基于.-51單片機的溫度報警器

...wd......wd......wd...基于51單片機的溫度報警器摘要如今火災頻頻發(fā)生，比方電氣線路短路、過載、接觸電阻過大等引發(fā)高溫火災；靜電產(chǎn)生高溫火災；雷電等強電侵入導致高溫火災；最主要是機房內(nèi)電腦、空調(diào)等用電設備長時間工作，導致設備老化，空調(diào)發(fā)生故障，而不能降溫；因此機房內(nèi)所屬的電子產(chǎn)品發(fā)熱快，在短時間內(nèi)機房溫度升高超出設備正常溫度，導致系統(tǒng)癱瘓或產(chǎn)生火災，這時溫度報警系統(tǒng)就會發(fā)揮應有的功能了。因此本課程設計將利用單片機STC89S52設計了一種數(shù)字溫度計，它由單片機、DS18B20傳感器以及數(shù)碼管等部件組成，本溫度計屬于多功能溫度計,功能較強，可以設置上下限報警溫度，且測量準確、誤差小。當測量溫度超過設定的溫度上下限時，啟動蜂鳴器和指示燈報警。這種溫度報警器構(gòu)造簡單，可操作性強，應用廣泛。工作時，溫度測量范圍為5-38oＣ。當前環(huán)境溫度假設超過設定的高溫臨界溫度，由單片機發(fā)出報警信號，從而防止帶來的不必要的損失。關(guān)鍵詞：STC89C52；DS18B20；數(shù)碼管ABSTRACTNowfirehappenfrequently,suchaselectricalwiringshortcircuit,overload,largecontactresistance,hightemperaturefire;Electrostaticgenerationhightemperaturefire;Andsoonhighvoltagecausedbylightningintrudedintotheleadtohightemperaturefire;Themainelectricalequipmentsuchascomputers,airconditioningisthetelecomroomtoworklonghours,causetheequipmentaging,themalfunctionoftheairconditioningnotcooling;Electronicproductheatfaster,sotheroombelongtoroomtemperatureinashorttimemorethananormaltemperature,causingthesystemtocrashortoproducefire,whenthetemperaturealarmsystemwillplaytheirfunctions.ThereforethiscoursewillusethemicrocontrollerSTC89S52designadigitalthermometer,itiscomposedofsinglechip,DS18B20sensorsanddigitaltubeparts,thisbelongstothemultifunctionalthermometerthermometer,strongfunction.Whenmeasuringtemperaturemorethansetthetemperatureoftheupperandlowerlimit,startthebuzzerandlightalarm.Thistemperaturealarmhassimplestructure,strongoperability,wideapplication.Atwork,temperaturemeasurementrangeis5-38DHSC.Ifthecurrentenvironmenttemperaturemorethansethighcriticaltemperature,sendoutalarmsignalbysingle-chipmicrocomputer,topreventunnecessaryloss.Keywords:AT89C52D,S18B20,Digitaltube目錄第一章設計背景及要求-1-1.1設計意義-1-1.2設計要求-2-1.2.1根本功能-2-1.2.2擴展功能-2-1.3總體設計方案-2-1.3.1數(shù)字溫度計設計方案論證-2-1.3.2單片機的選擇-3-1.3.3溫度傳感器的選擇-4-1.3.4顯示模塊選擇-8-第二章系統(tǒng)硬件電路設計-10-2.1系統(tǒng)整體電路圖-11-2.2單片機最小系統(tǒng)-11-2.3溫度傳感器系統(tǒng)-12-2.4報警電路設計-14-2.5顯示電路設計-15-2.6電源電路設計-15-第三章.系統(tǒng)軟件設計-16-3.1主程序-16-3.2讀出溫度子程序-17-3.3溫度轉(zhuǎn)換命令子程序-17-3.4計算溫度子程序-18-3.5鍵盤掃描流程圖-19-第四章測試與結(jié)果分析-20-4.1仿真軟件介紹-20-4.2仿真結(jié)果-22-4.2.1用Keil進展程序編譯-22-4.2.2在Proteus中仿真-22-4.3創(chuàng)新設計-25-總結(jié)與致謝-26-參考文獻-28-附錄-30-附錄一分組表-30-附錄二程序代碼-30-附錄三實物圖-37-第一章設計背景及要求1.1設計意義溫度是工業(yè)控制中主要的被控參數(shù)之一，特別是在冶金、化工、建材、食品、機械、石油等工業(yè)中，具有舉足重輕的作用。對于不同場所、不同工藝、所需溫度上下范圍不同、精度不同，則采用的測溫元件、測溫方法以及對溫度的控制方法也將不同；產(chǎn)品工藝不同、控制溫度的精度不同、時效不同，則對數(shù)據(jù)采集的精度和采用的控制算法也不同，因而，對溫度的測控方法多種多樣。隨著電子技術(shù)和微型計算機的迅速開展，微機測量和控制技術(shù)也得到了迅速的開展和廣泛的應用[1]。利用微機對溫度進展測控的技術(shù)，也便隨之而生，并得到日益開展和完善，越來越顯示出其優(yōu)越性。隨著人們生活水平的不斷提高,單片機控制無疑是人們追求的目標之一，它給人帶來的方便也是不可否認的，其中數(shù)字溫度計就是一個典型的例子，但人們對它的要求越來越高，要為工作、科研、生活、提供更好的更方便的設施就需要從數(shù)單片機技術(shù)入手，一切向著數(shù)字化控制，智能化控制方向開展[2]。本次設計是用單片機對溫度進展實時檢測與控制，此次所介紹的數(shù)字溫度計與傳統(tǒng)的溫度計相比，具有讀數(shù)方便，測溫范圍廣，測溫準確，其輸出溫度采用數(shù)字顯示，主要用于對測溫比擬準確的場所或科研實驗室使用，該設計控制器使用單片機STC89C52，測溫傳感器使用DS18B20，用4位共陽極LED數(shù)碼管以串口傳送數(shù)據(jù),實現(xiàn)溫度顯示,能準確到達設計要求。本溫度計屬于多功能溫度計,功能較強，可以設置上下限報警溫度，且測量準確、誤差小。當測量溫度超過設定的溫度上下限時，啟動蜂鳴器和指示燈報警。1.2設計要求1.2.1根本功能1.根本溫度范圍0℃-99℃；2.精度誤差小于0.5℃；3.數(shù)碼直讀顯示。1.2.2擴展功能1.實現(xiàn)聲光報警；2.可以任意設定溫度的上下限報警功能。1.3總體設計方案1.3.1數(shù)字溫度計設計方案論證1.方案一由于本設計是測溫電路，根據(jù)設計要求可以使用熱敏電阻之類的感溫器件利用其感溫效應，然后將隨被測溫度變化的電壓或電流采集過來，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾纹瑱C進展數(shù)據(jù)的處理，然后在顯示電路上顯示，這樣就可以將被測溫度顯示出來，這種設計需要用到A/D轉(zhuǎn)換電路，感溫電路比擬麻煩。2.方案二在單片機電路設計中，大多都是使用傳感器，這是非常容易想到利用數(shù)字溫度傳感器，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溫度值，進展轉(zhuǎn)換，然后傳輸給單片機進展數(shù)據(jù)處理，就可以滿足設計要求。從以上兩種方案，很容易看出，采用方案二，電路設計比擬簡潔，軟件設計也比擬簡單，故采用方案二。3.總體設計框圖溫度計電路設計總體設計方框圖如圖1.1所示，控制器采用單片機STC89C52，溫度傳感器采用DS18B20，用4位LED數(shù)碼管以串口傳送數(shù)據(jù)實現(xiàn)溫度顯示。STC89C52STC89C52單片機晶振電路模塊復位電路模塊溫度傳感器數(shù)碼顯示模塊報警模塊按鍵模塊圖1.1總體設計方框圖1.3.2單片機的選擇1.方案一：選擇Microchip公司的PIC系列單片機作為世界上最為頂尖的單片機研發(fā)與生產(chǎn)企業(yè)，微芯公司設計的PIC系列單片機一度風行全球，其優(yōu)秀的性能和卓越的品質(zhì)受到了許多人的青睞，其優(yōu)點毋庸贅述。但是，高知名度的缺點也顯而易見，價格昂貴，性價比不高是其軟肋[3]。2.方案二：選擇德州儀器的MSP430系列單片機MSP430單片機是一個16位的、具有精簡指令集的混合型單片機，它具有極低的功耗、豐富的片內(nèi)外設和方便靈活的開發(fā)手段。但是，由于MSP430單片機系列價格較高，比擬適合于較為復雜的應用系統(tǒng)[4]。3.方案三：選擇Atmel公司的STC89C52單片機。STC89C52單片機是一個低功耗,高性能CMOS8位單片機,片內(nèi)含8KBytesISP(In-systemprogrammable)的可反復擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造,兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳構(gòu)造,芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISPFlash存儲單元,片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器,在功能強大的微型計算機的STC89C52單芯片上，擁有靈巧的8位CPU，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案可為許多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案[5]。STC89C52引腳構(gòu)造圖如圖1.2。STC89C52實物圖如圖1.3。圖1.2AT89S52構(gòu)造圖圖1.3STC89C52實物圖基于以上三個方案的分析，我們選擇STC89C52單片機。1.3.3溫度傳感器的選擇1.DS18B20的介紹溫度傳感器的種類眾多，在高精度、高可靠性的場合時DALLAS〔達拉斯〕公司生產(chǎn)的DS18B20溫度傳感器很不錯的。超小的體積，超低的硬件開消，抗干擾能力強，精度高，附加功能強，使得DS18B20更受歡送?！?〕DS18B20的主要特征1〕全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換及輸出；2〕最高12位分辨率，精度可達土0.5攝氏度；3〕12位分辨率時的最大工作周期為750毫秒；4〕可選擇寄生工作方式；5〕檢測溫度范圍為–55°C~+125°C；6〕內(nèi)置EPROM，限溫報警功能。用戶可定義報警設置；7〕64位光刻ROM，內(nèi)置產(chǎn)品序列號，方便多機掛接；8〕多樣封裝形式，適應不同硬件系統(tǒng)；9〕獨特的單線接口僅需要一個端口引腳進展通信；10〕多個DS18B20可以并聯(lián)在惟一的三線上，實現(xiàn)多點組網(wǎng)功能；11〕無須外部器件；12〕可通過數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為3.0～5.5V；13〕零待機功耗；DS18B20有64位ROM的構(gòu)造，開場8位是產(chǎn)品類型的編號，接著是每個器件的惟一的序號，共有48位，最后8位是前面56位的CRC檢驗碼,這也是多個DS18B20可以采用一線進展通信的原因。溫度報警觸發(fā)器TH和TL，可通過軟件寫入戶報警上下限[6]。另外，由于DS18B20單線通信功能是分時完成的，它有嚴格的時隙概念，因此讀寫時序很重要。系統(tǒng)對DS18B20的各種操作按協(xié)議進展。操作協(xié)議為：初始化DS18B20〔發(fā)復位脈沖〕→發(fā)ROM功能命令→發(fā)存儲器操作命令→處理數(shù)據(jù)。DS18B20芯片封裝構(gòu)造如圖1.4。圖1.4DS18B20芯片封裝構(gòu)造DS18B20采用3腳PR-35封裝或8腳SOIC封裝，其內(nèi)部構(gòu)造框圖如圖1.5所示。I/OCI/OC64位ROM和單線接口高速緩存存儲器與控制邏輯溫度傳感器高溫觸發(fā)器TH低溫觸發(fā)器TL配置存放器8位CRC發(fā)生器Vcc圖1.5DS18B20內(nèi)部構(gòu)造框DS18B20工作原理：DS18B20的溫度檢測與數(shù)字數(shù)據(jù)輸出全集成于一個芯片之上，從而抗干擾力更強。其一個工作周期可分為兩個局部，即溫度檢測和數(shù)據(jù)處理。在講解其工作流程之前我們有必要了解DS18B20的內(nèi)部存儲器資源。DS18B20共有三種形態(tài)的存儲器資源。它們分別是：ROM只讀存儲器，用于存放DS18B20ID編碼，其前8位是單線系列編碼〔DS18B20的編碼是19H〕，后面48位是芯片唯一的序列號，最后8位是以上56的位的CRC碼〔冗余校驗〕。數(shù)據(jù)在出產(chǎn)時設置不由用戶更改。DS18B20共64位ROM。RAM數(shù)據(jù)暫存器，用于內(nèi)部計算和數(shù)據(jù)存取，數(shù)據(jù)在掉電后喪失，DS18B20共9個字節(jié)RAM，每個字節(jié)為8位。第1、2個字節(jié)是溫度轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)值信息，第3、4個字節(jié)是用戶EPROM〔常用于溫度報警值儲存〕的鏡像。在上電復位時其值將被刷新。第5個字節(jié)則是用戶第3個EPROM的鏡像。第6、7、8個字節(jié)為計數(shù)存放器，是為了讓用戶得到更高的溫度分辨率而設計的，同樣也是內(nèi)部溫度轉(zhuǎn)換、計算的暫存單元。第9個字節(jié)為前8個字節(jié)的CRC碼。EPROM非易失性記憶體，用于存放長期需要保存的數(shù)據(jù)，上下限溫度報警值和校驗數(shù)據(jù)，DS18B20共3位EPROM，并在RAM都存在鏡像，以方便用戶操作[7]。DS18B20工作時存放器中的分辨率轉(zhuǎn)換為相應精度的溫度數(shù)值。該字節(jié)各位的定義如圖1.6所示。低5位一直為１，TM是工作模式位，用于設置DS18B20在工作模式還是在測試模式，DS18B20出廠時該位被設置為0，用戶要去改動，R1和R0決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)，來設置分辨率。溫度LSB溫度MSBTH用戶字節(jié)1TL用戶字節(jié)2配置存放器保存保存保存CRCTMR1R011111圖1.6DS18B20字節(jié)定義1.3.4顯示模塊選擇數(shù)碼管如圖1.7是一種半導體發(fā)光器件，其根本單元是發(fā)光二極管。圖1.7數(shù)碼管圖1.數(shù)碼管的分類數(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)碼管多一個發(fā)光二極管單元〔多一個小數(shù)點顯示〕；按能顯示多少個“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極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管在應用時應將公共極COM接到+5V，當某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應字段就點亮。當某一字段的陰極為高電平時，相應字段就不亮。。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)碼管在應用時應將公共極COM接到地線GND上，當某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應字段就點亮。當某一字段的陽極為低電平時，相應字段就不亮[8]。如圖1.8。圖1.8八段數(shù)碼管實物圖2.數(shù)碼管驅(qū)動原理數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動電路來驅(qū)動數(shù)碼管的各個段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，在有些時候需要做一個簡單的顯示系統(tǒng)。那么在單片機I/O資源夠用的情況下可以直接用單片機的I/O口驅(qū)動數(shù)碼管，也可以根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動態(tài)式兩類?！?〕靜態(tài)顯示驅(qū)動：靜態(tài)驅(qū)動也稱直流驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動是指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個單片機的I/O端口進展驅(qū)動，或者使用如BCD碼二-十進制譯碼器譯碼進展驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用I/O端口多，如驅(qū)動5個數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要5×8＝40根I/O端口來驅(qū)動，要知道一個STC89C51單片機可用的I/O端口才32個，實際應用時必須增加譯碼驅(qū)動器進展驅(qū)動，增加了硬件電路的復雜性[8]。〔2〕動態(tài)顯示驅(qū)動：數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機中應用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的8個顯示筆劃"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的I/O線控制，當單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到一樣的字形碼，但終究是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制翻開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮[9]。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的COM端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點亮時間為1～2mS，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O端口，而且功耗更低[10]。靜態(tài)驅(qū)動方式簡單不容易出錯，如果電路設計適宜，也能夠用較少的線完成多個數(shù)碼管的驅(qū)動。但是動態(tài)驅(qū)動方式省單片機的資源，如今已經(jīng)有很多這樣成熟的基于動態(tài)掃描的芯片。所以能滿足本文顯示設計要求，采用LG3641BHLED數(shù)碼管做為顯示電路,數(shù)碼管顯示電路采用4位共陽LED數(shù)碼管從P14,P15,P16,P17串口輸出段碼。第二章系統(tǒng)硬件電路設計2.1系統(tǒng)整體電路圖該系統(tǒng)電路主要包括：單片機最小系統(tǒng)、DS18B20溫度傳感器系統(tǒng)、報警系統(tǒng)、數(shù)碼管顯示模塊電路及電源接口和數(shù)據(jù)下載接口等電路，如圖2.1所示。圖2.1中有三個獨立式按鍵可以分別調(diào)整溫度計的上下限報警設置，圖中蜂鳴器可以在被測溫度不在上下限范圍內(nèi)時，發(fā)出報警鳴叫聲音，同時數(shù)碼管將沒有被測溫度值顯示，這時可以調(diào)整報警上下限，從而測出被測的溫度值。圖2.1中的按健復位電路是上電復位加手動復位，使用比擬方便，在程序跑飛時，可以手動復位，這樣就不用在重起單片機電源，就可以實現(xiàn)復位。圖2.1系統(tǒng)整體電路圖2.2單片機最小系統(tǒng)最小系統(tǒng)包括晶振電路、復位電路、按鍵設置局部，STC89C52單片機最小系統(tǒng)的電路如圖2.2，單片機STC89C52具有低電壓供電和體積小等特點，四個端口只需要兩個口就能滿足電路系統(tǒng)的設計需要[11]，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設計使用系統(tǒng)可用二節(jié)電池供電。圖2.2單片機最小系統(tǒng)電路2.3溫度傳感器系統(tǒng)DS18B20溫度傳感器電路，如圖2.3。圖2.3DS18B20溫度傳感器系統(tǒng)DS18B20采用單線進展數(shù)據(jù)傳輸，外接一個4.7K上拉電阻與單片機的P10口相連進展數(shù)據(jù)的雙向傳輸[12]。2.3.1DS18B20的測溫原理器件中低溫度系數(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)晶振隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為減法計數(shù)器2的脈沖輸入。器件中還有一個計數(shù)門，當計數(shù)門翻開時，DS18B20就對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖進展計數(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)振蕩器來決定，每次測量前，首先將－55℃所對應的一個基數(shù)分別置入減法計數(shù)器1、溫度存放器中，計數(shù)器1和溫度存放器被預置在－55℃所對應的一個基數(shù)值。減法計數(shù)器1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進展減法計數(shù)，當減法計數(shù)器1的預置值減到0時，溫度存放器的值將加1，減法計數(shù)器1的預置將重新被裝入，減法計數(shù)器1重新開場對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進展計數(shù)，如此循環(huán)直到減法計數(shù)器計數(shù)到0時，停頓溫度存放器的累加，此時溫度存放器中的數(shù)值就是所測溫度值。其輸出用于修正減法計數(shù)器的預置值，只要計數(shù)器門仍未關(guān)閉就重復上述過程，直到溫度存放器值大于被測溫度值[13]。由表1-1可見，DS18B20溫度轉(zhuǎn)換的時間比擬長，而且分辨率越高，所需要的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時間越長。因此，在實際應用中要將分辨率和轉(zhuǎn)換時間權(quán)衡考慮。高速暫存RAM的第6、7、8字節(jié)保存未用，表現(xiàn)為全邏輯1。第9字節(jié)讀出前面所有8字節(jié)的CRC碼，可用來檢驗數(shù)據(jù)，從而保證通信數(shù)據(jù)的正確性。當符號位S=0時，表示測得的溫度值為正值，可以直接將二進制位轉(zhuǎn)換為十進制；當符號位S=1時，表示測得的溫度值為負值，要先將補碼變成原碼，再計算十進制數(shù)值。表1-2是一局部溫度值對應的二進制溫度數(shù)據(jù)[14]。表1-1DS18B20溫度轉(zhuǎn)換時間表R1R0分辨率/位溫度最大轉(zhuǎn)向時間/ms00993.750110187.510113751112750DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換后，就把測得的溫度值與RAM中的TH、TL字節(jié)內(nèi)容作比擬。假設T＞TH或T＜TL，則將該器件內(nèi)的報警標志位置位，并對主機發(fā)出的報警搜索命令作出響應。因此，可用多只DS18B20同時測量溫度并進展報警搜索。在64位ROM的最高有效字節(jié)中存儲有循環(huán)冗余檢驗碼〔CRC〕。主機ROM的前56位來計算CRC值，并和存入DS18B20的CRC值作比擬，以判斷主機收到的ROM數(shù)據(jù)是否正確。表1-2一局部溫度對應值表溫度/℃二進制表示十六進制表示+125000001111101000007D0H+8500000101010100000550H+25.062500000001100100000191H+10.125000000001010000100A2H+0.500000000000000100008H000000000000010000000H-0.51111111111110000FFF8H-10.1251111111101011110FF5EH-25.06251111111001101111FE6FH-551111110010010000FC90H2.4報警電路設計報警電路中加一PNP三極管驅(qū)動，基極接單片機P11口，當端口變成低電平時，驅(qū)動三極管會導通，VCC電壓加載到蜂鳴器使其發(fā)聲、報警發(fā)光二極管亮，如圖2.4。圖2.4報警電路2.5顯示電路設計如圖2.5，采用LG3641BHLED數(shù)碼管顯示電路采用4位共陽LED數(shù)碼管從P14,P15,P16,P17串口輸出段碼。用PNP三極管進展驅(qū)動，當相應的端口變成低電平時，驅(qū)動相應的三極管會導通，驅(qū)動三極管給數(shù)碼管相應的位供電，這時只要P0口送出數(shù)字的顯示代碼，數(shù)碼管就能正常顯示數(shù)字。圖2.5數(shù)碼管顯示電路2.6電源電路設計此次選用的是串聯(lián)起來的4節(jié)1.5V的5號電池，從經(jīng)濟的角度考慮的，干電池比擬廉價，但其還有缺乏之處，干電池存儲的是電量。隨著電量的消耗，它的供電電壓就會不斷的下降，所有需要使用一個穩(wěn)壓器，來保證電源供給的是標準的5V電壓。4節(jié)1.5V串聯(lián)起來產(chǎn)生的和電壓最大是6V，而本文的STC89C52單片機工作電壓的范圍是4V-5.5V，在該系統(tǒng)中我們使用的電壓是5V。這時我們可以用LM7805穩(wěn)壓器來產(chǎn)生穩(wěn)定的5V電壓[15]。穩(wěn)壓電路如以下列圖2.6所示:圖2.6LM7805穩(wěn)壓電路在該電路中，C12是極性電容，起到穩(wěn)壓的作用，而C2是非極性電容，它起的作用是濾除輸出電壓中不是直流的成分，即濾波。LM7805穩(wěn)壓芯片的穩(wěn)壓壓差為2V左右，在實際使用中容易出現(xiàn)電壓過低的狀態(tài)，此時提供的電源達不到系統(tǒng)的電源要求，會出現(xiàn)程序跑飛的現(xiàn)象，而另一款LM2904的穩(wěn)壓壓差可以到達40mV，效果比LM7805好很多，但考慮到經(jīng)濟原因就采用LM7805，只要在穩(wěn)壓前端提供較大的電源供給即可。第三章.系統(tǒng)軟件設計3.1主程序主程序的主要功能是負責讀出并處理DS18B20的測量的當前溫度值，溫度的實時顯示，并根據(jù)設置的上下限判斷是否報警。系統(tǒng)開場運行時，溫度傳感器測量并計算溫度值通過P1.0口傳輸進單片機里進展處理，經(jīng)過處理后的數(shù)據(jù)再通過P0口傳輸?shù)綌?shù)碼管進展顯示。3.2讀出溫度子程序讀出溫度子程序的主要功能是讀出RAM中的9字節(jié)，在讀出時需進展CRC校驗，校驗有錯時不進展溫度數(shù)據(jù)的改寫。其程序流程圖如圖3.1示。圖3.1讀溫度流程圖3.3溫度轉(zhuǎn)換命令子程序溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開場命令，當采用12位分辨率時轉(zhuǎn)換時間約為750mS，在本程序設計中采用1s顯示程序延時法等待轉(zhuǎn)換的完成[16]。溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程圖如圖3.2所示圖3.2溫度轉(zhuǎn)換流程圖3.4計算溫度子程序計算溫度子程序?qū)AM中讀取值進展BCD碼的轉(zhuǎn)換運算，并進展溫度值正負的判定，其程序流程圖如圖3.3所示。圖3.3計算溫度流程圖3.5鍵盤掃描流程圖如圖3.4。開場開場ENTER_FLAG為1是否有UP按下DISPLAY顯示退出子程序(RET)返回主程序ENTER子程序Flag=1DOWN子程序否是是否否是否是是ENTER按鍵是否按下是否有ENTER按下是否有DOWN按下UP子程序圖3.4按鍵掃描流程圖第四章測試與結(jié)果分析4.1仿真軟件介紹本次仿真用了Proteus(海神)軟件，Proteus的ISIS是一款Labcenter出品的電路分析實物仿真系統(tǒng)，可仿真各種電路和IC，并支持單片機，元件庫齊全，使用方便，是不可多得的專業(yè)的單片機軟件仿真系統(tǒng)[17]。1.該軟件的特點〔1〕全部滿足我們提出的單片機軟件仿真系統(tǒng)的標準，并在同類產(chǎn)品中具有明顯的優(yōu)勢?！?〕具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS-232動態(tài)仿真、1C調(diào)試器、SPI調(diào)試器、鍵盤和LCD系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等?！?〕目前支持的單片機類型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各種外圍芯片?！?〕支持大量的存儲器和外圍芯片?？傊撥浖且豢罴瘑纹瑱C和SPICE分析于一身的仿真軟件，功能極其強大，可仿真51、AVR、PIC。Proteus與其它單片機仿真軟件不同的是，它不僅能仿真單片機CPU的工作情況，也能仿真單片機外圍電路或沒有單片機參與的其它電路的工作情況。因此在仿真和程序調(diào)試時，關(guān)心的不再是某些語句執(zhí)行時單片機存放器和存儲器內(nèi)容的改變，而是從工程的角度直接看程序運行和電路工作的過程和結(jié)果。對于這樣的仿真實驗，從某種意義上講，是彌補了實驗和工程應用間脫節(jié)的矛盾和現(xiàn)象[18]。2.程序編譯用Keil軟件，KeilC51生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能表達高級語言的優(yōu)勢。4.2仿真結(jié)果4.2.1用Keil進展程序編譯運用keil軟件編譯C語言程序，其結(jié)果如以下列圖4.1和圖4.2所示，在結(jié)果欄顯示“yyp〞—0Error(s),0warning(s).說明此程序在軟件編譯上無語法等錯誤。將此程序生成*.hex文件調(diào)入硬件中用Proteus進展調(diào)試仿真。圖4.1Keil編譯C語言程序圖4.2Keil編譯C語言程序4.2.2在Proteus中仿真將生成的yyp.hex文件調(diào)入Proteus電路圖的單片機中，點擊圖左下角的開場鍵運行，程序的開場界面如圖4.3，數(shù)碼管顯示“〞。圖4.3仿真程序初始化程序初始化后通過調(diào)節(jié)DS18B20溫度傳感器的數(shù)值，數(shù)碼管會顯示相應的數(shù)值，例如10℃，其結(jié)果如圖4.4所示。圖4.4仿真程序正常運行結(jié)果在設置系統(tǒng)報警溫度上下限時，按下按鍵S1，數(shù)碼管會顯示“H38C〞〔系統(tǒng)默認上限為38℃〕，此時進入溫度上限設置模式，可通過調(diào)節(jié)S2和S3分別增加和減小數(shù)碼管上顯示的數(shù)字，例如設置上限為39℃，如圖4.5所示。接著再次按下鍵S1，數(shù)碼管會顯示“L05C〞〔系統(tǒng)默認下限為5℃〕，此時進入溫度下限設置模式，可通過調(diào)節(jié)S2和S3分別增加和減小數(shù)碼管上顯示的數(shù)字，例如設置下限為5℃，如圖4.6所示。圖4.5仿真設置最高溫度報警線圖4.6仿真設置溫度報警最低線當溫度超過設置的上下限時，系統(tǒng)會進展聲光報警，蜂鳴器會發(fā)出“滴……滴……滴〞蜂鳴聲，同時LED燈會閃爍。當系統(tǒng)未檢測的到DS18B20溫度傳感器或運行錯誤時，數(shù)碼管會顯示錯誤的數(shù)字“8.8.8.8〞,如圖4.7所示。圖4.7仿真程序出錯4.3創(chuàng)新設計在本次設計的根基上我們創(chuàng)新了另一個溫度報警器電路。其主要功能是：當溫度超過上限溫度時紅色發(fā)光二極管發(fā)光并報警，當溫度低于下限溫度時黃色發(fā)光二極管發(fā)光并開場報警。仿真電路如圖4.8。圖4.8創(chuàng)新的溫度報警器電路圖總結(jié)與致謝通過本次課程設計，我學到了很多東西，同時在做的過程中也發(fā)現(xiàn)很多的問題，從最初的課題選擇到對相關(guān)課題資料的搜集與摘選，再到自己課程設計報告內(nèi)容思路的設計、編寫以致最后階段的修改與完善。在這一過程中，我對我們大學前三年所學習的相關(guān)電子知識又有了更深一層的學習和理解，讓我對自己所學的又有了更深的掌握。雖然以前還做過這樣的設計但這次設計真的讓我長進了很多，單片機課程設計重點就在于軟件算法的設計，需要有很巧妙的程序算法，雖然以前寫過幾次程序，但我覺的寫好一個程序并不是一件簡單的事，舉個例子，以前寫的那幾次，數(shù)據(jù)加減時，我用的都是BCD碼，這一次，我全部用的都是16進制的數(shù)直接加減，顯示處理時在用除法去刪分,感覺效果比擬好，有好多的東西，只有我們?nèi)ピ囍隽耍拍苷嬲恼莆?，只學習理論有些東西而不結(jié)合實踐是很難理解的，更談不上掌握。從這次的課程設計中，我真正的意識到，在以后的學習中，要理論聯(lián)系實際，把我們所學的理論知識用到實際當中，學習單機片機更是如此，程序只有在經(jīng)常的寫與讀的過程中才能提高，這就是我在這次課程設計中的最大收獲。在此過程中，我也要感謝對我一直悉心指導和幫助的指導教師——許教師。正是在他不厭其煩的指導和對我們的啟發(fā)中，讓我對我的課程設計思路逐漸清晰明朗，每當在我課程設計中遇到困難時就會充滿希望，總能迎刃而解，總之非常感謝他這段時間對我們的鼓勵和指導。參考文獻[1]李朝青.單片機原理及接口技術(shù)〔簡明修訂版〕[M].杭州：北京航空航天大學出版社，1998[2]李廣弟.單片機根基[M].北京：北京航空航天大學出版社，1994[3]江力.單片機原理與應用技術(shù)[M].清華大學出版社.2006[4]蔡美琴,等．MCS一51系列單片機系統(tǒng)及其應用[M]．北京：高等教育出版社，1999[5]王樹勛．MCS一51單片微型計算機原理與開發(fā)[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1995[6]何希才．傳感器及其應用電路[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2001[7]劉迎春、葉湘濱．傳感器原理設計與應用(第三版)[M]．長沙：國防科技大學出版社，1997[8]靳達.單片機應用系統(tǒng)開發(fā)實例導航[M].北京:人民郵電出版社，2003[9]潘新民，王燕芳.微型計算機實用系統(tǒng)設計[M].北京:人民郵電出版社，1992[10]胡漢才．單片機原理及接口技術(shù)[M]．北京：清華大學出版社，1996[11]何力民．MCS一5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