基于单片机的温度计的设计_毕业论文(编辑修改稿)

基于单片机的温度计的设计_毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

16 参考文献 17 附录 A 总电路原理图 18 附录 B 程序清单 19 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 第 1页 共 24页 摘 要 随着科学技术的发展，温度传感器向着集成工艺和多变量复合传感器、智能化传感器、网络化传感器的方向发展，各种不同类型的温度传感器将会越来越多的出现在我们的日常生活中，给我们带来极大的方便。 为了对温度进行实时监测，设计了这套温度显示系统。 系统采用 AT89C51系列单片机与单线数字温度传感器 DS18B20采集现场温度数据，并利用 LED显示。 报告详细介绍了系统的单片机最小系统、温度信息采集电路、 LED显示电路的硬件设计，并在分析软件工作流程的基础上编写了相应的 C语言源程序。 测试表明，该系统能有效实现实时温度采集和显示，并具有较高的精度。 关键词 AT89C51； DS18B20； LED四川信息职业技术学院毕业设计说明书 第 2页 共 24页 第 1 章 方案设计 任务要求利用 单片机 对温度传感器 DS18B20 进行控制，实时检测外环境的温度，并通过数码管显示当前温度。 温度传感器显示控制系统的整体结构 如图 21 所示 ，电路包括： DS18B20 传感器、中央处理器 CPU（ AT89C51）、时钟及复位电路、 LED 显示器。 图 21 温度传感器显示控制系统的整体结构框图 1．温度信号采集方案 方案一：选用型号为 WZB003，分度号为 BA2 的热敏电阻为温度感应元件，它适用于 0℃ ～ 500℃ 的温度测量范围，但其对检验温度的精度要求不高。 方案二：用温度传感器做温度感应元件，它 硬件接口简单，性能稳定。 温度传感器市场上有很多种类， 可以根据实际需求选择合适的 温度传感器。 单片机对温度传感器 DS18B20 进行控制，实时检测外环境的温度 ， 并通过数码管显示当前温度，要求精度高，检测性好， 所以本次设计选择方案二。 本设计选择温度传感器： DS18B20。 它是 单线接口 ， 仅需一根口线与 MCU 连接无需外围元件 ， 由总线提供电源 ， 测温范围为 ： 55℃ ～ +125℃ ， 测量精度： ℃ ，反应时间 ≤500ms。 2．显示方案 方案一：静态显示就是当 CPU 将要显示的字或字段码送到输出口，显示器就可以显示出所要显示的字符，如果 CPU 不去改写它，它将一直保持下去；静态显示硬件开销大，电路复杂，信息刷新速度慢。 方案二： 动态显示就是一位一位 地轮流点亮显示器地各个位（扫描）。 对于显示中央处理器 CPU AT89C51 DS18B20 传感器 LED 显示器 时钟及复位电路 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 第 3页 共 24页 器的每一位而言，每隔一段时间点亮一次；动态显示耗能较小，但编写程序较复杂。 动态显示硬件连接简单，信息刷新速度快。 本次设计由于要求对温度进行实时检测与控制，所以选择的是方案二。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 第 4页 共 24页 第 3 章 硬件设计 单片机系统电路设计 在单片机内部有一振荡电路，只要在单片机的 XTAL1 和 XTAL2 引脚外接石英晶体，就构成了自激振荡器并在单片机内部产生时钟脉冲信号。 图 31 中电容器 C1和 C2的作用是稳定频率和快速起振，电容值在 5～ 30pF，典型值为 30pF。 晶振 CYS的振荡频率范 围在 ～ 12MHz 间选择，典型值为 12MHz 和 6MHz。 单片机时钟电路 单片机时钟电路如图 31 所示。 图 31 单片机时钟电路图 XTAL1 和 XTAL2 分别为反相放大器的输入和输出。 该反相放大器可以配置为片内振荡器。 石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。 如采用外部时钟源驱动器件， XTAL2 应不接。 有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。 晶振周期（或外部时钟信号周期）为最小的时序单位，如图 32 所示。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 第 5页 共 24页 图 32 单片机的时钟信号 成为 S 状态，它是晶振周期的两倍，即一个时钟周期包含 2 个晶振周期。 在每个时钟周期的前半周晶振信号进分频器后形成两相错开的时钟信号 P1 和 P2。 时钟信号的周期也期，相位 1（ P1）信号有效，在每个时钟周期的后半周期，相位 2（ P2）信号有效。 每个时钟周期有两个节拍（相） P1 和 P2， CPU 以 P1 和 P2 为基本节拍指挥各个部件协调地工作。 晶振信号 12 分频后形成机器周期，即一个机器周期包含 12 个晶振周期或 6 个是时钟周期。 因此，每个机器周期地 12 个振荡脉冲 可以表示 S1P1， S1P2， S2P1， S2P2， … ，S6P2。 单片机复位电路 复位是使单片机或系统中的其他部件处于某种确定的初始状态。 单片机的工作就是从复位开始的，当在单片机的 RST 引脚引入高电平并保持 2 个机器周期时，单片机内部就执复位操作（若该引脚持续保持高电平，单片机就处于循环复位状态）。 实际应用中，复位操作有两种基本的形式：一种是上电复位，另一种是上电与按键均有效的复位。 如图 33 所示，本次设计采用的是上电复位。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 第 6页 共 24页 图 33 上电复位电路 上电复位要求接通电源后，单片机自动实现复位操 作。 常用的上电复位如 上图 所示。 上电瞬间 RST 引脚获得高电平，随着电容 C1的充电， RST 引脚的高电平将逐渐下降。 RST 引脚的高电平只要能保持足够的时间（ 2 个机器周期），单片机就可以进行复位操作。 该电路典型的电阻和电容参数为：晶振为 12MHz 时， C1 为 10uF， R1 为 ，晶振为 6MHz 时， C1为 22uF， R1为 1K。 单片机的复位操作使单片机经入初始化状态。 初始化后，程序计数器 PC=0000H所以程序从 0000H 地址单元开始执行。 单片机启。