【正文】 的整體性能。 廣州工程技術職業(yè)學院 畢業(yè)設計（論文） 題目： 基于單片機的數(shù)字溫度監(jiān)測系統(tǒng) 系 （院）： 信息工程系 專業(yè)班級： 09 級 計算機應用技術（ 1）班 學生姓名： 學號： 指導教師： 完成日期： 摘 要 隨著 現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)的發(fā)展和人們對生活環(huán)境要求的提高 ，人們需要 對某些特定的環(huán)境 溫度進行 準確地 監(jiān)測 ，進而 控制 控制溫度 。 溫度控制在生產(chǎn)過程中占有相當大的比例 ，溫度檢測 技術已經(jīng)比較成熟。C,最高分辨率可達 186。 從而 實現(xiàn)了數(shù)據(jù)處理功能強大，顯示直觀，界面友好，性價比高的 數(shù)字式溫度檢測系統(tǒng)。 PC munication 目 錄 第一章 緒論 ......................................... 1 課題背景及意義 ................................................ 1 課題設置目的 .................................................. 1 主要實現(xiàn)功能 .................................................. 1 課題研究內(nèi)容 .................................................. 1 第二章 總體方案設計 ................................ 2 基本原理 ...................................................... 2 總體方案設計 .................................................. 2 溫 度傳感器的選擇 .......................................... 2 主控芯片的選擇 ............................................ 2 顯示方式的選擇 ............................................ 3 通信模塊的選擇 ............................................ 4 第三章 開發(fā)工具 ..................................... 5 Proteus 軟件 ................................................. 5 Keil 軟件 .................................................... 7 第四章 詳細設計 ..................................... 8 硬件設計 ...................................................... 8 溫度采集電路 .............................................. 8 顯示電路 .................................................. 9 單片機基礎電路 ........................................... 10 USB 通信模塊 ............................................. 11 軟件設 計 .................................................... 13 下位機程序設計 .......................................... 13 DS18B20 初始化及數(shù)據(jù)處理 ............................ 13 通信端口初 始化及數(shù)據(jù)發(fā)送 ............................. 17 溫度顯示 ............................................. 21 上位機程序 ............................................... 21 MSComm 控件及數(shù)據(jù)相關處 理 ............................ 21 第五章 調(diào)試 ........................................ 26 結(jié) 論 ........................................... 28 參考文獻 ........................................... 29 附 錄 ............................................. 30 附錄 A 下位機程序清單 ................................ 30 附錄 B 上位機代碼清單 ................................ 36 廣州工程技術職業(yè)學院 20xx 屆畢業(yè)設計（論文） 1 第一章 緒論 課題背景及意義 隨著技術的不 斷開發(fā)與應用，近年來單片機發(fā)展十分迅速， 從原始的 4 位機到現(xiàn)在最新的 32 位單片機，其中 8 位單片機的技術最為成熟。 如 傳統(tǒng)的液體溫度計，最大的缺點就是精度不高，而且需要人工讀數(shù)計數(shù)；再如 熱電偶和熱 敏 電阻 ，測出的都是模擬量，需要用到復雜的外設來進行轉(zhuǎn)換 ，從而使精 度和速度都受到了不小的影響。 本 系統(tǒng) 使用 S52 單片機 ，外接數(shù)字式溫度傳感器 DS18B20， 使用 USB 通用串行接口與微機通信， 構成本系統(tǒng)下位機的核心 。 下位機系統(tǒng)主要實現(xiàn)的功能有： a) 處理從 DS18B20 傳入的信號 b) 顯示溫度當前 c) 向 PC 發(fā)送實時數(shù)據(jù) 上位機系統(tǒng)主要實現(xiàn)的功能有： a) 接收從單片機發(fā)送過來的信息 b) 對信息進行多種處理 廣州工程技術職業(yè)學院 20xx 屆畢業(yè)設計（論文） 1 課題研究內(nèi)容 1) 設置與讀取 DS18B20 對硬件結(jié)構簡單的單線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 進行操作，需要用較為復雜的程序完成。 3) 微機 USB口通信 現(xiàn)有的大多數(shù)書籍與資料都是介紹 RS232 串口通信，介紹 USB 通用串行 總線通信的資料相對較少。設置控制功能，對單片機實行控制。 總體方案設計 溫度傳感器的選擇 方案一：采用熱敏電阻，如銅電阻、鉑電阻。這樣使得外部設備的復雜度大大增加，且轉(zhuǎn)換之后可能會出 現(xiàn)較大的延時或測量到的精度 變低。在 0~100 攝氏度時，最大線形偏差小于 1攝氏度；采用單一總線傳輸數(shù)據(jù)，能簡易實現(xiàn)多點測溫。本系統(tǒng)采用 DS18B20作為溫度傳感器。 PIC16F877A是 PIC8 位單片機系列中較為先進且常見的一款。單片機軟件廣州工程技術職業(yè)學院 20xx 屆畢業(yè)設計（論文） 3 編程的自由度大 ，能實現(xiàn)與 PC通信 ，可通過編程實現(xiàn)各種各樣的算術算法和邏輯控制。這與它的優(yōu)越性能是直接相關的。 本系統(tǒng)由于使用到上位機，大多復雜的數(shù)據(jù)處理由上位機完成，所以沒有必要使用性能較為強大的 PIC 系列單片機；出于成本方面考慮，例如流行的PIC16F877A 的零售價一般在 15～ 25 元，價格比 AT89S52 高了不少； C51 的資料 比 PIC 豐富很多。這些段分別由字母 a,b,c,d,e,f,g,dp來表示。如圖 21。 本系統(tǒng)的顯示部分只需要顯示當前的溫度，都是數(shù)字，沒有其他字符；同時出于成本的考慮，字符型 LCD 的價格一般較 高；控制的復雜度方面，控制 LCD顯示遠比 LED 復雜。 RS232 接口 在 TxD 和 RxD 上：邏輯 1(MARK)=3V～ 15V ,邏輯0(SPACE)=+3～ +15V。 方案二： USB 通信模塊。 觸點 功能（主機） 功能（設備） 1 VBUS (－ V) VBUS (－ V) 2 D D 3 D+ D+ 4 接地 接地 USB 采用四線電纜， USB 信號使用分別標記為 D+ 和 D 的雙絞線傳輸，它們各自 使用 半雙工的差分信號并協(xié)同工作，以抵消長導線的電磁干擾。它不僅具有其它 EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、 PCB 設計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設計平臺，其處理器模型支持 805 HC1PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3 AVR、 ARM、 8086和 MSP430等 ， 20xx年即將增加 Cortex 和 DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等，調(diào)試非常方便。因此在仿真和程序調(diào)試時，關心的不再是某些語句執(zhí)行時單片機寄存器和存儲器內(nèi)容的改變 ,而是從工程的角度直接看程序運行和電路工作的過程和結(jié)果。 智能的器件搜索：通過模糊搜索可以快速定位所需要的器件。 圖 31 PROTEUS ISIS界面 2. 完善的電路仿真功能（ Prospice） ProSPICE 混合仿真 ： 基于工業(yè)標準 SPICE3F5，實現(xiàn)數(shù)字 /模擬電路的混合仿真。 生動的仿真顯示 ： 用色點顯示引腳的數(shù)字電平，導線以不同顏色表示其對地電壓大小，結(jié)合動態(tài)器件（如電機、顯示器件、按鈕）的使用可以使仿真更加直觀、生動 高級圖形仿真功能（ ASF）：基于圖標的分析可以精確分析電路的多項指標，包括工作點、瞬態(tài)特性、頻率特性、傳輸特性、噪聲、失真、傅立葉頻譜分析等。 編譯及調(diào)試：支持單片機匯編語言的編輯 /編譯 /源碼級仿真，內(nèi)帶805 AVR、 PIC 的匯編編譯器，也可以與第三方集成編譯環(huán)境（如 IAR、Keil 和 Hitech）結(jié)合，進行高級語言的源碼級仿真和調(diào)試。 多種輸出格式的支持 ： 可以輸出多種格式文件，包括 Gerber 文件的導入或?qū)С?，便利與其它 PCB 設計工具的互轉(zhuǎn)（如 protel）和 PCB 板的設計和加工。掌握這一軟件的使用對于使用 51系列單片機的愛好者來說是十分必要的，如果你使用 C 語言編程，那么 Keil幾乎就是你的不二之選（目前在國內(nèi)你只能買 到該軟件、而你買的仿真機也很可能只支持該軟件），即使不使用 C 語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強大的軟件仿真調(diào)試工具也會令你事半功倍。安裝 MDK 組件 后，可以用于 ARM 開發(fā) 。測溫分辨率可達℃，被測溫度用符號擴展的 16 位數(shù)字量方式串行輸出。由于每一個 DS18B20 都有唯一系列號，因此多個 DS18820 可以存在同一條單總線上。寄生供電有兩個好處： 進行 遠距離測溫時，無需本地電源； 可以在沒有常規(guī)電源的條件下讀 ROM。這樣做的好處是 I/O線上不需要加強上拉，而且總線控制器不用在溫度轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換期間總是保持高電平。 本系統(tǒng)采用外部供電模式。PN8550 的發(fā)射極 E 接上 +5V 電源，基極 B 接上 P0 相應的 I/O 口，集電極 C 接上 LED 數(shù)碼管的各位公共端。從而較方便地完成通信。這都約束了 RS232 串口與 PC 聯(lián)機的單片機設備和使用。這種方法最大的優(yōu)點就是兼容性強，能方便地把 RS232 串口升級成 USB 口通信，但不需要更改原有的通信協(xié)議，唯一的不足就是要安裝上對應的驅(qū)動才能使用 USB通信模塊。出于這些考慮，決定直接購廣州工程技術職業(yè)學院 20xx 屆畢業(yè)設計（論文） 12 買市面上已經(jīng)做好完速通信模塊來使用，從而降低風險及制作難度。 使用前需要安裝 PL2303 所配套的驅(qū)動程序才能正常地使用該模塊。下位機軟件由 C語 言來編寫，通過 C51 編譯器編譯成 HEX 文件，再由編程器把程序文件燒入AT89S52 芯片當中。 DS18B20 初始化及數(shù)據(jù)處理 DS18B20 采用單一總線型設計，外部電路十分簡潔，繪制作電路板時提供了不小的便利。 圖 49 DS18B20初始化 復位代碼如下： 廣州工程技術職業(yè)學院 20xx 屆畢業(yè)設計（論文） 14 圖 410 復位代碼段 完成復位后， DS18B20 進入了等待接收 ROM 操作命令或 RAM操作指令。 2. Read Scratchpad（讀暫存存儲器） [BEh] 這個命令讀取暫存器的內(nèi)容。溫度轉(zhuǎn)換命令被執(zhí)行，而后DS18B20 保持等待狀態(tài)。程序如下： 圖 411 讀數(shù)據(jù)和寫命令代碼段 單片機無論是發(fā)送操作命令還是接收數(shù)據(jù)，都是數(shù)據(jù)都是二進制的形式，所以需要一位位地讀，一位位地寫。 廣州工程技術職業(yè)學院 20xx 屆畢業(yè)設計