實時溫度顯示系統(tǒng)的設(shè)計與仿真畢業(yè)設(shè)計

1、信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計報告（論文） 設(shè)計（論文）題目： 實時溫度顯示系統(tǒng)的設(shè)計與仿真 信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 （論文） 成績評定表 學(xué)生姓名 系部 學(xué)號 課題名稱 實時溫度顯示系統(tǒng)的設(shè)計與仿真 指導(dǎo)教師評語： 該生綜合運用理論與專業(yè)技術(shù)知識能力較強， 能夠獨立地分析解決問題， 設(shè)計的工作量 比較大； 工作嚴謹、 學(xué)習(xí)努力， 尊敬老師； 按計劃進行工作進度， 及時提交資料， 結(jié)論合理， 有一定的個人見解， 研究成果具有一定水平和實用價值， 從仿真結(jié)果來看， 較好地完成設(shè)計 要求。 建議成績： 90 指導(dǎo)教師： 侯文芳 2014 年 6 月 5 日 評閱教師評語： 該生對研究方案、技術(shù)條件

2、有比較豐富的文獻材料和較充足的理論依據(jù)研究成果，能 從個人角度分析和解決問題， 較好地完成了實時溫度計的設(shè)計， 并進行仿真驗證， 結(jié)論合理， 具有一定水平和實用價值。 建議成績： 90 評閱教師 : 張忠華 2014 年 6 月 6 日 答辯小組評語： 該生對課題工作的總體介紹簡潔，流利，清楚，重點突出，回答問題正確，有理有據(jù)， 研究成果具有一定水平和實用價值，結(jié)論合理，論文結(jié)構(gòu)合理，文字通順，書寫規(guī)范。 建議成績： 90 答辯小組負責(zé)人： 張宗橙 2014年 6 月 7 日 蘇州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 學(xué) 生（簽名） 指 導(dǎo) 教師（簽名） 教研室主任（簽名） 欒澤軍 侯文芳

3、 錢天翔 系 主 任（簽名） 張宗橙 2013 年 9 月 16 日 2013 年 9 月 16 日 2013 年 9 月 16 日 2013 年 9 月 16 日 專業(yè) 機電一體化 學(xué)號 G11280214 姓名 欒澤軍 課題名稱： 實時溫度顯示系統(tǒng)的設(shè)計與仿真 主要技術(shù)指標(biāo)： 測溫范圍： -50+110 0C，精度誤差在 0.5 0C 工作內(nèi)容和要求： 1 查閱相關(guān)資料熟悉單片機相關(guān)知識，了解單片機的設(shè)計流程，熟悉并學(xué)會使用 PROTEUS 仿真軟件。 2 寫開題報告 3 給出設(shè)計總體結(jié)構(gòu)圖，具體分析硬軟件設(shè)計過程，并利用PROTEUS 軟件仿真運行。 4 根據(jù)設(shè)計，完成畢業(yè)論文 主要參考

4、文獻： 1 曾令琴 . 電路分析基礎(chǔ)（第 2 版） . 北京 : 人民郵電出版社， 2008 2 沙占友 . 智能化傳感器原理與應(yīng)用 . 北京 : 電子工業(yè)出版社， 2004 3 孫育才 .單片微型計算機及其應(yīng)用 . 東南大學(xué)出版社 ,2004 4 潘新民 .王燕芳 . 微型計算機控制技術(shù) .電子工業(yè)出版社 ,2003 5 張鑫 . 單片機原理及應(yīng)用 . 電子工業(yè)出版社， 2008， 11 蘇州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 專業(yè) 機電一體化 學(xué)號 G11280214 姓名 欒澤軍 設(shè)計（論文）題目 實時溫度顯示系統(tǒng)的設(shè)計與仿真 、選題的背景和意義： 單片機自 20世紀(jì) 70 年代

5、問世以來，極高的性能價格比，受到人們的關(guān)注，其應(yīng) 用很廣、發(fā)展很快。單片機又稱單片微控制器，它不是完成某一個邏輯功能的芯片，而 是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。概括的講，一塊芯片就成了一臺計算機。當(dāng)前 社會，隨著信息化的飛速發(fā)展。單片機作為一門應(yīng)用性很強的技術(shù)，已經(jīng)深入到機電一 體化、智能儀器儀表、工業(yè)測控及家用電器等多個領(lǐng)域。選用AT89C51型單片機作為主 控制器件， DS18B20作為測溫傳感器通過 4 位共陽極 LED數(shù)碼管串口傳送數(shù)據(jù)，實現(xiàn)溫 度顯示。通過 DS18B20直接讀取被測溫度值，進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，該器件的物理化學(xué)性能穩(wěn) 定，線性度較好， 在 0C到 100C最大線性誤差小

6、于 0.1 C，可直接向單片機傳輸信 號，便于單片機處理和控制。另外，該溫度計還能直接采用測溫器件測量溫度，從而簡 化數(shù)據(jù)傳輸與處理過程。 二、課題研究的主要內(nèi)容： 用 DS18B20智能溫度傳感器作為檢測元件， 通過 LED 數(shù)碼顯示管顯示溫度， 使用 PROTUE 實現(xiàn)電路設(shè)計和程序設(shè)計，并且進行實時交互仿真。 三、主要研究（設(shè)計）方法論述： 1查閱資料法（查閱相關(guān)資料，熟悉單片機軟硬件設(shè)計方法，了解DS18B20 智能溫度傳感 器的基本工作原理，熟悉 PROTEUS 軟件的使用。 ） 2測試驗證法（通過 PROTEUS 軟件進行仿真，檢測實時溫度） 。 四、設(shè)計（論文）進度安排： 時間（

7、迄止）日期 工作內(nèi)容 2013.9.162013.9.30 查閱相關(guān)資料，確認選題 2013.10.12013.10.14 根據(jù)任務(wù)要求，完成論開題報告 2013.10.152014.3. 1 進行硬、軟件設(shè)計，并仿真測試 2014.3.22014.6. 6 撰寫論文，并根據(jù)答辯小組提出的建議，修改并完善論文 五、指導(dǎo)教師意見： 選題符合專業(yè)發(fā)展、社會發(fā)展的需要，有一定的實用價值。同意開題。 指導(dǎo)教師簽名：侯文芳 2013 年 10 月 14 日 六、系部意見 同意開題 系主任簽名：張宗橙2013 年 10 月 14 日 蘇州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）中期檢查表 學(xué)生姓名 欒澤軍 學(xué)號

8、 G1128024 指導(dǎo)教師 侯文芳 選題情況 課題名稱 實時溫度顯示系統(tǒng)的設(shè)計與仿真 難易程度 偏難 適中 偏易 工作量 較大 適中 較小 符合規(guī)范化 的要求 任務(wù)書 有 無 開題報告 有 無 外文翻譯質(zhì)量 優(yōu) 良 中差 學(xué)習(xí)態(tài)度、 出勤情況 好 一般 差 工作進度 快 按計劃進 行 慢 中期工作匯 報及解答問 題情況 按計劃進行 指導(dǎo)教師 侯文芳 2014年 3月 9 日 所在專業(yè)意見： 繼續(xù)進行 系主任 張宗橙 2014年3月9 日 實時溫度顯示系統(tǒng)的設(shè)計與仿真 摘要：本文介紹了以單片機發(fā)展為背景， 采用 DS18B20為溫度傳感器的新型數(shù)字 溫度計的設(shè)計。 論文介紹了硬件電路和軟件系統(tǒng)

9、的設(shè)計。 其中硬件電路主要由數(shù) 碼管顯示電路、 報警電路和溫度檢測電路等組成， 主控制器采用 AT89C51單片機 為核心的控制器件，顯示電路采用 4 位共陰極 LED數(shù)碼管以動態(tài)掃描法直讀顯示。 系統(tǒng)軟件主要分析了主程序， 讀出溫度子程序， 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序， 計算溫度 子程序，顯示數(shù)據(jù)刷新子程序等。最后在 Proteus 軟件上進行仿真、測試。由于 采用了改進型智能溫度傳感器 DS18B20作為檢測元件， 與傳統(tǒng)的溫度計相比， 本 數(shù)字溫度計減少了外部的硬件電路，具有低成本和易使用的特點。 矚慫潤厲釤瘞睞櫪 廡賴。 關(guān)鍵詞 ：單片機 DS18B20 LED 顯示 數(shù)字溫度計 目錄 緒論

10、1 溝燴鐺險愛氌譴凈。 1.1 選題背景及意義 1 樓諍錈瀨濟溆塹籟。 1.2 單片機的發(fā)展現(xiàn)狀 2 極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐。 1.3 研究的主要目的及內(nèi)容 3 彈貿(mào)攝爾霽斃攬磚鹵廡。 2、系統(tǒng)設(shè)計 3 蕎摶篋飆鐸懟類蔣薔。 2.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖 3 廈礴懇蹣駢時盡繼價騷。 2.2 硬件設(shè)計 4 2.3 軟件設(shè)計 7 煢楨廣鰳鯡選塊網(wǎng)羈淚。 3、系統(tǒng)仿真 10 損鵪慘歷蘢鴛賴。 3.1 仿真軟件簡介 10 媽羥為贍僨蟶練淨(jìng)。 3.2 仿真過程 10 圣鉉儐歲齦訝驊糴。 3.3 仿真結(jié)果 11 嗆儼勻諤鱉調(diào)硯錦。 結(jié)論 12 臥瀉噦圣騁貺頂廡。 致謝 12 鳳襪備訊顎輪爛薔。 參考文獻 13 聞創(chuàng)

11、殘騖 釅錒 鵝婭盡 籟叢 預(yù)頌 滲釤 鐃誅 擁締 贓熱 壇摶 蠟變 俁閫歲匱閶鄴鎵騷。 附錄 A 主要元件清單 14 鄉(xiāng)囂懺蔞鍥鈴氈淚。 附錄 B 源程序 15 黲癟報倀鉉錨鈰贅。 1 緒論 1.1 選題背景及意義 隨著電子技術(shù)，特別是隨大規(guī)模集成電路的產(chǎn)生而出現(xiàn)的微型計算機技術(shù)的 飛速發(fā)展， 人類生活發(fā)生了根本性的改變。 如果說微型計算機的出現(xiàn)使現(xiàn)代科學(xué) 研究得到了質(zhì)的飛躍， 那么可以毫不夸張地說， 單片機技術(shù)的出現(xiàn)則是給現(xiàn)代工 業(yè)測控領(lǐng)域帶來了一次新的技術(shù)革命。目前，單片機以其體積小、重量輕、抗干 擾能力強、對環(huán)境要求不高、高可靠性、高性能價格比、開發(fā)較為容易，在工業(yè) 控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系

12、統(tǒng)、 智能化儀器儀表、 辦公自動化等諸多領(lǐng)域得到極為廣 泛的應(yīng)用，并已走人家庭，從洗衣機、微波爐到音響、汽車，到處都可見到單片 機的蹤影。因此，單片機技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用水平已逐步成為一個國家工業(yè)發(fā)展水平 的標(biāo)志之一。 買鯛鴯譖曇膚遙閆擷凄。 隨著新技術(shù)的不斷開發(fā)與應(yīng)用， 近年來單片機發(fā)展十分迅速， 一個以微機應(yīng) 用為主的新技術(shù)革命浪潮正在蓬勃興起，單片機的應(yīng)用已經(jīng)滲透到電力、冶金、 化工、建材、機械、食品、石油等各個行業(yè)。 傳統(tǒng)的溫度采集方法不僅費時費力， 而且精度差，單片機的出現(xiàn)使得溫度采集方和數(shù)據(jù)處理問題能夠得到很好的解 決。溫度是工業(yè)控制對象中的一個重要的被控參數(shù)， 然而所采用的溫度元件和測

13、 量方法也不相同； 產(chǎn)品的工藝不同， 控制溫度的精度也不相同。 綾鏑鯛駕櫬鶘蹤韋轔糴。 環(huán)境溫度對農(nóng)業(yè)、 工業(yè)、 商業(yè)以及人們的正常生活都有很大的影響。 溫度的 測量是人們生活中一項必不可少的工作。 傳統(tǒng)的溫度計測量費時， 準(zhǔn)確度也比較 低。單片機溫度計與傳統(tǒng)的溫度計相比， 具有測量方便， 測量范圍廣，測溫準(zhǔn)確， 結(jié)果采用數(shù)字顯示。 能夠滿足對測溫要求準(zhǔn)確的場所和實驗室。 因此，單片機溫 度計被廣泛的應(yīng)用諸多領(lǐng)域。 驅(qū)躓髏彥浹綏譎飴憂錦。 傳統(tǒng)的溫度檢測以熱敏電阻為為溫度敏感元件。 熱敏電阻的成本低， 但需后 續(xù)處理電路，而且可靠性相對較差，測溫準(zhǔn)確度低，檢測系統(tǒng)也有一定的誤差。 與傳統(tǒng)的溫度

14、計相比， 這里設(shè)計的數(shù)字溫度計具有使用方便， 測量范圍廣， 測溫 精確，數(shù)字顯示，適用范圍寬等特點。選用 AT89C51型單片機作為主控制器件， DS18B20作為測溫傳感器通過 4 位共陽極 LED數(shù)碼管串口傳送數(shù)據(jù)， 實現(xiàn)溫度顯 示。通過 DS18B20直接讀取被測溫度值， 進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換， 該器件的物理化學(xué)性能 穩(wěn)定，線性度較好，在 0C到 100C最大線性誤差小于 0.1 C。該器件可直 接向單片機傳輸信號， 便于單片機處理和控制。 另外，該溫度計還能直接采用測 溫器件測量溫度，從而簡化數(shù)據(jù)傳輸與處理過程。 貓蠆驢繪燈鮒誅髏貺廡。 1.2 單片機的發(fā)展與應(yīng)用 1) 單片機的發(fā)展大致可分為

15、以下四個階段： 第一階段：單片機探索階段。以 Intel 公司 MCS-48，Motorola 公司 6801 為代表，屬于低檔型 8 位機。 鍬籟饗逕瑣筆襖鷗婭薔。 第二階段：單片機完善階段。以 Intel 公司 MCS-48，Motorola 公司 68HC05 為代表，屬高檔型 8 位機。此階段， 8 位單片機體系進一步完善，特別是 MCS-51 系列單片機在我國得到了廣泛的應(yīng)用， 奠定了它在單片機領(lǐng)域的經(jīng)典地位， 形成 了事實上的 8 位單片機標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。 構(gòu)氽頑黌碩飩薺齦話騖。 第三階段： 8 位機和 16 位機爭艷階段，也是單片機向微控制器發(fā)展階段。 此階段 Intel 公司推出了

16、16位的 MCS-96系列單片機，世界其他芯片制造商業(yè)紛 紛推出了性能優(yōu)異的 16 位單片，但由于價格不菲，其應(yīng)用受到一定限制。相反 MCS-51單系列片機，由于其性能價格比高，卻得到了廣泛應(yīng)用，并吸引世界許 多知名芯片制造商， 使用以 80C51位內(nèi)核，擴展部分測控系統(tǒng)中使用的電路技術(shù)、 接口技術(shù)、 A/D、D/A和看門狗等功能部件，推出了許多與 80C51兼容的 8 位機。 強化了微控制器的特征，進一步恐怖和發(fā)展了 8 位單片機的主流地位。 輒嶧陽檉籪 癤網(wǎng)儂號澩。 第四階段：微控制器全面發(fā)展階段。 隨著單片機在各個領(lǐng)域全面深入地發(fā)展 和應(yīng)用，世界各大電氣、半導(dǎo)體廠商普遍投入，出現(xiàn)了高速、

17、大尋址范圍、強運 算能力的 8位 16位 32 位通用型單片機以及小型廉價的專用單片機，單片機 已進入一個廣泛選擇和全面發(fā)展的應(yīng)用時代。 堯側(cè)閆繭絳闕絢勵蜆贅。 2) 展望當(dāng)今單片機技術(shù)的方向，有以下幾個方面的趨勢： (1) 在智能儀器儀表上的應(yīng)用 單片機具有體積小、功耗低、控制功能強、擴展靈活、微型化和使用方便等 優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于儀器儀表中， 結(jié)合不同類型的傳感器， 可實現(xiàn)諸如電壓、 功率、 濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、壓力等物理量的測量。采用單片機控制 使儀器儀表數(shù)字化、 智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強大。 識饒鎂錕縊灩筧嚌儼淒。 （2）在工業(yè)控制中的應(yīng)用 用單

18、片機可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 例如工廠流水線的 智能化管理，各種報警系統(tǒng)，與計算機聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級控制系統(tǒng)等。 凍鈹鋨勞臘鍇癇婦 脛糴。 （3）在家用電器中的應(yīng)用 現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機控制，從電飯褒、洗衣機、電冰箱、 空調(diào)機、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設(shè)備，五花八門，無所不在。 恥諤銪滅縈歡煬鞏鶩錦。 （4）在計算機網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用 現(xiàn)代的單片機普遍具備通信接口， 可以很方便地與計算機進行數(shù)據(jù)通信， 為 在計算機網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備間的應(yīng)用提供了極好的物質(zhì)條件， 現(xiàn)在的通信設(shè)備基本 上都實現(xiàn)了單片機智能控制，從手機，電話機、樓宇自動通信呼叫系統(tǒng)、列車無

19、線通信、再到日常工作中隨處可見的移動電話， 集群移動通信， 無線電對講機等。 鯊腎鑰詘褳鉀溈懼統(tǒng)庫。 （5）單片機在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用 單片機在醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當(dāng)廣泛， 例如醫(yī)用呼吸機， 各種分析儀， 監(jiān) 護儀，超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等等。 碩癘鄴頏謅攆檸攜驤蘞。 此外，單片機在工商，金融，科研、教育，國防航空航天等領(lǐng)域都有著十分 廣泛的用途。 1.3 研究的主要目的及內(nèi)容 1）研究目的 （1）綜合運用課程中所學(xué)到的理論知識完成一個設(shè)計課題。 （2）通過查閱手冊和文獻資料，培養(yǎng)分析和解決實際問題的能力。 （3）進一步熟悉常用電子器件的類型和特征，并掌握合理選用的原則。 （4）學(xué)會撰寫

20、設(shè)計報告，并附有整體電路圖。 2）研究內(nèi)容 用 DS18B20智能溫度傳感器作為檢測元件， 通過 LED數(shù)碼顯示管顯示溫 度，使用 PROTUE實S 現(xiàn)電路設(shè)計和程序設(shè)計，并且進行實時交互仿真。 閿擻輳 嬪諫遷擇楨秘騖。 2 系統(tǒng)設(shè)計 2.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖 按照系統(tǒng)設(shè)計功能的要求， 即數(shù)字溫度計測溫范圍為 -50 +110C，精確誤 差在 0.5 C以內(nèi)，確定系統(tǒng)由主控制器、測溫電路及顯示電路 3 個模塊組成。 其數(shù)字溫度計總體電路結(jié)構(gòu)框圖如圖 2.1 所示。 氬嚕躑竄貿(mào)懇彈瀘頷澩。 2.2 硬件設(shè)計 本設(shè)計的電路原理圖如圖 2.2 所示 圖 2.2 電路原理圖 2.2.1 DS18B20

21、工作原理 DALLAS最 新單線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20是一種新型的“一線器件” ， DALLAS半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器 DS18B20是世界上第一片支持“一線總 線”接口的溫度傳感器。其體積更小、更適用于多種場合、且適用電壓更寬、更 經(jīng)濟, 一線總線獨特且經(jīng)濟的特點，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測量系 統(tǒng)的構(gòu)成引入全新概念。 DS18B20的測量溫度范圍為 -55 +125C，在-10 +85C范圍內(nèi)，精確度為 0.5 C。釷鵒資贏車贖孫滅獅贅。 現(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸， 明顯提高了系統(tǒng)地抗干擾性， 能夠勝任惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量， 如環(huán)境控設(shè)備或過程控制、

22、 測溫類消費電子 產(chǎn)品等。 慫闡譜鯪逕導(dǎo)嘯畫長涼。 DS18B20的測溫原理如圖 2.3 所示。 圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小， 用于產(chǎn)生固定頻率的脈 沖信號送給減法計數(shù)器 1；高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變，所 產(chǎn)生的信號作為減法計數(shù)器 2 的脈沖輸入。圖中還隱含著計數(shù)門， 當(dāng)計數(shù)門打開 時 DS18B20就對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù)，進而完成溫度測量。 計數(shù)門的開啟時間由高溫度系數(shù)晶振來決定，每次測量前，首先將 -55 C所對 應(yīng)的一個基數(shù)分別置入減法計數(shù)器 1、溫度寄存器中。 諺辭調(diào)擔(dān)鈧諂動禪瀉類。 減法計數(shù)器 1 對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進

23、行減法計數(shù)， 當(dāng)減法計數(shù) 器 1 的預(yù)置值減到 0 時，溫度寄存器的值將加 1，減法計數(shù)器 1 的預(yù)置值將重新 開始 嘰覲詿縲鐋囁偽純鉿錈。 對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)， 如此循環(huán)， 直到減法計數(shù) 器 2 計數(shù)到 0 時，停止溫度寄存其中的數(shù)值就是所測溫度值。 熒紿譏鉦鏌觶鷹緇機庫。 停止 圖 2.3 DS18B20 測溫原理圖 2.2.2 AT89C2051 芯片 在本設(shè)計中，采用了單片機 AT89C2051作為核心電路的設(shè)計。 AT89C2051是 一個帶有 2K 字節(jié)閃速可編程可擦除只讀存儲器（ EEPRO）M的低電壓，高性能 8 位 CMOS微處理器。它采用 ATMEL

24、的高密非易失存儲技術(shù)制造并和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) MCS-51指令集和引腳結(jié)構(gòu)兼容。 通過在單塊芯片上組合通用的 CPLI 和閃速存儲 器，ATMEL的 AT89C2051是一強勁的微型處理器，它對許多嵌入式控制應(yīng)用提供 一定高度靈活和成本低的解決辦法。 紂憂蔣氳頑薟驅(qū)藥憫騖。 AT89C2051提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 2K字節(jié)閃速存儲器， 128字節(jié) RAM，15根 I/O 口，兩個 16 位定時器，一個五向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行口，一個精 密模擬比較器以及兩種可選 的軟件節(jié)電工作方式。空閑方停止 CPU工作但允許 RAM、定時器/ 計數(shù)器、串行工作口和中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。 掉電方式保存 RAM內(nèi)容

25、但振蕩器停止工作并禁止有其它部件的工作到下一個硬件復(fù)位。 穎芻莖蛺餑億頓裊賠瀧。 單片機 AT89C2051具有低電壓供電和小體積等特點， 兩個端口剛好滿足電路 系統(tǒng)的設(shè)計需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計使用， 系統(tǒng)可以用兩節(jié)電池供電。 濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。 2.2.3 復(fù)位電路 單片機在啟動時都需要復(fù)位，以使 CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)， 并從初態(tài)開始工作。 89 系列單片機的復(fù)位信號是從 RST引腳輸入到芯片內(nèi)的施 密特觸發(fā)器中的。 當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時， 且振蕩器穩(wěn)定后， 如果 RST引腳 上有一個高電平并維持 2個機器周期（24 個振蕩周期）以上，則 CPU就可以響應(yīng)

26、并將系統(tǒng)復(fù)位。單片機系統(tǒng)的復(fù)位方式有：手動按鈕復(fù)位和上電復(fù)位。 銚銻縵嚌鰻 鴻鋟謎諏涼。 本設(shè)計中 AT89C2051是采用上電自動復(fù)位。如圖 2.4 所示。 RC構(gòu)成微分電 路，在上電瞬間，產(chǎn)生一個微分脈沖，其寬度若大于 2 個機器周期，將復(fù)位。為 保證微分脈沖寬度足夠大， RC時間常數(shù)應(yīng)大于兩個機器周期。 擠貼綬電麥結(jié)鈺贖嘵類。 2.2.4 晶振電路 AT89C2051單片機內(nèi)部的振蕩電路是一個高增益反向放大器， 引線 XTAL1和 XTAL2分別是放大器的輸入端和輸出端。單片機內(nèi)部雖然有振蕩電路，但要形成 時鐘，外部還需附加電路。 AT89C2051的時鐘產(chǎn)生方式有兩種：內(nèi)部時鐘電方式

27、和外部時鐘方式。 由于外部時鐘方式用于多片單片機組成的系統(tǒng)中， 所以此處選 用內(nèi)部時鐘方式。即利用其內(nèi)部的振蕩電路在 XTAL1和 XTAL2引線上外接定時元 件，內(nèi)部振蕩電路產(chǎn)生自激振蕩。最常用的是在XTAL1和 XTAL2之間接晶體振 蕩器與電路構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器， 如圖 2-5 電路所示為單片機最常用的時鐘振 蕩電路的接法，其中晶振可選用振蕩頻率為 6MHz的石英晶體，電容器一般選擇 30PF左右。 賠荊紳諮侖驟遼輩襪錈。 2.2.5 顯示電路 顯示電路采用 4 位共陽極 LED數(shù)碼管，如圖 2.6 所示。 LED顯示器工作在靜態(tài)顯示時，其公共陽極（或陰極）接 VCC（或 GND），一

28、 直處于顯示有效狀態(tài)， 所以每一位的顯示內(nèi)容必須由鎖存器加以鎖存， 顯示各位 相互獨立。靜態(tài)顯示時， LED的亮度高，控制容易，但功耗大，所需口線多。若 顯示位數(shù)增多，則靜態(tài)顯示方式很難適應(yīng)。一般需要采用動態(tài)顯示方式。 塤礙籟 饈決穩(wěn)賽釙冊庫。 2.3 軟件設(shè)計 2.3.1 系統(tǒng)程序設(shè)計 系統(tǒng)程序主要包括主程序、 讀出溫度子程序、 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序、 計算溫 度子程序和顯示數(shù)據(jù)刷新子程序。 1)主程序的主要功能是負責(zé)溫度的實時顯示、讀出并處理DS18B20的測量 溫度值，溫度測量每一秒進行一次。 其程序流程圖如圖 2.7 所示 裊樣祕廬廂顫諺鍘羋藺。 2) 讀出溫度子程序的主要功能是讀出 R

29、AM中的 9 字節(jié)，在讀出時需進行 CRC校驗，校驗有錯時不進行溫度數(shù)據(jù)的改寫。流程圖如圖 2.8 所示。 倉嫗盤紲囑瓏 詁鍬齊驁。 3) 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令。當(dāng)采用 12 位分辨率 時，轉(zhuǎn)換時間約為 750ms。在本程序設(shè)計中采用 1s 顯示程序延時法等待轉(zhuǎn)換完 成。 綻萬璉轆娛閬蟶鬮綰瀧。 驍顧燁鶚巰瀆蕪領(lǐng)鱺賻。 發(fā) DS18B20 復(fù)位命令 發(fā)跳過 ROM 命令 發(fā)讀取溫度命令 讀取操作， CRC 校驗 移入溫度暫存器 結(jié)束 圖 2.7 主程序流程圖 圖 2.8 讀出溫度子程序流程圖 4）計算溫度子程序?qū)?RAM中讀取值進行 BCD碼的轉(zhuǎn)換運算，并進行溫度值 正負

30、的判定，其程序流程圖如圖 2.9 所示。 瑣釙濺曖惲錕縞馭篩涼。 5）顯示數(shù)據(jù)刷新子程序主要是對顯示緩沖器中的顯示數(shù)據(jù)進行刷新操作， 當(dāng)最高顯示位為 0 時，將符號顯示位移入下一位。程序流程圖如圖 2.10 所示。 鎦詩涇艷損樓紲鯗餳類。 櫛緶歐鋤棗鈕種鵑瑤錟。 圖 2.9 計算溫度子程序流程圖 圖 2.10 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序流程圖 2.3.2 源程序 （見附錄 B） 3 系統(tǒng)仿真 3.1 仿真軟件簡介 本 設(shè) 計 采 用 Proteus 軟 件 進 行 仿 真 。 proteus 軟 件 是 英 國 Labcenterelectronics 公司出版的 EDA工具軟件，它不僅有其他 EDA

31、工具軟件 的仿真功能， 還能仿真單片機及外圍器件。 它是目前最好的仿真單片機及外圍器 件的軟件。 Proteus 從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機與外圍電路協(xié)同仿真，一 鍵切換到 PCB設(shè)計，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計。 是目前世界上唯一將 電路仿真軟件、 PCB設(shè)計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計平臺，其處理器 模型支持 8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33 、AVR、ARM、8086和 MSP430 等，2010年又增加了 Cortex 和 DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模 型。在編譯方面，它也支持 IAR、Keil 和 MPLAB

32、等多種編譯器。 PROTEU不S 僅可 將許多單片機實例功能形象化， 也可將許多單片機實例運行過程形象化。 前者可 在相當(dāng)程度上得到實物演示實驗的效果，后者則是實物演示實驗難以達到的效 果。 轡燁棟剛殮攬瑤麗鬮應(yīng)。 它的元器件、 連接線路等卻和傳統(tǒng)的單片機實驗硬件高度對應(yīng)。 這在相當(dāng)程 10 度上替代了傳統(tǒng)的單片機實驗教學(xué)的功能， 由于 PROTEU提S 供了實驗室無法相比 的大量的元器件庫， 提供了修改電路設(shè)計的靈活性、 提供了實驗室在數(shù)量、 質(zhì)量 上難以相比的虛擬儀器、儀表。它具有設(shè)計靈活，結(jié)果、過程的統(tǒng)一的特點。可 使設(shè)計時間大為縮短、 耗資大為減少， 也可降低工程制造的風(fēng)險。 相信在單

33、片機 開發(fā)應(yīng)用中 PROTEU也S 能茯得愈來愈廣泛的應(yīng)用。 峴揚斕滾澗輻灄興渙藺。 在使用 Proteus 進行系統(tǒng)仿真開發(fā)成功之后再進行實際制作，能極大提高 單片機系統(tǒng)設(shè)計效率。 因此， Proteus 有較高的推廣利用價值。 詩叁撻訥燼憂毀厲鋨驁。 3.2 仿真過程 1)在 ISIS 編輯區(qū)中進行設(shè)計。首先從 PROTEUS庫中選取元器件和工具 AT89C2051：單片機： 7SEGMPX4.CA:LED數(shù)碼管； 74HC245：三同相三態(tài)緩沖 器 ;DS18B20:數(shù)字溫度傳感器)：其次放置元器件、 放置電源和地； 要特別注意正 確連線和正確設(shè)置網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號；最后完成元器件屬性設(shè)置和電氣檢

34、測。 則鯤愜韋瘓賈暉 園棟瀧。 2) 執(zhí)行菜單 SourceAdd/RemoveS ource File, 新建源程序文件 WDJ.ASM。 脹鏝彈奧秘孫戶孿釔賻。 3) 執(zhí)行菜單 SourceWDJ.ASM，打開 PROTEU提S 供的文本編輯器 SRCEDIT， 在其中編輯源程序，并保存。 鰓躋峽禱紉誦幫廢掃減。 4) 執(zhí)行菜單 SourceBuild ALL，編輯源程序，生成目標(biāo)代碼文件 WDJ.HE。X 若編譯失敗，修改調(diào)試直至編譯成功。 稟虛嬪賑維嚌妝擴踴糶。 3.3 仿真結(jié)果 通過 Proteus 軟件進行數(shù)字溫度計的仿真，檢測 11 月 2 日上午 9時的溫度 為 17 度，如圖

35、 3.1 所示。 11 圖 3.1 數(shù)字溫度計仿真截圖 檢測 11月2日 14時的溫度為 23度，此顯示如圖 3.2 所示 圖 3.2 數(shù)字溫度計仿真截圖 結(jié)論 我的設(shè)計完成了所有設(shè)計要求， 系統(tǒng)能夠完成數(shù)字顯示溫度計功能。 此次畢 業(yè)設(shè)計，讓我學(xué)會了規(guī)范化程序的編寫、 程序調(diào)試的各種方法以及解決調(diào)試過程 中出現(xiàn)的一系列的問題。 更重要的是讓我明白程序的優(yōu)化是多么重要。 要想編寫 出一個系統(tǒng)的程序， 就必須十分清楚硬件電路中所用芯片的工作原理以及使用它 們的一些注意事項， 比如這次設(shè)計中所用的 DS18B20數(shù)字溫度傳感器， 它的時序 要求十分嚴格， 由于它是采用單總線結(jié)構(gòu)的輸入輸出方法， 它

36、的時序中所用到的 延時必然很關(guān)鍵， 時間過長了會使整個溫度計的反應(yīng)時間變慢， 延時時間過短會 使傳感器不能正常工作。 陽簍埡鮭罷規(guī)嗚舊巋錟。 畢業(yè)設(shè)計是對大學(xué)所學(xué)知識的一次運用和檢閱， 同時對自學(xué)能力提出很高的 12 要求。首先，在做這次課程設(shè)計的過程中，我學(xué)會了高效率的查閱資料、運用工 具書、利用網(wǎng)絡(luò)查找資料。 為了讓自己的設(shè)計更加完善， 查閱這方面的實際資料 是十分必要的，也是必不可少的。 溈氣嘮戇萇鑿鑿櫧諤應(yīng)。 其次，在這次課程設(shè)計中，我運用了以前學(xué)過的專業(yè)課知識，如： proteus 仿真、 C語言、電路分析基礎(chǔ)等。我深刻認識到學(xué)習(xí)不應(yīng)該有偏科現(xiàn)象，各方面 的知識都應(yīng)該要接觸，認真學(xué)習(xí)

37、每門課程。 鋇嵐縣緱虜榮產(chǎn)濤團藺。 最后，要做好一個課程設(shè)計，就必須做到：在設(shè)計程序之前，對所用單片機 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有一個系統(tǒng)的了解， 知道該單片機有哪些資源； 要有一個清晰的思路 和一個完整的軟件流程圖； 在設(shè)計程序時， 反復(fù)修改、 不斷改進是程序設(shè)計的必 經(jīng)之路；要養(yǎng)成注釋程序的好習(xí)慣， 這樣為資料的保留和交流提供了方便； 在設(shè) 計中遇到的問題要記錄，以免下次遇到同樣的問題。 懨俠劑鈍觸樂鷴燼觶騮。 在以后的工作學(xué)習(xí)中， 要理論聯(lián)系實際， 把我們所學(xué)的理論知識用到實際當(dāng) 中。 致謝 畢業(yè)設(shè)計即將完成， 我的學(xué)生生涯也要告一段落了。 借此機會， 我要對三年 來幫助過我的人表示深深的感謝。 在本

38、次畢業(yè)設(shè)計中， 不僅自己付出了很多心血， 也得到了很多老師和同學(xué)的 支持，為我創(chuàng)造了很多有利條件，在這里，我要特別感謝我的指導(dǎo)老師，在畢業(yè) 設(shè)計的開始， 老師給了我很多幫助， 指導(dǎo)我了解了很多單片機的相關(guān)知識， 并在 當(dāng)我設(shè)計遇到困難時， 及時的給予幫助和鼓勵， 同時， 對我其他學(xué)科的鼓勵也滲 透在畢業(yè)設(shè)計的同時， 給了我莫大的信心， 為我順利完成課程設(shè)計起到了非常重 要的作用。同時。我還要感謝幫助我的同學(xué)， 在我遇到困難時給予我耐心的幫助。 謾飽兗爭詣繚鮐癩別瀘。 最后，向在百忙中抽出時間對本文進行評審并提出寶貴意見的各位專家表示 衷心地感謝！ 參考文獻 13 1 曾令琴.電路分析基礎(chǔ)（第

39、2 版）.北京: 人民郵電出版社， 2008 2 沙占友.智能化傳感器原理與應(yīng)用 .北京: 電子工業(yè)出版社， 2004 3 孫育才 . 單片微型計算機及其應(yīng)用 . 東南大學(xué)出版社 ,2004 4 潘新民 . 王燕芳 . 微型計算機控制技術(shù) . 電子工業(yè)出版社 ,2003 5 張鑫.單片機原理及應(yīng)用 . 電子工業(yè)出版社， 2008，11 附錄 A 主要元器件清單 表 1 主要元器件清單 元件類型 型號 備注 電阻 300 3個 470 2個 1K 2個 4.7K 5個 排阻 4.7K 1個 30p 2個 14 電容 10p 1個 22u 2個 100u 2個 三極管 PN4249 4個 顯示器

40、4 位共陽數(shù)碼管 1個 溫度傳感器 DS18B20 1個 總線驅(qū)動器 74HC245 1個 單片機 AT89C2051 1個 附錄 B 源程序 源程序： TIMEL EQU 0E0H TIMEH EQU 0B1H TEMPHEAD EQU 36H BITST DATA 20H TIME1SOK BIT BITST.1 TEMPONEOK BIT BITST.2 TEMPL DATA 26H 15 TEMPH DATA 27H TEMPHC DATA 28H TEMPLC DATA 29H TEMPDIN BIT P3.7 ORG 0000H LJMP START ORG 000BH LJMP

41、T0IT ORG 100H START:MOV SP,#60H CLSMEM:MOV R0,#20H MOV R1,#60H CLSMEM1:MOV R0,#00H INC R0 DJNZ R1,CLSMEM1 MOV TMOD,#00100001B MOV TH0,#TIMEL MOV TL0,#TIMEH SJMP INIT ERROR:NOP LJMP START NOP INIT:NOP SETB ET0 SETB TR0 SETB EA MOV PSW,#00H CLR TEMPONEOK LJMP MAIN T0IT:PUSH PSW 16 MOV PSW,#10H MOV TH0

42、,#TIMEH MOV TL0,#TIMEL INC R7 CJNE R7,#32H,T0IT1 MOV R7,#00H SETB TIME1SOK T0IT1:POP PSW RETI MAIN:LCALL DISP1 JNB TIME1SOK,MAIN CLR TIME1SOK JNB TEMPONEOK,MAIN2 LCALL READTEMP1 LCALL CONVTEMP LCALL DISPBCD LCALL DISP1 MAIN2:LCALL READTEMP SETB TEMPONEOK LJMP MAIN INITDS1820:SETB TEMPDIN NOP NOP CLR

43、 TEMPDIN MOV R6,#0A0H DJNZ R6,$ MOV R6,#0A0H DJNZ R6,$ SETB TEMPDIN MOV R6,#32H 17 DJNZ R6,$ MOV R6,#3CH LOOP1820:MOV C,TEMPDIN JC INITOUT DJNZ R6,LOOP1820 MOV R6,#64H DJNZ R6,$ SJMP INITDS1820 RET INITOUT:SETB TEMPDIN RET READDS1820:MOV R7,#08H SETB TEMPDIN NOP NOP READLOOP:CLR TEMPDIN NOP NOP NOP

44、SETB TEMPDIN MOV R6,#07H DJNZ R6,$ MOV C,TEMPDIN MOV R6,#3CH DJNZ R6,$ RRC A SETB TEMPDIN DJNZ R7,READLOOP MOV R6,#3CH DJNZ R6,$ 18 RET WRITEDS1820:MOV R7,#08H SETB TEMPDIN NOP NOP WRITELOOP:CLR TEMPDIN MOV R6,#07H DJNZ R6,$ RRC A MOV TEMPDIN,C MOV R6,#34H DJNZ R6,$ SETB TEMPDIN DJNZ R7,WRITELOOP RE

45、T READTEMP:LCALL INITDS1820 MOV A,#0CCH LCALL WRITEDS1820 MOV R6,#34H DJNZ R6,$ MOV A,#44H LCALL WRITEDS1820 MOV R6,#34H DJNZ R6,$ RET READTEMP1:LCALL INITDS1820 MOV A,#0CCH LCALL WRITEDS1820 MOV R6,#34H DJNZ R6,$ 19 MOV A,#0BEH LCALL WRITEDS1820 MOV R6,#34H DJNZ R6,$ MOV R5,#09H MOV R0,#TEMPHEAD MO

46、V B,#00H READTEMP2:LCALL READDS1820 MOV R0,A INC R0 READTEMP21:LCALL CRC8CAL DJNZ R5,READTEMP2 MOV A,B JNZ READTEMPOUT MOV A,TEMPHEAD+0 MOV TEMPL,A MOV A,TEMPHEAD+1 MOV TEMPH,A READTEMPOUT:RET CONVTEMP:MOV A,TEMPH ANL A,#80H JZ TEMPC1 CLR C MOV A,TEMPL CPL A ADD A,#01H MOV TEMPL,A MOV A,TEMPH CPL A

47、ADDC A,#00H 20 MOV TEMPH,A MOV TEMPHC,#0BH SJMP TEMPC11 TEMPC1:MOV TEMPHC,#0AH TEMPC11:MOV A,TEMPHC SWAP A MOV TEMPHC,A MOV A,TEMPL ANL A,#0FH MOV DPTR,#TEMPDOTTAB MOVC A,A+DPTR MOV TEMPLC,A MOV A,TEMPL ANL A,#0F0H SWAP A MOV TEMPL,A MOV A,TEMPH ANL A,#0FH SWAP A ORL A,TEMPL LCALL HEX2BCD1 MOV TEMPL

48、,A ANL A,#0F0H SWAP A ORL A,TEMPHC MOV TEMPHC,A MOV A,TEMPL ANL A,#0FH SWAP A ORL A,TEMPLC 21 MOV TEMPLC,A MOV A,R7 JZ TEMPC12 ANL A,#0FH SWAP A MOV R7,A MOV A,TEMPHC ANL A,#0FH ORL A,R7 MOV TEMPHC,A TEMPC12:RET TEMPDOTTAB:DB 00H,01H,01H,02H,03H DB 03H,04H,04H,05H,06H DB 06H,07H,08H,09H,09H DISPBCD:

49、MOV A,TEMPLC ANL A,#0FH MOV 70H,A MOV A,TEMPLC SWAP A ANL A,#0FH MOV 71H,A MOV A,TEMPHC ANL A,#0FH MOV 72H,A MOV A,TEMPHC SWAP A ANL A,#0FH MOV 73H,A MOV A,TEMPHC ANL A,#0F0H 22 CJNE A,#010H,DISPBCD0 SJMP DISPBCD2 DISPBCD0:MOV A,TEMPHC ANL A,#0FH JNZ DISPBCD2 MOV A,TEMPHC SWAP A ANL A,#0FH MOV 73H,#

50、0AH MOV 72H,A DISPBCD2:RET DISP1:MOV R1,#70H MOV R5,#0FEH PLAY:MOV P1,#0FFH MOV A,R5 MOV P3,A MOV A,R1 MOV DPTR,#TAB MOVC A,A+DPTR MOV P1,A MOV A,R5 JB ACC.1,LOOP5 CLR P1.7 LOOP5:LCALL DL1MS INC R1 MOV A,R5 JNB ACC.3,ENDOUT RL A MOV R5,A AJMP PLAY 23 ENDOUT:MOV P1,#0FFH MOV P3,#0FFH RET TAB:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H DB 99H,92H,82H,0F8H DB 80H,90H,0FFH,0BFH DL1MS: