【正文】 單片機課程設計論文指導教師：基于DS18B20數字溫度計的設計摘 要本論文主要講述了數字溫度計的設計過程，主要包括硬件設計和程序設計。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半導體公司（現已并入MAXIM公司）于20世紀90年代新推出的一種串行總線技術。該技術只需要一根信號線（將計算機的地址線、數據線、控制線合為一根信號線）便可完成串行通信。控制電路的核心器件就是AT89C51單片機，顯示電路采用８位共陰極ＬＥＤ數碼管。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碼管將溫度顯示出。由于采用了DS18B20作為側位元器件，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。關鍵詞：單片機、顯示電路、溫度傳感器DS18B20目錄1. 設計任務及方案分析2. 芯片功能簡介3. 硬件系統(tǒng)電路設計（一定要有硬件連接圖）4. 軟件編程調試及性能分析（應該包含程序框圖和程序）總結參考文獻謝辭1. 設計任務及方案分析 一、任務要求設計內容：用單片機、溫度傳感器等器件實現溫度采集， 設計要求：。掌握單片機、溫度傳感器、 顯示電路等相關原理與知識；畫出原理圖 軟件設計 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)論文要求交一份設計報告二、設計總體方案及方案論證按照系統(tǒng)的設計要求，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溫度的變化，再根據其隨溫度變化的感應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計模數轉換電路，這會使得電路設計起來比較麻煩。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、實現方案簡介DS18B20采用外接電源方式工作，測出的數據存直接顯示在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公司生產的低電平，高性能CMOS 8位單片機，片內含8k bytes的可反復擦寫的只讀程序存儲器(PEROM)和256 bytes的隨機存取數據存儲器(RAM ),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產，與標準MCS51指令系統(tǒng)及8052產品引腳兼容，片內置通用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雜控制應用場合。 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/數據總線復用口。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅動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。在訪問外部數據存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉換地址(低8位)和數據總線復位，在訪問期間激活內部上拉電阻。（4）P1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TTE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，因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(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/計數器2外部計數脈沖輸入），時鐘輸出T2EX（定時/計數2捕獲/重裝載觸發(fā)和方向控制）（5）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P2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，因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(ILL)。在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數據存儲器(例如執(zhí)行MOVX @DPTR指令)時，P2口送出高8位地址數據。在訪問8位地址的外部數據存儲器(如執(zhí)行MOVX @RI指令)時，P2口輸出P2鎖存器的內容。（6）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。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:復位輸入。當振蕩器工作時，RST引腳出現兩個機器周期以上高電平將使單片機復位。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0）T1（定時/計數1）（外部數據存儲器寫選通）（外部數據存儲器讀選通）（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，復位時內部會鎖存端狀態(tài)。如端為高電平(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的編程允許電源VPP，當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）數據存儲器：AT89C52有256個字節(jié)的內部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。當一條指令訪問7FH以上的內部地址單元時，指令中使用的尋址方式是不同的，也即尋址方式決定是訪問高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中有一個用于構成內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成并聯振蕩電路，對外接電容CC2雖然沒有十分嚴格的要求，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)時間應符合產品技術條件的要求。二 DS18B20功能簡介芯片簡介（1） 適應電壓范圍更寬，電壓范圍： V～，在寄生電源方式下可由數據線供電。（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，全部傳感元件及轉換電