毕业论文-基于at89s51单片机的数字温度测量及显示系统设计

毕业论文-基于at89s51单片机的数字温度测量及显示系统设计内容摘要：

位迅速过渡到 32 位、 64 位，并且不断提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，由于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。 由于 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。 由于属于芯片化的微型计算机，各功能部件在芯片中的 布局扬州工业职业技术学院毕业设计 第 11 页 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，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 MCS51 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。 扬州工业职业技术学院毕业设计 第 12 页 第 3 章 系统的硬件设计 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）应用系统开发具有特殊性 图 最小系统图 单片机最小系统如图 所示，其中有 4个双向的 8位并行 I/O 端口，分别记作 P0、P P 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。 时钟电路用于产生 MCS51 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。 MCS51 内部有一个用于构成振荡器的高增益反向放大器，该高增益反向放大器的输入端为芯片的引脚 XTAL1，输出端为 XTAL2。 这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容，就构成了一 个稳定的自激振荡器。 电路中的微调电容通常选12345678401312V C CP 10P 11P 12P 13P 14P 15P 16P 17I N T 0I N T 131 E A /V P1918X T A L 1X T A L 22017169 R E S E TRDWRG N D3938373635343332P 00P 01P 02P 03P 04P 05P 06P 072827262524232221P 20P 21P 22P 23P 24P 25P 26P 27291514 T0T1301110R X TT X DA L E /P R O GP S E NU2A T 8 9S 51Y111 .0 592 MC122 PC222 PC310 6R18. 2K+5V C C ( + 5V )扬州工业职业技术学院毕业设计 第 13 页 择为 30pF 左右，该电容的大小会影响到振荡器频率的高低、振荡器的稳定性和起振的快速性。 晶体的振荡频率为 12MHz。 把 EA 脚接高电平，单片机访问片内程序存储器，但在 PC 值超过 0FFFH（ 4Kbyte 地址范围）时，将自动转向执行外部程序存储器内的程序。 MCS51 的复位是由外部的复位电路来实现。 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 47μf。 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℃ +125℃，测量分辨率为 ℃ 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 TL,高速暂存器。 DS18B20 的管脚排列如图 所示。 图 DS18B20 管脚图 在硬件上， DS18B20 与单片机的连接有两种方法，一种是 VCC 接外部电源， GND 接地， I/O 与单片机的 I/O 线相连；另一种是用寄生电源供电，此时 UDD、 GND 接地， I/O接单片机 I/O。 无论是内部寄生电源还是外部供电， I/O 口线要接 5KΩ 左右的上拉电阻 .我们采用的是第一种连接方法 ,如图 :把 DS18B20 的数据线与单片机的 13管脚连接 ,再加上上拉电阻。 DS18B201 2 3GND I/O VCC1234 5678I/OG N DNCNC NCNCNCV C CD S18B20扬州工业职业技术学院毕业设计 第 14 页 图 温度传感电路图 DS18B20 有六条控制命令，如 表 所示： 表 31 DS18B20 控制命令 指 令 约定代码 操 作 说 明 温度转换 44H 启动 DS18B20 进行温度转换 读暂存器 BEH 读暂存器 9 个字节内容 写暂存器 4EH 将数据写入暂存器的 TH、 TL 字节 复制暂存器 48H 把暂存器的 TH、 TL 字节写到 E2RAM 中 重新调 E2RAM B8H 把 E2RAM 中的 TH、 TL 字节写到暂存器 TH、 TL 字节 读电源供电方式 B4H 启动 DS18B20 发送电源供电方 式的信号给主 CPU CPU 对 DS18B20 的 访问流程是：先对 DS18B20 初始化，再进行 ROM 操作命令，最后才能对存储器操作，数据操作。 DS18B20每一步操作都要遵循严格的工作时序和通信协议。 如主机控制 DS18B20 完成温度转换这一过程，根据 DS18B20 的通讯协议，须经三个12345678401312V C CP 10P 11P 12P 13P 14P 15P 16P 17I N T 0I N T 131 E A /V P1918X T A L 1X T A L 22017169 R E S E TRDWRG N D3938373635343332P 00P 01P 02P 03P 04P 05P 06P 072827262524232221P 20P 21P 22P 23P 24P 25P 26P 27291514 T0T1301110R X TT X DA L E /P R O GP S E NU2A T 8 9S 51Y111 .0 592 MC122 PC222 PG N DC310 6R18. 2K+5V C 5123D S 1D S 1 8B 20R24. 7KV C 5扬州工业职业技术学院毕业设计 第 15 页 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。 温度控制电路的设计 图 温度控制电路 实际电路如图 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 、 、 端口的高低电平。 把 、 、 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 , 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 、 、 口的高低电平就可以控制模拟电路的工作。 键盘电路 的设计 如图 所示，用 AT89S51 的并行口 P1 接 4 4矩阵键盘，以 － 作输入线，以 － 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 所示：12345678401312V C CP 1 0P 1 1P 1 2P 1 3P 1 4P 1 5P 1 6P 1 7I N T 0I N T 131 E A /V P1918X T A L 1X T A L 22017169 R E S E TRDWRG N D3938373635343332P 0 0P 0 1P 0 2P 0 3P 0 4P 0 5P 0 6P 0 72827262524232221P 2 0P 2 1P 2 2P 2 3P 2 4P 2 5P 2 6P 2 7291514 T0T1301110R X TT X DA L E /P R O GP S E NU2A T 8 9 S 5 1Y11 1 .0 5 9 2 MC12 2 PC22 2 PG N DC31 0 6R18 .2 K+5V C 5U1B U Z Z E RD1L E DR51KQ1C 9 0 1 2Q2C 9 0 1 2R 1 14 7 0R 1 24 7 0G N D加热器 电风扇V C 5Q3C 9 0 1 2V C CG N D扬州工业职业技术学院毕业设计 第 16 页 图 按键的序号排列图 图 中微处理单元是 AT89S51 单片机， X1 和 X2 接 12M的两脚晶振 ,接两个30PF 的起振电容 ,J1 是上拉电阻 .单片机的 P1 口 8 位引脚与行列式键盘输出脚相连 ,。