【正文】 課題二: 基于AT89C51單片機(jī)的數(shù)顯溫度傳感器設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)目的掌握51單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；掌握溫度傳感器DS18B20的使用；掌握C51的編程方式。二、 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求基于AT89C51單片機(jī)的數(shù)顯溫度傳感器設(shè)計(jì)主要具有如下功能，具體要求如下：1. 溫度傳感器DS18B20檢測(cè)環(huán)境溫度。2. 用4位數(shù)碼管顯示溫度；3. 設(shè)定一個(gè)溫度，當(dāng)檢測(cè)的溫度達(dá)到這個(gè)設(shè)定值時(shí)，用蜂鳴器實(shí)現(xiàn)報(bào)警。三、 設(shè)計(jì)步驟1　 根據(jù)課題，查閱相關(guān)資料。2　 畫(huà)出系統(tǒng)原理框圖，確定基本電路。（電路圖不能在Protuse里畫(huà)，在A4紙上或者用DXP畫(huà)電路圖）3　 在Protuse里進(jìn)行仿真。（仿真結(jié)果出來(lái)后，才發(fā)放元件）4　 按電路原理圖在板子上焊接電路。5　 調(diào)試硬件。6　 撰寫(xiě)電子綜合設(shè)計(jì)報(bào)告:字?jǐn)?shù)約2000～3000字（不包括程序清單），格式見(jiàn)附件2）。7　 最后一個(gè)下午，制作PPT進(jìn)行答辯。題目二：基于AT89C51單片機(jī)的數(shù)顯溫度傳感器設(shè)計(jì)元件名稱型號(hào)數(shù)量單片機(jī)最小開(kāi)發(fā)板STC89C521溫度傳感器DS18B201三極管88501蜂鳴器1LED 紅1電阻10k、3k、2k、1k、5330各5各2位一體數(shù)碼管共陽(yáng)2AC/DC（5V/1A）電源1單排插針 402雙排插針 4029X15cm萬(wàn)用板（3連孔）1杜邦線15附件2：?jiǎn)纹瑱C(jī)原理及其應(yīng)用課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)報(bào)告格式課 題： 基于AT89C51的數(shù)顯溫度傳感器專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化班 級(jí)： 1班學(xué) 號(hào)： 13155747 姓 名： 薛 皓指導(dǎo)教師： 李 敏設(shè)計(jì)日期： 2015年6月19日成 績(jī)：重慶大學(xué)城市科技學(xué)院電氣學(xué)院基于AT89C51單片機(jī)的數(shù)顯溫度傳感器設(shè)計(jì)報(bào)告一、設(shè)計(jì)目的作用本設(shè)計(jì)是一款簡(jiǎn)單實(shí)用的小型數(shù)字溫度計(jì)，所采用的主要元件有傳感器DS18B20，單片機(jī)AT89C52，四位共陰極數(shù)碼管一個(gè)，電容電阻若干。DS18B20支持“一線總線”接口，測(cè)量溫度范圍55176?！?—— +125176?！妗Ｔ?0℃ —— +85176。℃范圍內(nèi),精度為177。176?！?。18B20的精度較差，為177。 2176?！??，F(xiàn)場(chǎng)溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過(guò)程控制、測(cè)溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。本次數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)共分為五部分，主控制器，LED顯示部分，傳感器部分，復(fù)位部分，按鍵設(shè)置部分，時(shí)鐘電路。主控 制器即單片機(jī)部分，用于存儲(chǔ)程序和控制電路；LED顯示部分是指四位共陰極數(shù)碼管，用來(lái)顯示溫度；傳感器部分，即溫度傳感器，用來(lái)采集溫度，進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換；復(fù)位部分，即復(fù)位電路，按鍵部分用來(lái)設(shè)置上下限報(bào)警溫度。測(cè)量的總過(guò)程是，傳感器采集到外部環(huán)境的溫度，并進(jìn)行轉(zhuǎn)換后傳到單片機(jī)，經(jīng)過(guò)單片機(jī)處理判斷后將溫度傳遞到數(shù)碼管顯示。二、設(shè)計(jì)要求基于AT89C51單片機(jī)的數(shù)顯溫度傳感器設(shè)計(jì)主要具有如下功能，具體要求如下：（1）．溫度傳感器DS18B20檢測(cè)環(huán)境溫度。（2）．用兩個(gè)2位一體共陽(yáng)數(shù)碼管顯示溫度；（3）．通過(guò)按鍵開(kāi)關(guān)設(shè)定一個(gè)上限溫度和一個(gè)下限溫度，當(dāng)檢測(cè)的溫度達(dá)到這個(gè)設(shè)定值時(shí)，用蜂鳴器實(shí)現(xiàn)報(bào)警，同時(shí)LED燈閃爍。三、設(shè)計(jì)的具體實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)原理用溫度傳感器，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。（DS18B20數(shù)字溫度傳感器具有單總線的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，可以使用戶輕松地組建起傳感器網(wǎng)絡(luò)，并可使多點(diǎn)溫度測(cè)量電路變得簡(jiǎn)單、可靠，所以在該設(shè)計(jì)中采用DS18B20數(shù)字溫度傳感器測(cè)量溫度。）實(shí)驗(yàn)名稱是“基于AT89C51單片機(jī)的數(shù)顯溫度傳感器設(shè)計(jì)”，涉及到MCS51系列的單片機(jī)，我們首先有設(shè)計(jì)一個(gè)能使單片機(jī)工作的最小系統(tǒng)，然后溫度傳感器將實(shí)時(shí)溫度值送給單片機(jī)，通過(guò)對(duì)單片機(jī)進(jìn)行軟件編程實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理，然后送給LED共陰數(shù)碼管顯示，在對(duì)單片機(jī)編程時(shí)要考慮到要使得能通過(guò)按鍵開(kāi)關(guān)設(shè)置上限報(bào)警溫度及下限報(bào)警溫度，通過(guò)蜂鳴器報(bào)警，在報(bào)警的同時(shí)LED燈同步閃爍。設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中已給出了元件清單，但是我們需要在軟件中對(duì)自己設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行仿真我們還需要畫(huà)出單片機(jī)的最小系統(tǒng)電路?？傮w電路結(jié)構(gòu)框圖所示：共陽(yáng)數(shù)碼管顯示模塊AT89C51單片機(jī)單片機(jī)時(shí)鐘電路及復(fù)位電路DS18BB20溫度傳感器模塊蜂鳴器報(bào)警及LED顯示模塊按鍵控制模塊電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)（詳細(xì)介紹各單元電路的選擇、設(shè)計(jì)及工作原理分析，并介紹有關(guān)參數(shù)的計(jì)算及元器件參數(shù)的選擇等，要求有原理圖。）（1）、硬件設(shè)計(jì)硬件電路設(shè)計(jì)通過(guò)單片機(jī)仿真軟件Proteus ，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求及所給出的元件設(shè)計(jì)出如下電路原理圖，并進(jìn)行了仿真時(shí)鐘及復(fù)位模塊實(shí)驗(yàn)所給的元件中直接已給出了AT89C51的最小系統(tǒng)板，但是我們?cè)谠O(shè)計(jì)電路時(shí)還是你需要畫(huà)出該部分電路，時(shí)鐘復(fù)位為能使單片機(jī)工作的最簡(jiǎn)單的電路，又稱最小系統(tǒng)。具體實(shí)驗(yàn)電路如下： 時(shí)鐘電路有12MHz的晶振及兩個(gè)20~30PF的瓷片電容（無(wú)極性）連接在單片機(jī)的XTAL1及XTAL2連個(gè)端口；復(fù)位電路由10K的電阻，10UF電解電容（有極性）以及按鍵開(kāi)關(guān)組成，接在單片機(jī)的RST口。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障錯(cuò)誤，我想讓系統(tǒng)恢復(fù)初始化狀態(tài)可以通過(guò)對(duì)按動(dòng)按鍵開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)對(duì)電容的充放電從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的復(fù)位。蜂鳴器報(bào)警及LED顯示模塊蜂鳴器用于當(dāng)溫度傳感器的輸入的溫度數(shù)值大于認(rèn)為設(shè)定的上限溫度或者小于下限溫度時(shí)，系統(tǒng)會(huì)給出相應(yīng)的信號(hào)使得蜂鳴器發(fā)出聲音同時(shí)讓LED燈閃爍顯示，從聽(tīng)覺(jué)和視覺(jué)上同時(shí)提出報(bào)警信號(hào)。電路圖如下： ，；LED燈正極通過(guò)1K的電阻上拉接Vcc。共陽(yáng)數(shù)碼管顯示顯示模塊實(shí)驗(yàn)給出的數(shù)碼管為2位一體共陽(yáng)的數(shù)碼管，在實(shí)驗(yàn)顯示中我們需要四個(gè)數(shù)碼管去顯示相應(yīng)的溫度，所以采用兩個(gè)2位一體共陽(yáng)數(shù)碼管并聯(lián)當(dāng)做一個(gè)4位一體的共陽(yáng)數(shù)碼管。電路原理圖如下：數(shù)碼管的使用設(shè)計(jì)到了段選及位選，我們把段選接在單片機(jī)的P0口 ，~，需要注意的是此數(shù)碼管為共陽(yáng)的，所以P0口輸出的低電平完全可以驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的段選顯示，但是位選輸出高電平不足以驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示導(dǎo)致數(shù)碼管的亮度不夠，此時(shí)我們需要在數(shù)碼管的位選段接上相應(yīng)的1K的上拉電阻，這樣數(shù)碼管的亮度就可以明顯的得到提升。DS18BB20溫度傳感器模塊DS18B20溫度傳感器是美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測(cè)溫元件相比，它能直接讀出被測(cè)溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過(guò)簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)9～12位的數(shù)字值讀數(shù)方式。電路圖如下：。按鍵控制模塊按鍵是用來(lái)設(shè)置報(bào)警的上下限溫。K1是用 來(lái)進(jìn)入上下限調(diào)節(jié)模式的，當(dāng)按一下K1進(jìn)入上限調(diào)節(jié)模式，再按一下進(jìn)入下限調(diào)節(jié)模式。在正常模式下，按一下K2進(jìn)入查看上限溫度模式，顯示1s左右自動(dòng)退出；按一下K3進(jìn)入查看下限溫度模式，顯示1s左右自動(dòng)退出；按一下K4消除按鍵音，再按一下啟動(dòng)按鍵音。在調(diào)節(jié)上下限溫度模式下，K2是實(shí)現(xiàn)加1功能， K1是實(shí)現(xiàn)減1功能，K3是用來(lái)設(shè)定上下限溫度正負(fù)的。（2）、軟件設(shè)計(jì)通過(guò)單片機(jī)編程軟件Keil 4進(jìn)行編程，程序部分通過(guò)一個(gè)主函數(shù)和自定義的三個(gè)include include include 頭文件，分別完成溫度的采集轉(zhuǎn)化、通過(guò)鍵盤設(shè)定上下限報(bào)警溫度以及模式的切換、通過(guò)定時(shí)器0延時(shí)使數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示溫度系統(tǒng)的主流程圖： 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)（詳細(xì)介紹實(shí)物連接圖及運(yùn)行程序時(shí)的每種結(jié)果，要求有圖為證，并對(duì)每張圖片進(jìn)行簡(jiǎn)單的說(shuō)明）根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)框圖，查找相關(guān)資料，在Proteus ，在KEIL 4軟件中編寫(xiě)好程序，然后將這兩個(gè)軟件結(jié)合，將寫(xiě)好的程序在Proteus ，然后開(kāi)啟仿真開(kāi)關(guān)，即可顯示設(shè)計(jì)效果，通過(guò)修改硬件電路的同時(shí)結(jié)合程序，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)要求。然后開(kāi)始焊接硬件電路，在多孔板上焊出相應(yīng)的電路，用杜邦線將各個(gè)模塊與單片機(jī)最小系統(tǒng)板連接在一起得到最終電路，用燒錄軟件將程序燒錄進(jìn)單片機(jī)，最終以實(shí)際電路的形式展現(xiàn)出成果。系統(tǒng)的調(diào)試及性能分析：硬件調(diào)試，首先檢查電感的焊接是否正確，然后可用萬(wàn)用表測(cè)試或通電檢測(cè)。軟件調(diào)試可以先編寫(xiě)顯示程序并進(jìn)行硬件的正確性檢驗(yàn)，然后分別進(jìn)行主程序、讀出溫度子程序、溫度轉(zhuǎn)換命令子程序、計(jì)算溫度子程序和現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)刷新子程序等的編程及調(diào)試四、總結(jié)（對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)工作過(guò)程進(jìn)行歸納和綜合，對(duì)設(shè)計(jì)中所存在的問(wèn)題和不足進(jìn)行分析和總結(jié)，提出解決的方法、措施、建議和對(duì)這次設(shè)計(jì)實(shí)踐的認(rèn)識(shí)、收獲和提高。） 通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)使我收獲很多，從一開(kāi)始對(duì)單片機(jī)仿真軟件的使用到后來(lái)漸漸的熟悉，深深感覺(jué)到了我們?cè)谠O(shè)計(jì)電路的時(shí)候?yàn)榱蓑?yàn)證我們方案的可行性，我們必須借助一些仿真軟件，來(lái)模擬我們?cè)O(shè)計(jì)的電路，這樣既可以節(jié)省本也使得我們焊接實(shí)物時(shí)有了很好的依據(jù)，要學(xué)會(huì)以這種方法為基礎(chǔ)再來(lái)焊接電路。通過(guò)系統(tǒng)仿真軟件Proteus和編譯軟件Keil，使我們進(jìn)一步了解了 單片機(jī)的設(shè)計(jì)制作過(guò)程，其中最為困難的是軟件部分，即編程部分，我們上網(wǎng)找了好多資料，雖然經(jīng)過(guò)自己的修改，但還是有很多功能不能實(shí)現(xiàn)，如溫度上下限設(shè)置。由于Proteus并不是很熟練，在使用的過(guò)程中有很多原件的名稱不知道，從而花費(fèi)了大量的時(shí)間查閱資料。在應(yīng)用仿真的過(guò)程中，還出現(xiàn)了仿真軟件出現(xiàn)問(wèn)題，不管怎樣修改程序，結(jié)果在仿真軟件上還是出現(xiàn)錯(cuò)誤，后來(lái)發(fā)現(xiàn)是我們使用的軟件是盜版的所以他可能在仿真過(guò)程中出現(xiàn)錯(cuò)誤，最終決定先將硬件焊接出來(lái)將程序?qū)戇M(jìn)去看看結(jié)果，再對(duì)軟件進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，最后焊接出來(lái)將程序?qū)戇M(jìn)單片機(jī)經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的調(diào)整實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)要求。最后一步的焊接硬件也遇到了不少麻煩。綜上所述我們得出這樣的結(jié)論，應(yīng)該借助軟件仿真證明我們方案的可行性，設(shè)計(jì)時(shí)實(shí)際電路和我們理論上的數(shù)值是有所差別的，我們也要學(xué)會(huì)將理論知識(shí)與實(shí)際結(jié)合起來(lái)，這樣我們才能在實(shí)際中提高自我能力，我們才能真正理解并在實(shí)際中運(yùn)用我們的知識(shí)。五、附錄附錄一：元件清單元件名稱型號(hào)數(shù)量單片機(jī)最小開(kāi)發(fā)板STC89C521溫度傳感器DS18B201三極管88501蜂鳴器1LED 紅1電阻10k、3k、2k、1k、5330各5各2位一體數(shù)碼管共陽(yáng)2AC/DC（5V/1A）電源1單排插針 402雙排插針 402