毕业设计（论文）温度测量LCD显示系统的设计

1、材材 料料 清清 单单一、毕业设计任务书二、毕业设计开题申请表三、毕业设计开题报告四、毕业论文五、专业译文声声 明明本人单铁铸，系襄樊学院电气信息工程系自动化专业 0311 班学生。所做论文内容主体均为原创，无任何抄袭、剽窃他人劳动成果的行为。如有发现此类行为，本人愿意为此承担一切道义及法律责任，特此声明。学生签名： 年 月 日 襄樊学院毕业论文（设计）任务书毕业论文（设计）题目 温度测量 lcd 显示系统的设计 学生姓名 单铁铸 专业 自动化 班级 0311 指导老师 贾 巍 一、 毕业论文（设计）的主要内容：1、用 mcs-51 单片机作为核心控制器，选用测量温度的传感器，设计一个温度测量

2、显示系统。该系统能对温度进行实时测量并用 lcd 显示。要求采用的温度传感器精度较高，lcd 显示清楚直观。重点分析 lcd 显示的工作原理，设计出单片机对 lcd 显示器的驱动程序。 2、进行系统硬件电路设计，画出系统原理图。 3、画出流程框图编出程序，进行系统软件的设计。 4、在单片机开发系统上进行软件的仿真，再进行软、硬件的联调。 5、在设计和实验的基础上完成毕业论文（1.0 -1.2 万字） 。 6、翻译一篇英文论文或文献成中文(不少于 5000 字)。 二、毕业论文（设计）的基本要求及应完成的成果：1、掌握 mcs-51 系列单片机的基本原理,系统的扩展,外设及接口的配置。 2、掌握

3、单片机汇编语言指令（c 混合语言编程指令）和程序模块化设计的方法。 3、掌握 protel 99 se 及伟福 e6000、keil uvision2 软件的安装和使用。 4、具备一定的查阅资料，进行外文翻译的能力。 5、完成毕业设计论文一份，对研究内容阐述清楚，设计内容的表达符合工程设计规范。二、 毕业论文（设计）的进度安排：1、第 1 周第 4 周：查阅资料，消化内容，形成方案，写出开题报告。 2、第 5 周第 10 周：根据开题报告进行设计，获得结果。 3、第 11 周第 12 周：写出毕业设计报告。 4、第 13 周：对毕业设计进行形式审查，演示设计结果，作好答辩准备。 5、第 14

4、周：文本打印。 6、第 15 周：进行答辩。 三、 毕业论文（设计）应收集的资料及主要参考文献：1胡汉才.单片机原理及其接口技术m. 北京：清华大学出版社, 2004.22丁元杰.单片微机原理及应用m.北京：机械工业出版社，2002 3杨小川编著. protel dxp 设计指导教程m.清华大学出版社，20034张培仁.基于 c 语言编程 mcs51 单片机原理与应用m.北京：清华大学出版社,2003.15刘征宇.最新 74 系列 ic 特性代换手册m.福建：福建科学技术出版社, 2002.26杨小川编著. protel dxp 设计指导教程m. 北京：清华大学出版社，2003.97楼然苗等.

5、51 系列单片机设计实例m.北京：北京航空航天大学出版社,2003.38勒达.单片机应用系统开发实例导航m.北京：人民邮电出版社,2003.109何希才.通用电子电路应用 400 例m.北京：电子工业出版社,2005.610李群芳等.单片机原理、接口及应用嵌入式系统技术基础m.北京：清华大学出版社,2005.3襄樊学院毕业论文（设计）开题申请表襄樊学院毕业论文（设计）开题申请表学生姓名单 铁 铸指导老师贾 巍系（院）电信系专业自动化班级0311论文题目温度测量 lcd 显示系统的设计开 题 申 请温度测量与控制是工程实践中常见问题,在现实生产、生活中有着广泛的应用。单片机具有集成度高、体积小、

6、性价比高、易于产品化等特点，广泛应用于电子仪表、家用电器、节能装置、机器人、工业控制等诸多领域，使产品小型化智能化，既提高了产品的功能与质量，又降低了成本。本设计采用数字温度传感器 ds18b20 作为测温传感器, 温度传感器 ds18b20 采集温度信号送给单片机处理，单片机再把处理后的温度数据送到 lcd 上显示出来。本次设计的关键技术在于温度数据的采集和 lcd 的显示。本次设计主要用到的硬件有：zy15mcu12bd 单片机实验箱。软件主要有：伟福仿真器（wave6000） 、keil c51、protel 99 se。基于设计任务书完成了开题报告，达到开题要求，特申请开题，请予以批准

7、。 申请人签名： 年 月 日 指导教师意见本课题具有一定的应用前景，开题报告设计方案具体可行，条理清晰，格式符合要求。对关键性技术需要进一步深入研究。特准许开题，进入下一阶段的毕业设计。 指导教师签名： 年 月 日 1、开题申请应包含申请人根据指导教师下达任务书的要求完成开题报告的基本过程，对所选课题的基本认识及开题申请；2、指导教师意见应包含指导教师对学生开题报告的评价及开题意见；3、 学生提交申请表时须同时提交开题报告文本。 附：开题报告正文温度测量温度测量 lcd 显示系统的设计显示系统的设计 学生姓名： 单 铁 铸 指导老师：贾 巍 一一 本课题的研究目的及意义本课题的研究目的及意义在

8、人类的生活环境中，温度扮演着极其重要的角色。无论你生活在哪里，从事什么工作，无时无刻不在与温度打着交道。自 18 世纪工业革命以来，工业发展对是否能掌握温度有着绝对的联系。在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等等行业，可以说几乎%80 的工业部门都不得不考虑着温度的因素。温度测量与控制更是工程实践中常见问题,在现实生产、生活中有着广泛的应用。二二 本课题选题背景本课题选题背景当今，世界各工业发达国家正集中全力进行工业综合自动化技术的研究。所谓综合自动化，就是在自动化技术、信息技术、计算机控制和各种生产加工技术的基础上，从生产过程的全局出发，通过生产过程的各种信息的集成，把控制、优化调度、管理、

9、经营、决策融为一体，形成一个能适应各种生产环境和市场需求，多变性的总体最优化的高质量、高效益、高柔性的管理生产系统。在实现工业现代化过程中，研究和开发综合自动化技术是国家工业发展的需要，也只有通过工业的高度自动化，才能使国家在国际市场的竞争中获得巨大的社会效益和经济效益。单片机是随着超大规模集成电路技术的发展而诞生的。单片机的主要特点有：（1）可靠性高 （2）便于扩展 （3）控制功能强 （4）低电压、低功耗 （5）片内存储容量较小，除此之外，单片机还具有集成度高、体积小、性价比高、应用广泛、易于产品化等特点，所以广泛应用于电子仪表、家用电器、节能装置、机器人、工业控制等诸多领域，使产品小型化智

10、能化，既提高了产品的功能与质量，又降低了成本，简化了设计。三三 实验系统的硬件电路组成实验系统的硬件电路组成电路基本工作原理: 本设计采用数字温度传感器 ds18b20 作为测温传感器, 温度传感器 ds18b20 采集温度信号送给单片机处理，单片机再把处理后的温度数据送到lcd 上显示出来。当温度超过软件所设计的上下限时，系统自动声光报警。本次设计的关键技术在于温度传感器的使用和 lcd 的显示。 系统硬件结构如图 1 所示图 1 系统原理图为了便于做实验时能够将程序的写入和擦除,实验系统的主机选用运算速度快、芯片控制功能完善的 at89c51 单片机实现。芯片具有电擦写、低功耗、高性能的

11、coms八位单片机,其内部具有 4k 字节闪速可编程、可擦除只读存储器(eprom),128 个字节的随机存取存储器(ram),它与 mc-51 系列单片机的管脚与指令系统完全兼容,并提供了更多的可开发资源。同时 at89c51 芯片的外围电路简单,不需要进行外部扩展存储器,只须接入+5v、地、复位(reset)电路及晶振电路等即可工作,可使系统整体结构更为简单、实用。（1） 数据采集数据采集由温度传感器 ds18b20 采集被控对象的实时温度, 提供给 at89c51 的p3.2 口作为数据输入。在本次设计中我们所控的对象为所处室温。当然作为改进我们可以把传感器与电路板分离，由数据线相连进行

12、通讯，便于测量多种对象。 ds18b20 是 dallas 公司生产的总线式数字温度传感器，具有 3 引脚 to92小体积封装形式；温度测量范围为55125,可编程为 9 位12 位 a/d 转换精度，测温分辨率可达 0.0625，被测温度用符号扩展的 16 位数字量方式串行输出，支持 3v5.5v 的电压范围，使系统设计更灵活、方便；其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生；多个 ds18b20 可以并联到 3 根或 2 根线上，cpu 只需一根端口线就能与诸多 ds18b20 通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。以上特点使 ds18b20 非常适用于远距离多

13、点温度检测系统。分辨率设定，及用户设定的报警温度存储在 eeprom 中，掉电后依然保存。ds18b20 使电压、特性有更多的选择，可以构建更为经济的测温系统。（2）lcd 显示单元点阵式液晶可显示用户自定义的任意符号和图形,并可卷动显示,它作为便携式单片机系统人机交互界面的重要组成部分被广泛应用于实时检测和显示的仪器仪表中。支持汉字显示的图形点阵液晶在现代单片机应用系统中是一种十分常用的显示设备,汉字bp 机、手机上的显示屏就是图形点阵液晶。它与行列式小键盘组成了现代单片机应用系统中最常用的人机交互界面。 采用图形点阵式液晶显示较之其它显示方式主要有以下优点： 工作电压低、功耗极低。工作电压

14、 35v,工作电流10uacm2,特别适用于便携式的仪器仪表中。 液晶显示属被动显示,受外界光线干扰小。 图形点阵式液晶可显示的信息量大,分辨率高。 不产生电磁干扰。 可靠性高。使用寿命长。实验采用的液晶显示屏内置控制器为 sed1520，点阵为 12232，由两片srd1520 组成，选用信号 e1 和 e2，分别控制显示屏的左右两半屏。点阵图形的显示模块采用直接访问方式，将液晶显示模块的接口作为存储器或 i/o 设备直接挂在单片机总线上，单片机过地质译码控制 e1 和 e2 的选通；读/写操作信号 r/w 由地址线 a1控制；命令/数据寄存器选择信号由地址线 a0 控制。（3 3）报警电路

15、本文中所设计的报警电路较为简单，由一个自我震荡型的蜂鸣器（只要在蜂鸣器两端加上超过 3v 的电压，蜂鸣器就会叫个不停）和一个发光二极管组成。在这次设计中蜂鸣器是通过 uln2003 电流放大 ic 来控制。在我们所要求的温度达到一定的上界或者下界时，报警电路开始工作。四四 系统软件设计系统软件设计1 系统程序流程图如下系统程序流程图如下图 3 系统程序流程2 温度部分软件设计温度部分软件设计 ds18b20 的总线工作协议流程是：初始化rom 操作指令存储器操作指令数据传输。其工作时序包括初始化时序、写时序和读时序。故主机控制 ds18b20 完成温度转换必须经过三个步骤：每一次读写之前都要对

16、 ds18b20 进行复位，复位成功后发送一条 rom 指令，最后发送 ram 指令，这样才能对 ds18b20 进行预定的操作。复位要求主 cpu 将数据线下拉 500 微秒，然后释放，ds18b20 收到信号后等待 1660微秒左右，后发出 60240 微秒的存在低脉冲，主 cpu 收到此信号表示复位成功。lcd 显示子程序： 图 4lcd 显示子程序五五 时间及进度安排时间及进度安排第 1 周至第 4 周是查阅相关资料第 4 周交开题报告给指导老师审阅第 5 至 7 周为硬件设计阶段第 8 至 11 周为软件设计阶段第 12 周是上机调试阶段第 13 至 14 周是写论文、打印并审阅第

17、15 周开始毕业答辩。六六.主要参考文献主要参考文献 1杨宁等.单片机与控制技术m. 北京:北京航空航天大学出版社，2005 2丁元杰.单片微机原理及应用m.北京：机械工业出版社，2002 3何立民.单片机应用技术选编（19）m.北京:北京航空航天大学出版社,1993-20014张培仁.基于 c 语言编程 mcs51 单片机原理与应用m.北京:清华大学出版社,2003.15刘征宇.最新 74 系列 ic 特性代换手册m.福建:福建科学技术出版社, 2002.26杨小川编著. protel dxp 设计指导教程m.清华大学出版社，20037楼然苗等.51 系列单片机设计实例m.北京:北京航空航天

18、大学出版社,2003.38勒达.单片机应用系统开发实例导航m.北京:人民邮电出版社,2003.109何希才.通用电子电路应用 400 例m.北京:电子工业出版社,2005.610李群芳等.单片机原理、接口及应用嵌入式系统技术基础m.北京:清华大学出版社,2005.311何希才.通用电子电路应用 400 例m.北京:电子工业出版社，2005.612魏炎.一种高速数据采集系统的实现j.科技情报开发与经济，2007（2）13韩群党.提高单片机系统可靠性的设计方法j.单片机及嵌入式系统应用，2005（6）14蔡帷铮.常用电子元器件手册m.哈尔滨工业大学出版社,20012007 届 本 科生毕业论文 存

19、档编号 襄 樊 学 院毕业论文 (设计 )论论文文( (设设计计) )题题目目： 温温度度测测量量 l lc cd d 显显示示系系统统的的设设计计 topic: design of temperature measuring and lcd displaying system 系系 别：别：电气信息工程系专专 业：业： 自 动 化班班 级：级： 0311学学 生：生： 单 铁 铸指导老师：指导老师： 贾 巍2007 年 6 月 10 日目目 录录摘摘 要要iabstractii绪绪 论论 11 1 系统的设计方案系统的设计方案32 硬件设计硬件设计2.1 单片机的选用 42.2 温度检测电路

20、的设计 62.3 键盘模块的设计 102.4 液晶显示模块的设计 122.5 声光报警电路的设计 163 软件软件设设计计3.1 程序设计语言和软件开发环境 173.2 软件程序设计 184 抗干扰设计抗干扰设计4.1. 硬件方面的措施264.2 软件抗干扰技术 26结结 论论28致致 谢谢29参考参考文文献献30附录：附录： 源程序源程序31摘摘 要要温度测量与控制是工程实践中常见的问题,在工业生产中有着广泛的应用。针对此领域的发展方向， 本论文设计了一个基于单片机的智能温度测量系统。本系统 以 at89c51 单片机为微控制 器，采用数字温度传感器 ds18b20 作为测温元件, 温度传感

21、器 ds18b20 采集温度信号送给单片机处理，单片机再把处理后的温度数据送到 lcd 上显示出来。 能够实现快速、准确的测温功能和越限声光报警功能。本论文完成了系统硬件电路的设计，给出了软件流程框图，并编写了相关的软件程序。 关关键键词词 ：温度测量 ；传感器 ；单片机 ；lcd 显示 abstracttemperature measuring and the controlling are very common in the project practice and are widely adopted in the industry production . in view of de

22、velopment direction of this domain, this paper introduces a temperature measuring system which take the at89c51 single chip microcontroller as an controlling unit and the digital temperature sensor -ds18b20, as temperauture measuring transducer. the collected temperature signals of the digital tempe

23、rature transducer-ds18b20 are processed by the single chip microcontroller. the processed temperature signals are displayed on the lcd.this system has achieved prompt and precise temperature measuring and the super warnning function by sound and light .this paper has finished the design of hardware

24、curcuit and compiled related software program.key word: temperature measuring；sensor；single chip microcontroller ；lcd display 绪绪 论论在工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速等开关量都是常用的主要被控参数。温度是表征物体冷热程度的物理量，他是六个基本物理量之一，在工业生产和科学研究各个领域中，温度的测量与控制占有重要的地位，涉及范围之广无人不知。例如，在冶金工业、化工生产、电力工程、机械制造和食品加工等许多领域中，人们都需要对各种加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉

25、中温度进行监测和控制，所以温度控制领域一直是人们长期关注的热点，具有广阔的前景。温度测量系统的应用十分广泛，目前国内外的研究也很多。大型矿业、企业的车间、矿井、锅炉、电炉等一系列场合均少不了对温度的测量和控制，特别是恒温箱及加热炉中，温度的控制就显得更为重要。温度对于工业如此重要，由此推进了温度传感器的发展。传感器主要大体经过了三个发展阶段：(1)模拟集成温度传感器。该传感器是采用硅半导体集成工艺制成，因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器。此种传感器具有功能单一(仅测量温度 )、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等，适合远距离测温、控温，不需要进行非线性校准，外围电路简

26、单。它是目前在国内外应用最为普遍的一种集成传感器，典型产品有ad590、ad592、tmp17、lm135 等；(2)模拟集成温度控制器。模拟集成温度控制器主要包括温控开关、可编程温度控制器，典型产品有 lm56、ad22105 和 max6509。某些增强型集成温度控制器(例如 tc652/653)中还包含了 a/d 转换器以及固化好的程序，这与智能温度传感器有某些相似之处。但它自成系统，工作时并不受微处理器的控制，这是二者的主要区别；(3)智能温度传感器。 智能温度传感器 (亦称数字温度传感器 )是在 20 世纪90 年代中期问世的。它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术(ate)的结晶

27、。智能温度传感器内部都包含温度传感器、a/d 转换器、信号处理器、存储器(或寄存器 )和接口电路。有的产品还带多路选择器、中央控制器(cpu)、随机存取存储器 (ram)和只读存储器 (rom)。智能温度传感器的特点是能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器(mcu)；并且它是在硬件的基础上通过软件来实现测试功能的，其智能化程度也取决于软件的开发水平。进入 21 世纪后，温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发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。针对目前市场的现状，本课题提出了一种可满足要求、测量精确并且性价比高的单片机测温系统。

28、单片机具有集成度高、体积小、易于产品化等特点，广泛应用于电子仪表、家用电器、节能装置、机器人、工业控制等诸多领域，采用单片机来对它们进行控制不仅具有控制方便、简单和灵活等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标 使产品小型化智能化，既提高了产品的功能与质量，又降低了成本。 本设计采用数字温度传感器ds18b20 作为测温传感器 , 被测温度用符号扩展的 16 位数字量方式串行输出，将数字量送入单片机系统中 进行数据处理 ，并在 lcd 上显示出来。1.1. 系统系统的设计的设计方案方案按照系统的设计功能要求，本温度系统的设计必须采用单片机软件系统实现，用单片机的自动控制功能,配合简单的按键控

29、制温度的测量及显示。初步确定设计系统由单片机主控模块、测温模块、显示模块、键盘接口模块和声光报警模块共 5 个模块组成，电路系统框图如图 1.1 所示。图 1.1 系统组成框图对于单片机的选择，如果用8031系列，由于它没有内部ram，系统又需要大量内存存储数据，因而不可用。因而我采用at89c51，51系列单片机的rom为4k，虽然有点小，对于我们单独的温度测量，空间应该足够了。温度的显示可以用数码管，但是数码管只能显示简单的数字和字符，我们设计的系统有很多东西需要显示，还是用显示功能更好的液晶显示器比较好，它能显示更多的数据，用可以显示汉字的液晶显示器还可以增加显示信息的可读性，让人看起来

30、会很方便，具有良好的人机界面。2.2. 硬件设计硬件设计2.12.1 单片机的选用单片机的选用2.1.12.1.189c5189c51 系列单片机的特点系列单片机的特点单片机（microcontroller，又称微处理器）是在一块硅片上集成了各种部件的微型机，这些部件包括中央处理器 cpu、数据存储器 ram、程序存储器 rom、定时器/计数器和多种 i/o 接口电路。at89c51 单片机的基本结构见图 2.1。图 2.1 mcs51 单片机的基本结构89c51 是 mcs51 系列单片机的一个产品。mcs51 系列单片机是 intel 公司推出的通用型单片机，其结构特点如下：（1）8 位

31、cpu；（2）片内震荡及时钟电路；（3）32 根 i/o 线；（4）外部存储器寻址范围 rom、ram 各 64k；（5）2 个 16 位的定时器/计数器；（6）5 个中断源，2 个中断优先级；（7）全双工串行接口。 89c51 单片机系列指的是 mcs51 系列和其他公司的 89c51 衍生产品。这些衍生品是在基本型基础上增强了各种功能的产品，如高级语言型、flash 型、eeprom 型、a/d 型、dma 型、多并行口型等，这些产品给 8 位单片机注入了新的活力，给它的开发应用开拓了更广泛的前景。2.1.22.1.2 89c5189c51 系列单片机的引脚功能系列单片机的引脚功能89c5

32、1 系列单片机的引脚图如图 2.2 所示：图 2.2 at89c51 引脚图1. 芯片主电源引脚第 40 引脚是引脚，接电源的+5v 电压为单片机芯片提供电能。ccv第 20 引脚是引脚，接地。ssv2. 晶振引脚第 19 引脚是晶振引脚 xtal1，它接单片机内部一个反相放大器的输入端，该放大器构成片内振荡器。第 18 引脚是晶振引脚 xtal2，它按单片机内部反相放大器的输出端。当采用外部振荡器时，xtal1 引脚接地，xtal2 引脚接外部振荡器信号。3. 控制引脚控制引脚共有 4 个，分别是 rstvpd、。progale /pseneappvrst/vpd：复位/备用电源线，可以使

33、8051 处于复位（即初始化）工作状态。通常，8051 的复位有自动复位和人工复位两种。rst/vpd 的第二功能是作为备用电源输入端。当主电源发生故障而降低到规定ccv低电平时，rst/vpd 线上的备用电源自动投入，以保证片内 ram 中信息不丢失。地址锁存使能引脚是第 30 引脚，当访问外部器件时，ale 输出用于progale /锁存地址的低位字节。对于 8751 单片机，该引脚在编程时被用于编程脉冲的输入端。是第 29 引脚，该引脚的输出是外部程序存储器的选通信号，输出高电平有psen效。引脚是第 31 引脚，该引脚主要是用于区分片内外程序存储器。eaeappv为高平时，访问的是片内

34、程序存储器，如果地址范围超出了片内程序存储器，则自ppv动转到片外程序存储器。为低电平时，则访问的是片外程序存储器。eappv4.输入/输出引脚p0 口是第 32 引脚到第 39 引脚。p0 口是 8 位三态 i/o 口，一般复用作地址数据线，即数据线与地址线的低 8 位复用。p1 口是第 1 引脚到第 8 引脚。p1 口是 8 位准双向口，其输出没有高阻态，输入不能锁存。对于 8052，p1.0 引脚还是 t2 定时器计数器的输入，p1.1 是 t2 的外部控制端，p2 口是第 21 引脚到第 28 引脚 o p2 口也是 8 位准双向口。一般用作地址线的高 8 位。p3 口是第 10 引脚

35、到第 17 引脚。p3 口也是 8 位难双向口。可以用作普通 i/o 口，也可以有如下功能： p3.0 作串行通信输入口 rxd； p3.1 作串行通信输出口 txd； p3.2 作外部中断 0 输入； p3.3 作外部中断 1 输入； p3.4 作定时器 0 外部输入； p3.5 作定时器 1 外部输入； p3.6 作外部数据存储器写脉冲： p3.7 作外部数据存储器读脉冲。2.22.2 温度检测电路的设计温度检测电路的设计2.2.1.2.2.1.温度传感器的设计温度传感器的设计根据性价比和各方面的要求,本实验选用 ds18b20 作为温度传感器.ds18b20 是 dallas 公司生产的

36、总线式数字温度传感器，具有 3 引脚 to92小体积封装形式；温度测量范围为55125,可编程为 9 位12 位 a/d 转换精度，测温分辨率可达 0.0625，被测温度用符号扩展的 16 位数字量方式串行输出，支持 3v5.5v 的电压范围，使系统设计更灵活、方便；其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生；多个 ds18b20 可以并联到 3 根或 2 根线上，cpu 只需一根端口线就能与诸多 ds18b20 通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。以上特点使 ds18b20 非常适用于远距离多点温度检测系统。分辨率设定，及用户设定的报警温度存储在 eeprom

37、中，掉电后依然保存。ds18b20使电压、特性有更多的选择，可以构建更为经济的测温系统。 ds18b20 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传感器，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现 912 位的数字值读数方式。电路图如图 2.3 所示。图 2.3 温度传感器 ds18b20引脚功能说明如下。nc（1，2，6，7，8 脚）：空引脚，悬空不使用。vcc（3 脚）：可选电源脚，电源电压范围 3-5v。当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。dq（4 脚）：数据输入/输出脚。漏极开路，常态下高电平。ds18b20 的性能特点如下：（1） 独特的

38、单总线接口仅需要一个端口引脚进行通信；（2） 多个 ds18b20 可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能；（3） 无须外部器件；（4） 可通过数据线供电，电压范围为 3.05.5v；（5） 零待机功耗；（6） 温度以 9 或 12 位数字量读书；（7） 用户可定义的非易失性温度报警设置；（8） 报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件；（9） 负电压特性，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。ds18b20 温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存 ram 和一个非易失性的可电擦除的 eeram。头两个字节包含测得的温度信息，第三和第四字节是 th 和

39、 tl 的拷贝，是易失的，每次上电复位时被刷新。第五个字节为配置寄存器，它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率。ds18b20 工作时按此寄存器中的分辨率将温度转换为相应精度的数值。该字节各位的定义如表 2.1 所示。低 5 位一直为 1，tm 是测试模式位，用于设置 ds18b20 在工作模式还是在测试模式。表 2.1 字节定义2.2.2.ds18b202.2.2.ds18b20 温度传感器的内部结构温度传感器的内部结构ds18b20 温度传感器的内部结构图如图 2.4 所示。图 2.4 ds18b20 内部结构图 2.4 显示了 ds18b20 的主要零组件,有四个主要零组件:1)64 位

40、光刻 rom, 2)温度传感器,3)温度报警触发器 th 和 tl,以及 4)配置寄存器。ds18b20 是通过单线接口来完成通信的。使用这个单线接口时，rom 通信建立之前内存控制功能将不可用。主机必须首先提供五个 rom 功能命令之一：1)读 rom, 2)匹配rom, 3)搜索 rom, 4)跳过 rom,或 5)报警搜索。在 rom 命令通讯成功后，主机就可以执行六个内存和控制功能命令中任何一个命令。温度的测量结果存放在 ds18b20 的存储器中，可以通过发读暂存器内容的内存命令读出测量结果。温度报警触发器 th 和 tl 各包括 1 字节的 eeprom。暂存器包含一个用于设定温度

41、到数字的转换精度的配置字节。2.2.3.2.2.3.温度传感器与单片机的连接温度传感器与单片机的连接温度传感器与单片机的连接如图 2.5 所示。 nc2vdd3nc7nc8gnd5nc6dq4nc1u2ds18b20y111.0592m+c3r24.7kr110ks1rstc122pfc222pfvccvccdqvccea/vp31x119x218reset9rd17w r16int012int113t014t115p 101p 112p 123p 134p 145p 156p 167p 178p 0039p 0138p 0237p 0336p 0435p 0534p 0633p 0732p

42、2021p 2122p 2223p 2324p 2425p 2526p 2627p 2728p sen29ale/p30txd11rxd10vss20vcc40u189c51dqvccc4图 2.5 温度传感器与单片机的连接2.32.3 键盘模块的设计键盘模块的设计2.3.12.3.1 键盘技术键盘技术键盘是由若干按键组成的开关矩阵，它是微型计算机最常用的输入设备，用户可以通过键盘向计算机输入指令、地址和数据。一般单片机系统中采用非编码键盘，非编码键盘是由软件来识别键盘上的闭合键，它具有结构简单，使用灵活等特点，因此被广泛应用于单片机系统。2.3.22.3.2 按键开关的抖动问题按键开关的抖动

43、问题 组成键盘的按键有触点式和非触点式两种，单片机中应用的一般是由机械触点构成的。在下图中，当开关 s 未被按下时，i/o 输入为高电平，s 闭合后，i/o 图 2.6输入为低电平。由于按键是机械触点，当机械触点断开、闭合时，会有抖动动，i/o 输入端的波形如图 2.6 所示。为使 cpu 能正确地读出 i/o 口的状态，对每一次按键只作一次响应，就必须考虑如何去除抖动，常用的去抖动的方法有两种：硬件方法和软件方法。单片机中常用软件法。软件法其实很简单，就是在单片机获得 i/o 口为低的信息后，不是立即认定 s1已被按下，而是延时 10 毫秒或更长一些时间后再次检测 i/o 口，如果仍为低，说

44、明 s1的确按下了，这实际上是避开了按键按下时的抖动时间。2.3.32.3.3 矩阵式键盘工作原理及其设计矩阵式键盘工作原理及其设计矩阵式键盘的结构与工作原理：在键盘中按键数量较多时，为了减少 i/o 口的占用，通常将按键排列成矩阵形式，如图 2.7 所示。在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接。这样，一个端口（如 p1 口）就可以构成 4*4=16 个按键，比之直接将端口线用于键盘多出了一倍，而且线数越多，区别越明显，在需要的键数比较多时，采用矩阵法来做键盘是合理的。矩阵式结构的键盘显然比直接法要复杂一些，识别也要复杂一些，下图中，将行线所接的单片机的

45、 i/o 口作为输出端，而列线所接的 i/o 口则作为输入。这样，当按键没有按下时，所有的输出端都是高电平，代表无键按下。行线输出是低电平，一旦有键按下，则输入线就会被拉低，这样，通过读入输入线的状态就可得知是否有键按下了。具体的识别及编程方法如下所述。图 2.7 矩阵键盘接口电路图矩阵式键盘的按键识别方法：确定矩阵式键盘上何键被按下介绍一种“行扫描法” 。行扫描法又称为逐行（或列）扫描查询法，是一种最常用的按键识别方法，如上图所示键盘。判断键盘中有无键按下, 将全部行线 y0y3 置低电平，然后检测列线的状态。只要有一列的电平为低，则表示键盘中有键被按下，而且闭合的键位于低电平线与 4 根行

46、线相交叉的 4 个按键之中。若所有列线均为高电平，则键盘中无键按下。判断闭合键所在的位置，在确认有键按下后，即可进入确定具体闭合键的过程。其方法是：依次将行线置为低电平，即在置某根行线为低电平时，其它线为高电平。在确定某根行线位置为低电平后，再逐行检测各列线的电平状态。若某列为低，则该列线与置为低电平的行线交叉处的按键就是闭合的按键。在本设计中，按键为 44 矩阵键盘组成，十五个键分别设置成五个功能键和十个数字键。分别定义为：a 键：开始键（其功能是按下该键时，开始测量温度）b 键：重新测温（其功能是按下该键时，当前温度清零，重新测量）c 键：结束键（其功能是按下该键时，温度测量停止）d 键：

47、温度上限值设置键（其功能是按下该键时，可以设置温度的上限）e 键：温度下限值设置键（其功能是按下该键时，可以设置温度的下限）0-9 数字键作为温度值输入键。按键的接入方式为：它是由 4 条 i/o 线作为行线，4 条 i/o 线作为列线组成的键盘，在行线和列线每个交叉点上设置一个按键，这样键盘上的按键就是 16 个，这种行列式键盘结构有效地提高了单片机中 i/o 口的利用率。图 2.8 中行线分别接 51 芯片的p1.0p1.3 口，列线分别接 51 芯片的 p1.4p1.7 口。2.42.4 液晶显示模块的设计液晶显示模块的设计2.4.1.2.4.1.液晶显示器的选用液晶显示器的选用显示电路

48、采用 12232 液晶显示器。12232 是一种内置 8192 个 16*16 点汉字库和128 个 16*8 点 ascii 字符集图形点阵液晶显示器,它主要由行驱动器/ 列驱动器及12832 全点阵液晶显示器组成。可完成图形显示,也可以显示 7.52 个(1616 点阵)汉字.与外部 cpu 接口采用串行方式控制。主要技术参数和性能:1.电源:vdd:+3.0+5.5v。 （电源低于 4.0 伏 led 背光需另外供电）2.显示内容:122(列)32(行)点。3.全屏幕点阵。4.2m rom(cgrom)总共提供 8192 个汉字(1616 点阵)。5.16k rom（hcgrom）总共提

49、供 128 个字符（168 点阵） 。6.2mhz 频率。7.工作温度: 0 +60 ,存储温度: -20 +70本设计采用的液晶显示屏内置控制器为 sed1520，点阵为 12232，由两片sed1520 组成，组成信号为 e1 和 e2，分别控制显示屏的左右两半屏。点阵图形液晶显示模块有两种连接方式：一种是直接访问方式，另一种是间接控制方式。 直接控制方式就是将液晶显示模块的接口作为存储器或 i/o 设备直接挂在单片机总线上，单片机过地址译码控制 e1 和 e2 的选通：读/写操作信号 r/w 有地址线 a1控制；命令/数据寄存器选择信号地址线 a0 控制。间接控制方式是通过单片机自身或系

50、统扩展并行接口与液晶显示模块连接在一起的，如 8051 的 p1 口和 p3 口，或 8255 并行接口芯片等。单片机通过对并行接口输出状态的编程操作，完成对液晶显示模块所需的时序操作和数据传输。这种间接控制方式的电路简单，控制时序通过编程来实现。原理图如图 2.8 所示。u16b7400u16a7400u16c7400u17a7408u17c7408u17d7408r34r35r36r+5va2vccwrrdre se tvccvdgn de2e1a0a1p1.0p1.1p1.2p1.3p1.4p1.5p1.6p1.7u?屏屏屏屏屏图 2.8 液晶显示器原理图地址映射如下（地址中的“x”由

51、lcd cs 决定）； 表 2.2 地址映射 sed1520 共有 13 条命令。如表 2.3 所示，从功能来看可分为两类：一类是显示方式设置命令，表中前六条都是这类命令，他们只需要在初始化程序中使用一次就够了；一类是显示数据读/写操作命令，从第 7 条往下（包括读状态字）都是这类命令。2.4.22.4.2 单片机中单片机中汉字显示原理汉字显示原理国家标准汉字字符集 gb2312-80 共收集了共 7445 个汉字和图形符号，其中汉字6763 个，分为二级，一级汉字 3755 个，二级汉字 3008 个。汉字图形符号根据其位置将其分为 94 个“区” ，每个区包含 94 个汉字字符，每个汉字字

52、符又称为一个“位” 。区的序号和位的序号都是从 01 到 94， ucdos 软件中的文件 hzk16 和文件 asc16 分别为 1616的国标汉字点阵文件和 816 的 ascii 码点阵文件，以二进制格式存储。在文件 hzk16 表 2.3 sed1520 命令 中，按汉字区位码从小到大依次存有国标区位码表中的所有汉字，每个汉字占用 32 个字节，每个区为 94 个汉字。在文件 asc16 中按 ascii 码从小到大依次存有 816 的ascii 码点阵，每个 ascii 码占用 16 个字节。 在 pc 机的文本文件中，汉字是以机内码的形式存储的，每个汉字占用两个字节：第一个字节为区

53、码，为了与 ascii 码区别，范围从十六进制的 0a1h 开始（小于 80h 的为 ascii 码字符） ，对应区位码中区码的第一区；第二个字节为位码，范围也是从 0a1h开始，对应某区中的第一个位码。这样，将汉字机内码减去 0a0ah 就得该汉字的区位码。例如汉字“房”的机内码为十六进制的“b7bf” ，其中“b7”表示区码， “bf”表示位码。所以“房”的区位码为 0b7bfh-0a0a0h=171fh。将区码和位码分别转换为十进制得汉字“房”的区位码为“2331” ，即“房”的点阵位于第 23 区的第 31 个字的位置，相当于在文件 hzk16 中的位置为第 32(23-1) 94+(

54、31-1)=67136b 以后的 32 个字节为“房”的显示点阵。ascii 码的显示与汉字的显示原理相同，在 asc16 文件中不存在机内码的问题，其显示点阵直接按 ascii 码从小到大依次排列，不过每个 ascii 码在文本中只占 1 个字节并且小于 80h,每个 ascii 码为 8x16 点阵，即在 ascii16 文件中，每个 ascii 码的点阵也只占 16 个字节。1.1.线段的显示线段的显示: :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 168=128

55、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。例如屏的第一行的亮暗由 ram 区的 000h00fh 的 16 个字节的内容决定，当（000）=ffh 时，则屏的左上角显示一条短亮线，长度为 8 个点；当（3ffh）=ffh 时，则屏的右下角显示一短亮线；当（000h）=ffh， （001h）=00h， （002h）=ffh， （003h）=00h，（00eh）=ffh， （00fh）=00h 时，则在和 8 条暗线组成的虚线。这就是 lcd 显示的基本意思。2.2.字符的显示字符的显示:当用 lcd 显示一个字符时就较

56、复杂了，因为一个字符由 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（如 t6963c）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。3 3 . .汉字的显示汉字的显示:汉字的显示一般采用图形方式，显示方式是先根据所需要的汉字提取汉字点阵（如 1616 点阵）,将点阵文件存入 rom,形成新的汉字编码;而在使

57、用时刚需要先根据新的汉字编码组成语句,再由 mcu 根据新编码提取相应的点阵进行汉字显示。汉字的点阵码，每个汉字占 32 字节，分左右两半部，各占 16 字节，左边为1、3、5,右边为 2、4、6, 根据在 lcd 上开始显示的行列号及每行的列数可找出显示 ram 对应的地址，设立光标，送上要显示的汉字的第一个字节，光标位置加 1，送第二字节，换行按列对齐，送第三字节直到 32 字节显示完就可在 lcd 上得到一个完整的汉字。2.4.32.4.3 . .液晶显示器与单片机的连接液晶显示器与单片机的连接液晶显示器与单片机的连接如图 2.9 所示。u16b7400u16a7400u16c7400u

58、17a7408u17c7408u17d7408r34r35r36vccvdgnde2e1ad0-ad7a0a1resetp1.010p1.111p1.212p1.313p1.414p1.515p1.616p1.717屏屏屏屏屏r+5va2vccwrrdea/vp31x119x218reset9rd17wr16int012int113t014t115p101p112p123p134p145p156p167p178p0039p0138p0237p0336p0435p0534p0633p0732p2021p2122p2223p2324p2425p2526p2627p2728psen29ale/p30

59、txd11rxd10vss20vcc4089c51abab 图 2.9 液晶显示器与单片机的连接电路图 2.52.5 声光报警电路的设计声光报警电路的设计温度检测系统多有声光报警功能，当检测温度超过上下限时，进行声光提示。本系统设计的报警电路上下限由软件预置，在实时监测的过程中，一旦发现检测温度值连续超出阈值范围，便启动自身报警电路，同时向主机发送报警信号。报警电路原理如下 2.10 所示。图 2.10 声光报警电路3.3. 软件设计软件设计3.13.1 程序设计语言和软件开发环境程序设计语言和软件开发环境 3.1.1.3.1.1. 程序设计语言的选用程序设计语言的选用 本设计中采用的处理器是

60、 at89c51 单片机，由此可采用面向 mcs-51 的程序设计语言，包括 asm51 汇编语言和 c51 高级语言，这两种语言各有特点。汇编语言更接近机器语言，常用来编制与系统硬件相关的程序，如访问 i/o 端口、中断处理程序、实时控制程序、实时通信程序等；而数学运算程序则适合用 c51 高级语言编写，因为用高级语言编写运算程序可提高编程效率和应用程序的可靠性。 考虑到汇编语言的以下特点，在智能温度测量装置的基本功能软件开发中，全部程序均采用 asm51 汇编语言编写： （1） 汇编语言是最基本的程序设计语言。迄今为止，汇编语言仍然是计算机系统底层软件（例如汇编程序、pc 机的 bios