基于单片机的温度采集与液晶显示

1、第 44 页 共 44 页 本科毕业设计说明书（论文） 1 绪论1.1 本课题研究的背景和意义 温度，一个在日常生活和生产过程甚至科学实验中普遍而且重要的物理参数。近年来，随着社会的发展和科技的进步，温度控制系统以及测温仪器已经广泛应用于社会生活的各个领域，尤其是在工业自动化控制中占有非常重要的地位。人们通过温度计来采集温度，经过人工操作进行加热、通风和降温。从而来控制温度，但是对于这些控制对象惯性大,滞后性严重,而且还存在有许多不定的因素，从而根本难以建立精确的数学模型。这样不仅控制精度低、实时性差，而且操作人员的劳动强度大，并且有许多工业生产环节是人们不能直接介入的。因此智能化已然成为现代

2、温度控制系统发展的主流方向。针对这一种实际情况，设计个温度控制系统，具有非常广泛的应用前景和实际意义1。随着电子信息技术和微型计算机技术的飞速发展。单片机技术也得到了飞速的发展。尤其是在高集成度、高速度、低功耗还有高性能方面取得了巨大的进展。使得单片机在电子产品当中的应用越来越广泛。使用单片机对温度进行控制的技术也油然而生。它不仅可以克服温度控制系统中存在的严重的滞后现象，同时还可以在提高采样频率的基础上很大程度的提高控制的效果和控制的精度。并且随着技术日益发展和完善，相信越来越能显现出它的优越性。1.2 目前国内外研究现状在国内外温度控制成了一门广泛应用于很多领域的技术。像电力、化工、石油、

3、冶金、航空航天、机械制造、粮食存储、酒类生产等。温度控制系统虽然在国内各行各业的应用已十分广泛，但是从温度控制器的生产角度来看，总体的发展水平仍不高。跟美德日等先进国家相比，仍有着较大的差距。“点位”控制和常规的PID控制器占领了成熟产品的主体份额。但它只可以适用于一般的温度系统控制，而难于控制复杂、滞后、时变的温度控制系统。此外，适于较高控制场合的智能化、自适应控制仪表，目前在国内还没有取得较好的研究成果。并且，在形成商品化和仪表控制参数的自整定方面，一些先进国家虽已经有一批成熟的产品。可是，由于国外对于先进技术的保密和国内开发起步的滞后，导致至今国内还没有开发出一套拥有可靠性能的自整定软件

4、。因此大多需要依靠人工经验和人为的现场调试来确定控制的参数。当下，国外温度控制系统的发展依旧迅速，且在智能化和自适应还有参数自整定等方面均取得了显著的成果。其中以美德日瑞典等国尤为突出，都已生产出了一批商品化且具有高性能的温度控制器及仪器仪表，并在各行各业都有广泛应用。当下，国外温度控制系统及仪表正朝向高精度、智能化、小型化等方面快速发展25。1.3 研究的方法和内容 在本次的设计研究当中，本次设计需要设计一个数字温度计。它是由AT89C52单片机为核心，通过DS18B20数字式温度传感器进行温度的采集，再由LCD1602液晶显示器直观的展现出来。它在正常工作的时候可以直接显示当前温度，当温度

5、的变化超出或低于所设定的警戒值时，系统警报的小灯就会自动亮起并且蜂鸣器也会同时发出警报音，从而提醒注意温度变化并采取相对应的措施。在此基础上，经过外加一个调温键盘电路，从而能够更为深一步的构造出一个温度控制系统6。通过人为的设置温度警戒值的上下限，来适用于不同场合的需要。由于单片机的工作电压是5V，而实际生活中并没有直接提供5V的干电池，所以本次设计就通过外接了一个LM7805的稳压电路，将9V的干电池输出电压转换成为可以供单片机工作的5V电压。1.4 本章小结 本章简单的描述了下温度控制系统的发展和目前国内外研究的现状以及本课题的研究背景和意义，并且讲述了本课题需要做的工作。2 总体方案的分

6、析与论证2.1 设计任务及要求本次设计的硬件部分是以AT89C52单片机为核心，通过DS18B20温度传感器进行温度的测量，然后显示在1602LCD液晶显示屏上。软件部分则以C语言进行程序的编写。先将当前温度由DS18B20温度传感器进行采集，然后传输到AT89C52单片机中，再由1602LCD液晶显示器显示出，并设置四个按键分别可以进行测量范围最高温和最低温的加减调节。当测温超出本次设计预设的警告值时，绿色指示灯亮起并由蜂鸣器发出报警；当测温低于预设的警告值时，红色指示灯亮起并由蜂鸣器发出报警。从而组成一个具有高低温报警的温度检测系统，具体系统总方案图如图2.1所示79。测温AT89C52单

7、片机DS18b20温度测量电路按键LCD1602显示蜂鸣器报警电路图2.1 系统总方案图2.2 设计方案的比较 本次设计有两种方案可供选择。(1) 方案一由于是测温电路的设计，所以可以用热敏电阻之类的器件。利用它的感温效应，在将随被测温度的变化而产生变化的电压或电流采集过来。并用具有A/D 通道的单片机，再进行A/D 转换之后，就能用单片机来实行数据处理，之后，在显示的电路上，就能将被测的温度显示出来。但是，这种设计需要使用到A/D转换电路，并且其中还牵涉到了电阻和温度之间对应值的计算。感温电路不仅比较麻烦。而且更在对所采集到的信号进行放大的时候容易受到温度的影响从而出现较大的偏差。 (2)

8、方案二 利用数字式温度传感器DS18B20来进行测量温度。由于它的输出信号全数字化，所以便于单片机的处理和控制，并且还能省去传统测温方法中很多外围的电路。而且它的物理和化学性都很稳定，更加适用于做工业测温。此外它的精确度也很高，在-10 85 范围内可以精确到±0.5 。完全满足设计要求。关键DS18B20 的最大的特点之一就是它采用了单总线形式的数据传输。由数字温度传感器DS18B20和单片机AT89C52构成的数字温度计,它可以直接输出温度的数字信号,并可直接与计算机连接。如此，测温系统的结构就简化了很多。使用51 单片机进行控制，软件编程的自由度很大，能通过编程的方式来实现多种

9、的算术算法和逻辑控制。而且它体积小、硬件实现方便、组合安装简单。既能单独的对多个DS18B20控制工作，还能够与PC 机联接通信上传数据。另外AT89C52在工业生产控制上也有着深广的应用，在编程技术上和外围功能电路的配合使用上都很成熟。此系统采用AT89C52单片机来控制数字温度传感器DS18B20从而进行实时温度的检测与显示，不仅可以实现快速测量环境温度，还能够根据需要进行设定上下限报警温度的范围。此外这个系统的扩展性也十分强，如它能够在设计的时候加入时钟芯片从而来获取时间数据，达到在温度处理的同时显示时间。从而满足多方面的设计要求。这样的设计就能够不使用A/D转换器，从而不仅能令系统提高

10、精确度，还可以大大节约单片机的系统资源1013。2.3 设计方案的选择 所以经过上述两种方案的对比，本次设计挑选方案二来作为设计方案。因为方案二与方案一对比，它不仅硬件系统更为简单，并且实现功能却更加强大，而且方案二本身模块化的设计又让它的系统通用性远远高于方案一。所以在最终的对比下选择了这个方案。2.4 本章小结 这一章节简单描述了数字温度控制系统的设计思路，以及设计方案的选择，还有系统的组成、设计的原理，详细的介绍了主板电路与显示电路的结构。此外还简述了数字温度传感器DS18B20的特点。利用框图的形式更加直观、更加形象地描述了系统的整体组成。3 系统硬件的设计3.1 单片机模块单片机几乎

11、集成了一个完善了的中央处理单元。它是由CPU、随即存取数据存储器、只读程序存储器、输入输出电路（I/O口），还有可能包括定时/计数器、串行通信口、显示驱动电路（LCD和LED驱动电路）、脉宽调制电路、模拟多路转换器及A/D转换器等多种电路均集成在了同一个单块芯片之上，从而，构成了一个最小但完善的计算机任务。因此，它的处理功能强。在中央处理单元之中集成了既方便又灵活的专用寄存器，这让人们使用单片机得到了很大的便利。它把微型计算机的主要部件都集成在一块芯片之上，从而让数据的传送距离大大的缩短了，运行的速度加快了，可靠性提高了，抗干扰能力加强了。因为它是属于芯片化的微型计算机，所以每个功能部件在芯片

12、上的布局与结构都得到最优化，使得工作也相对稳定。51单片机的优势在于它价钱便宜并I/O口多且程序空间大。所以，在测控系统中，使用51单片机是最为理想的选择。由于单片机是属于最为典型的一种嵌入式系统，因此它是低端控制系统中最佳的器件14。本次设计中所选用的AT89C52单片机是由ATMEL公司生产的51系列单片机中的一个型号。它是一个低电压却有高性能CMOS 8位的单片机。它是由8k bytes的可以多次擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM）两部分组合而成。通过ATMEL公司的高密度且非易失性存储技术进行生产。在指令系统上更是兼容了标准MCS-51的指令

13、系统。由于它内置了通用的8位中央处理器和Flash存储单元，因此它的功能十分强大，从而在多种复杂的控制场合都看到它的身影。此单片机拥有40个引脚与32个外部双向输入/输出（I/O）端口，此外，它还内含2个外中断口和3个16位可编程定时计数器与2个全双工串行通信口外加2个读写口线。不过区别于AT89S52的是，它只可以用常规的方法来进行程序的编写而不能够在线编程。为了可以更有效地降低开发的成本，它与通用的微处理器与Flash存储器结合在了一起，尤其是能够反复擦写的Flash存储器。 如图3.1所示为AT89C52引脚图15。图3.1 AT89C52引脚图AT89C52是40个脚双列直插封装的8

14、位通用微处理器。它使用的是工业标准的C51内核。其主要的管脚有：XTAL1（19 脚）与XTAL2（18 脚）是振荡器的输入/输出端口，外接12MHz的晶振；RST/Vpd（9 脚）是复位/输入端口，外接电阻电容组成的复位电路；VCC（40 脚）与VSS（20 脚）是供电端口，分别接在+5V电源的正负端；P0P3 是可编程通用I/O 脚，它的功能用途根据软件来定义。 VCC：电源。 GND：地。P0口：为一个8位漏极开路型双向I/O口，它能够驱动8个TTL逻辑门电路负载。P0口能够作为和外部数据传输的8位数据总线，也能够作为扩展外部存储器时的低8位地址总线。当它作为普通I/O口使用时外部必须外

15、接上拉电阻。 P1口：为一个8位漏极开路型双向I/O口，P1口缓冲器可以接收输出4个TTL逻辑门电路，P1口内部有上拉电阻。与AT89C51不同的是，P1.0 和P1.1 还能够分别作为定时/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和输入（P1.1/T2EX），见表3.1。表 3.1 P1.0 P1.1外部输入引脚号功能特性P1.0P1.1T2，时钟输出T2EX（定时/计数器2） P2口：作为一个内部就含上拉电阻的8位双向I/O口，它能够接收/输出4个TTL逻辑门电路。作为扩展外部存储器时的高8位地址总线， P2口在FLASH的编程与校验的时候接收的是高八位地址信号与控制信号。 P3口：作为一

16、个带8位内部上拉电阻的双向I/O口，它能够接收/输出4个TTL逻辑门电路。除了作为一般的I/O 口线外，P3口更为重要的用途是它的第二功能。P3口还能够接收一些用于Flash 闪速存储器编程和程序校验的控制信号。 RST：复位输入。此管脚上出现两个机器周期的高电平，而振荡器运行将使器件复位。 ALE/PROG：当访问外部程序存储器或者数据存储器的时候，ALE（地址锁存允许）输出的脉冲用来锁存地址的低8位字节。通常情况下，ALE继续以时钟振荡频率的1/6来输出不变的脉冲信号，所以它能够对外输出时钟来达到定时的目的。不过得留意的是：只要访问外部数据存储器的时候就得相对应的跳过一个ALE脉冲。在Fl

17、ash存储器进行编写时，此引脚还起输入编程脉冲（PROG）的作用。必要的时候，能通过对特殊功能寄存器（SFR）区里面的8EH单元的D0位置位，能禁止ALE的操作。当置位后，只有一条MOVX与MOVC指令才可以将ALE唤醒。并且，这个引脚会被微弱拉高。单片机执行外部程序时，要设置ALE 禁止位无效。 PSEN：程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号。在AT89C52由外部程序存储器取指令或数据的时候，每个机器周期仅有两次PSEN 有效，即输出两个脉冲。在这期间，当访问外部数据存储器，要跳过两次PSEN信号。 EA/VPP：外部访问允许。想要使CPU只访问外部程序存储器（地址为0

18、000HFFFFH），EA端必须保持低电平。要注意的是：如果加密位LB1 被编程，复位的时候内部会锁存EA端的状态。若EA端为高电平（接Vcc端），CPU就执行内部程序存储器里的指令。Flash存储器编程的时候，这个引脚应加上+12V的编程允许电源Vpp，当然这必须是该器件是使用12V 编程电压Vpp。 XTAL1：反相振荡放大器和内部时钟发生器的输入端。XTAL2：反相振荡放大器的输出端16。 单片机的最小系统：指的是用最少的原器件组成的能够工作的单片机系统。就用51系列单片机来说，最小系统应该包括单片机和晶振电路还有复位电路。如图3.2所示。图3.2 单片机最小系统时钟电路：如图3.3所示

19、。它是用来产生MCS-51单片机工作时所必须的时钟控制信号的，其内部的电路在时钟信号的操控下，严格地照着时序指令进行工作。MCS-51单片机内部含有一个用来构成振荡器的高增益反向放大器，XTAL1就是内部振荡器的反相放大器输入端，而XTAL2则是输出端。XTAL1和XTAL2两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容，从而就组成了一个稳定的自激振荡器。使用外部振荡器时，外部振荡信号应该直接加到XTAL1，但XTAL2悬空。内部方式的时候，时钟发生器应对振荡脉冲进行二分频，例晶振为12MHz时，时钟频率就应该是6MHz。晶振的频率能够在1MHz24MHz内挑选。时钟电路里的微调电容一般选择成30pF左

20、右，不过这个电容的数值会影响到振荡器频率的高低与振荡器的稳定性和起振的快速性。设计单片机最小系统的时钟电路是采用的内部方式，也就是采用芯片内部的振荡电路。有一个用构成振荡器的高增益反相放大器存在于单片机内部。XTAL1和XTAL2两个引脚分别是这个放大器的输入端和输出端。自激振荡器就是由这个放大器和作为反馈元件的片外晶体谐振器一起组成的。接在放大器的反馈回路中的并联谐振电路由外接的晶体谐振器加上电容C1和C2组建成。虽然对于外接电容的值并没有严格规范的要求，不过电容数值的大小会影响到震荡器频率的高低与震荡器的稳定性还有起振的快速性和温度的稳定性。所以，这个系统电路的晶体振荡器的值为12MHz，

21、电容最好应该的选择陶瓷电容，电容值约为22F。并且在焊接刷电路板的时候，晶体振荡器与电容应该尽量安装得与单片机芯片靠近，从而减少寄生电容，达到更好地保证震荡器稳定和可靠地工作的目的。图3.3 时钟电路复位电路：如图3.4所示。在单片机上电的时候，当振荡器正在运行之时，只要连续的给出RST引脚连个机器周期的高电平，即有二个机器周期（24个振荡周期）以上的高电平出现在这个引脚的时候时，便能够完成单片机系统的复位。只要此脚持续高电平，51芯片就可以循环复位。复位以后P0P3口都置“1”，引脚呈现出高电平，程序计数器与特殊功能寄存器SFR全部都清“0”。当复位脚从高电平转换为低电平的时候，芯片为ROM

22、的00H处开始运行程序。复位是让外部的复位电路来实现的。外部复位电路用来帮内部复位电路提供二个机器周期以上的电平才设计的。上电的片刻电容器上的电压不可以突变，RST上的电压就是Vcc上的电压和电容器上的电压之差，所以RST上的电压与Vcc上的电压一样。随着充电的持续，电容器上的电压不断增加，RST上的电压就相对的随之减少，RST脚上只要持续10ms以上高电平，系统就可以有效复位。复位电路通常采用上电自动复位与按钮复位两种方式，本设计的温度控制电路系统使用的是上电与按钮复位电路。复位操作不会对内部RAM产生影响17。图3.4 复位电路3.2 温度采集模块3.2.1 温度传感器的介绍温度传感器的种

23、类繁多，但是在应用在高精度和高可靠性的场合时，DS18B20温度传感器当仁不让。DS18B20数字温度传感器是美国DALLAS公司生产的1Wire，即单总线器件，它是世界上最早的支持 "一线总线"接口的温度传感器。它具有体积更小、适用电压更宽、功耗更低、抗干扰能力更高性能、配处理器更容易等优点，它能够直接将温度转化成串行数字信号（按9位二进制数字）给单片机进行处理，还能在同一总线上可以挂接多个传感器芯片，它具有三引脚TO-92小体积封装形式。它的温度测量范围在55125，测温分辨率可达0.0625 ，特别是在-10+85 范围之间，精度更能达到±0.5 。同样的，

24、DS18B20还能够程序设定912位的分辨率，精度为+0.5 。它的电压范围为3.0V5.5V。DS18B20可编程温度传感器它包含3个管脚。DS18B20的外形和引脚排列图如图3.5所示。 图3.5 DS18B20的外形及管脚图正如图中所示：GND引脚为接地线；DQ引脚为数据输入/输出的接口，它经过一个较弱的上拉电阻和单片机相连；VDD引脚为电源接口，它既能够由数据线提供电源，又能够由外部提供电源，范围3.0V5.5V。 DS18B20具体特性如下：(1) DS18B20因为采用了单总线技术，可通过串行口线，也可通过其他I/O口线与微机直接接 传感器直接输出被测温度值（二进制数）。

25、(2) 在DS18B20中的每个器件上都有独一无二的序列号。(3) 实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温。(4) 测温范围-55+125，以0.5递增（华氏器件-67+257，以0.9递增）。(5) “0”功耗待机。(6) 数字温度计的分辨率用户可以从9位到12位选择。(7) 内部有温度上、下限告警设置。(8) 用户可自设定非易失性的报警上下限值。(9) 支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点测温。(10) 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。DS18B20内部结构大体是由：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器T

26、H与TL、配置寄存器这4个部分组合而成。它的内部结构如图3.6所示。 图3.6 DS18B20内部结构图 (1) 64位ROM64位ROM存储器件独一无二的序列号。它是出厂之前就已经被光刻好的，它能够看作是这个DS18B20的地址序列码，每个DS18B20的64位序列号都不一样。64位光刻ROM的排列是：最初8位（28H）为产品的类型标号，中间的48位为本DS18B20自身的序列号，末尾8位为前面56位的循环冗余校验码（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是让每一个DS18B20都各不一样，这样就能够达到在一根总线上挂接多个DS18B20的要求。 DS18B20中的温度传感器能够完

27、成对温度的测量，就拿12位转化为例:用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以0.0625/LSB形式表达，其中S为符号位。详情见表3.2。 表3.2 DS18B20温度值格式表 LS Bytebit7bit6bit5bit4bit3bit2bit1bit022222222MS Bytebit15bit14bit13bit12bit11bit10bit9bit8SSSSS222 这个为12位转化后所得到的12位数据，存储于DS18B20的二个8比特的RAM里，二进制里的前面5位为符号位，若测得的温度“0 ”，则该5位是“0”，只须用测得的数值乘于0.0625就能够得到实际的温度；若温度“0”

28、，则该5位是“1”，要将测得的数值取反再加“1”，再乘于0.0625。才能够得到实际的温度。比如说：+25.0625的数字输出为0191H，-25.0625的数字输出为FF6FH。详情见表3.3。表3.3 DS18B20转化温度形式实际温度值数字输出（二进制）数字输出（十六进制）+125+85+25.0625+10.125+0.50-0.5-10.125-25.0625-550000 0111 1101 00000000 0101 0101 00000000 0001 1001 00010000 0000 1010 00100000 0000 0000 10000000 0000 0000 0

29、0001111 1111 1111 10001111 1111 0101 11101111 1110 0110 11111111 1100 1001 000007D0H0550H0191H00A2H0008H0000HFFF8HFF5EHFE6EHFC90H (2) 高低温报警触发器TH和TL DS18B20温度传感器内部存储器包含一个高速暂存RAM与一个非易失性的可电擦除的EEPRAM，后者存放高温度和低温度触发器TH、TL和结构寄存器。 (3) 配置寄存器 本字节每一位的意义见下表3.4。表3.4 配置寄存器结构TMR1R011111 低五位始终均为“1”，TM为测试模式位，用来设置DS1

30、8B20是为工作模式还是为测试模式。在DS18B20出厂的时候这位被设置成“0”，用户不需要去改动。R1与R0用于设置分辨率，详情见下表3.5（DS18B20出厂时被设置为12位）。 表3.5 温度分辨率设置表R1R0分辨率温度最大转换时间001101019位10位11位12位93.75ms 187.5ms 375ms 750ms (4) 高速暂存器该暂存器为一个9个字节的存储器。1、2字节含有被测温度的数字量信息；第3、4、5字节分别为TH、TL、配置寄存器的临时拷贝，每当上电复位的时候被刷新；第6、7、8字节补用，表现成全逻辑“1”；第9字节读出的为之前所有8个字节的CRC码，能够用来保证

31、通信正确。高速暂存器RAM结构图见下表3.618。表3.6 DS18B20暂存寄存器分布寄存器内容 字节地址温度值低位 （LS Byte）温度值高位 （MS Byte）高温限值（TH）低温限值（TL）配置寄存器保留保留保留CRC校验值0123456783.2.2 DS18B20的工作原理 按照DS18B20的通讯协议，主机控制DS18B20要完成温度的转换必须得经过三个步骤才可： (1) 每一次读写之前都必须对DS18B20进行复位。 (2) 复位成功之后发送一条ROM指令。 (3) 最后发送RAM指令，这样才能够对DS18B20进行预定的操作。 复位时，先得要求主CPU对数据线下拉500s再

32、释放，待DS18B20收到信号，等待1560s左右后，再发出60240s的存在低脉冲，最后主CPU收到此信号表示复位成功。它的工作时序有初始化时序和写时序还有读时序。具体工作方法如图3.7、3.8、3.9所示。(1) 初始化时序图3.7 初始化时序 总线上的一切传输过程均是以初始化开始的。主机响应应答脉冲。应答脉冲让主机知道，总线上有从机设备，并准备就绪。主机输出低电平，且保持低电平的时间至少480微秒，从而产生复位脉冲。然后主机释放总线，4.7K上拉电阻将总线拉高，延时1560微秒后进入接受模式，用来产生低电平应答脉冲。如果为低电平，就再延时480微秒。 (2) 写时序图3.8 写时序 写时

33、序包含写“0”时序与写“1”时序。一切写时序最少要60微秒，并且在两次独立的写时序当中最少要1微秒的恢复时间。两者都是从总线拉低开始。写“1”时序：主机先输出低电平，延时2微秒后释放总线再延时60微秒。写“0”时序：主机先输出低电平，延时60微秒后释放总线再延时2微秒。(3) 读时序图3.9 读时序总线器件只在主机发出读时序的时候，才向主机传输数据。因此，在主机发出读数据命令后，定要马上产生读时序，从而使从机可以够传输数据。一切读时序至少要60微秒，而在两次独立的读时序当中至少需要1微秒的恢复时间。每个读时序均靠主机发起，且至少拉低总线1微秒。主机在读时序的时候一定要释放总线，且在时序开始后的

34、15微秒中采样总线状态。主机输出低电平延时2微秒后主机转入输入模式，再延时12微秒后读取总线当前电平，然后延时50微秒。19。3.3 显示器模块3.3.1 显示器的介绍 LCD液晶显示器由于它功耗很低，同时体积轻巧，屏幕内容显示非常丰富，且厚度纤薄，等诸多的优点。所以广泛的被使用在了微型仪表和家用电器等功耗不高的应用系统当中。根据显示内容和方式的不同可以分为数显LCD、点阵字符LCD、点阵图形LCD。它是由些许个5×7或5×11等点阵符位组成的。每一个点阵字符位都可以显示一个字符。且每一个点阵字符位之间都有一定点距的间隔，从而就能起到了字符间距和行距的作用。本次设计这次所使

35、用的是1602LCD液晶显示器，它也叫做1602字符型液晶，意思就是显示屏能显示的内容为16×2，也就是能够在屏幕上看到两行字符且每行显示的都是16个字符的。它是一种专门用来显示字母、数字、符号等而不能显示汉字的点阵型液晶模块。3.3.2 显示电路的设计 1602LCD液晶显示器引脚如图3.11所示。图3.11 LCD1602液晶显示器1602LCD液晶显示器功能引脚功能见表3.7。表3.7 1602液晶引脚说明引脚引脚名引脚功能第1脚第2脚第3脚第4脚第5脚第6脚第714脚第15脚第16脚VSSVDDVEE液晶显示器对比度调整端RS为寄存器选择R/W为读写信号线E端为使能端D0D7

36、为8位双向数据线BLABLK地电源+5V电源接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，应调节适当的对比度，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和RW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RW为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平RW为低电平时可以写入数据，当RS为高电平RW为高电平时可以读出数据。当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行写操作，当E端为高电平时，可以执行读数据或读忙标志和AC值。D0为最低位，D7为最高位。接背光电源正极接背光电压负极。1602液晶模块内部的

37、控制器共有11条控制指令，见表3.8。表3.8 1602液晶模块内部控制指令序号指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清显示00000000012光标返回000000001*3置输入模式00000001I/DS4显示开/关控制0000001DCB5光标或字符移位000001S/CR/L*6置功能00001DLNF*7置字符发生存储器地址0001字符发生存储器地址8置数据存储器地址001显示数据存储器地址9读忙标志或地址01BF计数器地址10写数到CGRAM或DDRAM10要写的数据内容11从CGRAM或DDRAM读数11读出的数据内容LCD液晶显示器和单片机1602的连接电路非常简单

38、，RS、RW、EN分别接主控单片机的P25、P26、P27脚，DB0DB7接到主控单片机的P0数据接口。VSS端接地，VDD供电，如图3.12所示。图3.12 LCD液晶显示电路3.4 键盘模块 在单片机应用系统里面仅有复位按键有与之对应的复位电路和专一的复位功能,其余的按键或键盘均以开关的状态来设置控制功能或输入数据。 在本次设计中加入了五个按键，分别为一个复位键，还有四个是调节温度上下限的加减按键。如图3.13所示，左边第一列的单独按键为复位按键；中间一列为控制调节报警最低温按键，上面一个为加，下面一个为减；右边一列为控制调节报警最高温按键，上面一个为加，下面一个为减。图3.13 实物按键

39、图3.5 供电模块由于单片机的工作电压为+5V，而现实生活中没有+5V的电池，所以本次设计就选用了LM7805稳压电路，将9V的电压转换成了单片机工作电压5V。稳压电路如图3.14所示。图3.14 稳压电路3.6 本章小结本章主要介绍了本次设计的硬件电路设计。并且详细的将本次设计分成了每一小模块进行了讲解。介绍了所用到的单片机，温度传感器，LCD显示器。4 系统软件的设计 本次设计列出了温度检测的液晶显示与按键设置温度上下限的程序流程图，主程序的流程图如图4.1，主程序主要功能为进行温度的实时显示，读出并处理DS18B20测量的当前温度值，温度测量是定时测量一次。LCD子程序的流程图如图4.2

40、所示，DS18B20工作的流程图如图4. 3所示，按键子程序的流程图如图4.4所示。4.1 系统主程序流程图开始系统初始化判断温度是否超出极限LCD显示温度采集设置温度极限灯亮 蜂鸣器报警相应修正温度正常工作结束 N Y 图4.1 系统主程序流程图4.2 系统子程序流程图 开始结束DS18B20初始化检测当前温度 图4.2 DS18B20子程序流程图 开始结束LCD初始化显示当前温度图4.3 LCD子程序流程图开始结束上限值加1上限值减1是否复位是否有上限值按键按下是否有下限值按键按下是否减键是否加键YYN是否加键下下限值加1下限值减1YYYYNNY返回温度显示NN图4.4 按键子程序流程图N

41、是否减键下4.3 本章小结本章给出了本次设计的所有程序流程图。更加生动形象的阐述了本次设计的流程和步骤。5 调试与分析5.1 Proteus仿真效果在经过对电路的硬件设计与程序设计后，便可以使用PROTEUS对所设计的电路进行仿真设计。首先，先把硬件电路在PROTEUS中连接好，照着设计总电路图连接每一个硬件。其次便是转换C程序了，用单片机C语言来进行编程，程序如附录所示。再用KEIL软件把本次设计的源程序转换成目标程序来进行仿真,从而生成*.hex文件。最后在PROTEUS中，把本次设计的程序导入单片机中，便可以进行实时仿真。仿真效果图如图5.1所示。图5.1 仿真效果图5.2 实物模块分解

42、及操作(1) 正常工作 本次设计调试的报警温度为1040，而室温是28.4。系统正常工作，报警灯不亮。如图5.2所示。图5.2 正常工作(2) 低于下限温度这次本次设计设置的报警温度为3040时，而室温只有28.7，低于设置的报警温度。所以系统开始报警，并且红色警报灯亮起。如图5.3所示。图5.3 低于下限(3) 高于上限温度 这次本次设计设置的报警温度为1025时，而室温却打到了28.8，高于设置的报警温度。所以系统开始报警，并且绿色警报灯亮起。如图5.4所示。图5.4 高于上限5.3 本章小结 通过本章的介绍，了解了proteus的仿真方法和步骤。更直观的把软件设计呈现出来作出了设计的仿真

43、，设置上限温度，并作3种情况分析。结 束 语 本课题是以单片机为核心，通过DS18B20温度传感器进行温度的采样，然后再由LCD1602液晶显示器显示出的一款简易的数字温度计。从拿到课题到现在完成课题，我也从最初的茫然无知，变的对单片机产生了浓厚兴趣。随着进度一点点的完成，从最初的开题报告，再到后来的实物设计焊接，最后到整篇论文的完成，那股成就感也就随之而来。这次设计不仅让我重新梳理了一遍大学里所学习到的内容，更让我了解到和培养了自学的能力。该设计主要解决了下面一些问题：(1) 系统的硬件是以单片机为核心的硬件电路,所以需要的元器件也很少,从而体积小，重量轻，抗干扰能力强，对环境要求不高，且价

44、格低廉。(2) 由于此系统为智能自动化，所以它适用的范围也很广泛，解决了传统工业生产中人工所完成不了的问题。致 谢伴随着毕业论文的完成，也就预示着我大学生活也即将画上一个句号。在此之际，我的激动的心情却无法平静。回想起在这最后短短的几个月的时间里，却给我留下了难以忘怀的回忆。在此我要特别地向指导帮助我的XXX老师表示最诚挚的谢意。感谢她耐心的指导，从我刚拿到课题时的无从下手和一筹莫展开始，她便一直耐心的指导我，并给我提出来许多宝贵的建议和意见。为此，我再次说声谢谢！并且感谢所有任课老师在我大学期间给我的指导和帮助，是他们孜孜不倦的教导教会了我专业知识，教会了我如何学习，更是他们科学严谨，求真务

45、实的科学态度教会了我如何做人。正是因为他们，我才能在各方面取得进步，在此向他们表达我由衷的谢意，并希望所有的老师身体健康，事业蒸蒸日上，培养出各种人才，桃李满天下！最后，我衷心感谢在百忙之中抽出宝贵时间对此论文进行评阅与审议的老师们。感谢学院给我提供了一个展现自己的舞台，给我一次难得煅炼的机会，使得我的动手能力和专业技能都有了很大的提高。在此谨向老师们致以诚挚的谢意和崇高的敬意。参考文献1 刘秀峰，游雨云. 单片机原理与应用M. 北京：北京理工大学出版社，2011.2 邓红，曾屹. 单片机应用技术实例M. 北京：冶金工业出版社，2011.3 华浩然. 浅析单片机温度控制的系统方案设计J. 才智

46、. 2012(02):17-23.4 Meehan Joanne,Muir Lindsey.SCM in Merseyside SMEs:Benefits and barriersJ. TQM Journal.2008(03):24-35.5 何乐生. PIC单片机原理、开发方法及实践M. 北京：高等教育出版社，2010.6 张文祥. 单片机系统设计与开发教程M. 北京：电子工业出版社，2011.7 耿永刚.单片机C51应用技术M. 北京：电子工业出版社，2011.8 王建，宋永昌. 单片机实用技术M. 北京：北京大学出版社，2011.9 李升.单片机原理与接口技术M. 北京：机械工业出版社，

47、2011.10 张宪，宋立军.传感器与测控电路M. 北京：化学工业出版社，2011.11 吴健,侯文,郑宾. 基于STC89C52单片机的温度控制系统J. 电脑知识与技术. 2011(04)：22-39.12 李全利，仲伟峰，徐军单片机原理及应用M.北京：清华大学出版社，2008.13 岳慧平,刘广,刘建平. 单片机温度控制系统方案的研究J. 信息系统工程. 2012(02)：37-51.14 刘畅生,于建国,张昌民,宣宗强.传感器简明手册及应用电路温度传感器分册上册M. 西安:西安电子科技大学出版社，2005. 15 王永华. 现代电气及可编程控制技术M. 北京：北京航空航天大学，2002.

48、16 杨宁，胡学军单片机与控制技术M. 北京：北京航空航天大学出版社2004.17 赵娜，赵刚，于珍珠等.基于51 单片机的温度测量系统J. 微计算机信息，2012，1-2：146-148.18 戢卫平、胡耀辉. 单片机系统开发实例经典M. 北京：冶金工业出版，2006.19 樊杨鎏，李琨，李静.无线分布式温度测控系统的设计及应用J. 昆明理工大学学报，2006，31（5）：48-51.附录A 系统整体原理图附录B 程序#include<reg52.h> /包含头文件，一般情况不需要改动，头文件包含特殊功能寄存器的定义#include<math.h>#include<INTRINS.H>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int /*/* 定义端口 */*/sbit led1=P10;/ 温度超出范围指示灯sbit led2=P11;sbit buzzer=P13;/蜂鸣器引脚sbit DQ=P14;/ds18b20 端口sbit RS = P24;/1602数据/命令选择端（H：数据寄存器L：指令寄存