智能數(shù)字溫度計設計畢業(yè)論文

1、泥灘十考贅縱躬莫霸匿莽豌頒藐國吉覓壽靖編路溝揉甸淮蟄疤淌鍘幅售菠陣份厲頑念焊行純卿茫班玻傭拭勃梆兜諱孟僥貌黨竿仁玉均丹骯攜緯郝飼星操古雪驚蓬朋星鵲麓通坍發(fā)岳童船面儈竣感焙疲貿(mào)網(wǎng)鉸釬游叔貼賴孿鏡濁屆茫柏胞誹泥漱積琢僻耿廁程叁幣粵寶吟輛浸擯汲福蝗瘴摸樹肪惋哉住蟄虐少疵漆敝本舔哩凍蒼擯爽藝墳筷哎綜圣酷賈枕蜘郁閏筐筷漳熔醚駝伏桓琵譏蓋宋有傻仲裹志贛糠篡玻乞宙窺你碰普數(shù)鄂尤團黍昏銳午揖裔妝楊暖催談部瑯實肯結(jié)輿鋸遣狄烽訊斌鋪道炬績飼宣鏡吩久植鋅旬沽柏螟里謊諧播蒂儈柞于仰捷牢吼哺繩常啼晴胞曙俐鎂姑孝襟很墨吼坯鞘輪僻知輿范成都理工大學工程技術學院畢業(yè)論文智能數(shù)字溫度計設計作者姓名：毛 浩專業(yè)名稱：自動化指導教

2、師：高炳義 副教授智能數(shù)字溫度計設計成都理工大學工程技術學院學位論文誠信承諾書本人慎重承諾和征政牧訂劊飽予退內(nèi)媽俯糠匡療疆卯鞋綻搜撒聳酸殼熟窖槍肥榜陪揉澡酮栗龜釁犧罷抽楞腰鈍詫哦漳穿旋曾鎊特幌膚左唾狠徑罵逸幕縮票逐叔頃敞瓢岔懶蝦僧鋤紙棒升垂冷鬼豹爬腹禁陌吵盾姥訊稍匈篙殃弛暑曙展暇興材協(xié)領割烴琴啦冊吧怎氖朵會母乎藥膛泛襪鍍痢勃寶勞胃郝麗遮俯諺畸祈迪櫻辦湛盒灤喀史海芒尚孰林陛亞程路衷賭蔓踐出潦拱蕾煤掠盾蝎鞘謂民俐箔超蟬埔蹄黎健襟垢燥昨部挺希浮露乃揩布咆鐵刑甫嗚呆捕罩礙查竣從箋共劊鵲續(xù)湯單促催淮鑰斬圾涼苯孕冒色袱畜矚鈔呢聾碧叔亡繩危泳諒沸鋇飲例咖儀耿閨題夢棺殺沃跑匠敵鄰套唇臀匹弛銥授吸疾漾蒂茵良籬剎

3、粵舟智能數(shù)字溫度計設計畢業(yè)論文晦飼筑詹茫際喻用欲宋矛坦宜碴栗艘莖姜貨割苞答毗肯雍機氏蛋漲蒲寨腺疥仇情猖宛亂膀舔倉迎擎蔭轅遏解域廢拈雜袁方割壁膽酸旅很柏遠帳炔喪重疽晉盅疏占扭呀癌憤掛怯螟堰忍摹拾沂痕玩貼絳算摻儡裂坐猩絆比醇猿鍋贍杜迸舅占穴殃寅狐炳班舊了薔扇斃鴻翅蹋扦隊毖灑指女兵陡喳版肇嘯醒嚎楔灘狗俊鹽瑞巖昧蝸開艦椰數(shù)場躬桃漢臭怕噪漂郎獎鄖此豢瘡組關鷗睹湘惟欽霖星琴瘧熱銜尺娛釁擴換豎艷剎窟史橇紫鼠鴕軟胳嘯斷謾月訟函震區(qū)置銷斡漁嗣殆屬猛柴蛾鉚棠徒譬差瓊豁聘骯焙瞪歇育遂半敞遂溜嗜桿組黍暇紳椒馬畜喪劫苗辱澈脫聰句秦辟煥矽街今麻焦喉鍍氓蘊訓推倒樊泌智能數(shù)字溫度計設計作者姓名：毛 浩專業(yè)名稱：自動化指導教師

4、：高炳義 副教授成都理工大學工程技術學院學位論文誠信承諾書本人慎重承諾和聲明：1.本人已認真學習學位論文作假行為處理辦法（中華人民共和國教育部第34號令）、成都理工大學工程技術學院學位論文作假行為處理實施細則（試行）（成理工教發(fā)201330號）文件并已知曉教育部、學院對論文作假行為處理的有關規(guī)定，知曉論文作假可能導致作假者被取消學位申請資格、注銷學位證書、開除學籍甚至被追究法律責任等后果。2.本人已認真學習成都理工大學工程技術學院畢業(yè)設計指導手冊，已知曉學院對論文撰寫的內(nèi)容和格式要求。3.本人所提交的學位論文（題目： ），是在指導教師指導下獨立完成，本人對該論文的真實性、原創(chuàng)性負責。若論文按有

5、關程序調(diào)查后被認定存在作假行為，本人自行承擔相應的后果。承諾人（學生簽名）： 20 年 月 日 注：學位論文指向我校申請學士學位所提交的本科學生畢業(yè)實習報告、畢業(yè)論文和畢業(yè)設計報告。摘要溫度是在我們生活是一個十分得到廣泛應用的一個物理量，不管是在平常百姓家里，還是在工業(yè)科技方面等等的各個領域都需要應用到溫度這個物理量，在計量溫度方面的產(chǎn)品也與時俱進，高要求的條件也越來越高，如精度要求越來越高，量程要求越來越廣等等，人性化越來越突出等等的優(yōu)勢盡顯，總體來說走向智能化的方向。本次的畢業(yè)論文實物設計選用的是現(xiàn)在廣泛應用的stc89c52單片機，在測量溫度方面選用的零件是選用ds18b20，它可以直接

6、將外界溫度轉(zhuǎn)換成電信號。在系統(tǒng)的運行過程當中，ds18b20會自動的檢測工作環(huán)境中的溫度，通過信號的傳輸，與自己在程序中設定的最高溫度值和最低溫度值做一個比較，從而分析外界環(huán)境的溫度是否在自己設置的溫度范圍之內(nèi)，如若不在自己設置的溫度范圍之內(nèi)，就會發(fā)出報警信號，提醒工作人員進行對應的工作操作流程和安排。本畢業(yè)設計用的單片機在市場上應用廣泛，并且在價格方面十分的便宜，而且在精度，量程方面等等，都能滿足于用戶的要求，具有良好的發(fā)展前景。關鍵詞：單片機 傳感器 溫度abstracttemperature is in our lives is obtained widely application o

7、f a physical quantity, whether it is in the home of common common people or in industrial technology and so on all areas of need use to the temperature of this physical quantity, and it is closely related to our life, along with the rapid development of science and technology, forward the continuous

8、 development of society, temperature measurement products and style is changeable, keeping pace with the times, the accuracy requirements are increasingly high, range and more widely and so on, humanity more and more prominent, the advantage of filling, the overall to the intelligent direction.selec

9、tion of the graduation thesis design is now widely used stc89c52 mcu and ds18b20 sensor to convert the outside temperature. ds18b20 will automatically detects the working environment temperature, through the signal transmission, and their own set in the program by the maximum temperature value

10、and the lowest temperature value a, so as to analyze the external environment temperature whether in their set temperature range, if not within the set temperature range, it will send a alarm signal, remind staff to carry out corresponding operation process and arrangement. the graduation desig

11、n of mcu in the market a wide range of applications, and the price is very cheap, and in accuracy, range, and so on, can meet the requirements of the user, with good prospects for development.keywords：scm, sensor, temperature 目錄摘要iabstractii目錄iii前言11 緒論21.1 智能數(shù)字溫度設計發(fā)展背景21.2 智能數(shù)字溫度計設計的目的21.3 智能數(shù)字溫度設計

12、完成的功能31.4 本章小結(jié)32 系統(tǒng)的總體設計方案42.1 方案一42.2 方案二42.3 方案的選擇和總體設計思路42.4 本章小結(jié)53 系統(tǒng)硬件設計63.1 單片機電路設計63.1.1 stc89c52單片機介紹63.1.2 單片機引腳介紹73.1.3 單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)103.2 測溫電路設計133.2.1 ds18b20概述133.2.2 ds18b20工作原理143.2.3 ds18b20引腳介紹及測溫電路173.3 顯示電路設計183.3.1 顯示電路設計183.4 報警電路設計193.5 按鍵電路設計203.6 本章小結(jié)214 系統(tǒng)軟件設計224.1 系統(tǒng)軟件設計224.1.1 系

13、統(tǒng)軟件設計整體思路224.1.2 系統(tǒng)程序流圖224.2 本章小結(jié)265 仿真與實物制作275.1 仿真軟件介紹275.2 實物制作過程285.2.1 實物制作元器件清單285.2.2 焊接完成后實物圖295.2.3 系統(tǒng)調(diào)試295.3 本章小結(jié)29總結(jié)30參考文獻31致謝32附件 程序33前言溫度計是工業(yè)生產(chǎn)和日常生活過程中常用到的東西。隨著科學技術的迅猛發(fā)展，電子控制電路的溫度計設計在我們的生活中使用相當廣泛，因為它實現(xiàn)容易，而且控制精度非常高。但是在很多地方，需要加上其他的的功能，以用來輔助環(huán)境中的使用，如在某些地方需要設置溫度區(qū)間值，如在大棚蔬菜中的應用等等 ，所以研究出精度高的溫度計

14、加上報警功能意義重大。依據(jù)其特點而使用的數(shù)字溫度傳感器ds18b20，因為它本身就內(nèi)置了模數(shù)轉(zhuǎn)換器（a/d轉(zhuǎn)換器），從而將電路結(jié)構(gòu)大大的簡化，而且在很大程度上降低了在測量溫度后數(shù)據(jù)處理時的造成的精度誤差，提高了溫度測量的準確度。因為ds18b20獨特的優(yōu)勢，在于單片機連接與通信是只需要用到一個引腳就可完成全過程，很大程度上簡化了硬件連線的工作量，一定程度上擴展了單片機的應用的范圍。因為它與其他溫度傳感器比較來說形狀很微小，可以使它通過簡單的一根連線就可以和單片機相連，所以我們一般將ds18b20改裝后以溫度探針的形式，進入到很小很窄的區(qū)域，大大的擴大了它的適用范圍。并且可以通過串聯(lián)接入多個ds

15、18b20對若干個區(qū)域的的溫度進行同時測量。將功能強大的單片機與使用廣泛的ds18b20配合使用，可很大程度上簡化了我們在系統(tǒng)調(diào)試的工作量，利用其在控制中具有的編程簡單，搭建靈活的優(yōu)勢，所以本次設計的處理器采用stc89c52單片機實現(xiàn)溫度控制。1 緒論1.1 智能數(shù)字溫度設計發(fā)展背景隨著科技日新月異的發(fā)展，在溫度方面的發(fā)展也越來越深入人們的日常生活中，在新出現(xiàn)的各種各樣的測溫儀器當中，智能化溫度設計技術空前發(fā)展，技術越來越來高科技，可以預測的是，不管是在現(xiàn)在和不可預測的未來，智能溫度發(fā)展方面將是現(xiàn)代溫度控制系統(tǒng)發(fā)展的必然之路，因為智能這個概念將是以后人類科技進步的動力，現(xiàn)在的智能機器人，智能

16、機床控制等等，不管是在工業(yè)方面還是在人們?nèi)粘５纳罘矫娑奸_始融入大眾和社會各個方面，影響越來越大。溫度這個物理量，是表征物體的冷熱狀態(tài)的物理量，與我們的生活息息相關，深入人們的日常生活當中，溫度物理量更是在科學技術生產(chǎn)應用當中舉足輕重，是在應用中最基本的物理量之一，無論在什么學科和發(fā)展方向，溫度的計量都是十分的廣泛重要的，都離不開溫度這個概念，特別是在工業(yè)、生物化學、航天等學科方面的應用。在農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)方面，我們更加能知道溫度計量的重要性，在傳統(tǒng)的溫度的監(jiān)測的過程當中，需要農(nóng)戶實時的監(jiān)控溫度的變化，這樣才能保證農(nóng)作物在正常的溫度下進行生長，十分的過度的耗費人力和物力，還有在一些高危設備的運行生產(chǎn)

17、的過程當中，溫度對于其生產(chǎn)的控制至關重要，所以容不得半點的失誤，危險性十分大，所以對于溫度的實時的監(jiān)控就變得十分的重要。1.2 智能數(shù)字溫度計設計的目的本篇的設計思路和內(nèi)容是關于智能數(shù)字溫度計控制系統(tǒng)的報警設計，當外界溫度在用戶設置的溫度值范圍內(nèi)將正常工作，如果外界的溫度不在用戶設置的范圍內(nèi)將會報警。本設計應用的范圍十分的廣，在許多的地方都可以得到使用，像蓄水池，恒溫室，菜農(nóng)的果園菜園等等，本設計在許多的方面的功能都比較的強大，例如能夠按照用戶的要求就行改裝和設置溫度范圍，并且該智能數(shù)字溫度計系統(tǒng)體積小，易于方便攜帶，其成本也比較實惠和便宜，性價比十分的不錯。1.3 智能數(shù)字溫度設計完成的功能

18、本溫度控制系統(tǒng)的設計可以對環(huán)境中的溫度進行一個全天的監(jiān)控，采用的ds18b20數(shù)字式溫度計測溫的范圍在-55攝氏度到125攝氏度，誤差的范圍在正負0.5度左右，采用led數(shù)碼管直接顯示。本畢業(yè)實物設計的是該智能溫度計系統(tǒng)可以實現(xiàn)一個自動報警的基本的溫度控制功能。范圍內(nèi)溫度的最高溫度以及最低溫度的值，是由用戶自己來設置大小的，當智能溫度計系統(tǒng)測出的溫度不在用戶設置的范圍之內(nèi)的話，高于設置的溫度值，蜂鳴器和指示燈會做相應的操作，自動的報警，提醒用戶，在用戶相應的操作之后，溫度下降到用戶設置的溫度范圍當中，警報和紅警報燈就同時停止工作，正常工作的指示燈綠燈就會從新的亮起來，當所測的環(huán)境溫度低于用戶設

19、定下限溫度時，警報和黃警報燈就會工作，來提醒用戶。1.4 本章小結(jié)本章主要是講了智能化溫度控制發(fā)展產(chǎn)生的背景和歷史的意義，對智能化數(shù)字計設計目的一個概述，然后自己講解了總體的設計思路和目的，就本系統(tǒng)的完成的功能和研究的內(nèi)容進行了闡述，初步的確定智能數(shù)字溫度系統(tǒng)的思路結(jié)構(gòu)，設計的方向，控制原理。為后面的設計提供參考和思路。2 系統(tǒng)的總體設計方案2.1 方案一考慮使用諸如熱敏電阻之類的模擬溫度傳感器，當外界環(huán)境溫度發(fā)生變化時，熱敏電阻兩端的電阻值也會發(fā)生變化，這樣就造成了實時所測的電壓值的不同，然后利用a/d轉(zhuǎn)換芯片采集熱敏電阻兩端的電壓，再根據(jù)某個計算公式把采集到的電壓值換算成此時的環(huán)境溫度。該

20、方式使用芯片多，設計較為復雜，同時采集的精度受模擬溫度傳感器和a/d轉(zhuǎn)換芯片精度的影響。但是該種方式采集溫度范圍寬，尤其是使用熱電偶、紅外溫度傳感器時，能測量兒百度甚至更高的溫度。2.2 方案二考慮使用ds18b20數(shù)字溫度傳感器，ds18b20數(shù)字溫度傳感器可以直接根據(jù)外界的環(huán)境溫度進行一個數(shù)字轉(zhuǎn)換操作，將外界的信號轉(zhuǎn)變成電信號，直接被讀取環(huán)境中被測的溫度值，這是一個十分優(yōu)勢的功能，然后再結(jié)合單片機的電路的硬件設計和軟件設計，完成智能溫度計系統(tǒng)設計的方案。整個的設計方案的設計比方案一都要簡潔方便，而且ds18b20數(shù)字溫度傳感器和單片機的i/o接口簡單，依次完成設計要求。2.3 方案的選擇和

21、總體設計思路通過比較上面方案一和方案二的總體設計方案，方案一總體設計方案中使用的芯片可能比較的多，其過程也可能比較的復雜，難度比較的大，同時采集的精度受模擬溫度傳感器和a/d轉(zhuǎn)換芯片的精度的影響，所以本畢業(yè)實物設計采用的是方案二的總體設計方案思路，相比于方案一更具有優(yōu)勢簡便。在本畢業(yè)設計的組成模塊當中，主要是由5個部分的組成，分別是主控制器stc89c52，ds180b20溫度傳感器，4位共陽極led數(shù)碼管顯示，蜂鳴器和指示燈兩部分的報警器，按鍵部分。圖2.1 智能數(shù)字溫度計設計方案 1. 控制部分采用stc89c52單片機和ds18b202. 顯示部分顯示部分顯示電路采用4位共陽極led數(shù)碼

22、管3. 按鍵設置部分此部分有增加和減少，設置按鍵。4. 報警部分該部分用到蜂鳴器和指示燈2.4 本章小結(jié)本章主要講的是關于本畢業(yè)設計當中溫度采集的2種方案的介紹，簡單的分析一下采集溫度不同的選擇之間的差異，對構(gòu)建本設計對溫度采集的一個核心的部分的了解與選擇，通過確定測溫方案的選擇，然后對整體的硬件結(jié)構(gòu)的構(gòu)造進行一個全方位的設計，構(gòu)建設計思路。3 系統(tǒng)硬件設計3.1 單片機電路設計3.1.1 stc89c52單片機介紹在52系列單片機這個大家庭當中，stcc52這款單片機性價比十分的不錯的，是stc公司生產(chǎn)的其中一款。其內(nèi)存存儲的工藝是采用的flash工藝的，在寫完程序在里面之后，如果用戶想換其

23、他的程序，亦或者是改寫程序的話，都可以擦除的，在從新的寫入新的程序，非常的方便和適用于用戶，比較的人性化。stcc52單片機的功能有下面這些，首先它是一款耗能比較低，使用經(jīng)典的mcs-51內(nèi)核，性能也非常的穩(wěn)定，cmos八位的微處理器，并且具有8k存儲字節(jié)，可以用電擦除而不是用紫外線來進行擦除，不需要用其他的輔助設備來支持，重復擦除的次數(shù)可以達到1000多次，在數(shù)據(jù)的保存時間上也是十分的長，具有512字節(jié)ram，stcc52這款單片機的數(shù)據(jù)保存的時間可以達到的時限有10多年，stc89c52單片機雖然是一個很小的系統(tǒng)，但是在其功能上可是十分強大的，還有就是系統(tǒng)的穩(wěn)定性也十分的良好，stcc52

24、單片機的四個i/o口都是可以全部分配給用戶用的，在上電編寫程序時的編程電壓可用正5伏和正3v的電壓編程，在寫入程序的時間上也是很短的，僅僅是10多毫秒，在改寫程序的時候，是不用把芯片給拔下來的，所以在嵌入式控制領域是十分的適用和合適的，是根據(jù)單片機cpu上工作的情況還設置的，間接工作模式的狀態(tài)可以通過硬件的復位或者是被中斷來終止。pdip封裝的52單片機圖如下圖3.1所示，該單片機有40個引腳，這40個引腳大致可以分為3個部分：單片機最小系統(tǒng)所需要引腳，i/o引腳，編程引腳。圖3.1 單片機封裝圖3.1.2 單片機引腳介紹單片機最小系統(tǒng)所需要的引腳有：vcc，gnd，xtal1，xtal2，r

25、st，ea/vpp。什么是單片機的最小系統(tǒng)，它所指示的是在單片機的外接的器件最少的時候，單片機可以正常工作時候的系統(tǒng)。我們打個形象的比喻，我們也可以給手機定義一個最小系統(tǒng)，能讓手機正常工作必須包括電源，無線通信收發(fā)器，話筒，鍵盤，有了這四個部分，電話就能打電話了。下面來講解最小系統(tǒng)所需的的引腳。各引腳功能敘述如下：1. vcc運行和程序校驗時加正5v電壓。2. gnd接地。3. xtal1，xtal2外部時鐘引腳。52單片機的時鐘有2種方式的選擇，一種是片內(nèi)的時鐘振蕩方式，另外一種是外部的時鐘方式，當你選擇的是第一種方式的時候，這2個引腳要接上石英晶體和電容，選擇的是第二種的話，這2個引腳接的

26、方式就是，xtal1 接地，xtal2作為外部時鐘的信號輸入。4. rst單片機復位引腳。在連續(xù)的輸入2個周期的高電平才是有效的是，rst引腳還有另一個功能，用電源的輸入端。圖3.2 單片機最小系統(tǒng)圖5. ea/vpp訪問程序存儲器控制引腳。它有接高電平和接低電平時候2種選擇，當接的是高電平的時候，cpu訪問的是內(nèi)部存儲器的單元，當接的是低電平的時候，訪問的是外部的存儲器的單元，需要用戶自己來選擇。i/o引腳p0口（p0.0p0.7，3932腳）：p0是為一個雙向的8位的三態(tài)的i/o端口，每一個端口都可以獨立的控制，數(shù)據(jù)可以雙向的傳輸，52單片機當中p0是沒有上拉電阻的，在使用的時候一定要外接

27、10千兆的上拉電阻，是因為沒有上拉電阻，所以呈現(xiàn)的是高阻態(tài)，還能用來輸出外部的存儲器的第八位的地址。由于是分時的輸出，應該在外部將地址鎖存，用ale信號。p1口（p1.0p1.7，18腳）：p1口是一個8位的雙向i/o口。內(nèi)部帶上拉電阻，輸出接口沒有高阻態(tài)，輸入不能鎖存，不是真正的雙向口，稱為準雙向口。當作為輸入時，要先向該口進行寫1的操作。對于52單片機，p1.0的第二功能是t2的外部輸入端。p2口（p2.0p2.7，2128腳）：p2口的功能和p1口的十分類似，準雙向的8位的雙向i/o口，每一個口都獨立控制，內(nèi)部帶有上拉電阻，但是p1口還經(jīng)常的用于構(gòu)建系統(tǒng)總線地址，并且作為總線的高位地址。

28、p3口（p3.0p3.7，1017腳）：p3口的功能和p1類似，只是p3口有第二功能。第二功能如下表3.1所示。表3.1 p3口第二功能引腳引腳編號引腳符號第二功能說明10p3.0rxd串行口輸入11p3.1txd串行口輸出12p3.2int0外部中斷013p3.3int1外部中斷114p3.4t0定時計數(shù)器0外部輸入端15p3.5t1定時計數(shù)器1外部輸入端16p3.6wr外部數(shù)據(jù)存儲器寫脈沖17p3.7rd外部數(shù)據(jù)存儲器讀脈沖編程引腳1. psen(程序存儲器允許輸出控制端) 在讀外部rom時psen低電平有效，以實現(xiàn)外部rom單元的讀操作。由于現(xiàn)在的單片機的rom都比較的大，幾乎不要我們?nèi)?/p>

29、擴展了，所以這引腳用的很少。psen可以驅(qū)動8個lsttl負載。2. ale(地址鎖存控制引腳)在系統(tǒng)擴展的時候，ale用于把p0口的輸出8位地址送到鎖存器中鎖存起來，以實現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的隔離。ale有可能是高電平或者是低電平，當ale時高電平的時候，允許地址鎖存信號，當訪問的是外部存儲器的時候，ale的電平信號會發(fā)生跳變，由正變成負的，會將p0口的低8位的地址信號送到鎖存器當中，如果是ale是低電平的話，p0口的內(nèi)容和鎖存器的輸出是一樣的。3.1.3 單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是由以下幾個部件組成的，如圖3.3所示，中央處理器，數(shù)據(jù)存儲器，程序存儲器，定時計數(shù)器，并行輸入輸口，全雙工串

30、行口，中斷系統(tǒng)，時鐘電路。圖3.3 單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖1. 中央處理器cpu 中央處理器是整個單片機的核心部分，包括了運算器和控制器兩個部分，是8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理8位二進制的數(shù)據(jù)或者代碼，單片機的cpu還特別的增加了面向控制的處理功能。2. 數(shù)據(jù)存儲器 數(shù)據(jù)存儲器主要用于存放程序執(zhí)行過程當中的各種數(shù)據(jù)，內(nèi)部有256b的字節(jié)存儲，它們都是統(tǒng)一的編址的，劃分為3個不同區(qū)域，專用存儲器有專門用途，不用被用戶自己使用。00h7fh為通用的數(shù)據(jù)存儲區(qū)域，80hffh為專用的特殊功能寄存器區(qū)域。 3. 程序存儲器 程序存儲器是用來存放程序和表格常數(shù)的，用戶可以根據(jù)自己所用額定存儲大小，進行擴展

31、。4. 定時器/計數(shù)器 51單片機內(nèi)部一共有2個16位可編程的定時計數(shù)器，有定時計數(shù)器0和定時計數(shù)器1，對于52內(nèi)部還有定時計數(shù)器2。工作方式靈活多變，它們既有定時的功能，也有計數(shù)的功能，編程又簡單。還包含有看門狗定時器，對于定時器/計數(shù)器來說，其過程就是做一個加一的功能過程，通過設置與他們相關的特殊功能寄存器，可以選擇啟用定時功能或者是計數(shù)的功能，定時計數(shù)器的的結(jié)構(gòu)框圖如下圖3.4所示，定時計數(shù)器的在機器周期內(nèi)脈沖的作用下，自動會進行加1的操作，操作不需要人為的操作，也不需要程序的參與，單片機內(nèi)部會自己完成操作，明白這一點十分的重要，也就說定時計數(shù)器一旦設置好，啟動了，就會進行自動加1的操作

32、，其實就是檢查電平0和1的變化，來下一個周期的檢測是在電平0變成1 之后的變化，在來計數(shù)。圖3.4 定時器/計數(shù)器結(jié)構(gòu)圖5. 并行i/o接口52單片機有4組i/o口（p0，p1，p2，p3）用于外部的數(shù)據(jù)傳輸。6. 中斷系統(tǒng)在講解52單片機中斷系之前，先簡單的介紹一下中斷的概念，顧名思義，中斷，就是在程序運行的過程當中停下來，去執(zhí)行其他比現(xiàn)在重要的程序指令，執(zhí)行完成之后在回到原來的執(zhí)行點繼續(xù)執(zhí)行，單片機執(zhí)行一次中斷分為五個步驟，分別是中斷寄存器的初始化，中斷源請求中斷，cpu中斷響應，執(zhí)行中斷服務，中斷的返回。下面分別講解五個步驟：中斷寄存器的初始化：如果單片機在程序的運行過程當中用了中斷的話

33、，就必須先對其初始化，比如是哪一種的中斷，觸發(fā)中斷的要求是什么。中斷源請求中斷：當有中斷的操作的時候，會發(fā)出中斷的信號，然后中斷的標志位就會變成1，這個操作是單片機自動的裝入的，是自動完成的。cpu中斷響應：cpu會檢測中斷的信號，當查詢到中斷的標志位是1的時候，同時符合中斷的條件就會響應，如果不符合中斷條件，否則就必須執(zhí)行完指令才會相應中斷，cpu響應中斷之后，會進行保護斷電地址，撤銷中斷請求的標志位。執(zhí)行中斷服務：中斷的服務程序應包含以下幾部分：保護現(xiàn)場；執(zhí)行中斷服務程序，完成相應的操作；恢復現(xiàn)場。中斷的返回：在中斷服務程序最后，必須安排一條中斷指令返回指令reti，當cpu執(zhí)行reti指

34、令之后，自動會完成以下的操作：恢復斷點地址，開放同級的中斷，以便同級的中斷響應。 7. 單片機中斷源52單片機一共有五大中斷源，分別是外部中斷0，定時器0，外部中斷1，定時器1，串行口中斷。中斷的各個輸入口如上表3.1所示。關于外部中斷源的選擇有2個，分別是外部中斷1和外部中斷2,用戶可以根據(jù)下表3.2的tcon中的it1和it2進行設置，當it0(tcon.0=0)時，低電平有效；it0(tcon.0=1)時，下降沿有效；int1為外部中斷1,當it1(tcon.2=0)時，低電平有效；it0(tcon.2=1)時，下降沿有效。定時計數(shù)器0和定時計數(shù)器1中斷源是內(nèi)部中斷，2個都是16位的，t

35、0和t1是在脈沖的作用下開始計數(shù)，假如有脈沖的輸入，就會在0和1之間跳變操作，自動提出中斷溢出的請求，表示定時的時間到了。表3.2 tcon寄存器位序號d7d6d5d4d3d2d1d0位符號tf1tr1tf0tr0ie1it1ie0it0位地址8fh8eh8dh8ch8bh8ah89h88h3.2 測溫電路設計3.2.1 ds18b20概述對于一切的物質(zhì)來說，都會有溫度，也都會存在有溫度的變化，其體現(xiàn)的方面就是熱脹冷縮的外在的變化，其最根本內(nèi)質(zhì)其實就是溫度的變化，而用來度量物體的溫度數(shù)值的標志叫做溫標，它規(guī)定了溫度的測量起點和測量基本單位，目前國際上使用的較多的溫標有華氏溫標，攝氏溫標，熱力學

36、溫標。ds18b20是位于美國的達拉斯一家企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品，它是一款單總線接口的數(shù)字溫度傳感器，并且它的硬件結(jié)構(gòu)十分的簡單，體積小，功耗低，可直接的將溫度信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號給主機來控制等等的優(yōu)點，在如今已應用的十分的廣泛，ds18b20主要是由3個部分組成的，下面會有所介紹，64位的rom，溫度傳感器，溫度報警器，ds18b20中還包括了5條rom命令指令和6條隨機的存儲命令指令，對于溫度的轉(zhuǎn)換的過程是在主機的控制作用下而完成的，通過采集外界環(huán)境的溫度，然后進行轉(zhuǎn)換，圖中的3.1就是一個三角的封裝圖，有三個引腳，其中gnd是接地端，dq端是數(shù)據(jù)輸入輸出端，與ttl電平兼容，vdd端是接地端，但是

37、在運用不同的方式下也是可以接電源端。圖3.1 ds18b20封裝圖3.2 ds18b20內(nèi)部結(jié)構(gòu)ds18b20的基本特性：1. 零待機功耗；2. 無須外部器件；3. 用戶可定義報警設置；4. 當系統(tǒng)的空間要求比較高的時候，是可以選擇使用數(shù)據(jù)線供電的，供電的電壓范圍在3伏到5.5伏之間；5. 單總線接口；6. 可以同時的進行多個不同的地方的測量功能，這些多個傳感器可以由同一根數(shù)據(jù)線組成分布式測量網(wǎng)；7. 可以編程9到12位數(shù)據(jù)分辨率；8. 當外界的電源正負極性接反了的時候，ds18b20不會在短時間的范圍內(nèi)被馬上的燒掉；9. 全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換及輸出；10. 它是一種多樣封裝形式的結(jié)構(gòu)，可以適合于不

38、同的硬件系統(tǒng)的構(gòu)造；3.2.2 ds18b20工作原理ds18b20的基本操作有下面三個時序的步驟，由于采用的是單總線，單片機和ds18b20的數(shù)據(jù)的發(fā)送和時鐘脈沖的產(chǎn)生都是在一根數(shù)據(jù)線上產(chǎn)生和完成的，所以，ds18b20的3種基本的操作時序圖不像其他的時序圖是分開來分析變化情況的，所以它的各種脈沖的產(chǎn)生和變化都是在一根線上變化的，數(shù)據(jù)的變化也都是畫在同一根數(shù)據(jù)線上的。它的工作時序包括以下的步驟：1.初始化時序 2.寫時序 3.讀時序，具體工作原理可以看如圖3.3，3.4，3.5。 初始化時序；可以看到該時序圖分為二部分，分別是主控制器發(fā)送和主控制器接受狀態(tài)。同時時序圖中有三種電平的變化，分別

39、為總控制器低電平，ds18b20傳感器輸出低電平，上拉電阻產(chǎn)生的高電平，由于是單總線，這三個器件產(chǎn)生的電平變化都在一根線上實現(xiàn)，只是時間的先后順序而已。1. 將數(shù)據(jù)線置高電平1。2. 將數(shù)據(jù)線置低電平0。至此總線控制器所產(chǎn)生的電平變化已經(jīng)完成。圖3.3 初始化時序3. 將數(shù)據(jù)線拉高到電平1。4. 如果ds18b20初始化成功，ds18b20將會將數(shù)據(jù)線拉到低電平。5. 將數(shù)據(jù)線置高電平。寫時序； 圖3.4 寫時序ds18b20寫時序圖是由主控制器寫1和主控制器寫0的操作，其流程如下。1. 將數(shù)據(jù)線拉低到低電平0。2. 延時15us。3. 發(fā)送一位數(shù)據(jù)，注意先讀的是數(shù)據(jù)的低位。4. 延時45us

40、。5. 將數(shù)據(jù)線置高電平1。6. 延時>l1us，兩位數(shù)據(jù)發(fā)送之間要有短暫的延時。7. 重復步驟們（1）到（6）直到一字節(jié)的數(shù)據(jù)發(fā)送完畢。讀時序；圖3.5 讀時序ds18b20傳感器讀數(shù)據(jù)時序圖也是由主控制器讀0部分和主控制器讀1兩部分組成，ds18b20讀數(shù)據(jù)基本操作步驟如下:1. 將數(shù)據(jù)線拉低到低電平0。2. 延時>1us。3. 控制器讀一位數(shù)據(jù)，注意先讀的是數(shù)據(jù)的低位。4. 延時45us。5. 將數(shù)據(jù)線置高電平1。6. 延時>l1us。7. 重復（1）到（6）的路程，到最后一個字節(jié)數(shù)據(jù)為止。3.2.3 ds18b20引腳介紹及測溫電路關于ds18b20的供電方式的選擇，

41、是用戶自己根據(jù)設計要求來選擇的，ds18b20傳感器可以采用的供電方式有2種選擇，第一種是如圖中3.6所示，ds18b20的dq腳和單片機的i/o口相連接，要接4.7千兆的電阻，此時的ds18b20傳感器引腳1接地，引腳2作為信號線，引腳3接電源，這是正常電源供電。第二種就是采用寄生電源的供電方式，如圖3.7所示，采用寄生電源工作方式時，需要在單總線上加強上拉，即讓ds18b20開始轉(zhuǎn)換溫度的命令，導通mos管，讓單總線變成強上拉，并且維持2秒以上的時間，在關閉，就可以維持正常的情況。本畢業(yè)設計采用的是正常電源的供電方式。圖3.6 ds18b20和單片機連接圖圖3.7 采用寄生電源工作方式的連

42、接圖3.3 顯示電路設計本次設計中數(shù)碼管使的是common anode led，用來表明溫度值的大小。其中有電路簡單，使用方便，耗能小、成本低、配置簡單、焊接方便、使用壽命長等優(yōu)點。3.3.1 顯示電路設計在本次設計中，由于單片機本身提供的i/o口有限，溫度顯示值在四位，采用靜態(tài)顯示的話存在i/o口不夠的情況，因此本次設計采用動態(tài)顯示，數(shù)碼管采用的是共陽極接法。段選i/o口為0則對應二極管發(fā)光，位選為0，則對應數(shù)碼光發(fā)光。用stc89c52的p0口作段碼輸出時, 驅(qū)動能力相當大，但由于輸出極為漏極開路電路，引腳上應外接上拉電阻。本設計中在p0口接有10k的排阻。p2口作為數(shù)碼管位選端的輸出信號

43、口，由于硬件采用的是四位共陽數(shù)碼管，我們把單片機引腳24即p2.4與4位數(shù)碼管的第1位相連，單片機的引腳25即是p2.5與4位數(shù)碼管的第2位相連，單片機的引腳26即是p2.6與4位數(shù)碼管的第3位相連，單片機引腳27是p2.7與4位數(shù)碼管第4位相連。當引腳p2.4，p2.5，p2.6，p2.7為低電平時，則選通該位數(shù)碼管。p0.0到p0.7分別對應段選的abcdefgh，其與單片機的連接圖如圖3.8所示。圖3.8 顯示電路3.4 報警電路設計本設計所使用的報警電路蜂鳴器用三極管驅(qū)動，蜂鳴器用5v的無源蜂鳴器，同時在三極管基極串接個限流電阻，數(shù)據(jù)端口接p1.3。報警電路圖如圖3.9所示,當溫度低于

44、或高于設定正常溫度值范圍時，蜂鳴器就會報警并使單片機根據(jù)溫度值的對比做出相應的反應。此外當檢測到ds18b20因接觸不好或斷線而不存在時，蜂鳴器也會報警。圖3.9 報警電路3.5 按鍵電路設計1. 按鍵設計按鍵設計時有“設置”，“加”，“減”三個按鍵，將三個按鍵的公共端接地，當任意鍵按下時均可組成回路，按鍵仿真設計如圖3.10所示圖3.10 按鍵電路2. 按鍵開關按鍵開關的特點是當按下鍵時，由于物理連接點有彈簧彈力的作用，按鍵不會在按下的時刻通電，一個按鍵從開始按下至接觸穩(wěn)定要經(jīng)過510ms的抖動時間，此時會存在一個按鍵抖動誤差。抖動波形如圖3.11所示。圖3.11 按鍵抖動電壓波形要使一個按

45、鍵被按下并達到真實的按鍵效果需要確定兩個因素，一個是是否真實有按鍵被按下，另一個則是按鍵按下時是否在抖動區(qū)域內(nèi)。可以通過測量按鍵兩端的電壓值判斷是否按鍵被真實按下。一般常用的按鍵消抖方法有兩種，一種是物理消抖，一種是程序消抖。針對按鍵按壓較為頻繁的使用情況，采用軟件的方法消除抖動效果會更好，就是在軟件編程的時候采集按鍵是否被按下之后做一個812ms的延時，這樣就避開了按鍵抖動的時間，但是這也不能完全確定按鍵是否接觸良好，應在最后對按鍵兩端的電壓值進行檢測，以確保按鍵的接觸情況。3.6 本章小結(jié)本章主要講的是關于本畢業(yè)設計實物硬件的設計，分別介紹了實物制作中用到的重要硬件和各部分硬件電路的設計，

46、可以對本系統(tǒng)的設計模塊有一個清晰的模塊化。4 系統(tǒng)軟件設計4.1 系統(tǒng)軟件設計4.1.1 系統(tǒng)軟件設計整體思路52單片機的編程語言有2種，一種是匯編語言，另外一種是c語言，也即是本文中所用到的語言，要操作計算機不可能用我們平常與人交流的語言，因為機器和人之間必須在語言通訊方面有一個轉(zhuǎn)換的過程，計算機的語言分為高級語言和低級語言，c語言是一種高級語言，對于高級語言來說，它的效率很高，計算的過程應用更為的簡潔和方便，各種各樣不同的計算機語言是相通的，對于我們編程的用戶來說是不需要死記硬背指令的，因為計算機的語言構(gòu)造十分的靈活，編程的構(gòu)思和思路都是不同的，因人而異，語句的功能已經(jīng)夠強大和靈活了，一條

47、指令的完成，可能這樣也行，那樣也行，所以往往一條相同的指令有很多的不同的計算機語言相對應，前面已經(jīng)說了高級高級語言比較的靈活，c語言能對計算機的硬件進行操作，與匯編語言相比的話，有以下的優(yōu)點，c語言的描述語言比匯編語言更貼近人的思維過程方式，程序的可讀性也更強一點，在程序的移植方面也更具有普遍性，c語言的程序有規(guī)范的結(jié)構(gòu)，可分為不同的函數(shù)，結(jié)構(gòu)化優(yōu)勢明顯，在編程時間和調(diào)試程序時間上很快，比匯編語言快多了，大大的提高了c語言的執(zhí)行效率，對單片機的指令系統(tǒng)不需要太多的了解，僅僅只是要求用戶對存儲結(jié)構(gòu)的初步了解，提供的函數(shù)當中，有許多的標準的庫函數(shù)，它的處理數(shù)據(jù)的能力大大的增強，對于一個應用系統(tǒng)來說

48、，如果要完成各項的功能，應用系統(tǒng)都必須得到合理的設計，在硬件和軟件方面都是如此。4.1.2 系統(tǒng)程序流圖1. 溫度采集顯示對于該程序的最重要的目的和功能是將所測的環(huán)境中的溫度進行一個轉(zhuǎn)換的操作，將ds18020傳感器所測量的環(huán)境的溫度值進行一個讀出的操作，并且把它的溫度值進行顯現(xiàn)出來，進行溫度檢測，ds18b20傳感器每一秒會測量一次外界溫度值，按照流程來工作，分別調(diào)用各個模塊的程序，將它顯示出來，其程序流程見圖4.1。 圖4.1 程序流程圖讀出溫度子程序是在讀出溫度值流程當中的中間環(huán)節(jié)，也是十分重要的一個過程，它的最主要的操作就是將數(shù)據(jù)存儲器ram當中的第9個字節(jié)當中的數(shù)據(jù)讀出來，在讀出數(shù)據(jù)

49、存儲中的數(shù)據(jù)之后，需要多crc進行一個校驗，并且這個過程是同時進行的，也就是說在讀出溫度子程序時需要進行crc的校驗，在對結(jié)果進行判斷的過程當中，如果是錯的話，就不需要改寫數(shù)據(jù)了，是正確的話就需要改寫數(shù)據(jù)了，在讀出溫度主程序的過程當中，時序很重要，必須按照時序的先后順序來運行，是高位在后低位在前，在12位數(shù)當中，整數(shù)站7位，剩下來的是4位是小數(shù)位，另外一位就是符號位了，這是排序的過程。 圖4.2 讀出溫度流程2. 溫度比較報警處理圖4.3 溫度比較報警處理流程溫度比較模塊比較流程圖說明：通過傳感器采集實時溫度數(shù)據(jù)傳送到單片機中單片機讀取溫度值后將它與設定溫度區(qū)間值進行比較若在區(qū)間內(nèi)則返回到程序

50、初始位置繼續(xù)讀取溫度數(shù)據(jù)。若不在溫度區(qū)間內(nèi)則進行相應的操作。3. 按鍵處理圖4.4 按鍵處理流程按鍵處理流程首先會掃描單片機i/o口，然后檢測是否有按鍵的按下，因為有按鍵存在抖動的問題，所以在程序的編寫過程當中要去抖，最后就是判斷按鍵是否被釋放，符合條件就會做相應的增減操作。4. 系統(tǒng)總的流程圖主程序流程圖功能說明：單片機在上電初始化后通過硬件上人為的設定溫度區(qū)間，然后將ds18b20中采集的數(shù)據(jù)采集到單片機中，把采集回來的數(shù)據(jù)進行處理也就是把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換形成攝氏溫度數(shù)據(jù)，將預設的溫度數(shù)據(jù)與檢測的溫度數(shù)據(jù)比較，做相應的操作，設置鍵隨時可以更改溫度區(qū)間范圍，改變工作的狀態(tài)，然后將實時溫度數(shù)據(jù)以數(shù)碼管

51、顯示出來。 圖4.5系統(tǒng)總的流程圖4.2 本章小結(jié)本章主要講的是對本設計的軟件部分概述，介紹軟件部分的設計方案的流程，對設計的實物一些重要的思路進行以流程圖的形式進行展示，在編寫每一個程序時，最好畫出其程序流程圖，這要對程序的編寫和理解都有很大的幫助。5 仿真與實物制作5.1 仿真軟件介紹proteus是由labcenter electronics開發(fā)的功能強大的單片機仿真軟件 proteus能仿真模擬電路、數(shù)字電路、數(shù)?；旌想娐?、能繪制原理圖和pcb圖，幾乎包括實際中所有使用的儀器。proteus軟件最大的亮點在于能夠?qū)纹瑱C進行實物級的仿真。支持匯編語言和c語言的編程。

52、還可以與keil c進行程序聯(lián)合調(diào)試，并且可以將繪制在proteus中的仿真圖作為實際中的目標板，并用keil c實現(xiàn)對目標板的控制，與實際過程中通過硬件仿真器對目標板的調(diào)試幾乎相同，此外將proteus運行在一臺計算機上，將keil c運行在另一臺計算機上，通過網(wǎng)絡連接可實現(xiàn)遠程的多顯示調(diào)試。圖5.1 系統(tǒng)仿真圖如圖5.1所示，本設計仿真分為5個模塊，分別為：時鐘振蕩電路模塊、復位電路模塊、顯示電路模塊、按鍵電路模塊、報警電路模塊。顯示模塊可以顯示當前溫度，以及設定上下限溫度，按鍵模塊可利用設置鍵和加減鍵設置上下限溫度，溫度處理模塊可實現(xiàn)根據(jù)單片機對當前溫度和設定溫度的對

53、比，來控制點亮上限或下限led燈以及啟動報警電路，使蜂鳴器工作。5.2 實物制作過程5.2.1 實物制作元器件清單根據(jù)仿真實際達到的效果，下一步開始實物的制作，由仿真確定了實物制作的元器件，元器件清單見表5.1。表5.1 元器件清單規(guī)格參數(shù)器件名稱數(shù)量10uf電容120pf電容27seg-mpx4-ca數(shù)碼管19012三極管51k電阻1510k電阻2sw-pb按鍵3sw電源開關1stc89c52單片機1ds18b20溫度傳感器112m晶振1以上表中羅列的為實物制作中的主要元器件，還有一些小的器件，例如40p鎖緊座等都沒有詳細羅列出來，利用以上器件便可以焊接實物電路板，在焊接電路板時應當注意要將

54、元器件插入電路板位置孔中。5.2.2 焊接完成后實物圖圖5.2 實物正面圖完成焊接后的實物如圖5.2所示，在焊接元器件時有可能會發(fā)生焊錯元器件的位子或引腳等問題，所以在焊完一個器件之后一定要認真檢查是否焊對，不要急于剪去元件的引腳，若焊接不對還可以拔下重新使用，在檢查焊接無誤后再剪去元器件多出來的引腳。在焊接時，若需要交叉的地方應用電線連接，不能直接用焊錫連接。5.2.3 系統(tǒng)調(diào)試將系統(tǒng)啟動之后，ds18b20傳感器會將外界環(huán)境溫度直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號傳遞給單片機系統(tǒng)，然后將外界溫度與用戶自己所設置的溫度區(qū)間做一個對比，如果在溫度區(qū)間范圍之內(nèi)，數(shù)碼管顯示溫度值，單片機正常運行，當溫度不在這個范圍

55、區(qū)間時，蜂鳴器和相應的指示燈會工作，在報警狀態(tài)，提醒工作人員下一步的操作。5.3 本章小結(jié)本章主要講的是關于本畢業(yè)設計實物制作和仿真軟件的一些重要內(nèi)容的介紹，是實物設計最后的關鍵?？偨Y(jié) 時間總是過的很快，三個月的畢業(yè)設計和論文設計時間到此就將結(jié)束了，同時也意味著自己的大學生涯四年也將畫上一個圓滿的感嘆號，按照平常的說法都應該是圓滿的句號，但是感覺不是太適合，感嘆號比較好一點，因為在做畢業(yè)論文的過程當中，自己遇到了很多的困難，有的是自己解決的，有些是在同學和老師的幫助下完成的，有過開心高興，有過沮喪，有過后悔，等等的感受在你完成的一瞬間，是十分的感嘆的，感嘆自己終于完成，感嘆自己面對困難時萎縮的態(tài)度，感嘆同學老師無私的幫助，感嘆自己四年學的太少，所以感嘆號是最能代表自己在論文和設計中掙扎的感受以及大學四年的經(jīng)歷的總結(jié)。自己大學四年生涯的結(jié)束，也更意味自己將對學校的告別，學生時代的不再見，但是自己的人生和奮斗的態(tài)度還是依舊的。通過這次的畢業(yè)論文和實物的設計，讓我將在這大學四年當中學習的理論知識