數(shù)字體溫計的設計

中北大學信息商務學院2010屆畢業(yè)設計說明書1緒論1.1體溫計的發(fā)展與現(xiàn)狀體溫測量的歷史，可以追溯到l6世紀。當時Saatorio用空氣熱膨脹的原理，制出了第一支測量口腔溫度的體溫計。本世紀初，開始用水銀來制作體溫計，至今在臨床上得到了廣泛的應用。根據(jù)1928年Ebstein的報告，當時除測量口腔及腋下的溫度外，還可以測量直腸、頸部、大腿根部，外耳、陰道溫度及尿溫。這些都是用被測皮膚溫度與玻璃球內積存的水銀溫度相等的原理實現(xiàn)的。由于水銀體溫計使用方便、精度高，因而應用很廣。再加上測溫方法及其結構都已成熟，沒多大改進余地，人們對它的研究失去了信心，至今幾乎沒有什么進展。由于用水銀體溫計進行體溫監(jiān)測很不方便，水銀的污染也很嚴重等，為了正確測量局部溫度，最近促使人們開發(fā)了各種不同的測溫儀器和測溫方法。只因臨床上測溫方法至今也沒有多大變化，近年普及的電子體溫計又不能獲得更多的其他生理信息，精度也無多大提高，相比之下，水銀體溫計仍不愧是一個精度高、便宜、使用方便的測溫儀器。因此，盲目地用電子測溫儀來取代水銀體溫計并不一定恰當，若只注意汞污染問題，必須用電子體溫計來替代水銀體溫計的理由也是不充分的。盡管這樣，已有許多醫(yī)院采用了電子體溫計，用其它電子儀器測量體溫也日益普及。這一事實至少表明，電子測溫儀器的性能已接近水銀溫度計的性能。由于采用電子儀器，出現(xiàn)了新的測溫方法，然而就目前的情況來看，能與水銀體溫計相媲美的比較完善的體溫測量儀器尚未問世。因此，與水銀體溫計的歷史相對照，可以說以電子體溫計為首的近代體溫測量儀器還停留在19世紀的水平上，鑒于傳統(tǒng)的水銀體溫計汞的污染及其攜帶不方便易破碎,尤其是測量時間過長等缺點，本課題就此問題設計出一種新型的智能電子體溫計。它在穩(wěn)定性及響應時間上比傳統(tǒng)的水銀體溫計有著顯著的優(yōu)勢，精度要求也能和傳統(tǒng)的水銀體溫計相媲美1.2數(shù)字體溫計設計的目的普遍使用酒精（或水銀）溫度計來測量體溫，不僅測量時間長，而且讀數(shù)也不方便。市場上銷售的體溫計不僅精度較低、體積大、不便于攜帶，而且功能單一，難于推廣應用。鑒于此想設計出一種在讀取時不受環(huán)境影響,且精度高,便于攜帶的智能體溫計。1.3新型智能電子體溫計的發(fā)展及其特點隨著時代的進步和發(fā)展，單片機技術已經(jīng)普及到我們生活，工作，科研，各個領域，已經(jīng)成為一種比較成熟的技術。一切都向著數(shù)字化控制，智能化控制方向發(fā)展。以單片機為核心研制成新型智能電子體溫計。在軟件控制下，實現(xiàn)智能化的體溫測量，不但能精確測量體溫，而且能對溫度進行邏輯判斷，并用LCD模塊將判斷結果以數(shù)字的形式顯示出來。體溫是生命活動一種表現(xiàn)，是人體新陳代謝的一個重要生理參數(shù)。體溫既有生理學意義，又有重要的臨床醫(yī)學意義，是臨床診斷的重要指標(比如人的正常體溫(口腔)是36—37.2℃，37.3—38℃視為低燒，38—39℃中燒，39—4l℃1.4本文所做的主要工作本文將介紹一種基于單片機控制的數(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，主要用于對測溫比較準確的場所，或科研實驗室使用。本設計所介紹的數(shù)字溫度計該設計控制器使用單片機,測溫傳感器使用DS18B20,串口傳送數(shù)據(jù)實現(xiàn)溫度顯示,本溫度計屬于多功能溫度計，而且可以設置上下報警溫度，當溫度不在設置范圍內時，可以報警。以單片機為核心研制成新型智能電子體溫計。在軟件控制下，實現(xiàn)智能化的體溫測量，不但能精確測量體溫，而且能對溫度進行邏輯判斷，并用LCD模塊將判斷結果以數(shù)字的形式顯示出來。全文共分為五章，其主要內容和結構安排如下：第一章緒論部分主要介紹的體溫計的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀，并對新型智能體溫計做了簡要概述。第二章主要介紹數(shù)字體溫計的設計思路，系統(tǒng)工作原理以及本設計得方案選擇。第三章單片機的概述，數(shù)字體溫計的硬件設計方面，對器件的選擇，主要介紹了AT89S51單片機，DB18B20,LCD1602液晶顯示器。系統(tǒng)的電路設計，并具體闡明了各部分控制線路的功能。第四章，數(shù)字溫度計的軟件設計，程序的主控制循環(huán)調用，讀溫度設計和顯示溫度程序設計，在參考同類溫度計的程序設計基礎上完成本設計得設計要求。第五章后續(xù)工作，對系統(tǒng)的硬件方面和軟件方面進行調試，使其功能符合設計要求。2數(shù)字溫度計的總體設計2.1數(shù)字體溫計的設計思想數(shù)字體溫計的設計思想是:所設計的體溫計在測溫精度能與傳統(tǒng)的水銀溫度計相媲美的情況下，大大的縮短了測溫時間,攜帶方便,對環(huán)境幾乎沒有污染。即是一種典型的智能化儀表，它以單片機作為核心，在軟件控制下，與其它硬件電路相結合，實現(xiàn)智能化的體溫測量。2.2數(shù)字體溫計的總體框圖單片機復位電源單單片機復位電源單片機部分顯示部分溫度傳感器 圖2-1總體設計方框圖2.3系統(tǒng)工作原理數(shù)字體溫計的工作原理是：體溫信號由溫度傳感器變換為數(shù)字信號。此信號送入單片機系統(tǒng)，利用單片機本身的軟件功能進行數(shù)字濾波、線性化處理、數(shù)據(jù)存儲、邏輯判斷，從而實現(xiàn)相應的智能功能。并將最后的測量結果送入液晶顯示模塊，在顯示程序控制下進行顯示，包括顯示溫度數(shù)據(jù)和漢字,從而使測溫前后的各種操作更趨于智能化和人性化。2.4主要器件選擇2.4.1單片機的選擇方案一AT89C51是ATMEL公司的C51單片機，它是在8051的基礎上增強了一些特性，如時鐘，更優(yōu)秀的是由Flash（程序存儲器的內容至少可以改寫1000次）存儲器取帶了原來的ROM（一次性寫入），相對于8051，AT89C51的性能已經(jīng)算是非常優(yōu)越的了。AT89C51片內有4K字節(jié)的FLASH程序存儲器，128字節(jié)的片內RAM，2個定時器/計數(shù)器，6個中斷源，5個可用中斷，2個中斷級別，支持掉電模式和空閑模式，都是方案二選擇性能更加優(yōu)良的AT89S51除了具有上述AT89C51的功能外，還有ISP功能、特殊功能寄存器和不同的極限工作頻率。AT89S51不但多了ISP功能，還有一個很好用的內部看門狗?？撮T狗是直譯的說法，即一個不斷自己工作的定時器，如果不斷地“喂”它（不斷地復位它，表示程序自己沒有死機），過一段時間，它就會計數(shù)溢出，MCU就復位，以避免程序卡死后沒人管。AT89C51最高可以使用的晶振頻率時24MHz，AT89S51可以使用的晶振頻率更高，達33MHz。新增加很多功能，性能有了較大提升，價格基本不變，甚至比89C51更低！從以上兩種方案比較，很容易看出，選用的AT89S51與同系列的AT89C51在功能上有明顯的提高，因而選用性能更高的AT89S51單片機。2.4.2傳感器的選擇方案一由于本設計是測溫系統(tǒng)，可以使用熱電偶之類的器件利用其感溫特性，把它隨著被測溫度變化的電壓或電流采集過來，進行A/D轉換后，就可以用單片機進行數(shù)據(jù)的處理，在系統(tǒng)中有一個這樣的傳感器就需要一個A/D轉換電路，這將導致系統(tǒng)電路整體設計起來比較復雜，除了A/D、D/A轉化模塊，相應的還要增加信號放大等電路，這對于單片機有限的空間而言，系統(tǒng)利用效率是比較低下的。此外，現(xiàn)代數(shù)據(jù)采集的特點是數(shù)字化，它帶來的不僅是電路設計的簡化，還有利于后期數(shù)據(jù)的加工和利用。方案二進而考慮到用數(shù)字傳感器，在單片機電路設計中，大多都是處理數(shù)字信號，因此可以采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20。與傳統(tǒng)傳感器相比，單總線技術可以讓單片機節(jié)省大量的I/O資源，而且外部與傳感器的相連的電纜、端子、槽盒、橋架，連線設計與接頭校對的工作量也大大減少，即節(jié)省了投資，也減少了設計、安裝的工作量。同時，由于傳感器直接輸出的是數(shù)字信號，使系統(tǒng)省掉了放大、A/D轉換等相關電路，系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性有了大幅提高。利用此傳感器可以輕松的設計出一種高效的、簡練的、且易維護的測溫系統(tǒng)。從以上兩種方案，很容易看出，采用方案二，電路比較簡單，軟件設計也比較簡單，故采用了方案。第21頁共41頁3體溫計的硬件設計3.1單片機概述單片機全稱為單片微型計算機（SingleChipMicrocomputer）,又稱為微控制器（MicrocontrollerUnit）或嵌入式控制器（EmbeddedController）。單片機是由運算器、控制器、存儲器、輸入設備以及輸出設備共五個基本部分組成的。它是將計算機的基本部件微型化并集成到一塊芯片上的微型計算機，通常片內都含有CPU、ROM、RAM、并行I/O、串行I/O、定時器/計數(shù)器、中斷控制、系統(tǒng)時鐘及系統(tǒng)總線等。隨著技術的發(fā)展，單片機片內集成的功能越來越強大，并朝著片上系統(tǒng)方向發(fā)展。

單片機有著體積小、功耗低、功能強、性能價格比高、易于推廣應用等顯著優(yōu)點，在自動化裝置、智能儀器儀表、過程控制、通信、家用電器等許多領域得到日益廣泛的應用。3.2主要器件介紹3.2.1AT89S51功能簡介AT89S51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗，高性能CMOS8位單片機，片內含4kbytes的可系統(tǒng)編程的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產(chǎn)，兼容標準8051指令系統(tǒng)及引腳。它集Flash程序存儲器既可在線編程（ISP)也可用傳統(tǒng)方法進行編程及通用8位微處理器于單片芯片中，ATMEL公司的功能強大，低價位AT89S51單片機可為您提供許多高性價比的應用場介，可靈活應用于各種控制領域。主要性能參數(shù)：·與MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容·4k字節(jié)在線系統(tǒng)編程(ISP)Flash閃速存儲器

·1000次擦寫周期·4.05.5V的工作電壓范圍·全靜態(tài)工作模式：0Hz33MHz·三級程序加密鎖·128×8字節(jié)內部RAM·32個可編程I/O口線·2個16位定時/計數(shù)器·6個中斷源·全雙工串行UART通道·低功耗空閑和掉電模式·中斷可從空閑模式喚醒系統(tǒng)·看門狗(WDT)及雙數(shù)據(jù)指針·掉電標識和快速編程特性·靈活的在線系統(tǒng)編程(ISP一字節(jié)或頁寫模式)

2.功能特性概述：AT89S51提供以下標準功能：4k字節(jié)Flash閃速存儲器，128字節(jié)內部RAM，32個I/O口線，看門狗（WDT），兩個數(shù)據(jù)指針，兩個16位定時/計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結構，一個全雙工串行通信口，片內振蕩器及時鐘電路。同時，AT89S51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時/計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復位。3.引腳功能說明，如圖3-1所示：圖3-1AT89S51管腳

·Vcc：電源電壓

·P0口：P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復用口。作為輸出口用時，每位能驅動8個TTL邏輯門電路，對端口寫‘1’可作為高阻抗輸入端用。

在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉換地址(低8位)和數(shù)據(jù)總線復用，在訪問期間激活內部上拉電阻。驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻?！1口：P1是一個帶內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級可驅動(吸收或輸出電流)4個TTL邏輯門電路。對端口寫‘1’，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，囚為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流(In)。

·P2口：P2是一個帶有內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級可驅動(吸收或輸出電流)4個TTL邏輯門電路。對端口寫‘1’，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，囚為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流(In)。在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器(例如執(zhí)行MOVX@DPTR指令)時，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器(如執(zhí)行MOVX@Ri指令)時，P2口線卜的內容(也即特殊功能寄存器（SFR)區(qū)中P2寄存器的內容)，在整個訪問期間不改變。

Flash編程或校驗時，P2亦接收高位地址和其它控制信號。

·P3口：P3口是一組帶有內部上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口輸出緩沖級可驅動(吸收或輸出電流)4個TTL邏輯門電路。對P3口寫入“1”時，它們被內部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端時，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流（In）。P3口除了作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能。P3口還接收一些用于Flash閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。端口引腳第二功能P3.0RXD(串行輸入口)P3.1TXD(串行輸出口)P3.2(外中斷0)P3.3(外中斷1)P3.4T0(定時/計數(shù)器0外部輸入)P3.5T1(定時/計數(shù)器1外部輸入)P3.6(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)P3.7(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通)·RST：復位輸入。當振蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復位。WDT溢出將使該引腳輸出高電平，設置SFRAUXR的DISRTO位（地址8EH）可打開或關閉該功能。DISRTO位缺省為RESET輸出高電平打開狀態(tài)。·ALE/PROG：當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE(地址鎖存允許)輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ALE仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的正脈沖信號，囚此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖。對Flash存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR)區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁正ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令ALE才會被激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應設置ALE無效?！SEN：程序儲存允許(PSEN)輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當AT89S51由外部程序存儲器取指令(或數(shù)據(jù))時，每個機器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個脈沖。當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，沒有兩次有效的PSEN信號?！A/VPP：外部訪問允許。欲使CPU僅訪問外部程序存儲器(地址為0000H-FFFFH),EA端必須保持低電平(接地)。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復位時內部會鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平(接Vcc端)，CPU則執(zhí)行內部程序存儲器中的指令。Flash存儲器編程時，該引腳加上+12V的編程電壓Vpp?！TAL1：振蕩器反相放大器及內部時鐘發(fā)生器的輸入端。·XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端?！ぬ厥夤δ芗拇嫫鳎禾厥夤δ芗拇嫫鞯挠谄瑑鹊目臻g分布的這些地址并沒有全部占用，沒有占用的地址亦不可使用，讀這些地址將得到一個隨意的數(shù)值。而寫這些地址單元將不能得到預期的結果。·中斷寄存器：各中斷允許控制位于IE寄存器，5個中斷源的中斷優(yōu)先級控制位于IP寄存器。

·雙時鐘指針寄存器：

為更方便地訪問內部和外部數(shù)據(jù)存儲器，提供了兩個16位數(shù)據(jù)指針寄存器：DP0位于SFR(特殊功能寄存器)區(qū)塊中的地址82H,83H和DP1位于地址84H,85H，當SFR中的位DPS=0選擇DP0，而DPS=1則選擇DP1。用戶應在訪問相應的數(shù)據(jù)指針寄存器前初始化DPS位。電源空閑標志（POF）在特殊功能寄存器SFR中PCON的第4位(PCON.4}，電源打開時POF置‘1’，它可由軟件設置睡眠狀態(tài)并不為復位所影響?！こ绦虼鎯ζ鳎?/p>

如果EA引腳接地(GND)，全部程序均執(zhí)行外部存儲器。在AT89S51,假如EA接至Vcc(電源+)，程序首先執(zhí)行地址從0000H-OFFFH（4KB）內部程序存儲器，而執(zhí)行地址為1000H-FFFFH(60KB)的外部程序存儲器?！?shù)據(jù)存儲器：AT89S51的具有128字節(jié)的內部RAM，這128字節(jié)可利用直接或間接尋址方式訪問，堆棧操作可利用間接尋址方式進行，128字節(jié)均可設置為堆棧區(qū)空間。

·看門狗定時器(WDT)：WDT是為了解決CPU程序運行時可能進入混亂或死循環(huán)而設置，它由一個14bit計數(shù)器和看門狗復位SFR(WDTRST)構成。外部復位時，WDT默認為關閉狀態(tài)，要打開WDT，用戶必須按順序將01EH和0E1H寫到WDTRST寄存器（SFR地址為OA6H},當啟動了WDT，它會隨晶體振蕩器在每個機器周期計數(shù)，除硬件復位或WDT溢出復位外沒有其它方法關閉WDT，當WDT溢出，將使RSF引腳輸出高電平的復位脈沖。·定時器0和定時器1：定時器0和1都是一個16位定時/計數(shù)器。AT89S51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗、高性能的CMOS8位單片機，片內含4kbytes的可系統(tǒng)編程的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產(chǎn)，兼容標準8051指令系統(tǒng)及引腳。它集Flash程序存儲器既可在線編程（ISP）也可用傳統(tǒng)方法進行編程及通用8位微處理器于單片芯片中，ATMEL公司的功能強大，低價位AT89S51單片機可靈活應用于各種控制領域。下圖為AT89S51方框圖。中北大學信息商務學院2010屆畢業(yè)設計說明書中北大學信息商務學院2010屆畢業(yè)設計說明書中北大學信息商務學院2010屆畢業(yè)設計說明書3.2.2DB18B20簡介DS18B20數(shù)字式溫度傳感器是美國Dallas公司最新推出的產(chǎn)品，與傳統(tǒng)的熱敏電阻溫度傳感器不同,它能夠直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn)9～12位的數(shù)字值讀數(shù)方式，可以分別在93.75ms和750ms內將溫度值轉化9位和12位的數(shù)字量。因而使用DS18B20可使系統(tǒng)結構更簡單，可靠性更高。芯片的耗電量很小，從總線上“偷”一點電存儲在片內的電容中就可正常工作，一般不用另加電源。最可貴的是這些芯片在檢測點已把被測信號數(shù)字化了，因此在單總線上傳送的是數(shù)字信號，這使得系統(tǒng)的抗干擾性好、可靠性高、傳輸距離遠。DS18B20傳感器有如下特點：●獨特的單線接口僅需要一個端口引腳進行通信；●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；●無須外部器件,零待機功耗；●可通過數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為3.0~5.5Ｖ；●溫度以９或１２位數(shù)字,用戶可定義報警設置；●報警搜索命令識別并標志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件；●負電壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作；圖3-2管腳圖DS18B20的管腳排列及不同封裝形式如圖3-2所示，DQ為數(shù)字信號輸入/輸出端；GND為電源地；VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地），NC表示無連接。DS18B20采用３腳PR－35封裝或８腳SOIC封裝，其內部結構框圖如圖3-3所示。它有以下4個主要的數(shù)據(jù)部件組成：64位ROM、溫度傳感器、非易失性溫存儲的溫度報警觸發(fā)器TH和TL,配置寄存器。圖3-3DS18B20內部結構DS18B20測溫原理如圖3-4所示，圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響小用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給計數(shù)器1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為計數(shù)器2的脈沖輸入。計數(shù)器1和溫度寄存器被預置在-55℃所對應的一個基數(shù)值。計數(shù)器1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當計數(shù)器1的預置值減到0時，溫度寄存器的值將加1，計數(shù)器1的預置將重新被裝入，計數(shù)器1重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)直到計數(shù)器2計數(shù)到0時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正計數(shù)器1的預置值。DS18B20在正常使用時的測溫分辨率為0.1℃。預置預置溫度寄存器=0斜率累加器預置比較計數(shù)器1低溫度系數(shù)晶振計數(shù)器2=0高溫度系數(shù)晶振加1停止LSB置位/清除圖3-4DS18B20工作原理圖由于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)議進行。操作協(xié)議為：初使化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)。如下圖3-5為DS18B20與單片機的接口電路圖。圖3-5DS18B20與單片機的接口電路3.3LCD1602液晶顯示器3.3.11602LCD主要技術參數(shù)：顯示容量:16×2個字符芯片工作電壓:4.5—5.5V工作電流:2.0mA(5.0V)模塊最佳工作電壓:5.0V字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm引腳功能說明1602LCD采用標準的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表3-6所示編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負極表3-6引腳接口說明表第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：VL為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)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(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。第5腳：R/W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R/W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R/W為高電平時可以讀忙信號，當RS為高電平R/W為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。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7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：背光源正極。第16腳：背光源負極。1602LCD的指令說明及時序1602液晶模塊內部的控制器共有11條控制指令，如表3-7所示：序號指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清顯示00000000012光標返回000000001*3置輸入模式00000001I/DS4顯示開關控制0000001DCB5光標或字符移位000001S/CR/L**6置功能00001DLNF**7置字符發(fā)生存儲器地址0001字符發(fā)生存貯器地址8置數(shù)據(jù)存儲器地址001顯示數(shù)據(jù)存貯器地址9讀寫標志或地址01BF計數(shù)器地址10寫數(shù)到CGRAM或DDRAM10要寫的數(shù)據(jù)內容11從CGRAM或DDRAM讀數(shù)11讀出的數(shù)據(jù)內容圖3-7控制命令表1602液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。（說明：1為高電平、0為低電平）指令1：清顯示，指令碼01H,光標復位到地址00H位置。指令2：光標復位，光標返回到地址00H。指令3：光標和顯示模式設置I/D：光標移動方向，高電平右移，低電平左移S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效。指令4：顯示開關控制。D：控制整體顯示的開與關，高電平表示開顯示，低電平表示關顯示C：控制光標的開與關，高電平表示有光標，低電平表示無光標B：控制光標是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。指令5：光標或顯示移位S/C：高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標。指令6：功能設置命令DL：高電平時為4位總線，低電平時為8位總線N：低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示F:低電平時顯示5x7的點陣字符，高電平時顯示5x10的點陣字符。指令7：字符發(fā)生器RAM地址設置。指令8：DDRAM地址設置。指令9：讀忙信號和光標地址BF：為忙標志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。指令10：寫數(shù)據(jù)。指令11：讀數(shù)據(jù)。讀寫操作時序如圖3-8和3-9所示圖3-8讀操作時序圖3-9寫操作時序1602LCD的RAM地址映射及標準字庫表液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認模塊的忙標志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符，圖3-10是1602的內部顯示地址。圖3-101602LCD內部顯示地址例如第二行第一個字符的地址是40H，那么是否直接寫入40H就可以將光標定位在第二行第一個字符的位置呢？這樣不行，因為寫入顯示地址時要求最高位D7恒定為高電平1所以實際寫入的數(shù)據(jù)應該是01000000B（40H）+10000000B(80H)=11000000B(C0H)。在對液晶模塊的初始化中要先設置其顯示模式，在液晶模塊顯示字符時光標是自動右移的，無需人工干預。每次輸入指令前都要判斷液晶模塊是否處于忙的狀態(tài)。1602液晶模塊內部的字符發(fā)生存儲器（CGROM）已經(jīng)存儲了160個不同的點陣字符圖形，如圖10-58所示，這些字符有：阿拉伯數(shù)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，比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B（41H），顯示時模塊把地址41H中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“A”1602LCD的一般初始化（復位）過程延時15mS寫指令38H（不檢測忙信號）延時5mS寫指令38H（不檢測忙信號）延時5mS寫指令38H（不檢測忙信號）以后每次寫指令、讀/寫數(shù)據(jù)操作均需要檢測忙信號寫指令38H：顯示模式設置寫指令08H：顯示關閉寫指令01H：顯示清屏寫指令06H：顯示光標移動設置寫指令0CH：顯示開及光標設置3.4系統(tǒng)的電路設計3.4.1總體控制線路圖單片機數(shù)字溫度計的設計由6個部分構成，晶振電路、復位電路、溫度采集電路、電源電路、程序下載電路和溫度顯示電路。如圖3-5所示圖3-11系統(tǒng)電路設計圖3.4.2各部分具體控制線路圖程序下載電路：由AT89SISP端口與AT89S51芯片連接組成。如圖3-12所示圖3-12程序下載電路圖溫度采集電路：由溫度傳感器DS18B20與AT89S51芯片的P34連接，組成溫度采集電路。如圖3-13所示圖3-13溫度采集電路圖溫度顯示電路，液晶1602與AT89S51芯片的P10-P17、P30、P31和P35連接，組成單片機串口輸出顯示電路。如圖3-14所示

圖3-14溫度顯示電路晶振電路：由12M晶振1個、30pF起振電容2個組成，連接在AT89S51芯片XTAL1和XTAL2兩端。如圖3-15所示圖3-15晶振電路復位電路：主要由復位按鈕1個、104電容１個、10μF電解電容1個、10KΩ電阻1個組成。與RST端口連接。如圖3-16所示圖3-16復位電路3.5溫度顯示界面液晶顯示時每一行為顯示溫度值，第二行是設計者，要實現(xiàn)滾動屏。具體功能如下：通過一線溫度傳感器DS18B20采集溫度，通過液晶1602在第一行顯示出來，第二行顯示設計者滾動出現(xiàn)。＂wendu:29.8＂Design:zhangxingguang＂4數(shù)字溫度計的軟件設計4.1程序設計流程圖如圖4-1為程序設計詳細流程圖：跳過ROM匹配跳過ROM匹配溫度液晶顯示讀溫度命令程序結束寫入子程序應答子程序DS18B20復位顯示子程序寫入子程序溫度轉換命令寫入子程序跳過ROM匹配開始初始化應答子程序DS18B20復位 YY發(fā)DS18B20復位命令發(fā)跳過ROM命令發(fā)讀取溫度命令讀取操作，CRC校驗9字節(jié)完？CRC校驗正？確？移入溫度暫存器結束NNY 圖4-2讀溫度流程圖圖4-1程序設計框圖4.2程序的主控制循環(huán)調用具體代碼如下: LCALLGET_TEMPER;調用讀溫度子程序 MOVA,29H MOVB,A CLRC RLCA CLRC RLCA CLRC RLCA CLRC RLCA SWAPA MOV31H,AMOVA,BMOVC,40H;將28H中的最低位移入CRRCAMOVC,41HRRCAMOVC,42HRRCAMOVC,43HRRCAMOV29H,ALCALLDISPLAY;調用液晶顯示子程序AJMPMAIN;這是DS18B20復位初始化子程序中北大學信息商務學院2010屆畢業(yè)設計說明書4.3讀溫度程序設計在讀溫度程序設計中，首先要判斷DS18B20是否存在，才能發(fā)出溫度轉換命令，這里還要調用顯示子程序實現(xiàn)延時一段時間,等待AD轉換結束,12位的話750微秒，讀前復位等，上圖4-2為讀程序流程圖。具體程序如下：GET_TEMPER: SETBP2.6 LCALLINIT_1820;先復位DS18B20 JBFLAG1,TSS2RET;判斷DS18B20是否存在?若DS18B20不存在則返回TSS2: MOVA,#0CCH;跳過ROM匹配 LCALLWRITE_1820 MOVA,#44H;發(fā)出溫度轉換命令 LCALLWRITE_1820;這里通過調用顯示子程序實現(xiàn)延時一段時間,等待AD轉換結束,12位的話750微秒 LCALLDISPLAY LCALLINIT_1820;準備讀溫度前先復位 MOVA,#0CCH;跳過ROM匹配 LCALLWRITE_1820 MOVA,#0BEH;發(fā)出讀溫度命令 LCALLWRITE_1820 LCALLREAD_18200;將讀出的溫度數(shù)據(jù)保存到35H/36H RET;寫DS18B20的子程序(有具體的時序要求)4.4顯示溫度的程序設計溫度顯示部分是采用DB18B20，可顯示的位數(shù)為16位，即2個字節(jié)。具體程序如下：READ_18200: MOVR4,#2;將溫度高位和低位從DS18B20中讀出 MOVR1,#29H;低位存入29H(TEMPER_L),高位存入28H(TEMPER_H)RE00: MOVR2,#8;數(shù)據(jù)一共有8位RE01: CLRC SETBP2.6 NOP NOP CLRP2.6 NOP NOP NOP SETBP2.6 MOVR3,#9RE10: DJNZR3,RE10 MOVC,P2.6 MOVR3,#23RE20: DJNZR3,RE20 RRCA DJNZR2,RE01 MOV@R1,A DECR1 DJNZR4,RE00RET5系統(tǒng)的調試5.1單片機應用系統(tǒng)的硬件調試單片機應用系統(tǒng)的硬件調試主要是排查印刷電路板的問題和連接上的一些問題。由干硬件電路變化很多，不同類型的電路可能出現(xiàn)的問題也不一樣，所以沒有固定的程序可以投用，所以，在該系統(tǒng)中，首先通過了仔細地推敲系統(tǒng)原理，確認無誤；其次對照設計圖紙查印制電路板，看是否有粘接等工藝現(xiàn)象；最后，檢查外圍連接是否有誤，通過這幾個方面的反復調試，可確保電路板的無誤性。在本系統(tǒng)的硬件調試過程中，出現(xiàn)了電壓不穩(wěn)定而導致程序無法寫入的情況，使電壓穩(wěn)定的方法是改用新的電池，或者是再次設計電源方案，在這里是用電源接通教學實驗板，然后再把教學實驗板與本系統(tǒng)相連接，這樣，就可以得到穩(wěn)定的電壓了。5.2單片機應用系統(tǒng)的軟件調試單片機應用系統(tǒng)的軟件調試也沒有規(guī)律可循，調試時更多的是憑經(jīng)驗。軟件調試的主要任務是排查錯誤。通過在WaveE2000編譯器下調試程序，有兩種錯誤，一種邏輯錯誤，也就是語法錯誤，是很容易被發(fā)現(xiàn)的，另一種是功能錯誤，是指在沒有語法錯誤的基礎上，由于設計思想或算法的問題導致不能實現(xiàn)軟件功能的一種錯誤。通過這兩方面錯誤，不斷地調試，以及對各模塊的調試，最后組成一個完整的程序。結語經(jīng)過將近三月的單片機畢業(yè)設