溫度傳感器畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)

共頁(yè)第頁(yè)摘要單片機(jī)技術(shù)已經(jīng)普及到我們生活，工作，科研，各個(gè)領(lǐng)域，已經(jīng)成為一種比較成熟的技術(shù),本文將介紹一種基于單片機(jī)控制的數(shù)字溫度器，本溫度計(jì)屬于多功能溫度計(jì)，可以設(shè)置上下報(bào)警溫度，當(dāng)溫度不在設(shè)置范圍內(nèi)時(shí)，可以報(bào)警。隨著現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展及人們對(duì)生活環(huán)境要求的提高，人們也迫切需要檢測(cè)與控制溫度。本文通過采用蜂鳴器作為電聲元件的溫度報(bào)警器的設(shè)計(jì)，闡明了該裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)與制作的具體過程及方法。這種溫度報(bào)警器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，應(yīng)用廣泛。工作時(shí)，溫度測(cè)量范圍為5—38oＣ。當(dāng)前環(huán)境溫度若超過設(shè)定的高溫臨界溫度，由單片機(jī)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，從而防止帶來的不必要的損失。造成高溫火災(zāi)有：電氣線路短路、過載、接觸電阻過大等引發(fā)高溫或火災(zāi)；靜電產(chǎn)生高溫或或火災(zāi)；雷電等強(qiáng)電侵入導(dǎo)致高溫或火災(zāi)；最主要是機(jī)房?jī)?nèi)電腦、空調(diào)等用電設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間工作，導(dǎo)致設(shè)備老化，空調(diào)發(fā)生故障，而不能降溫；因此機(jī)房?jī)?nèi)所屬的電子產(chǎn)品發(fā)熱快，在短時(shí)間內(nèi)機(jī)房溫度升高超出設(shè)備正常溫度，導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓或產(chǎn)生火災(zāi)，這時(shí)溫度報(bào)警系統(tǒng)就會(huì)發(fā)揮應(yīng)有的功能。關(guān)鍵詞:STC89C51單片機(jī)，數(shù)字控制，溫度計(jì)，DS18B20，AT24C02ABSTRACTSinglechiptechnologyhasspreadtowelive,work,scientificresearch,eachdomain,hasbecomeamaturetechnology,thispaperintroducesakindofbasedonsinglechipmicrocomputercontroldigitaltemperaturedevice,thethermometerbelongstothemulti-functionthermometer,cansetupanddownthetemperaturealarm,whenthetemperatureisnotsetrange,youcancallthepolice.Withmodernindustrialandagriculturaltechnologyandthedevelopmentofpeopletotheimprovementofthelivingenvironmentrequirements,andpeopleurgentlyneedtotestandcontrolthetemperature.Throughtheuseofcomponentsofthebuzzerasacoustictemperaturealarmdesign,itisexpoundedthatthedeviceforthedesignandproductionofthespecificprocessesandmethods.Thetemperaturealarmsimplestructure,themaneuverabilityisstrong,wideapplication.Work,temperaturemeasurementrangefor5-38oC.Thecurrentenvironmenttemperatureifmorethanthehightemperatureofsettingthecriticaltemperature,issuedawarningsignalbysingle-chipmicrocomputer,thuspreventingbringunnecessarylosses.Hightemperaturecausedbyfireare:electricshortcircuit,overload,contactresistancebytoohightemperatureorfire;Electrostaticgenerationhightemperatureororfire;Lightningandleadtohightemperaturesorhighvoltageintothefire;Themainroomisinairconditioningequipmentsuchascomputer,electricityworklonghours,causeofoldequipment,airconditioningfault,andcan'tcooling;Sothetelecomroombelongstoelectronicproductsfeverfast,inashorttime,computerroomtemperaturebeyondnormaltemperatureequipment,causethesystemtoproduceparalysisorfire,whentemperaturealarmsystemwillplayitsfunction.Keywords:STC89C51microcontroller,digitalcontrol,thermometer,DS18B20,AT24C02

目錄摘要 1ABSTRACT 2目錄 3第一章 設(shè)計(jì)要求與方案論證 41.1設(shè)計(jì)要求 41.2系統(tǒng)基本方案選擇和論證 41.2.1單片機(jī)芯片的選擇方案和論證 41.2.2溫度傳感器設(shè)計(jì)方案論證 51.2.3掉電保持方案論證 51.3電路設(shè)計(jì)最終方案決定 6第二章 主要元件介紹 62.1STC89C51介紹 62.1.1STC89C51主要功能及PDIP封裝 62.1.2STC89C51引腳介紹 62.1.3單片機(jī)最小系統(tǒng)： 82.2DS18B20傳感器介紹 82.2.1DS18B20概述 82.2.2DS18B20引腳介紹 92.2.3DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 102.2.4DS18B20的程序流程圖 112.3數(shù)碼管介紹 112.3.1數(shù)碼管概述 122.4AT24C02簡(jiǎn)介 122.4.1I2C總線說明 13第三章 程序流程圖 16結(jié)論 17參考文獻(xiàn) 18致謝 19附錄A電路原理圖 20附錄BC語(yǔ)言程序 21

設(shè)計(jì)要求與方案論證1.1設(shè)計(jì)要求基本范圍0℃-99℃；精度誤差小于0.1℃；數(shù)碼管直讀顯示；擴(kuò)展功能：可以任意設(shè)定溫度的上下限報(bào)警功能，并可以掉電保持上下限溫度值。1.2系統(tǒng)基本方案選擇和論證1.2.1單片機(jī)芯片的選擇方案和論證由于單片機(jī)具有以下的很多優(yōu)點(diǎn)，被我們選定為制作該作品的首選芯片單片機(jī)特點(diǎn)：（1）高集成度，體積小，高可靠性單片機(jī)將各功能部件集成在一塊晶體芯片上，集成度很高，體積自然也是最小的。芯片本身是按工業(yè)測(cè)控環(huán)境要求設(shè)計(jì)的，內(nèi)部布線很短，其抗工業(yè)噪音性能優(yōu)于一般通用的CPU。單片機(jī)程序指令，常數(shù)及表格等固化在ROM中不易破壞，許多信號(hào)通道均在一個(gè)芯片內(nèi)，故可靠性高。（2）控制功能強(qiáng)為了滿足對(duì)對(duì)象的控制要求，單片機(jī)的指令系統(tǒng)均有極豐富的條件:分支轉(zhuǎn)移能力，I/O口的邏輯操作及位處理能力，非常適用于專門的控制功能。（3）低電壓，低功耗，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品為了滿足廣泛使用于便攜式系統(tǒng)，許多單片機(jī)內(nèi)的最低工作電壓僅為1.8V～3.6V，而工作電流僅為數(shù)百微安。（4）易擴(kuò)展片內(nèi)具有計(jì)算機(jī)正常運(yùn)行所必需的部件。芯片外部有許多供擴(kuò)展用的三總線及并行、串行輸入/輸出管腳，很容易構(gòu)成各種規(guī)模的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。（5）優(yōu)異的性價(jià)比單片機(jī)的性能極高。為了提高速度和運(yùn)行效率，單片機(jī)已開始使用RISC流水線和DSP等技術(shù)。單片機(jī)的尋址能力也已突破64KB的限制，有的已可達(dá)到1MB和16MB，片內(nèi)的ROM容量可達(dá)62MB，RAM容量則可達(dá)2MB。由于單片機(jī)的廣泛使用，因而銷量極大，各大公司的商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)更使其價(jià)格十分低廉，其性能價(jià)格比極高。方案一:采用STC89C51芯片作為硬件核心。STC89C51內(nèi)部具有8KBROM存儲(chǔ)空間,512字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，帶有2K字節(jié)的EEPROM存儲(chǔ)空間，與MCS-51系列單片機(jī)完全兼容,STC89C51可以通過串口下載。方案二:采用AT89S51。AT89S51片內(nèi)具有8K字節(jié)程序存儲(chǔ)空間，256字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間沒有EEPROM存儲(chǔ)空間，也與MCS-51系列單片機(jī)完全兼容，具有在線編程可擦除技術(shù)。兩種單片機(jī)都完全能夠滿足設(shè)計(jì)需要，STC89C51相對(duì)ATS89C52價(jià)格便宜，且抗干擾能力強(qiáng)?？紤]到成本因素，因此選用STC89C51。1.2.2溫度傳感器設(shè)計(jì)方案論證利用物質(zhì)各種物理性質(zhì)隨溫度變化的規(guī)律把溫度轉(zhuǎn)換為電量的傳感器。這些呈現(xiàn)規(guī)律性變化的物理性質(zhì)主要有體。溫度傳感器是溫度測(cè)量?jī)x表的核心部分，品種繁多。按測(cè)量方式可分為接觸式和非接觸式兩大類，按照傳感器材料及電子元件特性分為熱電阻和熱電偶兩類?，F(xiàn)代信息技術(shù)的三大基礎(chǔ)是信息采集(即傳感器技術(shù))、信息傳輸(通信技術(shù))和信息處理(計(jì)算機(jī)技術(shù))。溫度傳感器的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下三個(gè)階段；(1)傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器(含敏感元件)；(2)模擬集成溫度傳感器/控制器；(3)智能溫度傳感器。國(guó)際上新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式、由集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。在20世紀(jì)90年代中期最早推出的智能溫度傳感器，采用的是8位A/D轉(zhuǎn)換器，其測(cè)溫精度較低，分辨力只能達(dá)到1°C。國(guó)外已相繼推出多種高精度、高分辨力的智能溫度傳感器，所用的是9~12位A/D轉(zhuǎn)換器，分辨力一般可達(dá)0.5~0.0625°C。由美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司新研制的DS1624型高分辨力智能溫度傳感器，能輸出13位二進(jìn)制數(shù)據(jù)，其分辨力高達(dá)0.03125°C，測(cè)溫精度為±0.2°C。為了提高多通道智能溫度傳感器的轉(zhuǎn)換速率，也有的芯片采用高速逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。目前，智能溫度傳感器的總線技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，所采用的總線主要有單線(1-Wire)總線、I2C總線、SMBus總線和spI總線。溫度傳感器作為從機(jī)可通過專用總線接口與主機(jī)進(jìn)行通信。方案一:由于本設(shè)計(jì)是測(cè)溫電路，可以使用熱敏電阻之類的器件利用其感溫效應(yīng)，在將隨被測(cè)溫度變化的電壓或電流采集過來，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后，就可以用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測(cè)溫度顯示出來，這種設(shè)計(jì)需要用到A/D轉(zhuǎn)換電路，感溫電路比較麻煩。方案二:進(jìn)而考慮到用溫度傳感器，在單片機(jī)電路設(shè)計(jì)中，大多都是使用傳感器，所以這是非常容易想到的，所以可以采用一只溫度傳感器DS18B20，此傳感器，可以很容易直接讀取被測(cè)溫度值，進(jìn)行轉(zhuǎn)換，就可以滿足設(shè)計(jì)要求。從以上兩種方案，兩種都完全能夠滿足設(shè)計(jì)需要，很容易看出，采用方案二，電路比較簡(jiǎn)單，軟件設(shè)計(jì)也比較簡(jiǎn)單，故采用了方案二。1.2.3掉電保持方案論證為了方便使用，本設(shè)計(jì)采用串行E2PROMI2C-BUS的存儲(chǔ)器件AT24C02，由于其具有接口方便，體積小，數(shù)據(jù)掉電不丟失等特點(diǎn)，在儀器儀表及工業(yè)自動(dòng)化控制中得到大量的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)就是采用此功能。1.3電路設(shè)計(jì)最終方案決定綜上各方案所述,對(duì)此次作品的方案選定：采用STC89C51單片機(jī)作為主控制系統(tǒng)；采用DS18B20為傳感器；采用AT24C02作為數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)；采用數(shù)碼管作為顯示器件。51單片機(jī)51單片機(jī)最小系統(tǒng)數(shù)碼管顯示模塊獨(dú)立按鍵模塊繼電器輸出控制模塊IIC存儲(chǔ)模塊DS18B20測(cè)溫模塊蜂鳴器報(bào)警模塊供電開關(guān)模塊主要元件介紹2.1STC89C51介紹STC89C51是由深圳宏晶科技公司生產(chǎn)的與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令集和輸出管腳相兼容的單片機(jī)。2.1.1STC89C51主要功能及PDIP封裝STC89C51主要功能如表1所示，其PDIP封裝如圖1所示主要功能特性兼容MCS51指令系統(tǒng)8K可反復(fù)擦寫FlashROM32個(gè)雙向I/O口256x8bit內(nèi)部RAM3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷時(shí)鐘頻率0-24MHz2個(gè)串行中斷可編程UART串行通道2個(gè)外部中斷源共6個(gè)中斷源2個(gè)讀寫中斷口線3級(jí)加密位低功耗空閑和掉電模式軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能表1：STC89C51主要功能2.1.2STC89C51引腳介紹①主電源引腳（2根）VCC(Pin40)：電源輸入，接＋5V電源GND(Pin20)：接地線②外接晶振引腳（2根）XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端XTAL2(Pin20)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端③控制引腳（4根）RST/VPP(Pin9)：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號(hào)PSEN(Pin29)：外部存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)EA/VPP(Pin31)：程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲(chǔ)器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器讀指令。④可編程輸入/輸出引腳（32根）STC89C51單片機(jī)有4組8位的可編程I/O口，分別位P0、P1、P2、P3口，每個(gè)口有8位（8根引腳），共32根。P0口（Pin39～Pin32）：8位雙向I/O口線，名稱為P0.0～P0.7P1口（Pin1～Pin8）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P1.0～P1.7P2口（Pin21～Pin28）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P2.0～P2.7P3口（Pin10～Pin17）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P3.0～P3.7圖1：STC89C51封裝圖2.1.3單片機(jī)最小系統(tǒng)：當(dāng)在STC89C51單片機(jī)的RST引腳引入高電平并保持2個(gè)機(jī)器周期時(shí)，單片機(jī)內(nèi)部就執(zhí)行復(fù)位操作，按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中電平復(fù)位是通過RST端經(jīng)過電阻與電源VCC接通而實(shí)現(xiàn)的。最小系統(tǒng)如圖2所示。圖2單片機(jī)最小系統(tǒng)電路電路以STC89C51單片機(jī)最小系統(tǒng)為控制核心，測(cè)溫電路由DS18B20提供，輸入部分采用三個(gè)獨(dú)立式按鍵S1、S2、S3。數(shù)碼管顯示部分。具體電路連接，詳見附錄1。2.2DS18B20傳感器介紹2.2.1DS18B20概述在現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)中，傳感器占據(jù)著不可動(dòng)搖的重要位置。主機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)的處理能力已經(jīng)相當(dāng)?shù)膹?qiáng)，但是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中的模擬量卻無能為力。如果沒有各種精確可靠的傳感器對(duì)非電量和模擬信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)并提供可靠的數(shù)據(jù)，那計(jì)算機(jī)也無法發(fā)揮他應(yīng)有的作用。傳感器把非電量轉(zhuǎn)換為電量，經(jīng)過放大處理后，轉(zhuǎn)換為數(shù)字量輸入計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析處理。從而傳感器技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合起來，對(duì)自動(dòng)化和信息化起重要作用。采用各種傳感器和微處理技術(shù)可以對(duì)各種工業(yè)參數(shù)及工業(yè)產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)控及檢驗(yàn)，準(zhǔn)確測(cè)量產(chǎn)品性能，及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患。為提高產(chǎn)品質(zhì)量、改進(jìn)產(chǎn)品性能，防止事故發(fā)生提供必要的信息和更可靠的數(shù)據(jù)。由于系統(tǒng)的工作環(huán)境比較惡劣，且對(duì)測(cè)量要求比較高，所以選擇合適的傳感器很重要。目前，國(guó)際上新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式、從集成化向智能化和網(wǎng)絡(luò)化的方向飛速發(fā)展。智能溫度傳感器DS18B20正是朝著高精度、多功能、總線標(biāo)準(zhǔn)化、高可靠性及安全性、開發(fā)虛擬傳感器和網(wǎng)絡(luò)傳感器、研制單片測(cè)溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展。因此，智能溫度傳感器DS18B20作為溫度測(cè)量裝置已廣泛應(yīng)用于人民的日常生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。美國(guó)DALLAS公司生產(chǎn)的DS18B20可組網(wǎng)數(shù)字溫度傳感器芯片外加不銹鋼保護(hù)管封裝而成，具有耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測(cè)溫和控制領(lǐng)域。有獨(dú)特的單線接口方式，DS1820在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS1820的雙向通訊；其測(cè)溫范圍－55℃～＋125℃，固有測(cè)溫分辨率0.5℃；支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能；多個(gè)DS1820可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫；工作電源為3~5V/DC；在使用中不需要任何外圍元件。DS18B20的性能特點(diǎn)如下：（1）采用DALLAS公司獨(dú)特的單線接口方式：DS18B20與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊；（2）在使用中不需要任何外圍元件；（3）可用數(shù)據(jù)線供電，供電電壓范圍：+3.0V～+5.5V；（4）測(cè)溫范圍：-55～+125℃。固有測(cè)溫分辨率為0.5℃。當(dāng)在-10℃～+85℃范圍內(nèi)，可確保測(cè)量誤差不超過0.5℃，在-55～+125℃范圍內(nèi)，測(cè)量誤差也不超過2℃；（5）通過編程可實(shí)現(xiàn)9～12位的數(shù)字讀數(shù)方式；（6）用戶可自設(shè)定非易失性的報(bào)警上下限值；（7）支持多點(diǎn)的組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫（8）負(fù)壓特性，即具有電源反接保護(hù)電路。當(dāng)電源電壓的極性反接時(shí)，能保護(hù)DS18B20不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但此時(shí)芯片無法正常工作；（9）DS18B20的轉(zhuǎn)換速率比較高，進(jìn)行9位的溫度值轉(zhuǎn)換只需93.75ms；（10）適配各種單片機(jī)或系統(tǒng)；（11）內(nèi)含64位激光修正的只讀存儲(chǔ)ROM，扣除8位產(chǎn)品系列號(hào)和8位循環(huán)冗余校驗(yàn)碼(CRC)之后，產(chǎn)品序號(hào)占48位。出廠前產(chǎn)品序號(hào)存入其ROM中。在構(gòu)成大型溫控系統(tǒng)時(shí)，允許在單線總線上掛接多片DS18B20。2.2.2DS18B20引腳介紹圖3：DS18B20引腳各引腳功能為：I/O為數(shù)據(jù)輸入/輸出端（即單線總線），它屬于漏極開路輸出，外接上拉電阻后，常態(tài)下呈高電平。UDD是可供選用的外部電源端，不用時(shí)接地，GND為地，NC空腳。2.2.3DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括7部分:寄生電源、溫度傳感器、64位激光（loser）ROM與單線接口、高速暫存器（即便筏式RAM，用于存放中間數(shù)據(jù)）、TH觸發(fā)寄存器和TL觸發(fā)寄存器，分別用來存儲(chǔ)用戶設(shè)定的溫度上下限值、存儲(chǔ)和控制邏輯、位循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC）發(fā)生器。圖4：DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)2.2.4DS18B20的程序流程圖否否是發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令寫入18B20讀溫度前復(fù)位顯示測(cè)溫點(diǎn)位置18B20復(fù)位開始18B20存在？延時(shí)發(fā)出讀溫度命令寫入18B20讀入溫度值數(shù)據(jù)返回延時(shí)圖5程序流程圖2.3數(shù)碼管介紹數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管。數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元（多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示）；按能顯示多少個(gè)“8”可分為1位、2位、4位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽(yáng)極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽(yáng)數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽(yáng)極接到一起形成公共陽(yáng)極(COM)的數(shù)碼管，共陽(yáng)數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮，當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管，共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到地線GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮，當(dāng)某一字段的陽(yáng)極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。2.3.1數(shù)碼管概述圖5：數(shù)碼管數(shù)碼顯示器是一種由LED發(fā)光二極管組合顯示字符的顯示器件，它使用了8個(gè)Led發(fā)光二極管，其中七個(gè)用于顯示字符，一個(gè)顯示小數(shù)點(diǎn)，所以通稱為七段發(fā)光二極管數(shù)碼顯示器。4位一體數(shù)碼管，其內(nèi)部段已連接好，引腳如圖所示（數(shù)碼管的正面朝自己，小數(shù)點(diǎn)在下方）。a、b、c、d、e、f、g、dp為段引腳，S1、S2、S3、S4分別表示四個(gè)數(shù)碼管的位。2.4AT24C02簡(jiǎn)介如圖1為AT24C02的芯片引腳圖。圖3-1AT24C02的芯片引腳圖AT24C02提供電可擦除的串行1024位存儲(chǔ)或可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)128字(8位/字)。芯片在低壓的工業(yè)與商業(yè)應(yīng)用中進(jìn)行了最優(yōu)化。AT24C01的封裝為8腳PDIP、8腳JEDECSOIC、8腳TSSOP，通過2線制串行接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。另外,整個(gè)系列有2.7V(2.7V至5.5V)和1.8V(1.8V至5.5V)兩個(gè)版本。設(shè)備操作：CLOCK和DATA變化：SDA管腳通常外都要拉高。SDA管腳上的數(shù)據(jù)只能在SCL低期間改變。數(shù)據(jù)在SCL高期間改變定義為一個(gè)開始或停止信號(hào)。開始狀態(tài)：在任何操作之前必須有一個(gè)開始信號(hào)在SCL為高時(shí)SDA上產(chǎn)生一個(gè)下降沿。停止?fàn)顟B(tài)：SCL為高時(shí)SDA產(chǎn)生一個(gè)上升沿是停止信號(hào)，停止信號(hào)后將停止所有通信。在一個(gè)讀的序列之后，停止信號(hào)將讓EEPROM進(jìn)入備用電源模式。2.4.1I2C總線說明I2C(Inter－IntegratedCircuit)總線是一種由PHILIPS公司開發(fā)的兩線式串行總線，用于連接微控制器及其外圍設(shè)備。I2C總線產(chǎn)生于在80年代，最初為音頻和視頻設(shè)備開發(fā)，如今主要在服務(wù)器管理中使用，其中包括單個(gè)組件狀態(tài)的通信。例如管理員可對(duì)各個(gè)組件進(jìn)行查詢，以管理系統(tǒng)的配置或掌握組件的功能狀態(tài)，如電源和系統(tǒng)風(fēng)扇?？呻S時(shí)監(jiān)控內(nèi)存、硬盤、網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)溫度等多個(gè)參數(shù)，增加了系統(tǒng)的安全性，方便了管理。1I2C總線的硬件結(jié)構(gòu)I2C串行總線一般有兩根信號(hào)線，一根是雙向的數(shù)據(jù)線SDA，另一根是時(shí)鐘線SCL。所有接到I2C總線設(shè)備上的串行數(shù)據(jù)SDA都接到總線的SDA上，各設(shè)備的時(shí)鐘線SCL接到總線的SCL上。為了避免總線信號(hào)的混亂，要求各設(shè)備連接到總線的輸出端時(shí)必須是開漏輸出或集電極開路輸出。設(shè)備上的串行數(shù)據(jù)線SDA接口電路應(yīng)該是雙向的，輸出電路用于向總線上發(fā)送數(shù)據(jù)，輸入電路用于接收總線上的數(shù)據(jù)。而串行時(shí)鐘線也應(yīng)是雙向的，作為控制總線數(shù)據(jù)傳送的主機(jī)，一方面要通過SCL輸出電路發(fā)送時(shí)鐘信號(hào)，另一方面還要檢測(cè)總線上的SCL電平，以決定什么時(shí)候發(fā)送下一個(gè)時(shí)鐘脈沖電平；作為接受主機(jī)命令的從機(jī)，要按總線上的SCL信號(hào)發(fā)出或接收SDA上的信號(hào)，也可以向SCL線發(fā)出低電平信號(hào)以延長(zhǎng)總線時(shí)鐘信號(hào)周期?？偩€空閑時(shí)，因各設(shè)備都是開漏輸出，上拉電阻RP使SDA和SCL線都保持高電平。任一設(shè)備輸出的低電平都將使相應(yīng)的總線信號(hào)線變低，也就是說：各設(shè)備的SDA是“與”關(guān)系，SCL也是“與”關(guān)系?？偩€對(duì)設(shè)備接口電路的制造工藝和電平都沒有特殊的要求（NMOS、CMOS都可以兼容）。在I2C總線上的數(shù)據(jù)傳送率可高達(dá)每秒十萬位，高速方式時(shí)在每秒四十萬位以上。另外，總線上允許連接的設(shè)備數(shù)以其電容量不超過400pF為限?？偩€的運(yùn)行（數(shù)據(jù)傳輸）由主機(jī)控制。所謂主機(jī)是指啟動(dòng)數(shù)據(jù)的傳送（發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)）、發(fā)出時(shí)鐘信號(hào)以及傳送結(jié)束時(shí)發(fā)出停止信號(hào)的設(shè)備，通常主機(jī)都是微處理器。被主機(jī)尋訪的設(shè)備稱為從機(jī)。為了進(jìn)行通訊，每個(gè)接到I2C總線的設(shè)備都有一個(gè)唯一的地址，以便于主機(jī)尋訪。主機(jī)和從機(jī)的數(shù)據(jù)傳送，可以由主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)到從機(jī)，也可以由從機(jī)發(fā)到主機(jī)。凡是發(fā)送數(shù)據(jù)到總線的設(shè)備稱為發(fā)送器，從總線上接收數(shù)據(jù)的設(shè)備被稱為接受器。I2C總線在傳送數(shù)據(jù)過程中共有三種類型信號(hào)，它們分別是：開始信號(hào)、結(jié)束信號(hào)和應(yīng)答信號(hào)。開始信號(hào)：SCL為高電平時(shí)，SDA由高電平向低電平跳變，開始傳送數(shù)據(jù)。結(jié)束信號(hào)：SCL為高電平時(shí)，SDA由低電平向高電平跳變，結(jié)束傳送數(shù)據(jù)。應(yīng)答信號(hào)：接收數(shù)據(jù)的IC在接收到8bit數(shù)據(jù)后，向發(fā)送數(shù)據(jù)的IC發(fā)出特定的低電平脈沖，表示已收到數(shù)據(jù)。CPU向受控單元發(fā)出一個(gè)信號(hào)后，等待受控單元發(fā)出一個(gè)應(yīng)答信號(hào)，CPU接收到應(yīng)答信號(hào)后，根據(jù)實(shí)際情況作出是否繼續(xù)傳遞信號(hào)的判斷。若未收到應(yīng)答信號(hào)，由判斷為受控單元出現(xiàn)故障。如圖3-2所示：SDASDASCL開始結(jié)束圖3-2開始、結(jié)束信號(hào)圖目前有很多半導(dǎo)體集成電路上都集成了I2C接口。帶有I2C接口的單片機(jī)有：CYGNAL的C8051F0XX系列，PHILIPSP87LPC7XX系列，MICROCHIP的PIC16C6XX系列等。很多外圍器件如存儲(chǔ)器、監(jiān)控芯片等也提供I2C接口?？偩€基本操作：I2C規(guī)程運(yùn)用主/從雙向通訊。器件發(fā)送數(shù)據(jù)到總線上，則定義為發(fā)送器，器件接收數(shù)據(jù)則定義為接收器。主器件和從器件都可以工作于接收和發(fā)送狀態(tài)?？偩€必須由主器件（通常為微控制器）控制，主器件產(chǎn)生串行時(shí)鐘（SCL）控制總線的傳輸方向，并產(chǎn)生起始和停止條件。SDA線上的數(shù)據(jù)狀態(tài)僅在SCL為低電平的期間才能改變，SCL為高電平的期間，SDA狀態(tài)的改變被用來表示起始和停止條件?？刂谱止?jié)：在起始條件之后，必須是器件的控制字節(jié)，其中高四位為器件類型識(shí)別符（不同的芯片類型有不同的定義，EEPROM一般應(yīng)為1010），接著三位為片選，最后一位為讀寫位，當(dāng)為1時(shí)為讀操作，為0時(shí)為寫操作。寫操作：寫操作分為字節(jié)寫和頁(yè)面寫兩種操作，對(duì)于頁(yè)面寫根據(jù)芯片的一次裝載的字節(jié)不同有所不同。讀操作：讀操作有三種基本操作：當(dāng)前地址讀、隨機(jī)讀和順序讀。圖4給出的是順序讀的時(shí)序圖。應(yīng)當(dāng)注意的是：最后一個(gè)讀操作的第9個(gè)時(shí)鐘周期不是“不關(guān)心”。為了結(jié)束讀操作，主機(jī)必須在第9個(gè)周期時(shí)發(fā)出停止條件或者在第9個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)保持SDA為高電平、然后發(fā)出停止條件。

程序流程圖開始開始初始化讀取當(dāng)前溫度讀取AT24C02內(nèi)上下限溫度值當(dāng)前溫度與上下限位關(guān)系判斷SET是否按下加減鍵是否按下相應(yīng)處理上下限位，并寫入AT24C02上限指示燈點(diǎn)亮，蜂鳴器閃響下限指示燈點(diǎn)亮，蜂鳴器閃響While循環(huán)返回否是否是大于上限小于下限顯示當(dāng)前溫度正常范圍結(jié)論通過對(duì)自己在大學(xué)兩年時(shí)間里所學(xué)的知識(shí)的回顧，并充分發(fā)揮對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的思考及書面表達(dá)能力，最終完成了本設(shè)計(jì)。這為自己今后進(jìn)一步深化學(xué)習(xí)，積累了一定寶貴的經(jīng)驗(yàn)。撰寫論文的過程也是專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)過程，它使我運(yùn)用已有的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)，分析和解決一個(gè)理論問題或?qū)嶋H問題，把知識(shí)轉(zhuǎn)化為能力的實(shí)際訓(xùn)練。培養(yǎng)了我運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。本次論文設(shè)計(jì)，使我加深了對(duì)單片機(jī)的認(rèn)識(shí)，并且熟悉了單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程，收獲豐碩。技術(shù)在不斷進(jìn)步，機(jī)械式時(shí)鐘已經(jīng)被淘汰，電子時(shí)代已經(jīng)到來。做為新時(shí)代的我們，更應(yīng)該提高自身能力，適應(yīng)新時(shí)代的發(fā)展。知識(shí)來自實(shí)踐，多從生活中探尋所需要的。從這次的論文設(shè)計(jì)中，我真正的體會(huì)到，知識(shí)的重要性，特別是要理論聯(lián)系實(shí)際，把我們所學(xué)的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際生活當(dāng)中，要用知識(shí)改變一切。參考文獻(xiàn)[1]陳權(quán)昌,李興富.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].廣州:華南理工大學(xué)出版社,2007.84~102[2]李慶亮.C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)實(shí)用教程[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.32~58[3]楊志忠.數(shù)字電子技術(shù)[M].北京:高等教育出版社,2003.125~132[4]及力.Protel99SE原理圖與PCB設(shè)計(jì)教程[M].北京:電子工業(yè)出版社,2007.89~150[5]徐江海.單片機(jī)實(shí)用教程[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006.128~156[6]胡宴如.模擬電子技術(shù)[M].北京:高等教育出版社,2008.60~104[7]汪文，陳林.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].湖北:華中科技大學(xué)出版社,2007.36~68[8]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分[M].北京:高等教育出版社,2008.203~209[9]楊欣．電子設(shè)計(jì)從零開始[M].北京:清華大學(xué)出版社,2005.28~102

致謝首先，感謝學(xué)校三年來對(duì)我的培養(yǎng)。為我們營(yíng)造了一個(gè)良好的學(xué)習(xí)氛圍，建設(shè)一流的教學(xué)設(shè)施，使我們身心愉快的投入到學(xué)習(xí)中。其次，感謝尊敬的指導(dǎo)老師，有了他的諄諄教誨，處處提點(diǎn)，才使本論文的前期準(zhǔn)備以及整個(gè)研究過程順利完成。指導(dǎo)老師的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)態(tài)度、扎實(shí)的理論基礎(chǔ)、全身心投入工作的精神以及對(duì)學(xué)生盡心盡力的態(tài)度給了我極大的幫助與鼓勵(lì)，使我受益匪淺。從指導(dǎo)老師的教學(xué)態(tài)度上，我學(xué)到的不僅僅只有書本上的知識(shí)，還有做人的道理。他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。在此謹(jǐn)向指導(dǎo)老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。最后，感謝我的父母多年來給予我的支持和關(guān)懷，同時(shí)感謝我的舍友和朋友對(duì)我的幫助。

附錄A電路原理圖

附錄BC語(yǔ)言程序#include<reg52.h>#defineuiunsignedint#defineucunsignedchar //宏定義sbitSET=P3^1; //定義調(diào)整鍵sbitDEC=P3^2; //定義減少鍵sbitADD=P3^3; //定義增加鍵sbitBEEP=P3^6; //定義蜂鳴器sbitALAM=P1^2; //定義燈光報(bào)警sbitALAM1=P1^4;sbitDQ=P3^7; //定義DS18B20總線I/O sbitSCL=P1^6;sbitSDA=P1^7;sbitDIAN=P0^5; //小數(shù)點(diǎn)bitbdatashanshuo_st; //閃爍間隔標(biāo)志bitbdatabeep_st; //蜂鳴器間隔標(biāo)志ucx=0; //計(jì)數(shù)器uibai,shi,ge;ucset_st=0; //狀態(tài)標(biāo)志charshangxian,xiaxian;codeLEDData[]={0x5F,0x44,0x9D,0xD5,0xC6,0xD3,0xDB,0x47,0xDF,0xD7,0xCF,0xDA,0x9B,0xDC,0x9B,0x8B};//====================================DS18B20=========================================/*****延時(shí)子程序*****/voidDelay_DS18B20(intnum){while(num--);}voiddelay()//5微秒延時(shí)函數(shù){;;}voidstart()//開始信號(hào){ SDA=1; delay(); SCL=1; delay(); SDA=0; delay();}voidstop()//終止信號(hào){ SDA=0; delay(); SCL=1; delay(); SDA=1; delay();}voidrespons()//應(yīng)答{ uci; SCL=1; delay(); while((SDA==1)&&(i<250))i++;//如果SDA為低應(yīng)答有效，或者超過一定時(shí)間默認(rèn)應(yīng)答有效 SCL=0; delay();}voidinit24c04()//I2C總線初始化{ SDA=1; delay(); SCL=1; delay();}voidwrite_byte(ucdate)//寫操作{ uci,temp; temp=date; for(i=0;i<8;i++) { temp=temp<<1; SCL=0; delay(); SDA=CY; delay(); SCL=1; delay(); } SCL=0; delay(); SDA=1; delay();}ucread_byte()//讀操作{ uci,k; SCL=0; delay(); SDA=1; delay(); for(i=0;i<8;i++) { SCL=1; delay(); k=(k<<1)|SDA; SCL=0; delay(); } returnk;}voidwrite_add(ucaddress,ucdate)//往任意地址存數(shù)據(jù){ start(); write_byte(0xa0);//0xa0代表寫入 respons(); write_byte(address); respons(); write_byte(date); respons(); stop();}ucread_add(ucaddress)//讀隨意地址內(nèi)容{ ucdate; start(); write_byte(0xa0);//0xa0代表寫入 respons(); write_byte(address); respons(); start(); write_byte(0xa1);//0xa1代表讀出 respons(); date=read_byte(); stop(); returndate;//返回值}/*****初始化DS18B20*****/voidInit_DS18B20(void){ucw=0;DQ=1;//DQ復(fù)位Delay_DS18B20(8);//稍做延時(shí)DQ=0;//單片機(jī)將DQ拉低Delay_DS18B20(80);//精確延時(shí)，大于480usDQ=1;//拉高總線Delay_DS18B20(14);w=DQ;//稍做延時(shí)后，如果x=0則初始化成功，x=1則初始化失敗Delay_DS18B20(20);}/*****讀一個(gè)字節(jié)*****/unsignedcharReadOneChar(void){uci=0;ucdat=0;for(i=8;i>0;i--){DQ=0;//給脈沖信號(hào)dat>>=1;DQ=1;//給脈沖信號(hào)if(DQ)dat|=0x80;Delay_DS18B20(4);}return(dat);}/*****寫一個(gè)字節(jié)*****/voidWriteOneChar(ucdat){uci=0;for(i=8;i>0;i--){DQ=0;DQ=dat&0x01;Delay_DS18B20(5);DQ=1;dat>>=1;}}/*****讀取溫度*****/uiReadTemperature(void){uib=0;floattt=0;Init_DS18B20();WriteOneChar(0xCC);//跳過讀序號(hào)列號(hào)的操作WriteOneChar(0x44);//啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換Init_DS18B20();WriteOneChar(0xCC);//跳過讀序號(hào)列號(hào)的操作WriteOneChar(0xBE);//讀取溫度寄存器a=ReadOneChar();//讀低8位b=ReadOneChar();//讀高8位t=b;t<<=8;t=t|a;tt=t*0.0625;t=tt*10+0.5;//放大10倍輸出并四舍五入return(t);}/*****延時(shí)子程序*****/voidDelay(uinum){while(--num);}/*****初始化定時(shí)器0*****/voidInitTimer(void){ TMOD=0x01; TH0=0x3c; TL0=0xb0;//50ms（晶振12M）}/*****讀取溫度*****/voidcheck_wendu(void){ uif; f=ReadTemperature()-5; //獲取溫度值并減去DS18B20的溫漂誤差 if(f<0)f=0; if(f>999)f=999; bai=f/100; //計(jì)算得到十位數(shù)字 shi=(f%100)/10; //計(jì)算得到個(gè)位數(shù)字 ge=(f%100)%10; //計(jì)算得到整數(shù)位}/*****顯示開機(jī)初始化等待畫面*****/voidDisp_init(void){ P0=~0x80;//顯示 P2=0x7F; Delay(200); P2=0xDF; Delay(200); P2=0xF7; Delay(200); P2=0xFD; Delay(200); P2=0xFF;//關(guān)閉顯示}/*****顯示溫度子程序*****/voidDisp_Temperature(void)//顯示溫度{ P0=~0x98;//顯示C P2=0x7F; Delay(400); P0=~LEDData[ge];//顯示個(gè)位 P2=0xDF; Delay(400); P0=~LEDData[shi];//顯示十位 DIAN=0;//顯示小數(shù)點(diǎn) P2=0xF7; Delay(400); P0=~LEDData[bai];//顯示百位 P2=0xFD; Delay(400); P2=0xff;//關(guān)閉顯示}/*****顯示報(bào)警溫度子程序*****/voidDisp_alarm(ucbaojing){ P0=~0x98;//顯示C P2=0x7F; Delay(200); P0=~LEDData[baojing%10];//顯示十位 P0=~LEDData[baojing/10];//顯示百位 P2=0xF7; Delay(200); if(set_st