【正文】 單片機課程設(shè)計論文指導(dǎo)教師：基于DS18B20數(shù)字溫度計的設(shè)計摘 要本論文主要講述了數(shù)字溫度計的設(shè)計過程，主要包括硬件設(shè)計和程序設(shè)計。硬件主要包括以AT89C51單片機為主要控制電路、溫度采集電路、顯示電路等。溫度采集傳感器采用的是美國Datlas半導(dǎo)體公司（現(xiàn)已并入MAXIM公司）于20世紀(jì)90年代新推出的一種串行總線技術(shù)。該技術(shù)只需要一根信號線（將計算機的地址線、數(shù)據(jù)線、控制線合為一根信號線）便可完成串行通信?？刂齐娐返暮诵钠骷褪茿T89C51單片機，顯示電路采用８位共陰極ＬＥＤ數(shù)碼管。由單片機控制傳感器的讀寫來測量環(huán)境的溫度，再通過與單片機連接的數(shù)碼管將溫度顯示出。由于采用了DS18B20作為側(cè)位元器件，這使得本溫度計與傳統(tǒng)的溫度計相比，硬件電路相對有減少。因此本溫度計成本降低，使用起來更加的方便。關(guān)鍵詞：單片機、顯示電路、溫度傳感器DS18B20目錄1. 設(shè)計任務(wù)及方案分析2. 芯片功能簡介3. 硬件系統(tǒng)電路設(shè)計（一定要有硬件連接圖）4. 軟件編程調(diào)試及性能分析（應(yīng)該包含程序框圖和程序）總結(jié)參考文獻謝辭1. 設(shè)計任務(wù)及方案分析 一、任務(wù)要求設(shè)計內(nèi)容：用單片機、溫度傳感器等器件實現(xiàn)溫度采集， 設(shè)計要求：。掌握單片機、溫度傳感器、 顯示電路等相關(guān)原理與知識；畫出原理圖 軟件設(shè)計 用PROTEUS軟件對硬件系統(tǒng)進行仿真 兩人一組做實物 按照畢業(yè)論文要求交一份設(shè)計報告二、設(shè)計總體方案及方案論證按照系統(tǒng)的設(shè)計要求，本系統(tǒng)主要分為三個部分：主控制器AT89C51，溫度傳感器DS18B20及驅(qū)動顯示電路。方案比較 測溫元器件方案一：由于本電路是測溫電路，因此可以采用熱敏電阻來感應(yīng)溫度的變化，再根據(jù)其隨溫度變化的感應(yīng)電阻阻值的變化來測得電流的變化進而計算出此時的溫度值，不過這種方案需要設(shè)計模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，這會使得電路設(shè)計起來比較麻煩。方案二、采用溫度傳感器作為溫度采集原件，再通過單片機來控制其工作從而實現(xiàn)對傳感器的控制和溫度的讀取，這使得讀取溫度非常的方便，電路也較前一個方案更加的簡單，操作和設(shè)計起來都更加的容易。故比較兩種方案第二種方案更合適?？刂破骷　∵@個種類較多，可以根據(jù)實際情況選擇，這里選擇ＡＴ89C52單片機。顯示器件由于液晶顯示器較貴，所以這里選用8位共陰極數(shù)碼管作為顯示器件，并且該器件使用起來也十分的方便。三、實現(xiàn)方案簡介DS18B20采用外接電源方式工作，測出的數(shù)據(jù)存直接顯示在LED顯示器上?？傮w方案框圖如下圖所示。主控制器AT89C51DS18B20顯示電路2. 芯片功能簡介一 AT89C51的功能簡介 AT89C51芯片簡介 AT89C52是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電平，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器(PEROM)和256 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器(RAM ),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)及8052產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用8位中央處理器(CPU)和Flash存儲單元，32個可編程I/O口線, 3個16位定時/計數(shù)器, 低功耗空閑和掉電模式。功能強大的AT89C52單片機適合于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場合。 引腳功能說明（1）VCC:電源電壓（2）GND:地（3） 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(fù)用口。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅(qū)動8個TTL邏輯門電路，對端口P0寫“1”時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(zhuǎn)換地址(低8位)和數(shù)據(jù)總線復(fù)位，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。（4）P1口:P1是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級可驅(qū)動(吸收或輸出電流)4個TTE邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)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，因為內(nèi)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(ILL)。與AT89C51不同之處是，(P )和輸入(P ),參見下表。 Flash編程和程序校驗期間，P1接收低8位地址。引 腳 號 功能特性T2（定時/計數(shù)器2外部計數(shù)脈沖輸入），時鐘輸出T2EX（定時/計數(shù)2捕獲/重裝載觸發(fā)和方向控制）（5）P2口:P2是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級可驅(qū)動(吸收或輸出電流)4個TTL邏輯門電路。對端口P2寫“1”，通過內(nèi)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，因為內(nèi)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(ILL)。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口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。（6）P3口:P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口輸出緩沖級可驅(qū)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(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流(ILL)。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，如表42所示。（7）RST:復(fù)位輸入。當(dāng)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(fù)位。P3口的第二功能端口引腳第二功能RXD（串行輸入口）TXD（串行輸出口）（外中斷0）（外中斷1）T0（定時/計數(shù)0）T1（定時/計數(shù)1）（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）（8）/VPP:外部訪問允許。欲使CPU僅訪問外部程序存儲器(地址為0000HFFFFH ) 。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(fù)位時內(nèi)部會鎖存端狀態(tài)。如端為高電平(接VCC端)，CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。Flash存儲器編程時，該引腳加上+12V的編程允許電源VPP，當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓VCC 。（9）XTAL1:振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。（10）XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。（11）數(shù)據(jù)存儲器：AT89C52有256個字節(jié)的內(nèi)部RAM,80HFFH高128個字節(jié)與特殊功能寄存器(SFR)地址是重疊的，也就是高128。字節(jié)的RAM和特殊功能寄存器的地址是相同的，但在物理上它們是分開的。當(dāng)一條指令訪問7FH以上的內(nèi)部地址單元時，指令中使用的尋址方式是不同的，也即尋址方式?jīng)Q定是訪問高128字節(jié)。RAM還是訪問特殊功能寄存器。如果指令是直接尋址方式則為訪問特殊功能寄存器。（12）中斷：AT89C52共有6個中斷向量:兩個外中斷（INT0和INT1），3個定時器中斷(定時器0, 1, 2)和串行口中斷。（13）時鐘振蕩器: AT89C52中有一個用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器，振蕩電路參見圖41（a）圖所示。外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容CC2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路，對外接電容CC2雖然沒有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，我們推薦電容使用30pF士10pF，而如果使用陶瓷諧振器，建議選擇40pF士l0pF。用戶也可以采用外部時鐘。采用外部時鐘的電路如圖41（b）圖所示。這種情況下，外部時鐘脈沖接到XTAL1端，即內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端，XTAL2則懸空。 由于外部時鐘信號是通過一個2分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時鐘信號的，所以對外部時鐘信號的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時間和最大的低電平持續(xù)時間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。二 DS18B20功能簡介芯片簡介（1） 適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍： V～，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電。（2） 獨特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。（3） DS18B20在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電