大学毕业设计基于单片机的数字温度计.docVIP

目 录 一、引言 1 二、总体方案设计 2 2.1方案设计分析 2 2.1.1方案一 2 2.1.2 方案二 2 2.2方案论证选择 2 三、系统硬件电路设计 3 3.1系统原理框图 3 3.2主控制器 3 3.2.1 AT89S51简介 3 3.2.2 AT89S51的特点 4 3.2.3 管脚说明 4 3.2显示报警电路 6 3.3测温电路 7 3.3.1DS18B20温度传感器的性能特点 7 3.3.2 DS18B20温度传感器的内部结构 8 3.3.3 DS18B20的测温原理 9 3.4.4 DS18B20与单片机的接口电路 10 3.4时钟电路 10 3.5键盘模块 11 四、系统软件设计 12 4.1系统软件算法分析 12 4.2读出温度子程序 13 4.3温度转换命令子程序 13 4.4计算温度子程序 13 4.5 显示数据刷新子程序 14 五、调试及性能分析 14 5.1 测试环境 14 5.2 测试方法 14 5.3 测试结果 14 5.4 测试结果分析 14 六、总结 15 参考文献 16 附录一：使用说明 17 附录二：源程序 18 附录三：系统原理图 28 附录四：系统PCB图 29 附录五：元件清单 30 一、引言 随着人们生活水平的不断提高,智能控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，在现代工业自动化生产，要用各种传感器来监视和控制各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态。在基础更学科研究中，传感器具有突出的地位。现代科学技术的发展，进入了许多新领域：例如在宏观上要观察上千光年的茫茫宇宙，微观上要观察小到的粒子世界，纵向上要观察长达数十万年的天体演化，短到的瞬间反应。此外，还出现了对深化物质认识、开拓新能源、新材料等具有重要作用的各种极端技术研究，如超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场、超弱磁等等。显然，要获取大量人类感官无法直接获取的信息，没有相适应的传感器是不可能的。许多基础科学研究的障碍，首先就在于对象信息的获取存在困难，而一些新机理和高灵敏度的检测传感器的出现，往往会导致该领域内的突破。一些传感器的发展，往往是一些边缘学科开发的先驱。传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。 由此可见，传感器技术在发展经济、推动社会进步方面的重要作用，是十分明显的。　　　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，感温电路比较麻烦。 2.1.2 方案二 使用温度传感器，通过单片机进行智能控制，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，就可以满足设计要求；并且成本低，易推广实际应用。 图1 系统框图 3.2主控制器 主控制器用单片机AT89S51，其引脚图如图2所示。它具有低电压供电、体积小、易于编程、具有四个I/O口等特点很适合便携手持式产品的设计使用，系统可采用四节1.5V干电池供电。 3.2.1 AT89S51简介 AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP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80C51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。 图2 AT89S51引脚图 3.2.2 AT89S51的特点 AT89S51有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（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）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可为0Hz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，以适应不同产品的需求。 主要特性： 8031 CPU与MCS-51 兼容 4K字节可编程FLASH存储器(寿命：1000写/擦循环) 全静态工作：0Hz-24KHz 三级程序存储器必威体育官网网址锁定 128*8位内部RAM 32条可编程I/O线 两个16位定时器/计数器 6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