精品毕业论文--基于at89c51的数字温度计设计与仿真

精品毕业论文--基于at89c51的数字温度计设计与仿真内容摘要：

硬件电路设计 11 由于 液晶显示数字温度使用方便 、 功耗低 、 显示直观 、寿命长 且便于实现小型化设计， 另 外 该模块显示字符数量比以前的七段数码管 LED（ Light Emitting Diode）显示器要多得多。 因此选用通用 1602LCD 显示模块 [10]。 图 LCD1602 与单片机接口电路 查看温度报警值 查看所设置的上下报警值。 LCD 1602 此时显示： LOOK ALERT CODE TH:℃ TL:℃ ； 显示上下报警值，其中 TH:℃ 是高位报警值， TL:℃ 是低位报警值 报警状态显示 (1) 当实际温度大于 TH 的设定值时， LCD1602 显示： DS18B20 OK TEMP: ℃ H 关闭继电器，蜂鸣器响，表示超温。 (2) 当实际温度小于 TL 的设定值时， LCD1602 显示： DS18B20 OK TEMP: ℃ L 蜂鸣器响，表示低于所设报警下限温度值。 DS18B20 温度传感器与单片机的接口电路 基于 AT89C51 的 数字温度计 设计与仿真 硬件电路设计 12 本设计中 DS18B20 温度传感器与单片机接口电路采用外接电源供电方式， 此时DS18B20 的 1 脚接地， 2 脚作为信号线， 3脚接电源。 如图 所示。 图 外接电源方式 检测 DS18B20状态 (1) DS18B20 正常时则显示： DS18B20 OK TEMP: ℃ ； 显示实际温度 (2) DS18B20 不正常时则显示： DS18B20 ERROR TEMP: ℃ ； 显示 ―――― 这时要检查 DS18B20 是否连接好、接对，否则要更换一个新的 DS18B20 芯片。 按键与单片机的接口电路 此设计通过四个按键来查看温度计的温度变化，此四个按键分 别定为 K KK K4。 如图 所示。 图 按键接口电路 单 片 机 DS18B20 VDD +5V GND I/O 基于 AT89C51 的 数字温度计 设计与仿真 硬件电路设计 13 设定温度报警值 K1 ： 进入设定温度报警值状态。 LCD 1602 显示： RESET ALERT CODE TH:℃ TL: ℃ K1 : 设定值加 (UP)、减 (DOWN)方式选择键（默认为减少） K2 : TH 值设定键 K3 : TL 值设定键 K4 : 确定键 （退出设定状态） K2 或 K3 以减 (DOWN)方式设定，当设定数值减到 “0” 时自动转换为加 (UP)方式。 K2 或 K3 以加 (UP)方 式设定，当设定数值 TH=℃ 、 TL=℃ 时，设定数值均变为 “0”。 K4 → 确定并退出设定温度报警值状态。 将设定的温度报警值自动存入 DS18B20 的 EEROM 中，可永久保存，每次开机时自动从 DS18B20 的 EEROM 读出温度报警值。 基于 AT89C51 的 数字温度计 设计与仿真 软件设计 14 第四章 软件设计 图 主程序流程图 初始化 DS18B20 存在 ? 显示 DS18B20 ERROR 发报警搜索命 显示温度 数据处理 读 DS18B20 显示 DS18B20 OK DS18B20 温度超限 ? 鸣报警器 有键按下吗 ? 按键处理 N N Y Y Y N 基于 AT89C51 的 数字温度计 设计与仿真 软件设计 15 本设计使用硬件描述语言 Keil C51 进行设计开发，采用 μVision2 的综合软件设计程序 [12]。 主程序的主要功能是负责温度的实时 显示、检测鸣警信号和按键信号，主程序流程图如 图 所示。 读出温度子程序 读出温度子程序的主要功能是读出 RAM 中的字节，其程序流程图如图 所 示。 图 读温度流程图 温度转换命令子程序 温度转换命令子程序主要是发温度转换开始命令，当采用 12 位分辨率时转换时间约为 750ms，在本程序设计中采用 1s 显示程序延时法等待转换的完成。 温度转换命令子程序流程 图 如图 所示 基于 AT89C51 的 数字温度计 设计与仿真 软件设计 16 图 温度转换流程图 计算温度子程序 计算温度子程序 从 RAM 中读取值进行 BCD 码 的转换运算，其程序流程图如图 所示。 图 计算温度流程图 显示数据刷新子程序 显示数据刷新子程序主要是对显示缓冲器中的显示数据进行刷新操作，当最高显示位为 0时将符号显示位移入下一位。 程序流程图如图 所示。 基于 AT89C51 的 数字温度计 设计与仿真 软件设计 17 图 显示数据刷新流程图 电路 仿真 本 课题 电路运用 Proteus 进行仿真 [2]，画好电路图， 单击 Play 按钮，进入仿真状态， 通过调节 K K3 按钮， 出现 如 图 仿真图。 基于 AT89C51 的 数字温度计 设计与仿真 软件设计 18 图 设定上下限温度值 图 显示温度在正常 范围内 基于 AT89C51 的 数字温度计 设计与仿真 软件设计 19 图 显示外界温度小于最低温度值 图 显示外界温度大于最高温度值 基于 AT89C51 的 数字温度计 设计与仿真 软件设计 20 结果分析 ①对于 图 ，通过调节 K2， K3 按钮，可以调节控制温度范围的上下限，上限温度 TH 可调范围 为 ℃ ～ ℃ ，下限温度 TL 可调范围 为 ℃ ～ ℃。 在此图中，上限温度调为 ℃ ，下限温度调为 ℃。 ② 对于图 ，所测温度在控制范围内，即 ℃ ℃ ℃ 时 ,显示为℃ ， 蜂鸣器不发出报警声。 ③ 对于 图 ， 当传感器采集 外界温度低于所设定温度的 下限 时 ， 即 ℃ ℃时 ， 显示为 ℃ L， 则 蜂鸣器发出报警声。 ④ 对于 图 ，当传感器采集外界温度高于所设定温度的上限时， 即℃ ℃ 时， 显示为 ℃ H， 则 蜂鸣器发出报警声。 总之， 仿真 结果基本能够符合设计要求。 基于 AT89C51 的 数字温度计 设计与仿真 总结 21 总 结 该论文主要介绍了数字温度计的设计过程，主要从元器件开始 谈 起，介绍了两个主要器件 温度 传感器 DS18B20 以及 LCD1602 显示屏，这两个元器件在生活和工业生产中得到了广泛的应用。 然后从硬件和软件两个方面来介绍，硬件电路主要介绍 DS18B20 与单片机的接口电 路，按键接口电路，显示屏 LCD1602 与单片机的接口电路。 软件方面，主要阐述了程序流程图，温度子程序流程图，温度转换命令流程，温度计算子程序流程以及数据刷新子程序流程图。 设计的具体功能也在仿真结果中得到现实的体现。 通过这 次毕业设计也使我对单片机技术有了更进一步的了解，实际操作和课本上的知识有很大的联系，一个看似很简单的电路，要动手做出来就比较困难了，因为是设计让我们在以后的学习中要注意这点，要把课本上所学的知识跟实际联系起来。 有好多的东西，只有我们去试着做了，才能真正的掌握，只学习理论有些东西是很难理解的 ，更谈不上掌握， 同时本次电路的设计巩固了所学知识，增强了学习的兴趣，考验了我们借助图书馆、互联网搜索、查阅相关资料，以及综合能力。 从这次的毕业设计中，我真真正正的意识到，在以后的学习中 ，要理论联系实际，把我们所学的理论知识用到实际当中，学习 更是如此，这就是我在这次毕业设计中的最大收获，为以后从事电子电路设计、研制电子产品方面的工作奠定了一定的基础。 基于 AT89C51 的数字温度计设计与仿真 参考文献 22 参考文献 [1] 张培仁 . 基于 C 语言编程 MCS51 单片机原理与应用 . 北京：清华大学出版社， 2020 [2] 严天峰 . 单片机应用系 统设计与仿真调试 . 北京： 北京航空航天大学出版社， 2020 [3] 明德刚 . DS18B20 在单片机温控系统中的应用 [J].贵州大学学报， 2020 年（ 1）： 106110 [4] 李建忠，单片机原理及应用，陕西 :西安电子科技大学出版社， [5] 阎石 .数字电子技术基础（第四版） [M]. 北京 :高等教育出版社， 1997 [6] 沙占友 .智能化集成温度传感器原理与应用 [M]. 北京 :机械工业出版社 ,2020 [7] 周航慈 .单片机应用程序设计技术 [M].北京 :北京航空航天大学出版社 ,2020 [8] 何立民 . MCS51 系列单片机应用系统设计 [M].北京 :北京航空航天大学出版社 , 1995 [9]《电子线路综合设计》，华中科技大学出版社，谢自美著， 2020 [10] 李朝青 .单片机原理及接口技术（简明修订版） . 北京：北京航空航天大学出版社， 1998 [11] 蒋根深，张明亮，解旭辉，李圣怡 . 基于 DS18B20 的数字式温度控制系统 . 控制工程 ,2020 [12] 蒋延彪 .单片机原理及应用 [M].重庆 :重庆大学出版社， 2020基于 AT89C51 的 数字温度计 设计与仿真 附录 23 附 录 系统程序： TEMP_ZH DATA 24H。 实时温度值存放单元 TEMPL DATA 25H。 TEMPH DATA 26H。 TEMP_TH DATA 27H。 高温报警值存放单 元 TEMP_TL DATA 28H。 低温报警值存放单元 TEMPHC DATA 29H。 TEMPLC DATA 2AH K1 EQU K2 EQU K3 EQU K4 EQU BEEP EQU RELAY EQU LCD_X EQU 2FH。 LCD 地址变量 LCD_RS EQU LCD_RW EQU LCD_EN EQU flag1 equ。 DS18B20 是否存在标记 KEY_UD EQU。 设定 KEY 的 UP 与 DOWN 标记。