51单片机温度测量及显示系统

1、毕业设计任务书系部电子信息 项目系指导老师单丹职称助教学生姓名柳鹏程班级0702应电电子学号0705120230设计题目基于AT89S51单片机的数字温度测量及显示系统设计-、毕业设计的主要内容及技术指标1、主要内容随着科技的不断进步，在工业生产中温度是常用的被控参 数，而采用单片机来对这些被控参数进行控制已成为当今的主 流。本文介绍了数字温度测量及自动控制系统的设计。本文采用 单片机来实现对温度的控制。它的主要组成部分有：AT89S51单片机、温度传感器、键盘与显示电路、温度控制电路。它可以实 时的显示和设定温度，实现对温度的自动控制。通过测试表明， 本设计对温度的控制有方便、简单的特点，从

2、而大幅提高了被控 温度的技术指标。2、主要技术指标设计内容目标和要求二、毕业设计的基本要求1) 收集、整理与毕业设计有关领域的信息资料。2) 完成本毕业设计方案和结构框图的设计。3) 完成本毕业设计电路原理图设计。4) 完成本毕业设计程序流程图和汇编语言源程序设计5) 完成软件和硬件系统的调试，功能指标达到技术要求；6) 程序清单和图样资料；7) 作品及照片；8) 形成符合学校规定的毕业设计书面文档；三、毕业论文 设计)进度安排第一阶段 2008年11月21日-2008年1月20日选题、调研、收集资料、论证、开题第二阶段 2009年2月20日-2009年4月20日方案、电路、硬件、软件设计第三

3、阶段 2009年4月21日-2009年5月10日软硬件调试、写作初稿第四阶段 2009年5月10日-2009年6月15日修改、定稿、打印、答辩四、毕业设计提交的成果1）开题报告2）设计说明书3）图样资料a系统原理图；b硬件电路图；c软件流程图；4）中、英文摘要 中文摘要约200字，35个关键词）5）查阅文献不少于8篇教研室 审核系部 审核第二部分扬州工业职业技术学院电子信息项目系2018届毕业设计论文）开题报告书学生姓名柳鹏程专业应用电子技术班级0702应用电子学号0705120230题目基于AT89S51单片机的数字温度测量及显示系统设计指导教师单丹职称助教学位硕士题目类别项目设计基础研究应

4、用研究其它【课题内容及要求】1. 提出选题的初步设想和研究目的2. 掌握单片机的工作原理、结构3. 了解单片机的结构组成和原理4. 了解单片机在当今社会的应用5. 完成数字温度测量及控制系统【前言】单片机芯片作为核心控制部件，已经渗入到人们工作和生活的各个角洛，有力地推动了各 行业的技术改造和产品的更新换代，前景广阔。用单片机来实现对温度的自动控制，从而大幅 度提高被测温度的技术指标 。【方案的比较与评价】本设计是一个数字温度温度控制系统，能测量温度，并能在超限的情况下进行控制、调整，并报警。CPU选用的是AT89S51 ,温度传感器用的是 Dallas公司的DS18B20，显示器选用的LCD

5、液晶屏。【预期的效果及指标】1、测量并显示温度，且对所测温度进行监控。2、当温度咼于设疋温度时，风扇开；当温度低于设疋温度时，加热器开。【进度安排】2009年12月4日一12月10日选题、调研、收集资料2009年12月11日一12月21日论证、开题2009年12月22日一12月31日设计 写作初稿）2018年1月1日一3月31日修改、定稿、打印、答辩【参考文献】1、沙占友智能化传感器原理与应用北京：电子工业出版社，20042、俞国亮.MCS-51单片机 原理及应用北京：清华大学出版社 ，20083、 何希才传感器及其应用电路北京：电子工业出版社，20014、 沙占友单片机外围电路设计北京：电子

6、工业出版社，20035、 单片机典型系统设计实例精讲电子工业出版社6、“单片机爱好者”等网站【指导教师意见】 有针对性地说明选题意义及工作安排是否恰当等）同意提交开题论证修改后提交 不同意提交 请说明理由）指导教师签章：年月日【系部意见】同意指导教师意见不同意指导教师意见 请说明理由）其它请说明）队系 部）主任签章：年月日第三部分设计正文基于AT89S51单片机的数字温度测量及显示系统设计柳鹏程0702应用电子 摘 要 随着科技的不断进步，在工业生产中温度是常用的被控参数，而采用单片机来对这些被控参 数进行控制已成为当今的主流。本文介绍了数字温度测量及自动控制系统的设计。本文采用单片机来 实现

7、对温度的控制。它的主要组成部分有：AT89S51 单片机、温度传感器、键盘与显示电路、温度控制电路。它可以实时的显示和设定温度，实现对温度的自动控制。通过测试表明，本设计对温度的控 制有方便、简单的特点，从而大幅提高了被控温度的技术指标。 关键词 :单片机 温度传感器键盘和显示Based on AT89S51 digital temperature measurementand display system design Liu Pengcheng0702 application of electronicAbstract: As the technology advances in indu

8、strial production in the temperature is charged with common parameters, and the use of those charged with SCM to the parameters of control has become the mainstream.In this paper, digital temperature measurement and automatic control system design. In this paper, SCM to achieve the temperature contr

9、ol. It is a major component of: AT89S51 SCM, temperature sensor, keyboard and display circuit, temperature control circuit. It can display real-time and temperature settings, and the temperature control. Passed the tests show that the design of the temperature control is convenient and simple charac

10、teristics ', thus greatly raising the temperature was charged with the technical indicators.Key words: MCU Temperature sensor Keyboard and Demonstration目录第 1 章系统的总体设计 - 12 -1.1 设计背景 - 12 -1.2 电路的总体工作原理 - 12 -第 2 章方案论证 - 15 -2.1题目分析 - 15 -具体指标 - 15 -2.1.2 具体控制要求 - 15 -2.2 温度传感器的选择 - 15 -2.3 显示器的选

11、择 - 17 -2.4 单片机的选择 - 18 -第 3 章系统的硬件设计 - 20 -3.1 单片机最小系统的设计 - 20 -3.2 温度传感电路设计 - 21 -3.3 温度控制电路的设计 - 24 -3.4 键盘电路的设计 - 24 -3.5 显示电路的设计 - 26 -第 4 章系统的软件设计 - 29 -4.1 系统的主程序设计 - 29 -4.2 中断程序的设计 - 30 -第 5 章系统的控制 - 32 -5.1温控电路及报警电路的控制 - 32 -5.2 LCD 显示电路的控制 - 33 -5.3 使用说明 - 33 -第 6 章全文总结 - 34 -6.1 经济效益分析 -

12、 34 -6.2 社会效益分析 - 34 -致谢- 35 -参考文献 - 52 -附录 I 元器件清单 - 35 -附录 II 程序 - 37 -第1章系统的总体设计1.1 设计背景 温度控制广泛应用于人们的生产和生活中，人们使用温度计来采集温度，通过人工 操作加热、通风和降温设备来控制温度，这样不但控制精度低、实时性差，而且操作人 员的劳动强度大。即使有些用户采用半导体二极管作温度传感器，但因为其互换性差， 效果也不理想。在某些行业中对温度的要求较高，因为工作环境温度不合理而引发的事 故时有发生。对工业生产可靠进行造成影响，甚至操作人员的安全。为了避免这些缺 点，需要在某些特定的环境里安装数

13、字温度测量及控制设备。本设计因为采用了新型单 片机对温度进行控制，以其测量精度高，操作简单。可运行性强，价格低廉等优点，特 别适用于生活，医疗，工业生产等方面的温度测量及控制本设计是一个数字温度测量及控制系统，能测柜内的温度，并能在超限的情况下进 行控制、调整，并报警。保证环境保持在限定的温度中。1.2电路的总体工作原理温度控制系统采用AT89S51八位机作为微处理单元进行控制。采用4X4键盘把设定温度的最高值和最低值存入单片机的数据存储器，还可以通过键盘完成温度检测功能的 转换。温度传感器把采集的信号与单片机里的数据相比较来控制温度控制器。系统框图如图1.1 :图1.1 系统框图根据系统的设

14、计要求，选择DS18B20作为本系统的温度传感器，选择单片机AT89S51为测控系统的核心来完成数据采集、处理、显示、报警等功能。选用数字温度传 感器DS18B20，省却了采样/保持电路、运放、数/模转换电路以及进行长距离传输时 的串/并转换电路，简化了电路，缩短了系统的工作时间，降低了系统的硬件成本。该系统的总体设计思路如下：温度传感器DS18B20把所测得的温度发送到 AT89S51单片机上，经过51单片机处理，将把温度在显示电路上显示，本系统显示器为点阵字符 LCD ,1602液晶模块。检测范围5摄氏度到60摄氏度。本系统除了显示温度以外还可以 设置一个温度值，对所测温度进行监控，当温度

15、高于或低于设定温度时，开始报警并启 动相应程序温度高于设定温度时，风扇开；当温度低于设定温度时，加热器开）。中央微处理器 AT89S51: AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP（In-system programmable的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器， 器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准 MCS-51 指令系统及 80S51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的 AT89S51 可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89S5

16、1具有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器，128 bytes的随机存 取数据存储器VRAM），32个外部双向输入/输出1/0） 口，5个中断优先级2层中断嵌 套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗WDT）电路，片 内时钟振荡器。此外， AT89S51 设计和配置了振荡频率，并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振 荡器而保存 RAM 的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还 具有 PDIP、TQFP 和 PLCC 等三种封装形式。 AT89

17、S51 单片机综合了微型处理器的基本 功能。按照实际需要，同时也考虑到设计成本与整个系统的精巧性，所以在本系统中就 选 用 价格 较 低、工 作 稳 定的 AT89S51 单片 机作为 整 个系 统 的 控制器 。第2章方案论证本章主要对毕业设计的题目进行了分析，根据要实现的功能，综合比较几种设计方法，提出了实现系统功能的最佳方案。2.1题目分析本设计是一个数字温度控制系统，能测量温度，并能在超限的情况下进行控制、调整，并报警。具体指标正常工作温度范围：5C 60C温度误差：<1C具体控制要求根据设计的要求，要利用温度传感器实时温度。当温度高于设定的温度时<60C）,打开降温装置进

18、行调整使温度在设定的范围内。当温度低于设定的温度时<5C），打开升温装置进行调整使温度在设定的范围内。同时要求能设定温度。毕业设计的主要任务 是能对温度进行自动的检测和控制。设计中采用单片机来控制温度，因此要有温度的采 集电路，键盘显示电路，温控电路，报警电路等几个部分。要实现系统的设计要用到的知识点有单片机的原理及其应用，温度传感器的原理和应用，及键盘和显示电路的设计等。2.2温度传感器的选择采用模拟集成温度传感器集成传感器是采用硅半导体集成工艺而制成的，因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器，它是将温度传感器集成在一个芯片上、可完成温度测量及模拟信号输出功能的 专用IC。模拟集成温度传

19、感器的主要特点是功能单一（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，外围电路简单。图2-1是AD590用于测量热力学温度的基本应用电路。因为流过AD590的电流与热力学温度成正比，当电阻R1和电位器R2的电阻之和为1kQ时，输出电压随温度的变化为1mV/K。但因为AD590的增益有偏差，电阻也有误差，因此应对电路进行调整。调整的方法为：把AD590放于冰水混合物中，调整电位器 R2，使 =273.2mV。或在室温下（25 C >条件下调整电位器，使 同一 一_=273.2+25=298.2<mV

20、。但这样调整只可保证在 0C或25C附近有较高精度。AD590把被测温度转换为电流再通过放大器和A/D转换器，输出数字量送给单片机进行温度控制。采用数欢字单片智能温度传感器J是微电子技术、计算机 (ATE的结晶。目前，已开发出多种智能温度传感器系列产品智能温度传:感器马含温度传感器、多路选择器、中央控制器.技术和計动测试技术智能温度传感器内部都包'和接口电路。有的产品还带。智能温(1-WIRE>有单线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 能温度传感器的总线技术也实现了标准化、规范化厂所采用的总线主要总线、=总线。温度传感器作为从机可通过专用总线接口与

21、主机进行通信。智能温度控制器是在智能温度传感器的基础上发展而成的。典型产品有DS18B20,智能温度控制器适配各种微控制器，构成智能化温控系统。它们还可以脱离微控 制器单独工作,自行构成一个温控仪。DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度 传感器,具有3引脚TO- 92小体积封装形式。温度测量范围为55T+ 125C,可编程 为9位12位A/D转换精度,测温分辨率可达0.0625 C ,被测温度用符号扩展的16位数 字量方式串行输出，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,

22、占 用微处理器的端口较少,可节省大量的引线和逻辑电路。同 DS1820 一样，DS18B20也支 持“一线总线”接口，测量温度范围为-55 C +125C，在-10 C +85C范围内，精度为0.5 Co DS18B20的精度较差为土 0.2 C。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。与前一代产品不同，新的产品支持3V5.5V的电压范围，使系统设计更灵活、方便。而且新一代产品更便宜，体积更小。DALLAS半导体公司的数字化温度传感器DS18B20是世界上第一片支持“一线总线”接口

23、的温度传感器。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“DS1820”体积更小、更经济、更灵活。使您可以充分发挥“一线总线”的长处。DS18B20、DS1822 “一线总线”数字 化温度传感器因为 DS18B20 将温度传感器、信号放大调理、 A/D 转换、接口全部集成于一芯片， 与单片机连接简单、方便，与 AD590 相比是更新一代的温度传感器，所以温度传感器采 用 DS18B20。2.3 显示器的选择2.3.1 LED 显示器采用传统的七段数码 LED 显示器。 LED 虽然价格便宜，但在现代的许多仪表、各种 电子产品中逐渐被

24、 LCD 所取代。2.3.2 LCD 液晶屏采用 LCD 液晶屏进行显示。 LCD 液晶显示器是一种低压、微功耗的显示器件，只要23伏就可以工作，工作电流仅为几微安，是任何显示器无法比拟的，同时可以显示大 量信息，除数字外，还可以显示文字、曲线，比传统的数码 LED 显示器显示的界面有了 质的提高。在仪表和低功耗应用系统中得到了广泛的应用。优点为：1 显示质量高，因为液晶显示器的每一个点收到信号后就一直保持那种色彩和亮度 恒定发光，因此液晶显示器的画质高而且不会闪烁。2 数字式接口，液晶显示器都是数字式的，和单片机的接口简单操作也很方便。3 功率消耗小，相比而言液晶显示器的主要功耗在内部电极和

25、驱动 IC 上，因而耗电 量比其他器件要小很多。虽然 LCD 显示器的价格比数码管要贵，但它的显示效果好，是当今显示器的主流， 所以采用 LCD 作为显示器。2.4 单片机的选择2.4.1 采用凌阳单片机 随着单片机功能集成化的发展，其应用领域也逐渐地由传统的控制，扩展为控制处理、数据处理以及数字信号处理 DSP，Digital SignalProcessing等领域。凌阳的16位单 片机就是为适应这种发展而设计的。它的CPU内核采用凌阳最新推出的 卩'nSP?Microcontroller and Signal Processo) 16 位微处理器芯片 以下简称 卩'nSP?

26、。 围绕nSP1所形成的16位卩nSP系列单片机 以下简称nSP家族)采用的是模块 式集成结构，它以卩 nSP内核为中心集成不同规模的 ROM RAM和功能丰富的各种外设 接口部件。卩nSP内核是一个通用的核结构。除此之外的其它功能模块均为可选结构， 亦即这种结构可大可小或可有可无。借助这种通用结构附加可选结构的积木式的构成， 便可形成各种不同系列派生产品，以适合不同的应用场合。这样做无疑会使每一种派生产品具有更强的功能和更低的成本利用凌阳单片机有一定的好处凌阳的优势是硬件性能，抗干扰能力强，但凌阳单片 机我们没有系统的学习，这对于刚接触单片机的我们来说不是很容易上手，其价格也要 比 89S5

27、1 昂贵一些，因此我们并没有将其作为首选。2.4.2 采用 AT89S51 单片机因为单片机技术在各个领域正得到越来越广泛的应用，世界上许多集成电路生产厂 家相继推出了各种类型的单片机，在单片机家族的众多成员中， MCS-51 系列单片机以其 优越的性能、成熟的技术及高可靠性和高性能价格比，迅速占领了工业测控和自动化项 目应用的主要市场，成为国内单片机应用领域中的主流。单片机的诞生标志着计算机正式形成了通用计算机系统和嵌入式计算机系统两个分 支。通用计算机系统主要用于海量高速数值运算，不必兼顾控制功能，其数据总线的宽 度不断更新，从 8 位、 16 位迅速过渡到 32 位、64 位，并且不断提

28、高运算速度和完善通 用操作系统，以突出其高速海量数值运算的能力，在数据处理、模拟仿真、人工智能、 图像处理、多媒体、网络通信中得到了广泛应用；单片机作为最典型的嵌入式系统，因 为其微小的体积和极低的成本，广泛应用于家用电器、机器人、仪器仪表、工业控制单 元、办公自动化设备以及通信产品中，成为现代电子系统中最重要的智能化工具。因 此，单片机的出现大大促进了现代计算机技术的飞速发展，成为近代计算机技术发展史 上一个重要里程碑。因为 MCS 系列单片机集成了几乎完善的中央处理单元，处理功能强，中央处理单元 中集成了方便灵活的专用寄存器，这给我们利用单片机提供了极大的便利。单片机把微 型计算机的主要部

29、件都集成在一块芯片上，使得数据传送距离大大缩短，运行速度更 快，可靠性更高，抗干扰能力更强。因为属于芯片化的微型计算机，各功能部件在芯片 中的布局和结构达到最优化，工作也相对稳定。 51 的优点是价钱便宜 ,I/O 口多 , 程序空 间大。因此，测控系统中，使用 51 单片机是最理想的选择。单片机属于典型的嵌入式系 统，所以它是低端控制系统最佳器件。单片机的开发环境要求较低，软件资源十分丰 富，开发工具和语言也大大简化。单片机的典型代表是 Intel 公司在 20 世纪 80 年代初研 制出来的MCS51系列单片机。MCS51单片机很快在我国得到广泛的推广应用，成为电子 系统中最普遍的应用手段

30、，并在工业控制、交通运输、家用电器、仪器仪表等领域取得 了大量应用成果。以 MCS-51 技术核心为主导的单片机已成为许多厂家、电气公司竞相选用的对象，并以此为基核，推出许多与 MCS51有极好兼容性的CHMOS单片机，同时增加了一些新的功能,所以用AT89S51。第3章系统的硬件设计3.1单片机最小系统的设计目前的单片机开发系统只能够仿真单片机，却没有给用户提供一个通用的最小系 统。由设计的要求，只要做很小集成度的最小系统应用在一些小的控制单元。其应用特 点是：<1）全部I/O 口线均可供用户使用。<2）内部存储器容量有限 <只有4KB地址空间）。<3）应用系统开发具

31、有特殊性U2+540 图3.1最小系统图 2单片机最小系统如图3.1所示，其中有4个双向的 怎位并VCCP00P10P01P11P02P03 并行I/O端口， P14P0539383736 分别记作34PO、P1、P2、P3,都可以用于数据的输出和输入，P3 口具有第二功能为系统提供一些控制信号。P17口时钟电路用于产生MCS-51单片机工作所必须的时钟控制信号，内部电路在时钟信号的控制下，严格地按时序指令工作。MCS-51内部有一个用C11514XTAL131向放大器，该高增益反向放大器的输入端为芯片的引脚1调9电容，就构成了一个稳定的自激扌 丄C2 T调电容通常选择为_30pF左右，该电容

32、的天小会影响到振荡器频率17 小 12MHz。16 七VCC 什5V）20器,个引脚跨接石英22P晶体振荡器C222P性和起振的快速性。晶体的振荡频率为把EA脚接高电平，单片机访问片内程序存储范围）时，将自动转向执行外部程序存储器18号，INT 0P25于构成振荡器的高T1P23T0 P2226增益反2423、输出端为XTAL2。这两EA/VPP20X荡器。电路中的XTAL2的的高低、振荡器的稳定21微RD WR GNDTXDALE/PROGPSEN113029但在辛PC值超过0FFFH<4Kbyte地址艮内的程序。丄C3106AT8 9S51MCS-51的复位是由外部的复位电路来实现。

33、采用最简单的外部按键复位电路。按键 自动复位是通过外部复位电路的来实现的我们选用时钟频率为12MHz,C1取47山。 3.2温度传感电路设计DS18B20的性能特点：采用单总线专用技术，既可通过串行口线，也可通过其它I/O 口线与微机接口，无须经过其它变换电路，直接输出被测温度值 <9位二进制数，含符号位）测温范围为-55 C -+125 °C，测量分辨率为0.0625 C内含64位经过激光修正的只读存储器 ROM适配各种单片机或系统机用户可分别设定各路温度的上、下限内含寄生电源DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM,温度传感器，非挥发的温度报 警触发器TH和

34、TL,高速暂存器。DS18B20的管脚排列如图3.2所示。IO图3.2 DS18B20 管脚图GND在硬件上，DS18B20与单片机的连接有两种方法，NCVCC接地，I/O与单片机NCI/O接单片机I/O。无论是内部寄生电源还是外部供电，7NC是DSVCC接外部电源，GNDNCDD GND接地，NC种-3线相连；另一种是用寄生电源供电，此时-4i/o 口线要接 5kq 左右的上拉电阻.我们采用的是第一种连接方法，如图3.3所示：把DS18B20的数据线与单片机的13管脚连接,再加上上拉电阻。VC5VC5T图3.3温度传感电路图|R2DS18B20有六条控制命令，如表约定代码温度转换44H3.1

35、所示：DS1表3-1 DS18E20控制命令402-3"45"6-说8启动DS18B20进行温度转换读暂存器 C122P写暂存器E2RAMC2读电源供电方式22P重新调BEH4EH4H 11.0592MB8HB4H读暂存器9个字节内容将数据写入暂存器的O1514TH TL字节31VCCP0039P10P0138P11P0237P12P0336P13P0435P14P0534P15P0633P16P0732P17明P2728INT 1P2627INT 0P2526P2425T1P2324T0P2223P2122EA/VPP2021U2把暂存器的TH、TL字节写到19E2RAT

36、中1 把E2RAMTT的TH TL字节写到暂存皺冷只动DS18B20发送电源供电方式的16CPU对DS18B20的访问流程是：先对片DS18B20初始化，再进行后才能对存储器操作，数据操作。DS18TL字节RXTCPU TXDALE /PROG芬R号给主Rom操作命令,最WRGND10113029B20每一步操作都要遵循严擀的工作时序和通信106协议。如主机控制 DS18B20完成温度转换这过程，根据 DS18B20的通讯协议，须经三R1个步骤：每一次读写之前都要对 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3.3温度控制

37、电路的设计VC5图3.4 温度控制电路加热器R12Q! R11470Q2C9012电风扇实际电路如图 3.4 所示, 通过键盘设定温度的上下限。把实际测量的温度和设定的上下限进行比较,来控制PO.O、P0.1、P0.7端口的高低电平。把 PO.0 P0.1、P0.7端口分别 与三极管的基极连接来控制温度和报警。当测量的温度超过了设定的最高温度 ,P2.2 由高 电平变成低电平 , 就相当于基极输入为“ 0”，这时三极管导通推动小风扇和控制电路工 作，反之 , 当基极输入为“ 1”时，三极管不导通，报警器和控制电路都不工作。只要控 制单片机的P0.0、P0.1、P0.7 口的高低电平就可以控制模

38、拟电路的工作。3.4 键盘电路的设计如图3.6所示，用AT89S51的并行口 P1接4X4矩阵键盘，以作输入 线，以P1.4- P1.7作输出线；液晶显示器上显示每个按键的“0-F”序号。对应的按键的 序 号 排 列 如 图3.5所 示 ：图3.6中微30PF的起振电容控制和检测行列式于高电平状态键盘输入的信息主CPU判断卫 2 00I1 I1 I 引脚与行列式键盘输出脚相连 ,:键盘的输入567无按线的电平状态将由与此行线相连接的列线的电平决定S帀nn肓I1111I处理确定是按把此键所弋是哪个键I II II II的信息翻译成计算机可以识别的弋码或者其他的特脚晶振,接两个安下时,行线处符号3

39、辿路的设计3.5V CC (+5v)S1S5S3S7S4S8U 240 IV CCP10P11液晶显示器是一种将一.an 日液晶显示器判牛,连接器件,集构器件装配在一起的组件:39383736353433322827262524232221P01P02P03P04P05P06P07P27P26P25P24P23P22LCD P21成电路,pCB线路板,背背光源,结1315P15P16P17IN T 1IN TOT 1T 0根据显示内容和方式的不同可以分 ",数显LLCD,点阵字符LCD,点阵图形 在此设计中我们采用点阵字符 LC宙 这里采用常用的2 |行16个字的.0 59 2M19

40、块。V CC (+5V) 20C 3A T8 9S 5110 6X TA L 1X TA L 2吃液晶模TXDRA LE /PRO GG ND"PSE N101130291602采用标准的14脚接口，其中：R 18. 2K第1脚：VSS为地电源第2脚：VDD接5V正电源第3脚：V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，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：RW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RW共同为低电平时可

41、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。第6号,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1516脚：空脚。与单片机的连接如图3.7所示。+5T40VCCPOO391P10P01382P11P02373P12P03364P13P04355P14P05346P15P06337P16P07328P17U2R4R3RES2图3.7 液晶显示电路图第4章系统的软件设计4.1系统的主程序设计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，

42、以及各个控制端口的初始化工作。流程图如4.1所示。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。系 统软件设计的总体流程图图4.1系统总体设计流程图4.2中断程序的设计MCS-51单片的中断系统有 5个中断请求源，用户可以用关中断指令“ CLR EA”来屏蔽所有的中断请求，也可以用开中断指令“ SET EA”来允许CPU接收中 断请求。在本设计中我们选用INTO来作为中断请求源。INT1 外部中断请求0,由INTO

43、引脚输入，中断请求标志为IE0ORG 0000HLJMP MAINORG0003H < 中断入口地址）JMP INT0ORG0038H < 主程序的起始地址）MAIN :<主程序）MCS-51响应中断后，就进入中断服务程序，中断程序的基本流程图如下图图4.2中断中务程序基本流程第5章系统的控制本章对系统的硬件控制进行概述。分别对温度控制电路，报警电路及 LCD液晶 显示电路进行说明。5.1温控电路及报警电路的控制单片机的PO.O、P0.1、P0.7分别与三极管的基极连接来控制控制温度 （图5.1> 和报警 <图5.2 ）。利用面包板搭了一个 PNP9012的偏置电

44、路电路如图4-4。基极输 入为“ 0 ”时，这时三极管导通推动报警器和控制电路工作，当基极输入为“1”时，三极管不导通，报警器和控制电路都不工作。只要控制单片机的P0.0、P0.1、P0.7 口的高低电平就可以控制模拟电路的工作。VC55.1 硬件控制电路加热器5.2硬件报警电路电风扇5.2 LCD显示电路的控制把8根数据线和P2 口连接，端加上+5V的电压，GND端接地。VEE端的驱动电压不把3根控制线和P25 P2.6、P2.7连接。给 VCC过大，要调节滑动变阻器使00/EB在 0.7伏以下显示器才能工作。012 5.3使用说明键盘中阿拉伯数字09是数据输入键,的功能键，C键是取消键，其

45、他的键置空。4A键是写IQ2C9012p限的功能键，B键是写下限P01GND6.1经济效益分析本系统的设计，是为了保证某特定环境温度维持在设定的范围内，以保证工作 系统在稳定的状态下工作。本系统的设计成本很低，总成本不超过50元人民币。如果采用大批量生产的话，生产成本会更低。在市场上的温度自动控制系统的价格在 百元人民币以上。对于本系统的使用者来说，本系统能够很稳定的控制温度而且稳 定性很高。只要配上适当的温度传感器，这个系统便还可以实现很多领域的温度自 动控制。这对于提高系统的利用率，避免重复设计有很大的帮助的。在本系统的作 用下，可以为工作系统提供一个良好的环境，使产品的数量和质量有很大的

46、提高。 使得产品的生产成本降低，从而使系统的使用者获得的利润提高了。通过分析表明：本系统是一个性价比比较好的系统，不论对于生产者还是使用 者来说，它都可以带来好的经济效益。6.2 社会效益分析本设计是以 AT89S51 为核心，利用软硬件相结合的自动控制的典型例子。在单 片机自动控制已经广泛的应用于人们的生产和生活的今天，传统用模拟电路来控制 温度的做法，已经逐渐被淘汰。这个系统的实现，改变了传统的温度控制方法，为 温度的控制开辟了一条新的道路。根据我国的科技和工业水平，这个系统的设计是 符合工业生产的需要。实现我国的工业化，自动控制是其中的一个重要目标，自动 控制系统正广泛的应用于工业生产和

47、人们的日常生活。本系统的设计成功知识实现 自动控制的“冰山一角”，但它为以后更加智能化、人性化的自动控制系统的设 计，作了铺垫。因此这种系统的设计具有比较好的社会效益。经过四个多月的方案论证、系统的硬件和软件的设计、系统的调试。查阅了大 量的关于传感器、单片机及其接口电路、以及控制方面的理论。经过了一番特殊的 体验后，经历了失败的痛苦，也尝到了成功的喜悦。第一次靠用所学的专业知识来 解决问题。检查了自己的知识水平，使我对自己有一个全新的认识。通过这次毕业 设计，不仅锻炼自己分析问题、处理问题的能力，还提高了自己的动手能力。这些 培养和锻炼对于我们这些即将走向工作岗位的大学生来说，是很重要的。这

48、次毕业设计基本的完成了任务书的要求，实现了温度的控制。通过测试表明 系统的设计是正确的，可行的。但是因为设计者的设计经验和知识水平有限，系统 还存在许多不足和缺陷。致谢 在本次毕业设计中，不仅自己付出了很多心血，也得到了很多老师和同学的支 持，为我创造了很多有利条件，在这里，我要特别感谢我的导师单丹老师，在毕业 设计的开始，单老师给了我很多帮助，指导我了解了很多单片机的相关知识，并在 当我设计遇到困难时，及时的给予帮助和鼓励，同时，对我其他学科的鼓励也渗透 在毕业设计的同时，给了我莫大的信心，为我顺利完成毕业设计起到了非常重要的 作用。同时。我还要感谢实习组及实验室的所有老师，为我的毕业设计提

49、供了非常 便利的条件。最后还要感谢帮助我的同学，在我遇到困难时给予我耐心的帮助。再次对在本次毕业设计中给予过我帮助的老师和同学至上我最真挚的谢意。参考文献1 沙占友集成温度传感器原理与应用北京：机械工业出版社，2002, 8495.2 文U君华智能传感器系统西安：西安电子科技大学出版社，1999，83105.3 沙占友智能化传感器原理与应用北京：电子工业出版社，2004，99108.4 赵负图传感器集成电路手册北京：化学工业出版社，2002，692703. 张毅刚 MCS-51单片机原理及应用哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2004，8194 李玉峰，倪虹霞MCS-51系列单片机原理与接口技术北

50、京：人民邮电出版社，2004，187216.7 林伸茂 8051单片机彻底研究经验篇北京：人民邮电出版社，2004，714.8 沙占友单片机外围电路设计北京：电子工业出版社，2003，3748.9 何希才传感器及其应用电路北京：电子工业出版社，2001，3647.10 Intel : MCS-51 Family of Single Chip Mirocomputers User1990sM9ual,11 吴金戌，沈庆阳，郭庭吉8051单片机实践与应用M.北京：清华大学出版社，2002.12 高峰，单片微型计算机与接口技术M.北京：科学出版社，2003.附录I元器件清单名称型号封装形式数量单片机

51、AT89S51DIP401个A/D转换器TLC0832DIP201个LCD显示器1602DIP201个晶振12MMAXIAL0.41个三极管9012TO 92B4个电阻排470 X8DIP162个蜂鸣器1个小风扇1个加热器1个滑动变阻器10K2个电阻若干个按键ANJIAN20个温度传感器DS18B20PORT 31片瓷片电容30pF2片发光二极管1片电解电容4.7 pF2片附录 II 程序DI EQU P3.3DO EQU P3.4CLK EQU P3.5CS EQU P3.6。LCD 端口定义D2RS EQU P2.7D2RW EQU P2.6D2E EQU P2.5KEYPORT EQU

52、P1 。 DS18B20 端口定义TEMPER_L EQU 36HTEMPER_H EQU 35HTEMPER_NUM EQU 38HFLAG1 BIT 00HDQ BIT P2.4ORG 0000HLJMP MAINORG 0003HJMP INT00ORG 0038HMAIN: MOV SP,#60HSETB P2.0SETB P2.1SETB P2.2SETB EASETB EX0SETB P2.0SEETB P2.1SETB P2.2MOV R0,#01H。清屏并置地址计数器 AC为0LCALL DIS_CMD _WRT5*7 点阵MOV R0,#38H。 8 位数据接口，双行显示，LCALL DIS_CMD _WRTCALL DIS_CUR_OFFMOV 42H,#20MOV 43H,#32XIAN: LCALL GET_TEMPERLCALL DISPLCALL DELAY43MSMOV A,TEMPER_NUMSUBB A,42HJC ZZZLMOV A,TEMPER_NUMSUBB A,43HJNC ZZZ