【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目 數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì) 學(xué) 生 姓 名 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 指 導(dǎo) 教 師 完 成 日 期 2020 年 6 月 13 日 2 目錄 南昌工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書???????????????????????? 3 引言??????????????????????????????????? 5 第 1 章 .數(shù)字溫度計(jì)總體設(shè)計(jì)方案?? ?????????????????????????????????? 6 數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)方案論述???????????????????????? 6 方案一??????????????????????????????? 6 方案二??????????????????????????????? 6 第二章 數(shù)字溫度計(jì)總體詳細(xì)設(shè)計(jì) 主控器???????????????????????????????? 7 特點(diǎn)及特性??????????????????????? ?? 7 ???????????????????????????? 7 ????????????????????????????? 8 ?????????????????????????????? 9 溫度采集部分設(shè)計(jì) 溫度傳感器DS18B20????????????????????????????????? 9 DS18B20 溫度傳感器與單片機(jī)的接口電路???????????????? 13 顯示部分電路設(shè)計(jì) 74LS164 基本知識(shí)?????????????????????????? 14 ??????????????????????????? 16 ?????????????????????????????? 16 ?????????????????????????????? 16 3系統(tǒng)軟件算法分析 ???????????????????????????? 17 ???????????????????????????????? 17 度子程序???????????????????????????? 18 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序?????????????????????????? 18 計(jì)算溫度子程序 ???????????????????????????? 18 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序 ?????????????????????????? 19 數(shù)字溫度計(jì)程序清單 ?????????????????????????? 19 4總結(jié)與體會(huì)??????????????????????????????? 26參考文獻(xiàn)?????????????? ?????????????????? 26 哈佛大學(xué) 3 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 一、畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )題目： 數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì) 二 、畢業(yè) 設(shè)計(jì) (論文 )使用的原始資料 (數(shù)據(jù) )及設(shè)計(jì)技術(shù)要求： 測(cè)溫范圍 50℃ 110℃ 精度誤差小于 ℃ LED 數(shù)碼直讀顯示 可通過人機(jī)接口任意設(shè)定溫度報(bào)警閥值 三 、畢業(yè) 設(shè)計(jì) (論文 )工作內(nèi)容及完成時(shí)間： 周至 周 收集資料，對(duì)課題作知識(shí)準(zhǔn)備。 關(guān)鍵詞： 單片機(jī)，數(shù)字控制，溫度計(jì)， DS18B20， AT89S51 5 第 1 章 .數(shù)字溫度計(jì)總體設(shè)計(jì)方案 數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)方案論證 方案一 由于本設(shè)計(jì)是測(cè)溫電路，可以使用熱敏電阻之類的器件利用其感溫效應(yīng)，在將隨被測(cè)溫度變化的電壓或電流采集過來，進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換后，就可以用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測(cè)溫度顯示出來，這種設(shè) 計(jì)需要用到 A/D 轉(zhuǎn)換電路，感溫電路比較麻煩。 此外， at89s51 設(shè)計(jì)和配置了 振蕩頻率 可為 0hz 并可通過軟件設(shè)置省電模式。 兼容 mcs51 指令系統(tǒng) 2 個(gè) 16 位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器 2 個(gè)外部中斷源 看門狗（ wdt）電路 7 GND：接地。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。 P2 口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4個(gè) TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫“ 1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。在給出地址“ 1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè) ALE 脈沖。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件， XTAL2 應(yīng)不接。 此外， AT89C51 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。 單片機(jī) AT89S51 具有低電壓供電和體積小等特點(diǎn)，四個(gè)端口只需要兩個(gè)口就能滿足電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計(jì)使用系統(tǒng)可用二節(jié)電池供電。 （底視圖） DS18B20 表 1 DS18B20 詳細(xì)引腳功能描述 序號(hào) 名稱 引腳功能描述 1 GND 地信號(hào) 2 DQ 數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳。當(dāng)工作于寄生電源時(shí)，此引腳必須接地。 DS18B20 溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器還包括一個(gè)高速暫存ＲＡＭ和一個(gè)非易失性的可電擦除的 EERAM。DS18B20 工作時(shí)寄存器中的分辨率轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的溫度數(shù)值。因此，在實(shí)際應(yīng)用中要將分辨率和轉(zhuǎn)換時(shí)間權(quán)衡考慮。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以 16位帶符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式存儲(chǔ)在高速暫存存儲(chǔ)器的第１、２字節(jié)。 表 1 DS18B20 溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間表 R0R1000101119101112分辨率/ 位 溫度最大轉(zhuǎn)向時(shí)間/ m s9 3 . 7 51 8 7 . 53 7 57 5 0.... DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換后，就把測(cè)得的溫度值與 RAM 中的 TH、 TＬ字節(jié)內(nèi)容作比較。主機(jī) ROM 的前 56 位來計(jì)算 CRC 值，并和存入 DS18B20 的 CRC 值作比較，以判斷主機(jī)收到的 ROM 數(shù)據(jù)是否正確。 減法計(jì)數(shù)器１對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法 計(jì)數(shù)，當(dāng)減法計(jì)數(shù)器１的預(yù)置值減到０時(shí)，溫度寄存器的值將加１，減法計(jì)數(shù)器１的預(yù)置將重新被裝入，減法計(jì)數(shù)器１重新開始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到減法計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到０時(shí)，停止溫度寄存器的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值就是所測(cè)溫度值。操作協(xié)議為：初使化 DS18B20（發(fā)復(fù)位脈沖）→發(fā) ROM 功能命令→發(fā)存儲(chǔ)器操作命令→處理數(shù)據(jù)。采用寄生電源供電方式時(shí) VDD 端接地。該協(xié)議定義了幾種信號(hào)的時(shí)序：初始化時(shí)序、讀時(shí)序、寫時(shí)序。 DS18B20 的復(fù)位時(shí)序 DS18B20 的讀時(shí)序 對(duì)于 DS18B20 的讀時(shí)序分為讀 0 時(shí)序和讀 1 時(shí)序兩個(gè)過程。 13 對(duì)于 DS18B20 寫 0 時(shí)序和寫 1 時(shí)序的要求不同，當(dāng)要寫 0 時(shí)序時(shí)，單總線要被拉低至少 60us，保證 DS18B20 能夠 在 15us 到 45us 之間能夠正確地采樣 IO 總線上的“ 0”電平，當(dāng)要寫 1 時(shí)序時(shí)，單總線被拉低之后，在 15us 之內(nèi)就得釋放單總線。 顯示電路是使用的串口顯示，這種顯示最大的優(yōu)點(diǎn)就是使用口資源比較少，該顯示電路只使用單片機(jī)的 3個(gè)端口 ， , 4片串入并出移位寄存器 74LS164（ LED 驅(qū)動(dòng)）四只數(shù)碼管采用 74LS164 右移寄存器驅(qū)動(dòng)，顯示比較清晰。 報(bào)警電路的實(shí)現(xiàn) 圖 5 中蜂鳴器可以在被測(cè)溫度不在上下限范圍內(nèi)時(shí)，發(fā)出報(bào)警鳴叫聲音，同時(shí) LED 數(shù)碼管將沒有被測(cè)溫度值顯示 . 報(bào)警上 ,下限調(diào)整電路實(shí)現(xiàn) 圖 5 中有三個(gè)獨(dú)立式按鍵可以分別調(diào)整溫度計(jì)的上下限報(bào)警設(shè)置 ,圖中蜂鳴器可以在被測(cè)溫度不在上下限范圍內(nèi)時(shí)，發(fā)出報(bào)警鳴叫聲音，同時(shí) LED 數(shù)碼管將沒有被測(cè)溫度值顯示，這時(shí)可以調(diào)整報(bào)警上下限，從而測(cè)出被測(cè)的溫度值。其程序流程圖如圖 8 示