報告智能溫度測控時間顯示系統(tǒng)方案

1、. . . . 畢業(yè)設計報告題 目: 智能溫度測控時間顯示系統(tǒng) 學 院： 交通職業(yè)技術學院 系 別： 電子信息工程系 專 業(yè)： 應用電子技術 班 級： 電子082班 姓 名： 光輝 學 號： 指導老師： 許 煥 明 日 期： 2010-11-8論 文 目 錄第一章 容摘要 31.1引 言 31.2設計任務 31.3 設計思想3第二章智能溫度測控時間顯示系統(tǒng)基本模塊的介紹 42.1 獨立鍵盤的介紹42.2溫度轉換系統(tǒng)52.3 LED發(fā)光二極管52.4 液晶顯示160262.5 蜂鳴器與其驅動電路 72.6 MCS51單片機復位電路8第三章：智能溫度測控時間顯示系統(tǒng)芯片介紹 83.1、DS18B2

2、0的主要特性8第四章：智能溫度測控時間顯示系統(tǒng)原理介紹 104.1、13020的主要特性10第五章：智能溫度測控時間顯示系統(tǒng)制作實圖11第六章：局部程序 13第七章：總結 17第八章 工作分配情況 19第九章 參考文獻 19第一章 容摘要1.1 引 言AT89C52是51系列單片機的一個型號，它是ATMEL公司生產的。 AT89C52是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片含8k bytes的可反復擦寫的Flash只讀程序存儲器和256 bytes的隨機存取數據存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)，片置通用8位中央處理器和Fl

3、ash存儲單元，功能強大的AT89C52單片機可為您提供許多較復雜系統(tǒng)控制應用場合。 AT89C52有40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時含2個外中斷口，3個16位可編程定時計數器,2個全雙工串行通信口，2個讀寫口線，AT89C52可以按照常規(guī)方法進行編程,但不可以在線編程(S系列的才支持在線編程)。其將通用的微處理器和Flash存儲器結合在一起，特別是可反復擦寫的Flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本。 AT89C52有PDIP、PQFP/TQFP與PLCC等三種封裝形式，以適應不同產品的需求。1.2設計任務利用單片機、時鐘芯片DS1302、溫度傳感器DS18B20、160

4、2液晶等實現日期、時間、溫度的顯示即一個簡單的智能溫度測控系統(tǒng)。1.3 設計思想· 思路：由于以52為核的單片機應用很廣泛，生產的廠家很多，品種型號也很多，性能和價格也有很大差別；所以在設計單片機時選擇單片機的型號也是很重要的。 52單片機擁有以下特點：· 兼容MCS51指令系統(tǒng) · 8k可反復擦寫(>1000次）Flash ROM · 32個雙向I/O口 · 256x8bit部RAM · 3個16位可編程定時/計數器中斷 · 時鐘頻率0-24MHz · 2個串行中斷 · 可編程UART串行通道 &

5、#183; 2個外部中斷源 · 共8個中斷源 · 2個讀寫中斷口線 · 3級加密位 · 低功耗空閑和掉電模式 · 軟件設置睡眠和喚醒功考慮到智能溫度測控時間顯示系統(tǒng)所需寫的C程序較大，硬件較多，故選用了52系列單片機。第二章：智能溫度測控時間顯示系統(tǒng)基本模塊的介紹如上面所說，智能溫度測控時間顯示系統(tǒng)可分為幾個最小系統(tǒng)：矩陣鍵盤、溫度轉換系統(tǒng)、LED發(fā)光二極管、液晶1602、外部擴展EEPROM等5塊模塊。2.1 獨立鍵盤的介紹 1、電路圖2、設計與分析1）、鍵盤的分類鍵盤分編碼鍵盤和非編碼鍵盤。鍵盤上閉合鍵的識別由專用的硬件編碼器實現，并產生鍵

6、編碼號或鍵值的稱為編碼鍵盤，如計算機鍵盤。而靠軟件編程來識別的稱為非編碼鍵盤；在單片機組成的各種系統(tǒng)中，用的最多的是非編碼鍵盤。也有用到編碼鍵盤的。非編碼鍵盤有分為：獨立鍵盤和行列式（又稱為矩陣式）鍵盤。獨立式鍵盤接法簡單，但是嚴重浪費單片機的I/O口資源。當按鍵數目較少、I/O口不是很緊的情況下可以采用獨立式接法。2.2溫度轉換系統(tǒng) 1、電路圖2、設計與分析使用溫度轉換芯片DS18B20，通過單總線與AT89C52相連，同時把轉換后的溫度數據通過單總線傳遞給AT89C52單片機。2.3 LED發(fā)光二極管 1、電路圖2、設計與分析發(fā)光二極管芯片進行適當連接（包括串聯(lián)和并聯(lián)）和適當的光學結構，可

7、以構成發(fā)光顯示器的發(fā)光段或發(fā)光點。由于這些發(fā)光段或發(fā)光點可以組成數碼管、符號管、米字管、矩陣管、電平顯示器管等。通常把數碼管、符號管、米字管共稱筆畫顯示器，而把筆畫顯示器和矩陣管統(tǒng)稱為字符顯示器?；景雽w數碼管是由7個條狀發(fā)光二極管芯片排列而成的，也稱為七段數碼顯示器，可以實現0-9、A-F、H、P等顯示。從各發(fā)光段電極連接方式分為共陽極和共陰極兩種。共陽極型是指筆畫顯示器各發(fā)光管的陽極是公共的，而陰極相互隔離；共陰則相反。七段LED數碼管與單片機的接口很簡單，只需要將單片機的一個8位并行I/O口與數碼管的發(fā)光二極管的引腳相連即可。根據8位I/O口輸出的不同數據，LED就可以顯示不同的數字和

8、字符，這8位數據稱為顯示代碼（可以通過附件LED代碼查詢V1.1軟件來生成代碼）。2.4 液晶顯示16021、電路圖液晶顯示器以其微功耗、體積小、顯示容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點，在袖珍式儀表和低功耗應用系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應用。1、 設計與分析 這里介紹的字符型液晶模塊是一種用5x7點陣圖形來顯示字符的液晶顯示器，根據顯示的容量可以分為1行16個字、2行16個字、2行20個字等等，這里以常用的2行16個字的1602液晶模塊來介紹它的編程方法。1602引腳說明：第1腳：VSS為地電源第2腳：VDD接5V正電源第3腳：V0為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度

9、最高，對比度過高時會產生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調整對比度第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數據寄存器、低電平時選擇指令寄存器。第5腳：RW為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當RS和RW共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當RS為低電平RW為高電平時可以讀忙信號，當RS為高電平RW為低電平時可以寫入數據。第6腳：E端為使能端，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。第714腳：D0D7為8位雙向數據線。 第1516腳：BLA（BL1）： LED背光正極。需要背光時，BLA串接一個限流電阻接VDD，BLK接地，實測該模塊的背光電流為50mA左

10、右,一般接一個幾十歐姆的電阻，47歐、33歐等；BLK（BL2）： LED背光地端。1602液晶模塊部的字符發(fā)生存儲器（CGROM)已經存儲了160個不同的點陣字符圖形，如表1所示，這些字符有：阿拉伯數字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼。1602液晶模塊部的控制器共有11條控制指令，具體請查看附件1602/12864液晶說明。2.5 蜂鳴器與其驅動電路在簡易自動報警器中，常常采用蜂鳴器發(fā)聲或發(fā)光二極管發(fā)光產生示警信號。由于小型蜂鳴器驅動電流不大，簡化了電路設計。 驅動蜂鳴器的三極管開關電路 見圖7。采用低電壓（3V）蜂鳴器，其工作電流僅需十幾個毫安。V

11、T選用9012，hfe200，偏置電阻器R為10k，VT的基極電流IB約0.15mB，集電極電流ID約15mB，此時VT已經飽和導通，其集電極-發(fā)射極之間電壓VDE僅0.05V 。 2.6 MCS51單片機復位電路當MCS-5l系列單片機的復位引腳RST(全稱RESET)出現2個機器周期以上的高電平時，單片機就執(zhí)行復位操作。如果RST持續(xù)為高電平，單片機就處于循環(huán)復位狀態(tài)。根據應用的要求，復位操作通常有兩種基本形式：上電復位和上電或開關復位。上電復位要求接通電源后，自動實現復位操作。常用的上電復位電路如下圖A中左圖所示。圖中電容C1和電阻R1對電源十5V來說構成微分電路。上電后，保持RST一段

12、高電平時間，由于單片機的等效電阻的作用，不用圖中電阻R1，也能達到上電復位的操作功能，如下圖(A)中右圖所示。上電或開關復位要求電源接通后，單片機自動復位，并且在單片機運行期間，用開關操作也能使單片機復位。常用的上電或開關復位電路如上圖(B)所示。上電后，由于電容C3的充電和反相門的作用，使RST持續(xù)一段時間的高電平。當單片機已在運行當中時，按下復位鍵K后松開，也能使RST為一段時間的高電平，從而實現上電或開關復位的操作。    根據實際操作的經驗，下面給出這兩種復位電路的電容、電阻參考值。    上圖(A)中：Cl10-30uF，R

13、11kO第三章：智能溫度測控時間顯示芯片介紹3.1、DS18B20的主要特性 1.1、適應電壓圍更寬，電壓圍：3.05.5V，在寄生電源方式下可由數 據線供電 1.2、獨特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現微處理器與DS18B20的雙向通訊 1.3、 DS18B20支持多點組網功能，多個DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現組網多點測溫 1.4、DS18B20在使用中不需要任何外圍元件，全部 傳感元件與轉換電路集成在形如一只三極管的集成電路 1.5、溫圍55125，在-10+85時精度為±0.5 1.6、可編程 的分辨率為912位，對應的可分辨

14、溫度分別為0.5、0.25、0.125和0.0625，可實現高精度測溫 1.7、在9位分辨率時最多在 93.75ms把溫度轉換為數字，12位分辨率時最多在750ms把溫度值轉換為數字，速度更快 1.8、測量結果直接輸出數字溫度信號，以"一 線總線"串行傳送給CPU，同時可傳送CRC校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力 1.9、負壓特性：電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀， 但不能正常工作。 2、DS18B20的外形和部結構DS18B20部結構主要由四部分組成：64位光刻ROM 、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的外形與管腳排列如下圖1:

15、 DS18B20引腳定義： (1)DQ為數字信號輸入/輸出端； (2)GND為電源地； (3)VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）。3.2、24C02C美國微芯科技公司（Microchip Technology Inc.）生產的電檫寫式只讀存儲器。容量圍為128位到512千位。該系列器件支持2線串行接口，以*8位存儲器塊進行組合。低電壓設計允許工作電壓最低可至1.8V（適用24AAXX器件），待機電流和工作電流分為1uA和1mA。容量為1千位以與超過1千位的器件具有頁寫入能力。功能性地址線允許連接到同一條總線上的器件數目最多可達8個。整個24XX系列產品提供標準的8引腳PDI

16、P、表面貼片SOIC、TSSOP和MSOP封裝。大部分容量為128為到16千位的器件還提供5引腳SOT-23封裝。另外還提供DFN封裝（2X3mm或5X6mm）。所有封裝皆為無鉛（霧錫）封裝。第四章：智能溫度測控時間顯示原理介紹液晶顯示時鐘由AT89C52的部定時器1計時，定時器1的初值設為（65536-50000），循環(huán)二十次既定時1秒，用程序初始化可設置液晶顯示時鐘的初始化時間，另用矩陣鍵盤按鍵來分別控制年，月，日，小時，分鐘，秒的自加和自減，單片機采用循環(huán)掃描法定時的對矩陣鍵盤進行掃描，由此來判斷有無按鍵按下，共計十二個按鍵來控制顯示時鐘的準確調時。溫度顯示由另一按鍵控制開否，按鍵接AT

17、89C52的外部中斷0，并設為低電平觸發(fā)外部中斷0，所以剛啟動AT89C52時應把此按鍵置1，待初始化完成后按下此按鍵就可控制液晶顯示溫度或時鐘。溫度顯示數據由溫度傳感器DA18B20通過單總線把轉換后得到的溫度系數送給單片機，最后把數據寫入到液晶顯示中，完成了溫度傳感器從轉換輸入顯示的過程。程序編寫時可寫入溫度的上限值，并以此為條件觸發(fā)LED的閃爍，從而達到溫度超過上限值會自動產生報警信號。第五章：智能溫度測控時間系統(tǒng)制作實圖作品全貌：正常顯示局部焊接：失敗作品：第六章：程序（局部）/*使用LCD1602、DS1302時鐘芯片、DS18B20溫度傳感器完成該日歷*/#include<r

18、eg52.h> /以下的順序不能任意放 #define uint unsigned int /宏定義 #define uchar unsigned char#include"LM016L.h"#include"DS1302.h"#include"DS18B20.h"#include"KeyScan.h"#include"MODE.h"sbit LED=P16; /小燈位定義 /以下為幾個標志位/ flag,select,alarm,temperature，limit/*分別為模式標志位、功

19、能選擇標志位、鬧鐘、溫度正負標志位以與溫度上限值 （整型） 其中alarm有三種狀態(tài):0為禁止進入，1為允許進入，2為正在鬧鐘模式下 */void KeyScan(); /鍵盤掃描 void SetTime_Mode(); /調時 void SetRing_Mode(); /鬧鐘設置 void SetTemp_Mode(); /溫度上限設置模式 /*日歷主函數*/void main() init(); /初始化LCD LED=0;Set_RTC(l_tmpdate1);/初始化時鐘芯片 write_(0x01); /清屏 while(1) time_date(); /時間處理 KeyScan(

20、); /鍵盤掃描 if(ring_time1=l_tmpdate1&&ring_time2=l_tmpdate2&&flag=0&&alarm!=0)/判斷是否到鬧鐘設置的時間，是的話執(zhí)行相應動作 uchar i;alarm=2; /正在鬧鐘響應模式下 if(ring_time0=l_tmpdate0) /相等的一秒那一時刻清屏，循環(huán)清屏會導致閃爍 write_(0x01);LEDBEEP=0; /小燈閃爍 delay(100);LEDBEEP=1;write_(0x80+0x01);/寫入“Time To Get Up”for(i=0;i<

21、;14;i+) write_date(ringtablei);if(l_tmpdate0=0x59) /自動退出鬧鐘模式時清屏 write_(0x01); continue; /跳出本次的While循環(huán) if(flag=0) /正常顯示模式下 tempchange(); /溫度轉換命令 display(l_tmpdisplay,8);/顯示時間 Temp_Display();/顯示溫度 deal(); /溫度處理 if(flag=1) /功能選擇模式下 uchar i;write_(0x80+0x4); /選擇菜單 for(i=0;menuselecti!='0'i+)writ

22、e_date(menuselecti);if(select=0) /調試模式 SetTime_Mode();if(select=1) /鬧鐘設置 SetRing_Mode();if(select=2) /設置溫度上限 SetTemp_Mode(); 第七章：總結這是一個畢業(yè)設計，對我們來說很重要，不能馬虎。這兩年以來所學到的知識，都會這個畢業(yè)設計中有所體現。我的小組做的作品是智能溫度測控時間顯示系統(tǒng)，在這個小組當中，我們四個人分工合作，共同完成。在完成作品期間，也出現了一些問題，我們在用P3口做LCD1602的數據口會出現一些顯示會出現亂碼，后來將數據口改用P0口做數據口就完全將問題解決了。 我們選擇做這個作品智能溫度測控時間顯示系統(tǒng)，我們覺得搞這個制作可以能把我們學到的軟硬件知識都運用到實處，很適合我們！首先，在硬件上，主要的部件就是單片機和一些外圍電路與設備，在這方面要求一定的數字電路和模擬電路的理論知識基礎，特別是數字電路。我們通過在單片機中寫入程序，然后通過一些外圍擴