号可以使用模数转换的电

15、路即ad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。它具有数字化输出，可测量远距离的点温度。系统具有 微型化、微功耗、测量精度高、功能强大等特点，加之ds18b20内部的差错检验，所以它的抗干扰能力强，性能可靠，结构简单。本系统是以at89s51单片机作为主控系统，然后再利用 ds18b2o字温度传感 器作为温度传感器件。接着通过四位共阴极数码管作为显示器件，最后通过单片机 控制继温度显示温度。当温度高于设定最高温度或者低于设定的最低温度的时候， 蜂鸣器会发出报警声，并伴

16、随红灯的闪烁。病金工靠就漆发彩舂吃2温度测量系统总体设计方案2.1 方案一方案一是选用热电偶温差电路进行测温， 热电偶的构成如图2.1所示。温度 检测部分可以使用低温度的热电偶，热电偶由两个焊接在一起，不同的金属丝， 热电偶的热电势由两种金属的接触电位和单一导体的温差电势产生的。通过使用一个参考节点在一个已知的温度和测量电压， 可以推断出的检测节点温度。数据 采集部分是采用a/d通道单片机，测量温度的变化将取决于电压或电流收集不 同，在进行a / d转换之后，可以用单片机进行数据的处理，从而通过显示电路， 来测得的温度可以显示。利用热电偶的优点是工作温度范围很宽，体积小，但它们也有输出电压小、

17、容易遭受线回路的噪声和漂移的高等缺点，并且需要使用 a/d转换电路的设计，所以热电路会更麻烦。图2.1热电偶电路图系统的工作主要包括：1、对a/d0809的数据采集2、自动手动工作方式检测3、 温度的显示等，由单片机来处理这几项功能的信号通过输入输出电路。此外还有复 位电路、晶振电路、启动电路等。手动复位键、a/d转换芯片，处理芯片为51芯片, 执行机构有4位数码管、报警器等都是现场输入硬件。如图 2.2所示是热电偶温度 测量电路系统框图。俞金工孝廉深发彩舂吃毕业设计（论文）报告图2.2热电偶温度测量电路系统框图2.2 方案二方案二是选用数字温度芯片 ds18b20测量温度，输出信号全数字化。

18、因为单片 机处理、控制方便，所以节省了大量的传统的温度测量方法的外围电路。而且该芯 片的物理化学性很稳定，线形也较好，所以它能用做工业测温元件。研究测试表明， 在0100摄氏度时，此元件的最大线形偏差小于 1摄氏度。其中一个最大的特点 是采用ds18b20i总线的数据传输，由数字温度传感器 ds18b2阱口单片机at89s51 单片机温度测量单元，它直接输出数字信号的温度，可以直接连接到计算机。在这 种方式中，温度测量系统结构简单，体积也不大。用51单片机控制和软件编程的自由度会比较大，可通过编程实现各种算法和逻辑控制，体积小，硬件实现简单，安 装更方便。可以和多个ds18b2m行单独控制，也

19、可以与pc机进行通信的数据上传， 另外at89s51单片机也被广泛应用于工业控制，编程技术和功能的外围电路与使用 非常成熟。本系统采用at89s51芯片的实时温度检测、温度传感器 ds18b20b勺实时温度检 测和显示，根据环境温度可达到快速测量，并可根据需要设定上下限报警温度。本 系统扩展性十分强，它可以在设计中加入时钟芯片ds1302为了获取时间数据，在数据处理的同时显示时间，并可以利用 at24c16芯片，将其作为存储器件，以此来对 某些时间点的温度数据进行存储，利用键盘来进行调时和温度查询，获得的数据可 以通过max2325片与计算机的rs232接口进行串口通信，给采集和整理时间温度数

20、 据带来了方便。系统框图如图2.3ds18b20温度测温体系框图所示。第#页共38页毕业设计（论文）报告图2.3 ds18b20温度测温体系框图2.3 方案比较与选择从上述两个方案，很容易看出方案一的测温装置可测温度范围宽、测量装置体 积小，但是线性误差较大。方案二的温度测量装置的电路简单，精度高，实现方便, 软件的设计是比较简单的，这种设计方案的比较实用，故本次设计采用了方案二。第9页共38页俞金工孝廉速发彩孝院3系统器件选择3.1 单片机选择at89s51是美国atmel公司出产的低功耗，高性能 cmos8位单片机，片内含 4kbytes的可编程的flash只读程序存储器，与标准8051指

21、令系统及引脚兼容。 芯片共有40个引脚，引脚的排列顺序为从左上方，如图 3.1所示。左边那列逆时针 数起，依次为1, 2, 3, 440,其中芯片的1脚顶上有一个凹点。在单片机的40个引脚中，电源引脚2根，外接晶体振荡器引脚2根，控制引脚4根以及4组8 位可编程i/o引脚32根。由于它集flash程序存储器，既可在线编程（isp）,也 可用传统方法进行编程，所以低价位 at89s51单片机可适用于许多高性价比的应用 场合，可灵活应用于各种控制领域，对于此次简单的测温系统已经足以。单片机 at89s51具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系 统的设计需要，很适合便携手持

22、式产品的设计使用系统，可以用二节电池供电。3.1.1 at89s51的性能特点 与mcs-51兼容 4k字节可编程闪烁存储器 寿命：1000写/擦循环 数据保留时间：10年 全静态工作：0hz-24hz 三级程序存储器锁定 128*8位内部ram 32可编程i/o线 两个16位定时器/计数器 5个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路1piopwpllp0p12pq2p13p 时p14fc4p15帼p16pd6p17pd7国门arb95slp30nnp22hp23top24p25elffpp26p2?x)resetkxdt耳口rdhle范wrpeen3923s33

23、74%5356343383221皿15222324142531至271928附199130工图3.1 at89s51 单片机引脚明细图3.1.2 at89s51 引脚功能介绍at89s51单片机的封装是40引脚双列直插式封装，如图3.1所示的是其引脚 排列和逻辑符号。各引脚功能简单介绍如下： vcc供电电压 gnd接地 p0 口： p0 口为一个8位漏级开路双向i/o 口，每一个管脚可吸收8ttl门电流。 当p1 口的管脚写“1”时，被定义为高阻输入。p0可以用于外部程序数 据存储器，它还可以被定义为数据/地址的第八位。在flashy程时，p0 口是作为原码输入口，当flash8行校验时，p0

24、会输出原码，此时的p0 外部电位必须被拉高。 p1 口： p1 口其中一位的电路图，p1 口为8位准双向口，每一位均可单独定义 为输入或输出口，当作为输入口时，1写入锁存器，q（非）=0, t2截止， 内上拉电阻将电位拉至1”,此时该口输出为1,当0写入锁存器， q（非）=1,t2导通，输出则为0。 p2 口： p2 口是一个8位双向i/o 口，为了内部上拉电阻的，p2 口缓冲器可接 收输出4个ttl门电流，当p2 口被写“1”时，其管脚电位被内部上拉 电阻拉高，且作为输入。作为输入时，p2 口的管脚电位被外部拉低，将 输出电流，这是由于内部上拉的缘故。p2 口当被用于外部程序存储器或 者16

25、位地址外部数据存储器进行存取的时候，p2 口会输出地址的高八位。在给出地址“1”时，并且对外部八位地址数据存储器进行读写时， 它利用内部上拉的优势，p2 口输出其特殊功能寄存器的内容。p2 口在 flash程和校验时，是接收高八位地址信号和控制信号的。 p3 口： 3 口为准双向口，3 口的输入输出及p3 口锁存器、中断、定时/计数器、 用行口和特殊功能寄存器有关，p3口的第一功能和p1 口一样可作为输 入输出端口，同样具有字节操作和位操作两种方式，在位操作模式下， 每一位均可定义为输入或输出。我们着重讨论p3 口的第二功能，p3 口的第二功能各管脚定义如下：p3.0用行输入口（rxd）;p3

26、.1用行输出口（txd）;p3.2外中断 0（int0）;p3.3外中断 1（int1）;p3.4定时/计数器0的外部输入口（t0）;俞金工靠蹶深发彩舂吃p3.5定时/计数器1的外部输入口（t1）;p3.6外部数据存储器写选通（wr）;p3.7外部数据存储器读选通（rd）。同时p3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 rst复位输入。当振荡器使用复位器件时，为了保持rst却两个机器周期的高电平时间。 ale / prog:在平时，ale端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为 振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。 当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电

27、平用于锁存地址的地位享 节。在flashy程期间，此引脚用于输入编程脉冲。然而要注意的是： 每当用作外部数据存储器时，它都将跳过一个ale脉冲。如果想要禁止 ale的输出，那可以在sfr8eh勺地址上置0。此时，ale只有在执行 movx mov凿令的时候，ale才会起作用。另外，该引脚被略微拉高。 如果微处理器在外部执行状态ale禁止，置位会无效。 psen外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取址期间，每个机器 周期psen有两次有效。但在访问外部数据存储器时，就不会出现这 两次的有效psenb号。 ea/vpp当ea保持低电平时，用来访问外部 rom但是注意加密方式1时，ea 将内

28、部锁定为reset当ea端保持高电平时，访问内部 rom在flash 编程期间，此引脚也用于施加12v编程电源（vpp）。 xtal1反向振荡放大器的输入、内部时钟工作电路的输入。 xtal2来自反向振荡器的输出。3.2温度传感器的选择ds18b2cw度传感器是美国dalla芥导体公司推出的一种改进型智能温度传感 器，和传统的热敏电阻等测温元件相比较而言，它的优点是能够直接读出被测的温 度，还可以根据实际要求，通过简单的编程实现9-12位的数字值读数方式。to- 92封装的ds18b20i勺弓唧排歹如图3.2,其引脚功能描述如表格3.3。俞金工靠蹶深发彩舂吃毕业设计（论文）报告图3.2 ds1

29、8b20引脚图表3.3 ds18b20引脚明细功能描述序号名称引脚功能描述1gnd地信号2dq数据输入/输出引脚。开漏单总线接口引脚。 当被用着在寄生电源下，也可以向器件提供电 源。3vdd可选择的vdd引脚。当工作于寄生电源时此引 脚必须接地。3.2.1 ds18b20 的性能特点独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信；多个ds18b2触够并联在惟一的三线上，来完成多点组网功能；无须外部器件；可通过数据线供电，电压范围：3.05.5v;零待机功耗；温度以9或12位数字；用户可定义报警设置；报警搜寻命令识别、标志超出程序限定温度（温度报警条件）的器件;负电压特征，在电源极性接反的情况下，温度

30、计不会因发热而烧毁，只是不 能正常工作。3.2.2 ds18b20使用中的注意事项ds18b20温度传感器的优点是：测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用 口线少等，它虽然有这些优点，但在实际应用中以下几方面的问题是需要注意的：1 . ds18b20要必须被保证从测温结束到将温度值转换成数字量之间，有一定的 转换时间，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，电源电压应该使其保持在 5v左右，如果出现电源电压 过低的现象，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。当程序ds1820tt行读写程序的时候，必须严格保证读写时序，否则

31、将无法读取温度的测量结果，因为 ds1820 传感器与单片机之间采用串行数据传输模式。在pl/m的使用时候，利用系统编程的高级语言如c语言，对ds1820j!行部分最好用汇编语言实现4 .因为他们没有提到ds18b2cs在对单总线ds18b2o量的问题相关的数据， 所以很容易让人误以为可以任意挂多个 ds18b20但在实际应用中，我们会发现事实 并非如此，如果挂ds18b2冲总线的数目超过8个的时候，微处理器的总线驱动问 题就需要被解决了，在多点温度测量系统设计中应注意这一点。5 .在ds18b2湿度编程设计中，向ds18b20发送温度转换命令后，程序会先等 待ds18b20勺返回信号，如果出

32、现某个 ds18b20接触不好或断线情况的，当程序读 该ds18b20时，就会没有返回信号，程序就会进入死循环，当ds18b20勺硬件连接和软件设计必须高度它的重要性。3.2.3 ds18b20测温原理如图3.4所示是ds18b20勺测温道理，图中低温度系数晶振的振荡频率用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器 1,它受温度的影响很小，高温度系数晶振随 温度变化其震荡频率明显改变，所发生的信号作为减法计数器 2的脉冲输入，本图 还隐含了计数门，当计数门被打开的时候，ds18b2僦会对低温度系数振荡器产生的 时钟脉冲，进行计数，进而完成温度的测量.高温度系数振荡器决定了计数门的开启时间，每次测量

33、前，首先将-55 c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所对应的一个基数值上：-55 c。低温度系数晶振产生的脉冲信号被减法计数器 1进行减法计数，当出现减法计 数器1的预置值减到0的情况的时候，温度寄存器的值就会加1,然而将重新装入减 法计数器1的预置，低温度系数晶振产生的脉冲信号被减法计数器 1重新开始进行计 第11页共38页俞金工孝廉漆发彩舂吃毕业设计（论文）报告数，这样循环下去，直到出现减法计数器 2计数到0的情况，然后温度寄存器值的累加被停止，此时温度寄存器中的数值即为所测温图3.4中的斜率累加器的数值，它用于补偿和修正测温过程中的非线

34、性其输出，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， 这就是ds18b20 的测温原理。另外，由于ds18b20i线通信功能是分时完成的，他有严格的时隙概念，因此读写时序很重要。系统对 ds18b20勺各种操作必须按协议进行。操作协议为：初始化ds18b20（发复位脉冲）一发romft能命令一发存储器操作命令一处理数据。图3.4 ds18b20测试温度的原理图在常温条件下，ds18b20的测温分辨力：0.5 c,可采用下述方式获取高分辨率 的温度衡量结果：首先用ds182ctt应的读暂存器指令（beh读出以0.5 c为分辨率 的温度测量结果，然

35、后去除掉测量结果中的最低有效位（lsb）,彳4到tz所测实际温度的整数部分，然后再用 beh指令取计数器1的计数剩余值：cs和每度计数值： cq考虑到ds1820m量温度的整数部分以0.25 c、0.75 c为进位界限的干系，实际 温度ts可用下式计算：ts= （tz-0.25 c） +（cd-cs）/cd4硬件设计电路4.1 温度计电路设计原理图如图4.1所示，控制器使用单片机at89c51温度计传感器利用ds18b20用液晶 完成温度显示。本温度计电路图大体分三个工作过程。首先，由ds18b2闻度传感器芯片测量当前的温度，同时把测试温度的结果送入单片机。继而，通过at89c51单片机芯片对

36、送来的测量温度读数，进行了计算和转换的方式，同时把这个结果送入液晶的显 示模块；最后，显示屏上显示出 smc1602盛片将送来的值。由图1可看到，本电路是由ds18820温度传感器芯片、smc1602a夜晶显示模块芯片和at89c5111片机芯 片这些元件只要组成的。其中，dsi8b20温度传感器芯片与单片机相连的方式是“一 线制”，它能够独立地完成温度测量，并且还将温度测量结果送到单片机上进行工 作i-16t713_5_f6mhzc2+ s j 47 klcd displftve&ds182b第13页共38页图4.1温度计电路设计原理图毕业设计(论文)报告4.2 单片机模块4.2.1 主控制

37、器at89c51单片机具有低电压供电、体积小的特点,两个端口仅仅满足电路系统的 设计要求，很适合于携手特殊产品的使用。主机控制ds18b2改口果要完成温度转换必须经过三个步骤：初始化、rom作指令、存储器操作指令。要启动 ds18b2cw始 转换，然后读取温度转换值。4.2.2 复位电路复位电路：为保证微机体系中电路稳定可靠工作，最不能缺少的就是复位电路了，上电复位是复位电路的第一功能。通用微机电路正常工作需要供电电源为5v5%也就是：4.755.25v。微机电路是时序数字电路的原因，微机电路需要稳定的 时钟信号，所以在电源上电的时候，只有当vcc过4.75v并且低于5.25v的时候,而且晶体

38、振荡器能够稳定工作时，复位信号才会被撤除，微机电路才会开始正常工 作。复位电路图4.2复位电路目前为止，单片机复位电路主要有四种类型:(1)微分型复位电路；(2)积分型复位电路;(3)比较器型复位电路；(4)看门狗型复位电路。4.2.3 振荡电路晶振就是晶体振荡器，它可以等效成一个电容器并联一个电阻再串联一个电容 器的二端网络容量的等效电网络，这个等效电网络有两个谐振点，在电工技术学上， 根据高低频率区分，具有频率低的频率是串联谐振，频率高的频率是并联谐振。由于晶体自身有使得两个频率的距离相当接近的特性，所以我们会发现，在这 个非常狭窄的频率范围内，晶振就相当于一个电感，只要在晶振的两端正确的

39、并联上合适的电容，它就会组成并联谐振电路。这个并联谐振电路加到一个负反馈电路 中就可以构成正弦波振荡电路，由于晶振的等效电感的频率范围很窄，所以即使其他元件的参数变化很大，这个振荡器的频率也不会有很大的变化。电路的振荡电路 图如图4.3所示电路图.图4.3振荡电路4.3 显示电路显示电路采用smc1602a液晶显示模块芯片，该芯片可以显示 16x2个字符，比 过去的七段数码管led显示器在显示字符的字符数要多得多。此外，因为 smc1602 芯片编程比较简单，直观的界面，因此更加易于用户操作和观测。smc1602a芯片的显示电路说明如图4.3所示。第15页共38页俞金工靠藤深发彩舂吃毕业设计（

40、论文）报告lcd 1splar表4.4 smc1602a芯片的接口信号说明4.4 温度采集模块4.4.1 ds18b20温度传感器与单片机的接口电路ds18b20tg够采用两种方式供电，一种是选用电源供电方式，另一种是寄生电源 供电方式。用第一种方式时，ds18b20b勺1脚接地，2脚作为信号线，3脚接电源。 而另一种供电方式如图4所示，单片机端口接单线总线，为保证在有用ds18b20寸钟周期内提供充足的电流，对总线的上拉可用一个mosfet来完成。ds18b2w度传感器与单片机的接口电路如图 4.5.1所示。图4.5.1 ds18b20温度传感器与单片机的接口电路1lcd di5plaver

41、在ds18b20!行写存储器操纵和温度 a/d转换的时，这时候总线上必需有强的 上拉，上拉开启时间最大为：10us。选用寄生电源供电方法的时候，需要 vdd端接 地。因为单线制只有一根线的缘故，所以发送接口务必是三态的。因为ds18b20是在一根i/o线上读写数据，所以有对读写的数据位有着严格的时序要求。ds18b2cm有保证各位数据传输的正确性和完整性功能的通信协议。该协议定义了几种信号的 时序：初始化时序、读时序、写时序。全部时序都是将主机作为主设备，单总线器 件作为从设备。而每一次命令和数据的传输都是从主机自动启动写时序开始，若是 请求单总线器件回送数据，在进行写命令后，主机需启动读时序

42、实现数据接收。数 据和命令的传输都是低位在先。ds18b20i勺复位时序：veognd，d518b2。发出/应答脉冲图4.5 ds18b20复位时序第17页共38页ds18b20i勺读时序：ds18b20i勺读时序：1、读0时序2、读1时序两个过程对于ds18b20勺读时序是从主机把单总线拉低之后，在 15秒之内就得释放单总 线，以让ds18b20f巴数据传输至ij单总线上。ds18b20ft完成一个读时序过程，至少需 要60us才能完成。图4.6 ds18b20读时序俞青，富藤或放将孝院毕业设计（论文）报告ds18b2q!勺写时序：ds18b2q5勺写时序还是分为两个过程：1、写0时序2、写

43、1时序。对于ds18b20f 0时序和写1时序的需要不同的时间，当要写 0时序时，单总 线将下降至少60us,确保我们能够从ds18b20ft 15us到45us之间能够正确地采样 io总线上的“ 0”电平，当要写1时序时，单总线下降之后，在15us之内我们将不 得不释放单总线。图4.7 ds18b20写时序4.5 温度报警电路该软件设计采用有源蜂鸣器报警，报警输出，采用的是直流供电。当所测温度 超过低于设定的温度的时候，数据口相应拉高电平，报警输出。（还可以利用发光 二级管报警电路的方式，如果需要报警，那就只需将相应位置1,当做参数判断，判断结束后，再看报警模型单元alarm勺内容是否与之前

44、设定的温度一样，如不一样, 则发光报警）报警电路硬件连接如图 4.8 。gnd图4.8蜂鸣器电路连接图第#页共38页俞金工孝廉深发彩孝院毕业设计（论文）报告5软件设计5.1 概述整个系统的功能是由硬件电路和软件电路一起配合而实现的，如果硬件电路的 功能基本定型之后，那么软件的功能也就基本上被定下来了。单片机对液晶和温度 传感器进行初始化，从 ds18b2原集数据，处理数据并显示温度变化曲线，当温度 达到或者超过设定温度值时，报警系统启动，蜂鸣器响起并伴有指示灯闪烁提示， 在整个过程中液晶屏显示实时温度值和温度曲线的变化情况。整个系统的功能由于 软件的功能不同，我们将其分为两大类：一是监控软件（

45、主程序），它属于整个控 制系统功能的核心，协调各执行模块和操作者的关系就是它的主要任务。二是执行 软件（子程序），它是用来实现种种实质性的功能的，如：显示、通讯、测量、计 算等。软件的每一个执行软件也就是一个小的功能执行模块。在这里，把各执行模 块一一列出来后，再为每一个执行模块进行定义，分别为功能定义和接口定义。各 执行模块规划好后，就能够规划监控程序了。首先根据系统的整体功能，选一个最 适当的监测程序的结构，然后根据实时性的要求，合理安排调度关系监控软件和可 执行模块之间的关系。5.2 主程序模块主程序是系统的监控程序，在程序运行的过程中必须先经过初始化，包括键盘 程序，中断程序，以及各个

46、控制端口的初始化工作。系统在初始化完成后就进入温 度测量程序，实时的测量当前的温度并通过显示电路在lcd上显示。程序中以中断的方式来重新设定温度的上下限。根据硬件设计完成对温度的控制。按下 4*4键盘 上的a键可以设定温度上限，按下 b键可以设定温度下限。各模块程序功能如下： 数码管显示程序：向数码的显示送数，控制系统的显示部分。 温度测试及处理程序：对温度芯片送过来的数据进行处理，进行判断和显示。 报警子程序：进行温度上下限判断及报警输出。 中断设定程序：实现设定上下限报警功能。主程序流程如图5.1所示。第21页共38页图5.1主程序流程图把3根控制线和p2.5、p2.6、p2.7连接。给

47、vccvee端的驱动电压不要过大，要调节滑动变阻器使5.3 显示数据刷新子程序把8根数据线和p2 口连接, 端加上+5v的电压，gnw接地。 wees 0.7伏以下显示器才能工作显示数据刷新子程序最重要的操作是：对显示缓冲器中的显示数据进行的刷新 操作，当显示缓冲器的显示数据最高显示位为0时，缓冲器将符号显示位移入下一位。程序流程图如图5.4 温度数据处理程序5.4.1 读出温度子程序读出温度子程序的主要功能是读出raw的9字节，在读出时需进行crck验,校验有错时不进行温度数据的改写。具读温度流程图如图5.3所示：图5.3读温度流程图5.4.2 温度转换命令子程序温度转换命令子程序主要是从温

48、度转换开始命令，当采用12位分辨率时转换时间约为750ms在本程序设计中采用1s显示程序延时法等待转换的完成。温度转换 程序流程图如图5.4所示：俞青，富藤或放将孝院毕业设计（论文）报告图5.4温度转换流程图5.4.3 计算温度子程序计算温度子程序将ramfr读取值进行bcm的读取操作，再将测定值加上或者 减去，并进行温度值正负的判定，其程序流程图如图5.5所示。图5.5计算温度流程图5.5 报警模块流程用p2.0 口控制一个有源蜂鸣器发声，作为提示音或者报警音。程序设定为每当 温度超过设定的温度范围时，有源蜂鸣器就会发出报警音，同时指示灯也会闪烁。有源蜂鸣器有两个引脚，和 led一样，其中长

49、的引脚是正极，短的引脚就是负 极。它的发声原理是电流通过电磁线圈，使得电磁线圈产生了磁场而驱动了振动膜， 以此发声。报警模块子程序流程图如图 5.6所示。第23页共38页/障报及用忐位| yc cfax? j窗上限微警林一q（ 置下取捱不7n报警装置运什图5.6报警模块子程序流程图5.6 中断设定流程中断模块采用了外中断和内中断套用方法。当设计需要实现上下限报警时，利用int0 口进行中断，set键进行上下限报警温度设定，进入温度设定状态后（按一 下温度设定键），首先会提示显示“ up字母，表示要用户设定高温报警温度，按 s3键,表示本位数字+1,按s4表示移向下一位，如果 4位高温设定完毕，

50、则显 示“do ,表示要用户设定低温报警温度。4位低温设定完毕，如果用户设置的高温 比设定的低温高的话则显示“ erro表示错误提示，同时会有蜂鸣器及时报警提示，俞金工孝廉深发彩孝院毕业设计（论文）报告然后自动显示“ up ,让用户重新进行温度设定。中断设定子程序流程图如图5.7所示。图5.7中断设定子程序流程图第#页共38页俞金工靠蹶深发彩舂吃毕业设计（论文）报告结论和体会本人是一名学习电子信息工程技术的大三毕业生，在我看来单片机课程设计是 一门很有意思的很有意义的课程， 而且这门课程对我们这个专业也是非常有必要的 在做此次毕业设计的过程当中，给我感概最深的便是对设计资料的大批查阅。我为 了

51、让我的设计变得更加完善，所以在查阅资料这个步骤上花了很多的时间和精力。其次，就是在本次毕业设计中，我运用了很多大一大二学过的专业课的知识， 比如说：单片机和模拟电子方面的知识。尽管我以前没有独立的利用过这些知识， 但我发现我在在学习的过程中带着少许专业问题去学，我发现这样的话，效率会很 高，这是我完成此次毕业设计的另一个收获。最后，想要毕业设计做好，那就就必须要做到几点做到：一、在设计所要用的 程序前，对所要用到的单片机的结构、弓i脚、组成有一个系统的了解掌握，对单片 机资料做到心中有数；二、头脑中要有一个分明思绪和一个完整的软件流程图；三、 在设计软件程序的时候，不要想一次性就可以吧整个程序

52、设计出来，一定要经过不 断地整理、修改、改进，这个是必须的；四、在写程序设计的时候，要注意对程序 的注释，这样有利于自己查漏补缺，还有利于后期的交流；五、在设计的时候，如 果碰到什么专业上的问题，要自己记录下来，以免下次遇到一样的问题。在完成毕业设计得过程中，我体会到了学习一定要联系实际，理论要联系实际， 需要我们把学到的只是和实际相结合，因材施教，学习单片机这门课程也是这样的， 写程序只有在不断写和不断修改的过程中进步，这样才有更大的收获。第27页共38页致谢论文即将完成，我需要感谢我的指导老师，她对我的专业指导，让我在完成论 文的过程中，顺利很多。在这里，我不仅自己付出了很多心血，也得到了

53、很多老师 和同学的支持。他们的支持为我创造了顺利完成论文的有利条件。我需要特别感谢 我的指导老师，老师的治学态度严谨、学风一丝不苟、思维敏捷、还有深厚的理论 修养和高尚的情操都对我产生了很大的影响和给我留在了很深的印象。首先，在本 毕业设计的开始，指导老师指导我了解了很多关于单片机的相关知识，其次，在当 我在设计上遇到困难的时候，及时地给我给予了帮助和鼓励。在平时的生活中，老 师经常和我们交流谈心，从老师身上也学到了很多做人处事的道理，我终身受益。与此同时，我也真挚地向培育我的各位领导以及各位老师致以感谢！在南工院 三年的学习生活当中，他们无论在有形和无形中都给了我很大的帮助，使得我顺利 地完成了学业。最后，在此我谨向我的指导老师、和在我完成毕业设计的时候给予过我很多帮 助的老师以及同学们表示罪真挚的感谢。参考文献1孙育才.单片微型计算机及其应用j.南京：东南大学出版社.20042沈德金 陈粤初.单片机接口电路与应用程序实例j.北京：北京航天航空 大学出版社.1990.3潘新民 王燕芳.微型计算机控制技术m.北京：电子工业出版社.20034李朝青.单片机原理及接口技术（简明修订版）m.杭州：北京航空航天大 学出版社，19985李广弟.单片机基础m.北京：北京