【正文】 .......................................................................................... 14 第 4 章 數(shù)字溫度計(jì)的軟件設(shè)計(jì) ........................................................................................ 16 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的流程圖 ............................................................................................... 16 數(shù)字溫度計(jì)部分程序清單 .......................................................................................... 18 結(jié) 論 ................................................................................................................................ 24 致 謝 ................................................................................................................................ 25 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................................ 26 長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 第 1 章 前 言 隨著時(shí)代的進(jìn)步和發(fā)展，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)字溫度計(jì)，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。 現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展和傳統(tǒng)工業(yè)改造的逐步實(shí)現(xiàn) 。 能夠獨(dú)立工作的溫度檢測(cè)和顯示系統(tǒng)應(yīng)用于諸多領(lǐng)域 。 傳統(tǒng)的溫度檢測(cè)以熱敏電阻為溫度敏感元件。熱敏電阻的成本低，但需后續(xù)信號(hào)處理電路，而且可靠性相對(duì)較差，測(cè)溫準(zhǔn)確度低，檢測(cè)系統(tǒng)也有一定的誤差 ，所以 傳統(tǒng)的溫度計(jì)有反應(yīng)速度慢、讀數(shù)麻煩、測(cè)量精度不高、誤差大等缺點(diǎn) 。 本設(shè)計(jì)是測(cè)溫電路，首先要選用高性能的 AT89C51 單片機(jī)，保證在惡劣 的工業(yè)環(huán)境下能正常運(yùn)行。單片機(jī) AT89C51 具有低電壓供電和體積小等特點(diǎn)，四個(gè)端口只需要兩個(gè)口就能滿足電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計(jì)使用系統(tǒng)可用二節(jié)電池供電。測(cè)溫傳感器使用二極管結(jié)電壓變化的數(shù)值進(jìn)而轉(zhuǎn)化成溫度的變化，將被測(cè)量溫度變化的電壓或電流采集過(guò)來(lái)，進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換后，就可用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上就可將被測(cè)溫度顯示出來(lái)。這種設(shè)計(jì)電路簡(jiǎn)單，軟件設(shè)計(jì)業(yè)比較簡(jiǎn)單。在單片機(jī)設(shè)計(jì)電路中大多都是使用傳感器，這很容易做到，所以用一只溫度傳感器 DS18B20，它可以很容易直接讀取被測(cè)溫度值，進(jìn) 行轉(zhuǎn)換，這樣可以滿足設(shè)計(jì)條件 【 1】 。 數(shù)字式溫度計(jì)的設(shè)計(jì)將給人們的生活帶來(lái)很大的方便，為人們生活水平的提高做出了貢獻(xiàn)。數(shù)字溫度計(jì)在以后將應(yīng)用于我們生產(chǎn)和生活的各個(gè)方面，數(shù)字式溫度計(jì)的眾多優(yōu)點(diǎn)告訴我們：數(shù)字溫度計(jì)將在我們的未來(lái)生活中應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，它將會(huì) 是傳統(tǒng)溫度計(jì)的理想 的 替代產(chǎn)品 。 長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 第 2 章 數(shù)字溫度計(jì)總體設(shè)計(jì)方案 數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)方案 方案 一： 采用熱敏電阻器件，利用其感溫效應(yīng)，再將隨被測(cè)溫度變化的電壓或電流采集過(guò)來(lái)，進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換后，利用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，然后 在顯示電路上，將被測(cè)溫度顯示出來(lái)。 方案 二： 利 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。 分析上述兩種方案可以看出方案一是 使用熱敏電阻之類的器件利用其感溫效應(yīng)，進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換后， 利 用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上被測(cè)溫度顯示出來(lái)，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。 方案二是利用溫度傳感器直接讀取被測(cè)溫度， 讀數(shù)方便，測(cè)溫范圍廣，測(cè)溫精確，適用 范圍寬 而且 電路簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn) 【 2】 。 綜合方案一和方案二的優(yōu)缺點(diǎn)，我們選擇方案二。 總體設(shè)計(jì)框圖 溫度計(jì)電路設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)方框圖如圖 21 所示，控制器采用單片機(jī) AT89C51，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(shí)現(xiàn)溫度顯示 。 圖 21 總體設(shè)計(jì)方框圖 主 控 制 器 L E D 顯 示 溫度傳感器 單片機(jī)復(fù)位 時(shí)鐘振蕩 報(bào)警點(diǎn)按鍵調(diào)整 長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 第 3 章 數(shù)字溫度計(jì)硬件設(shè)計(jì) 主控制器 AT89C51 AT89C51 的特點(diǎn)及特性： 40 個(gè)引腳， 4K Bytes FLASH 片內(nèi)程序 存儲(chǔ)器 ， 128 Bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器（ RAM）， 32 個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口， 5 個(gè)中斷優(yōu)先級(jí) 2 層中斷嵌套中斷， 2個(gè) 16 位可編程定時(shí) 計(jì)數(shù)器 ， 2 個(gè)全雙工串行通信口，看門狗（ WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器 。 此外， AT89C51 在 空閑模式下， CPU 暫停工作，而 RAM 定時(shí) 計(jì)數(shù)器 ，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié) 振蕩器 而保存 RAM 的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還具有 PDIP、 TQFP 和 PLCC 等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求 【 3】 。 主要功能特性： 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 4k 可反復(fù)擦寫 (1000 次） ISP FLASH ROM 32 個(gè)雙向 I/O 口 工作 電壓 2 個(gè) 16 位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器 時(shí)鐘頻率 033MHZ 全雙工 UART 串行中斷口線 128X8 BIT 內(nèi)部 RAM 2 個(gè)外部中斷源 低功耗空閑和省電模式 中斷喚醒省電模式 3 級(jí)加密位 看門狗（ WDT）電路 軟件設(shè)置空閑和省電功能 靈活的 ISP 字節(jié)和分頁(yè)編程 雙數(shù)據(jù)寄存器指針 管腳功能說(shuō)明： AT89C51 管腳如圖 31 所示： 長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 圖 31 AT89C51 管腳 圖 （ 1） VCC：供電電壓。 （ 2） GND：接地。 （ 3） P0 口： P0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開(kāi)路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當(dāng)P1 口的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作 為原碼輸入口，當(dāng) FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。 （ 4） P1 口： P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)，P1 口作為第八位地址接收。 （ 5） P2 口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個(gè) TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫 “1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作 為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2 口輸出地址的高八位。在給出地址 “1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào) 【 4】 。 （ 6） P3 口： P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL門電流。當(dāng) P3 口寫入 “1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 于外部下拉為低電 平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 P3 口也可作為AT89C51 的一些特殊功能口，如下所示： RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時(shí)器 0 外部輸入） T1（記時(shí)器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 （ 7） RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè) 機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 （ 8） ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無(wú)效 【 5】 。 （ 9） /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。 （ 10） /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式 1 時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存