基于單片機設(shè)計的溫度報警器本科畢業(yè)論文

本科畢業(yè)論文（設(shè)計）題目：基于單片機設(shè)計的溫度報警器

畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得及其它教育機構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作者簽名：日期：指導(dǎo)教師簽名：日期：使用授權(quán)說明本人完全了解大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。作者簽名：日期：

學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期：年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名： 日期：年月日導(dǎo)師簽名：日期：年月日

注意事項1.設(shè)計（論文）的內(nèi)容包括：1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作）2）原創(chuàng)性聲明3）中文摘要（300字左右）、關(guān)鍵詞4）外文摘要、關(guān)鍵詞5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論7）參考文獻(xiàn)8）致謝9）附錄（對論文支持必要時）2.論文字?jǐn)?shù)要求：理工類設(shè)計（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于1萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于1.2萬字。3.附件包括：任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。4.文字、圖表要求：1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯別字，不準(zhǔn)請他人代寫2）工程設(shè)計類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計算機繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫3）畢業(yè)論文須用A4單面打印，論文50頁以上的雙面打印4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁面上5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔5.裝訂順序1）設(shè)計（論文）2）附件：按照任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂

指導(dǎo)教師評閱書指導(dǎo)教師評價：一、撰寫（設(shè)計）過程1、學(xué)生在論文（設(shè)計）過程中的治學(xué)態(tài)度、工作精神□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、學(xué)生掌握專業(yè)知識、技能的扎實程度□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、學(xué)生綜合運用所學(xué)知識和專業(yè)技能分析和解決問題的能力□優(yōu)□良□中□及格□不及格4、研究方法的科學(xué)性；技術(shù)線路的可行性；設(shè)計方案的合理性□優(yōu)□良□中□及格□不及格5、完成畢業(yè)論文（設(shè)計）期間的出勤情況□優(yōu)□良□中□及格□不及格二、論文（設(shè)計）質(zhì)量1、論文（設(shè)計）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計）任務(wù)（包括裝訂及附件）？□優(yōu)□良□中□及格□不及格三、論文（設(shè)計）水平1、論文（設(shè)計）的理論意義或?qū)鉀Q實際問題的指導(dǎo)意義□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計是否有創(chuàng)意？□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、論文（設(shè)計說明書）所體現(xiàn)的整體水平□優(yōu)□良□中□及格□不及格建議成績：□優(yōu)□良□中□及格□不及格（在所選等級前的□內(nèi)畫“√”）指導(dǎo)教師：（簽名）單位：（蓋章）年月日

評閱教師評閱書評閱教師評價：一、論文（設(shè)計）質(zhì)量1、論文（設(shè)計）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計）任務(wù)（包括裝訂及附件）？□優(yōu)□良□中□及格□不及格二、論文（設(shè)計）水平1、論文（設(shè)計）的理論意義或?qū)鉀Q實際問題的指導(dǎo)意義□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計是否有創(chuàng)意？□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、論文（設(shè)計說明書）所體現(xiàn)的整體水平□優(yōu)□良□中□及格□不及格建議成績：□優(yōu)□良□中□及格□不及格（在所選等級前的□內(nèi)畫“√”）評閱教師：（簽名）單位：（蓋章）年月日PAGE1教研室（或答辯小組）及教學(xué)系意見教研室（或答辯小組）評價：一、答辯過程1、畢業(yè)論文（設(shè)計）的基本要點和見解的敘述情況□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、對答辯問題的反應(yīng)、理解、表達(dá)情況□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、學(xué)生答辯過程中的精神狀態(tài)□優(yōu)□良□中□及格□不及格二、論文（設(shè)計）質(zhì)量1、論文（設(shè)計）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計）任務(wù)（包括裝訂及附件）？□優(yōu)□良□中□及格□不及格三、論文（設(shè)計）水平1、論文（設(shè)計）的理論意義或?qū)鉀Q實際問題的指導(dǎo)意義□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計是否有創(chuàng)意？□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、論文（設(shè)計說明書）所體現(xiàn)的整體水平□優(yōu)□良□中□及格□不及格評定成績：□優(yōu)□良□中□及格□不及格教研室主任（或答辯小組組長）：（簽名）年月日教學(xué)系意見：系主任：（簽名）年月日基于單片機設(shè)計的溫度報警器摘要這篇文章主要的講述了一個在STC89C52單片機上開發(fā)的溫度報警系統(tǒng)，清晰明了的描寫了使用DS18B20溫度傳感器開發(fā)測溫系統(tǒng)的過程，對溫度傳感器每一個系統(tǒng)模塊的流程，軟件的編程和在C52單片機下的個個硬件連接重點的進(jìn)行了詳細(xì)的分析，還有溫度控制系統(tǒng)的電路也都逐一去介紹。最主要的是這一個溫度控制系統(tǒng)可以很簡單的去進(jìn)行溫度的采集和溫度值的顯示，也可以根據(jù)我們的需要去隨意的設(shè)置報警溫度。而且這個溫度控制系統(tǒng)有很多的優(yōu)點，比如我們可以使用的很方便，而且它的功耗非常低，體積很小，精確度和靈敏度很高，量程很寬。關(guān)鍵詞：DS18B20；STC89C52單片機；數(shù)碼管；Basedonsingle-chipmicrocomputertemperaturealarmAbstractThisarticlemainlytellsthestoryofadevelopedonSTC89C52single-chipmicrocomputertemperaturealarmsystem,clearthedescriptionofthedevelopmentprocessoftemperaturemeasuringsystemusingDS18B20temperaturesensor,thetemperaturesensoristheprocessofeverysystemmodule,softwareprogrammingandallhardwareconnectionunderC52mainlyhascarriedonthedetailedanalysis,andcircuitoftemperaturecontrolsystemaretointroducethemonebyone.Themainestisitatemperaturecontrolsystemcanbeeasilytothecollectionoftemperatureandtemperaturedisplay,canalsoaccordingtoourneedtosetthealarmtemperatureatwill.Andthetemperaturecontrolsystemhasmanyadvantages,suchaswecanuseisveryconvenient,andit'sverylowpowerconsumption,smallsize,precisionandhighsensitivity,rangeisverywide.Keywords:DS18B20.STC89C52single-chipmicrocomputer;Digitaltube;1引言 11.1課題背景和意義 11.2國內(nèi)外發(fā)展的現(xiàn)狀 22系統(tǒng)器件的選擇和芯片的介紹 22.1DS18B20的概述 22.1.1傳感器DS18B20的封裝和引腳功能 32.1.2DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 42.1.3DS18B20的供電模式 52.1.4DS18B20測量溫度原理 62.1.5DS18B20控制方法 72.2STC89C52的概述 73設(shè)計內(nèi)容及性能指標(biāo) 94系統(tǒng)方案比較、設(shè)計與論證 94.1主控制器模塊 94.2溫度測量 104.3設(shè)置溫度 104.4顯示模塊 114.5電源選取 115硬件實現(xiàn)以及單元電路設(shè)計 115.1主控制模塊 125.2顯示模塊電路 125.3 數(shù)碼管顯示驅(qū)動電路 135.4溫度傳感器(DS18B20)電路 146系統(tǒng)軟件設(shè)計 146.1程序結(jié)構(gòu)分析 146.2系統(tǒng)程序流圖 146.2.1 DS18B20初始化程序流程圖 166.2.2讀溫度子程序流程圖 167系統(tǒng)的安裝與調(diào)試 177.1安裝步驟 177.2電路的調(diào)試 187.3本章小結(jié) 19結(jié)論 20參考文獻(xiàn) 21附錄A 22致謝： 23PAGE23PAGE1PAGE11引言1.1課題背景和意義在這個高速發(fā)展的科技社會中，溫度對于我們言是特別的重要。在我們的工業(yè)中它也是作為一個主要的參數(shù)，比如說各種各樣化工生產(chǎn)，食品生產(chǎn)還有冶金業(yè)。在這個快速發(fā)展的科技社會里，我們對于各式各樣信息的精確度要求也越來越高，如何準(zhǔn)確而又快速的去得到這些參數(shù)又受限制與當(dāng)今社會基礎(chǔ)信息的發(fā)展水平。計算機技術(shù)，通信技術(shù)，傳感器技術(shù)這三大信息即分別對應(yīng)著信息處理，信息傳輸，信息采集對我們來說都是非常重要的，而其中的傳感器技術(shù)屬于信息技術(shù)的高端產(chǎn)品，而溫度傳感器技術(shù)又是重中之重，在我們國家中應(yīng)用特別廣泛，毫不夸張的說已經(jīng)滲透在我們生活里的方方面面。我們的生活和溫度是分離不開的，在工業(yè)的生產(chǎn)中需要精確的溫度控制，在農(nóng)業(yè)中也需要溫度的測量，所以呢研究如何測量溫度和溫度報警裝置有著非常大的意義。而溫度傳感器又是溫度測量必不可少的，溫度傳感器經(jīng)過長久的發(fā)展有三個階段：①傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器②模擬集成溫度傳感器③智能集成溫度傳感器。其中在工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的即傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器（熱電偶傳感器）它是需要和被測對象直接接觸，但是不會受到中間介質(zhì)的影響，具有非常高的精度，測量范圍也比較廣，測量范圍可在-50~1600°C之間進(jìn)行連續(xù)的測量。模擬集成溫度傳感器是經(jīng)過半導(dǎo)體集成工藝制作而成，它又被稱作硅傳感器，是在發(fā)明在20世紀(jì)80年代，這種傳感器集成在一個芯片上面，可以完成溫度的測量和模擬信號的輸出等功能。它的功能比較單一但是它的測量誤差比較小價格也低，響應(yīng)的速度快，傳輸距離遠(yuǎn)，體積小，功耗低。發(fā)明于20世紀(jì)90年代的智能溫度傳感器，它是三種技術(shù)的結(jié)晶，即ATE技術(shù)、計算機技術(shù)和微電子技術(shù)。他是可以輸出溫度數(shù)據(jù)和相關(guān)的溫度控制量，適應(yīng)每一種的MCU（微控制器）。隨著社會快速的發(fā)展，我們對傳感器的要求也慢慢增加，如今的溫度傳感器在單片機的基礎(chǔ)上從模擬式向數(shù)字式，從集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向快速的發(fā)展，向著更高精確度，更多功能總線標(biāo)準(zhǔn)化、高可靠性以及安全性等高科技的方向發(fā)展著。這篇文章就是介紹了智能集成溫度傳感器的結(jié)構(gòu)特點和控制方法，而且利用這個傳感器、STC89C52單片機為控制器設(shè)計的溫度控制裝置的工作原理和程序設(shè)計進(jìn)行了全面的介紹。這個裝置可以比較方便的讀數(shù)、控制和進(jìn)行輸出溫度的數(shù)字顯示，主要在一些對溫度控制要求高的場所和科研試驗所所使用。這個溫度傳感器利用了STC89C52單片機、DS18B20溫度傳感器和數(shù)碼管實現(xiàn)溫度的顯示。1.2國內(nèi)外發(fā)展的現(xiàn)狀溫度是在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科研等部門中應(yīng)用最普遍的被測物理量。有資料表明，溫度傳感器的數(shù)量在各種傳感器中位居首位，約占50%左右。因此，溫度測量在保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，節(jié)約能源，安全生產(chǎn)，促進(jìn)國民經(jīng)濟發(fā)展等諸多方面起到了至關(guān)重要的作用。2系統(tǒng)器件的選擇和芯片的介紹2.1DS18B20的概述DS18B20是在Dallas公司推出DS1820傳感器后的一種改進(jìn)的傳感器，它屬于智能數(shù)字溫度傳感器，和傳統(tǒng)的熱敏電阻比較它只需要一根線就可以直接的讀出被測量的溫度值，而且可以根據(jù)實際情況用編程去實現(xiàn)9~12位數(shù)字值的讀數(shù)方式。2.1.1傳感器DS18B20的封裝和引腳功能圖2.1溫度傳感器DS18B20的封裝形式和引腳功能如圖2.1所示，溫度傳感器DS18B20 的形狀像一只三極管，個個引腳的名稱和作用下示：GND：接地端。DQ：數(shù)據(jù)輸出/輸入腳，與TTL電平相兼容VDD：接電源/接地。每一個溫度傳感器DS18B20都有兩種供電方式：外部供電和數(shù)據(jù)總線供電。數(shù)據(jù)總線供電的方式是VDD接地，可以省下來一根傳輸線，但是測量數(shù)據(jù)完成的時間特別長；而另一種外部供電的方式需要VDD接+5V，需要多用一根數(shù)據(jù)線，但是加快了速度的測量。2.1.2DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖2.2傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)（1）64位ROM是芯片的標(biāo)識號。溫度傳感器。溫度傳感器是DS18B20的最重要組成部分也是核心，它的功能是來完成測量溫度時通過編程可將-50°C~125°C范圍內(nèi)的溫度值按照9位、10位、11位、12位的分辨率進(jìn)行量化，上面所描述的每一種的分辨率都是包含有一個符號位，它所對應(yīng)著不同的溫度量化值分別是0.5°C、0.25°C、0.125°C、0.0625°C，它的最高的分辨率是0.0625°C。芯片出廠的時候是有一個默認(rèn)值12位的轉(zhuǎn)換精度，當(dāng)它接收到44H（溫度轉(zhuǎn)換信號）之后，就會開始轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的溫度是以16位帶符號擴展的二進(jìn)制補碼形式所表示的，保存在高速緩存器RAM的第0，1字節(jié)中，它的前五位的二進(jìn)制數(shù)是符號位。當(dāng)它所測的溫度大于0的時候，前五位符號位都為零，只需要將測得的溫度數(shù)值乘于0.0625就可以得到實際上的溫度；如果測得的溫度小于0的時候，前五位符號位均為一，這時候需要將測得的溫度數(shù)值全部取反然后在乘上0.0625即可以得到我們想要得到的實際數(shù)值。高速緩存器。它內(nèi)部的高速緩存器包含一個高速緩存器RAM和一個非易失性可電擦除的EEPRAM。而這個EEPRAM是用來存放配置寄存器、低溫觸發(fā)器TL和高溫觸發(fā)器TH中的信息。配置寄存器。它的作用就是用來確定溫度值的數(shù)值轉(zhuǎn)化率。DS18B20的工作是根據(jù)這個寄存器的分辨率將溫度值轉(zhuǎn)化為比較精確的數(shù)值。DS18B20是需要一個單線端口通訊。在這個條件下，它必須先建立ROM的操作協(xié)議，才可以去完成存儲器和控制的工作。所以，操作器必須要先完成下完五個ROM操作命令之一：①讀ROM；②匹配ROM；③搜索ROM；④跳過ROM；⑤報警搜索。上面所描述的每一個命令對器件的激光ROM部分進(jìn)行操作的時候，在單線總線上掛有多個器件的時候。是可以區(qū)分出來單個器件的，同時也可以向總線控制器指明有幾個器件以及它們是什么類型的器件。當(dāng)一條控制操作命令指示傳感器DS18B20完成一次問的測量的時候，他的測量結(jié)果會存放在傳感器DS18B20的暫存器里面，然后我們在用一條讀取暫存器內(nèi)容的存儲操作命令就可以將暫存器里面的內(nèi)容讀取出來。2.1.3DS18B20的供電模式（1）外部電源供電模式：這種供電模式是將DS18B20的GND接地，DQ作為信號線與總線相連，而VDD和外部電源的正極相連接。（2）這種供電模式是將GND端口和VDD端口都直接接地，而DQ和單總線相連接，51單片機中的一個I/0口和DQ相連。2.1.4DS18B20測量溫度原理主要是由溫度存儲器、斜率累加器、溫度系數(shù)振蕩器、減法計數(shù)器等功能部件所組成完成。斜坡累加器斜坡累加器比較預(yù)置比較預(yù)置 預(yù)置低溫度系數(shù)振蕩器計數(shù)器預(yù)置低溫度系數(shù)振蕩器計數(shù)器 清零 溫度寄存器溫度寄存器 增加高溫度系數(shù)振蕩器計數(shù)器高溫度系數(shù)振蕩器計數(shù)器 停止 圖2.3DS18B20的原理圖DS18B20的測溫流程程：在一個高溫度系數(shù)的振蕩器去確定一個門周期，內(nèi)部的計數(shù)器在這個門周期內(nèi)對一個低溫度系數(shù)的振蕩器的脈沖進(jìn)行計數(shù)來得到溫度值。計數(shù)器被預(yù)置到對應(yīng)-55°C的一個值。如果在這個門周期內(nèi)計數(shù)器達(dá)到0，那么溫度寄存器的值增加，表明所測溫度大于-55°C。在這個同時，計數(shù)器就會被復(fù)位到一個由斜坡式累加器電路確定的值，而這個電路有是用來補償感溫振蕩器的拋物線特性。之后計數(shù)器便開始計數(shù)到0為止，在這個門周期內(nèi)，會重復(fù)這個過程。DS18B20遵循單總線協(xié)議，DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過3個過程：初始化；ROM操作指令；存儲器操作指令；2.1.5DS18B20控制方法DS18B20有六條控制命令：①溫度轉(zhuǎn)換（ConvertT）44H啟動DS18B20進(jìn)行一次的溫度轉(zhuǎn)換。②讀暫存器（Readscartchpad）BEH讀取暫存器第一到第九字節(jié)的內(nèi)容，并且可以隨時隨刻發(fā)出復(fù)位命令去停止數(shù)據(jù)讀取的操作。③寫暫存器（Writescartchpad）4EH允許將數(shù)據(jù)寫入暫存器的兩個字節(jié)內(nèi)即TH、TL字節(jié)。第一個寫進(jìn)TH字節(jié)中，第二個寫進(jìn)TL字節(jié)中。④復(fù)制暫存器（Copyscartchpad）48H把暫存器的TH、TL字節(jié)復(fù)制到EEPRAM中。如果主機在發(fā)出這個命令的同時又發(fā)出其他的操作，DS18B20就會輸出一個“0”，如果已經(jīng)轉(zhuǎn)換結(jié)束就會輸出一個“1”。⑤重新調(diào)EEPRAM（RecallE2）B8H把EEPRAM中的TH、TL字節(jié)重新寫到暫存器TH、TL字節(jié)內(nèi)。⑥讀電源供電方式（Readpowersupply）B4H啟動DS18B20發(fā)送電源供電方式的信號給主CPU，DS18B20就會回到它的電源使用模式，外部電源為1，寄生電源為0。2.2STC89C52的概述2.2.1單片機STC89C52的介紹STC89C52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可檫除只讀存儲器（FPEROM-FlashProgramableandErasableReadOnlyMemory）的低電壓，高性能COMOS8的微處理器，俗稱單片機。該器件采用ATMEL搞密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。STC89C52具體介紹如下：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個機器周期的高電平將使單片機復(fù)位。ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號PSEN(Pin29)：外部存儲器讀選通信號EA/VPP(Pin31)：程序存儲器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲器讀指令。④可編程輸入/輸出引腳（32根）STC89C52單片機有4組8位的可編程I/O口，分別位P0、P1、P2、P3口，每個口有8位（8根引腳），共32根。PO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～P3.7STC89C52主要功能如表所示。表一STC89C52主要功能主要功能特性兼容MCS51指令系統(tǒng)8K可反復(fù)擦寫FlashROM32個雙向I/O口256x8bit內(nèi)部RAM3個16位可編程定時/計數(shù)器中斷時鐘頻率0-24MHz2個串行中斷可編程UART串行通道2個外部中斷源共6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(shè)置睡眠和喚醒功能3設(shè)計內(nèi)容及性能指標(biāo)這個設(shè)計主要就是去介紹在51單片機下設(shè)計的溫度報警系統(tǒng)，清楚的描述了它的硬件的設(shè)計和軟件的設(shè)計，并且對它的每個功能模塊做了比較詳細(xì)的介紹，它的主要功能和指標(biāo)如下：單片機在實時檢測溫度傳感器DS18B20的工作狀態(tài)的同時將DS18B20所得到的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。通電后數(shù)碼管將顯示當(dāng)時環(huán)境的溫度，并且通過按鍵去設(shè)置高溫和低溫的報警溫度，當(dāng)檢測到的溫度高于設(shè)置的報警值的時候，報警系統(tǒng)的指示燈會熄滅，溫度檢測的精確度是0.1度。并具有掉電保存功能，數(shù)據(jù)保存在單片機內(nèi)部EEPOM中，進(jìn)入設(shè)置界面后如果沒有鍵按下系統(tǒng)會在15秒后自動退出設(shè)置界面。4系統(tǒng)方案比較、設(shè)計與論證這個系統(tǒng)主要是由溫度的測量和溫度的設(shè)置以及系統(tǒng)狀態(tài)的顯示三個部分的電路組成，下面將介紹實現(xiàn)這個系統(tǒng)功能的方案。4.1主控制器模塊方案1：選擇可編程邏輯器件（CPLD）作為我們設(shè)計的控制器。CPLD可以完成多種復(fù)雜的邏輯功能，而且它的穩(wěn)定性高、規(guī)模比較大、體積比較小、IO資源非常豐富、且易于我們進(jìn)行多種功能的擴展。采用并行的輸入輸出方式，提高了系統(tǒng)的處理速度，適合作為大規(guī)模控制系統(tǒng)的控制核心。但是我們的系統(tǒng)不需要那么復(fù)雜的邏輯功能而且對數(shù)據(jù)的處理數(shù)度要求也很低，最主要的是這個控制器的成本比較高，所以我們就放棄了這個方案。方案2：選擇STC89C52單片機作為我們系統(tǒng)設(shè)計的控制核心，用它來控制溫度的測量來完成我們所需要的性能指標(biāo)，充分的去分析我們的系統(tǒng)，完成溫度測量的自動控制。而在這一點上，單片機就凸顯出來它的優(yōu)勢——控制快速、方便、簡單。根據(jù)我們設(shè)計的要求來看單片機就可以完全發(fā)揮它資源豐富、強大的控制功能以及可位尋址操作功能。并且，C52單片機的價格也很低廉，它的性能也能完全滿足我們對控制器的要求，所以就選擇了這個方案。4.2溫度測量方案1：采用數(shù)字溫度芯片DS18B20和單片機結(jié)合來測量實際溫度。單片機和溫度傳感器的結(jié)合所需要的電路非常少，且容易控制。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計也比較簡單,體積也小。單片機的軟件編程的自由度大，可通過實現(xiàn)很多種算法和邏輯控制。單片機不僅可以和DS18B20連接使用也可以和PC機連接方便操作。方案2:采用熱電偶溫差電路測溫，通過將參考結(jié)點保持在已知溫度并測量該電壓，便可推斷出檢測結(jié)點的溫度。數(shù)據(jù)采集部分可以使用A/D轉(zhuǎn)化，將所測量的溫度由模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，在單片機的顯示模塊進(jìn)行顯示。但是它們也存在著輸出電壓小、容易遭受來自導(dǎo)線環(huán)影響和漂移較高的缺點，而且這種設(shè)計需要用到A/D轉(zhuǎn)換電路，感溫電路比較麻煩。圖1熱電偶電路圖從上面兩種方案，可以輕易的看出來方案二的測溫裝置能夠測溫度范圍寬、體積小，但是線性誤差較大。而方案一的測溫裝置電路比較簡單、精確度也很高、實現(xiàn)方便、軟件的設(shè)計也比較簡單，因此本次的設(shè)計選擇了方案一。4.3設(shè)置溫度方案1：采用鍵盤輸入設(shè)置溫度，鍵盤則可以用4個按鍵，一個復(fù)位鍵，一個功能設(shè)定鍵，一個加減一個減鍵。四個鍵比較常用，而且用到的接口得到了極好的利用，僅需要4個接口。方案2:可采用4*4矩陣鍵盤，該鍵盤需要8個接口，而我們不需這么多鍵。綜上所述，我們選擇第一種方案。4.4顯示模塊方案1：用數(shù)碼管進(jìn)行顯示。數(shù)碼管的顯示非常簡單，而且使用起來也很方便，顯示的效果簡潔明了故此得到了非常廣泛的應(yīng)用。方案2：用LCD液晶進(jìn)行顯示。LCD由于它的顯示清晰，顯示的內(nèi)容也比較豐富，顯示的信息量大，快速的顯示和方便的使用也使得它得到了廣泛應(yīng)用。單對于此系統(tǒng)我們不需要顯示豐富的內(nèi)容，而且LCD液晶價格貴，因此我們選擇了此方案。綜上所述我們選擇方案14.5電源選取由于本系統(tǒng)采用電池供電，我們考慮了如下幾種方案為系統(tǒng)供電。方案1：選擇5V蓄電池作為測溫系統(tǒng)電源。5V的蓄電池的電流驅(qū)動能力比較強而且它的電壓輸出穩(wěn)定。但是蓄電池的體積過于龐大，在單片機測溫系統(tǒng)中使用的特別麻煩，因此我們放棄了這個個方案。方案2：選擇3節(jié)1.5V的干電池共4.5V做作為系統(tǒng)電源。經(jīng)過實驗的驗證系統(tǒng)工作時，單片機、傳感器的工作電壓穩(wěn)定，可以滿足系統(tǒng)對電源的要求，而且它的更換使用更加方便。所以選擇方案2。5硬件實現(xiàn)以及單元電路設(shè)計硬件是一個工程設(shè)計項目的重要組成部分，他支撐并構(gòu)成一個完整的系統(tǒng)骨架，缺少這一骨架，就只能紙上談兵，虛無縹緲。所以，系統(tǒng)的硬件設(shè)計是設(shè)計中的重點考慮對象。5.1主控制模塊主控制最系統(tǒng)電路如圖5.1所示。圖5.1單片主控電路5.2顯示模塊電路顯示采用四位數(shù)碼管顯示，當(dāng)位選打開時，送入相應(yīng)的段碼，則相應(yīng)的數(shù)碼管打開，關(guān)掉位選，打開另一個位選，送入相應(yīng)的段碼，則數(shù)碼管打開，而每次打開關(guān)掉相應(yīng)的位選時，時間間隔低于20ms，從人類視覺的角度上看，就仿佛是全部數(shù)碼管同時顯示的一樣。顯示電路如圖5.2圖5.2數(shù)碼管顯示數(shù)碼管顯示驅(qū)動電路三極管85504位數(shù)碼管，不僅簡單，而且價格便宜。圖5.3驅(qū)動電路5.4溫度傳感器(DS18B20)電路 6系統(tǒng)軟件設(shè)計6.1程序結(jié)構(gòu)分析主程序調(diào)用了3個子程序，分別是數(shù)碼管顯示程序、溫度信號處理程序、按鍵設(shè)定報警溫度程序。溫度信號處理程序：對溫度芯片送過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，進(jìn)行判斷和顯示。數(shù)碼管顯示程序：向數(shù)碼管的顯示送數(shù)，控制系統(tǒng)的顯示部分。按鍵設(shè)定程序：可以設(shè)定低溫和高溫報警可精確到0.1度。6.2系統(tǒng)程序流圖主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實時顯示、讀出并處理DS18B20的測量的當(dāng)前溫度值，溫度測量每1s進(jìn)行一次。這樣可以在一秒之內(nèi)測量一次被測溫度，主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實時顯示，讀出并處理DS18B20的當(dāng)前溫度值，與設(shè)定的報警溫度比較，其程序流程見圖6.1所示。通過調(diào)用讀溫度子程序把存入內(nèi)存儲中的整數(shù)部分與小數(shù)部分開分存放在不的的兩個單元中，然后通過調(diào)用顯示子程序顯示出來。圖6.1DS18B20溫度流程圖DS18B20初始化程序流程圖在DS18B20工作之前需要進(jìn)行初始化，流程圖如下：發(fā)復(fù)位命令發(fā)復(fù)位命令發(fā)跳過ROM命令初始化成功結(jié)束