【正文】 宿遷學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）基于51單片機(jī)的數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 李先智 學(xué) 號： 20090802120 系 別： 七系 專 業(yè)： 數(shù)控專業(yè) 指導(dǎo)教師： 劉海洋 評閱教師： 論文答辯日期 版權(quán)歸潘XX(030840635)所有。別重復(fù)上傳啊混蛋~下載后請刪除和修改首頁摘 要隨著科技的不斷發(fā)展，電子設(shè)備的應(yīng)用已經(jīng)取得了非凡的成就。即使是高度集成化的今天，單片機(jī)技術(shù)依舊在我們的日常生活中占據(jù)著重要的地位。溫度是日常生活、工業(yè)、醫(yī)學(xué)、環(huán)境保護(hù)、化工、石油等領(lǐng)域最常用到的一個物理量。測量溫度的基本方法是使用溫度計(jì)直接讀取溫度。最常見到得測量溫度的工具是各種各樣的溫度計(jì)。它們常常以刻度的形式表示溫度的高低，人們必須通過讀取刻度值的多少來測量溫度。利用單片機(jī)和溫度傳感器構(gòu)成的電子式智能溫度計(jì)就可以直接測量溫度，得到溫度的數(shù)字值，既簡單方便，有直觀準(zhǔn)確。本文講敘了一種基于51系列單片機(jī)的數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)過程與仿真結(jié)果。通過Proteus畫圖以及Keil編程，成功的仿真出了能夠?qū)崟r測量溫度并顯示溫度的數(shù)字溫度計(jì)，另外還能夠通過外接的鍵盤設(shè)置一個基準(zhǔn)值，若溫度高于基準(zhǔn)值則會報(bào)警并且發(fā)出控制動作。關(guān)鍵詞：單片機(jī)，溫度計(jì)，仿真，AT89C52，DS18B20AbstractWith the continuous development of science and technology，the application of electronic equipment has made remarkable achievements．Even the highly integrated singlechip technology today，still in our daily life plays an important role in．Temperature is the daily life， industry， medicine， environmental protection，chemical industry，petroleum and other areas of the most monly used of a physical quantity．Temperature measurement is the basic method used to directly read temperature thermometer．The most mon to measuring the temperature of the tool is various thermometer．They often graduated form high and low temperature，people must read through the scale value number to measure temperature．Using single chip puter and a temperature sensor．The electronic type intelligent thermometer can measure temperature，the temperature of the digital values，are simple and convenient，is intuitive and accurate．This article tells of a microcontroller based on the Series 51 digital thermometer39。s design process and simulation results．Through the Proteus drawing and keil programming，a successful simulation of a realtime temperature measurement and display the temperature of the digital thermometer，also can pass through an external keyboard to set a baseline value，if the temperature is higher than the reference value can alarm and send out the feedback action．Keywords：Singlechip Microputer，Thermometer，simulation，AT89C52，DS18B20II目 錄摘 要 IAbstract II1 緒言1．1 課題背景 11．2 課題研究的目的和意義 11．3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 22 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的研究2．1 系統(tǒng)的控制特點(diǎn)與性能要求 42．2 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)原理 42．3 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案分析 52．4 方案的分析比較 63 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3．1 元件選取 83．2 主電路搭建 133．3 顯示電路 143．4 外圍電路建立 154 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4．1 軟件Keil介紹 174．2 程序介紹 184．2．1 傳感器程序 184．2．2 顯示器程序 194．2．3 鍵盤程序 204．2．4 主程序 205 系統(tǒng)仿真及結(jié)果分析5．1 仿真軟件Proteus介紹 225．1．１ 什么是Proteus仿真軟件 225．2 仿真結(jié)果 226 總結(jié)與展望6．1 總結(jié) 276．1．1 硬件方面 276．1．2 軟件方面 276．2 展望 286．2．1 系統(tǒng)硬件 286．2．2 系統(tǒng)軟件 28致 謝 29參考文獻(xiàn) 30附錄 程序 33獨(dú)創(chuàng)性聲明 441 緒言1．1 課題背景工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常需要測量溫度。在設(shè)計(jì)溫度測量系統(tǒng)時，通常需要采用電池供電的極低功耗模塊。傳統(tǒng)的溫度測量手段比較多，但不論是采用分立晶體管，或者是熱電偶，功耗都降不下來。為達(dá)到低功耗要求，采用一枚極低功耗的、帶Flash存儲器的MCU，以及熱敏電阻傳感器、日歷時鐘和液晶模塊(LCD)組成測量系統(tǒng)。采用負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻，具有測量靈敏度高、體積小，電阻值大、價格便宜等特點(diǎn)，且溫度范圍可以從40℃～125℃，精度可達(dá)1％，基本上滿足了行業(yè)中對溫度的測量需求。系統(tǒng)兼顧了溫度測量精度和低功耗兩方面的要求。溫度控制系統(tǒng)在國內(nèi)各行各業(yè)的應(yīng)用雖然已經(jīng)十分廣泛，但從國內(nèi)生產(chǎn)的溫度控制器來講，總體發(fā)展水平仍然不高，同日本、美國、德國等先進(jìn)國家相比，仍然有著較大的差距。成熟的溫控產(chǎn)品主要以點(diǎn)位控制及常規(guī)的PID控制器為主，它們只能適應(yīng)一般溫度系統(tǒng)控制，而用于較高控制場合的智能化、自適應(yīng)控制儀表，國內(nèi)技術(shù)還不十分成熟，形成商品化并廣泛應(yīng)用的控制儀表較少。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及加入WTO，我國政府及企業(yè)對此都非常重視，對相關(guān)企業(yè)資源進(jìn)行了重組，相繼建立了一些國家、企業(yè)的研發(fā)中心，開展創(chuàng)新性研究，使我國儀表工業(yè)得到了迅速的發(fā)展。1．2 課題研究的目的和意義溫度是日常生活、工業(yè)、醫(yī)學(xué)、環(huán)境保護(hù)、化工、石油等領(lǐng)域最常用到的一個物理量。測量溫度的基本方法是使用溫度計(jì)直接讀取溫度。最常見到得測量溫度的工具是各種各樣的溫度計(jì)，例如：水銀玻璃溫度計(jì)，酒精溫度計(jì)，熱電偶或熱電阻溫度計(jì)等。它們常常以刻度的形式表示溫度的高低，人們必須通過讀取刻度值的多少來測量溫度。傳統(tǒng)的方式是采用熱電偶或熱電阻[1]。利用單片機(jī)和溫度傳感器構(gòu)成的電子式智能溫度計(jì)就可以直接測量溫度，得到溫度的數(shù)字值，既簡單方便，有直觀準(zhǔn)確。隨著社會的不斷發(fā)展，人們對自動化集成中調(diào)空的要求日益提高[2]。即使是高度集成化的今天，單片機(jī)技術(shù)依舊在我們的日常生活中占據(jù)著重要的地位?？萍疾粩喟l(fā)展，現(xiàn)代社會對各種信息參數(shù)的采集的準(zhǔn)確度和精確度的要求都有了巨大的增長，然而如何準(zhǔn)確卻又快速的獲取需要的闡述卻受限于當(dāng)代信息基礎(chǔ)的發(fā)展水平。在三大信息技術(shù)中心急采集(傳感器技術(shù))、信息傳遞(通信技術(shù))和信息的處理技術(shù)(計(jì)算機(jī)技術(shù))中，傳感器技術(shù)屬于信息技術(shù)的前沿尖端產(chǎn)品，尤其是溫度傳感技術(shù)，在我國各個領(lǐng)域已經(jīng)引用的非常廣泛，可以說是滲透到社會的每一個領(lǐng)域，人民的生活與環(huán)境的溫度息息相關(guān)，在工業(yè)生產(chǎn)過程中需要實(shí)時測量溫度，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中也離不開溫度的測量，因此研究溫度的測量方法和裝置具有重要的意義。單片機(jī)又稱微控制器，各種單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本上相似[3,2425]。單片機(jī)自問世以來，性能不斷提高和完善，其資源又能滿足很多應(yīng)用場合的需要，加之單片機(jī)具有集成度高、功能強(qiáng)、速度快、體積小、功耗低、使用方便、價格低廉等特點(diǎn)，因此，在工業(yè)控制、智能儀器儀表、數(shù)據(jù)采集和處理、通信系統(tǒng)、高級計(jì)算器、家用電器等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，并且正在逐步取代現(xiàn)有的多片微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)例如：單片機(jī)LPC2148目前在移動產(chǎn)品中有還是具有優(yōu)勢的[4]。單片機(jī)的潛力越來越被人們所重視。特別是當(dāng)前用CMOS工藝制成的各種單片機(jī)，由于功耗低，使用的溫度范圍大，抗干擾能力強(qiáng)，能滿足一些特殊要求的應(yīng)用場合，更加擴(kuò)大了單片機(jī)的應(yīng)用范圍，也進(jìn)一步促使單片機(jī)性能的發(fā)展。而現(xiàn)在的單片機(jī)在農(nóng)業(yè)上頁有了很多的應(yīng)用。1．3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀單片機(jī)是指一個集成在一塊芯片上的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。盡管他的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個完整計(jì)算機(jī)所需要的大部分部件：CPU、內(nèi)存、內(nèi)部和外部總線系統(tǒng)，目前大部分還會具有外存。同時集成諸如通訊接口、定時器，實(shí)時時鐘等外圍設(shè)備。而現(xiàn)在最強(qiáng)大的單片機(jī)系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖像、網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片上。單片機(jī)也被稱為微控制器（Microcontroller），是因?yàn)樗钤绫挥迷诠I(yè)控制領(lǐng)域。單片機(jī)具有低的處理速度和存儲容量小的特點(diǎn)[5]。單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有CPU的專用處理器發(fā)展而來。最早的設(shè)計(jì)理念是通過將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。INTEL的Z80是最早按照這種思想設(shè)計(jì)出的處理器，從此以后，單片機(jī)和專用處理器的發(fā)展便分道揚(yáng)鑣。早期的單片機(jī)都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因?yàn)楹唵慰煽慷阅懿诲e獲得了很大的好評。此后在8031上發(fā)展出了MCS51系列單片機(jī)系統(tǒng)?；谶@一系統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開始出現(xiàn)了16位單片機(jī)，但因?yàn)樾詢r比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。90年代后隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品大發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)得到了巨大的提高。隨著INTEL i960系列特別是后來的ARM系列的廣泛應(yīng)用，32位單片機(jī)迅速取代16位單片機(jī)的高端地位，并且進(jìn)入主流市場。而傳統(tǒng)的8位單片機(jī)的性能也得到了飛速提高，處理能力比起80年代提高了數(shù)百倍。目前，高端的32位單片機(jī)主頻已經(jīng)超過300MHz，性能直追90年代中期的專用處理器，而普通的型號出廠價格跌落至1美元，最高端的型號也只有10美元。當(dāng)代單片機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)不再只在裸機(jī)環(huán)境下開發(fā)和使用，大量專用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在全系列的單片機(jī)上。而在作為掌上電腦和手機(jī)核心處理的高端單片機(jī)甚至可以直接使用專用的Windows和Linux操作系統(tǒng)。2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的研究2．1 系統(tǒng)的控制特點(diǎn)與性能要求該系統(tǒng)是通過CPU(51單片機(jī))計(jì)算溫度值，通過比較當(dāng)前溫度值與設(shè)定的溫度限制范圍的大小關(guān)系。如果超過溫度范圍之后，并且系統(tǒng)需要作出對應(yīng)動作之后，單片機(jī)將會對對應(yīng)的外圍電路發(fā)出動作信號。讓報(bào)警和控制支路對溫度進(jìn)行報(bào)警和控制，從而提示人們或者直接作出應(yīng)對動作。一般的系統(tǒng)都必須有幾個基本的性能要求——穩(wěn)定性，抗干擾能力，精確度，分辨率等。對于家用溫度計(jì)的精確度要求并非太高，所以該系統(tǒng)并未要求有較高的精確度和分辨率，所