【正文】 度及時間。傳統(tǒng)的測溫元件有熱電偶和熱電阻。傳統(tǒng)所使用的溫度計通常都是精度為 1176。電子體溫計與傳統(tǒng)的溫度計相比，具有讀數(shù)方便，測溫范圍廣，測溫速度快、測溫準(zhǔn)確、攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)，其輸出溫度采用數(shù)字顯示，主要用于對溫度比較準(zhǔn)確的場所，或科研實(shí)驗室使用。目前溫度計的發(fā)展很快，從原始的玻璃溫度計管溫度計發(fā)展到了現(xiàn)在的熱電阻溫度計、熱電偶溫度計、數(shù)字溫度計、電子溫度計等等。 溫度傳感器的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下 3 個階段：傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器 (含敏感元件 )；主要是能夠進(jìn)行非電量和電量之間轉(zhuǎn)換；模擬集成溫度傳感器 /控制器；智能溫度傳感器。 陜西國防學(xué)院電子工程系畢業(yè)論文 3 智能溫度傳感器：智能溫度傳感器 (亦稱數(shù) 字溫度傳感器）是在 20 世紀(jì) 90 年代中期問世的。數(shù)字溫度傳感器被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、電子測溫計、醫(yī)療儀器等各種溫度控制系統(tǒng)中。目前，國外已相繼推出多種高速度、高分辨力的智能溫度傳感器，所用的是 9～ 12 位 A/D 轉(zhuǎn)換器，分辨力一般可達(dá) ～℃ 。智能溫度傳感器都具有多種工作模式可供選擇，主要包括單次轉(zhuǎn)換模式、連續(xù)轉(zhuǎn)換模式、待機(jī)模式，有的還增加了低溫極限擴(kuò)展模式，操作非常簡便。 可靠性及安全性設(shè)計：傳統(tǒng)的 A/D 轉(zhuǎn)換器大多采用積分式或逐次比較式轉(zhuǎn)換技術(shù)，其噪聲容限低，抑制混疊噪聲及量化噪聲的能力比較差。 陜西國防學(xué)院電子工程系畢業(yè)論文 4 水電站的建成，在進(jìn)行大壩安全監(jiān)測時，溫度是一個最基本的參數(shù)。測量壩間離合度的裝置安裝在一根長管子上，由于溫度變化，管子也會發(fā)生形變，直接影響到離合度的測量。 以單線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 為溫度敏感元件的儲糧溫檢系統(tǒng)，該系統(tǒng)以PIII300PC 機(jī)為主機(jī)，以 89C51 單片機(jī)為檢測分機(jī)，數(shù) 字傳感器直接與分機(jī)連接，分機(jī)與主機(jī)通過 RS485 總線網(wǎng)進(jìn)行通信，所有的操作通過主機(jī)的菜單命令進(jìn)行。 本課題研究內(nèi)容及方案 本文采用 89C51 單片機(jī)作為控制器，采用 DS18B20 溫度傳感器進(jìn)行單線多點(diǎn)溫度檢測，用 1602 液晶顯示器顯示溫度，記錄并處理數(shù)據(jù)，實(shí)時時鐘顯示，報警電路的實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)擴(kuò)展性非常強(qiáng)，它可以在設(shè)計中加入時鐘芯片 DS1302 以獲取時間數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)處理同時顯示時間，并可以利用 AT24C16 芯片作 為存儲器件，以此來對某些時間點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，利用鍵盤來進(jìn)行調(diào)時和溫度查詢，獲得的數(shù)據(jù)可以通過 MAX232 芯片與計算機(jī)的 RS232 接口進(jìn)行串口通信，方便的采集和整理時間溫度數(shù)據(jù)。如是市面上出現(xiàn)了各式各樣的但均以 51 為內(nèi)核的單片機(jī)，倒是 Intel 公司自己的單片機(jī)卻顯得遜色了。 89C51 單片機(jī)的基本組成框圖見圖 21 圖 21 89C51 單 片機(jī)結(jié)構(gòu) 陜西國防學(xué)院電子工程系畢業(yè)論文 7 由圖 21 可見， 8051 單片機(jī)主要由以下幾部分組成： （ 1） CPU 系統(tǒng)： 8 位 CPU，含布爾處理器；時鐘電路；總線控制邏輯。若需采用外部時鐘電路時，該引腳輸入外部時鐘脈沖。 （ 2） 輸入 /輸出端口 P0/P1/P2/P3： 陜西國防學(xué)院電子工程系畢業(yè)論文 8 P0 口 (～ ， 39~32 腳 )： P0 口是一個漏極開路的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口。在 CPU 訪問片外存儲器時， P0 口分時提供低 8 位地址和 8 位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。在 P1 口作為輸入口使用時，應(yīng)先向 P1 口鎖存地址(90H)寫入全 1,此時 P1 口引腳由內(nèi)部上拉電阻拉成高電平。 P3 口 (～ ， 10~17 腳 )： P3 口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口。 ： (INT0)外部中斷 0 輸入。 ： (WR)外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通。 89C51單片機(jī)的定時 /計數(shù)器 陜西國防學(xué)院電子工程系畢業(yè)論文 9 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，常常會有定時控制需求，如定時輸出、定時檢測、定時掃描等；也經(jīng)常要對外部事件進(jìn)行計數(shù)。與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，它能夠直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡單的編程實(shí)現(xiàn) 9～ 12 位的數(shù)字值讀數(shù)方式。Dsl8B20與單片機(jī)的硬件連接有兩種方法：一是 Vcc接外部電源， GND接地， I/0與單片機(jī)陜西國防學(xué)院電子工程系畢業(yè)論文 10 的 I/0線相連；二是用寄生電源供電，此時 ,~UDD和 GND接地， I/0接單片機(jī) I/0。 獨(dú)特的寄生電源方式有三個好處 ： 1） 進(jìn)行遠(yuǎn)距離測溫時，無需本地電源 2） 可以在沒有常規(guī)電源的條件下讀取 ROM 3） 電路更加簡潔，僅用一根 I/O口實(shí)現(xiàn)測溫 要想使 DS18B20進(jìn)行精確的溫度轉(zhuǎn)換， I/O線必須保證在溫度轉(zhuǎn)換期間提供足夠的能量，由于每個 DS18B20在溫度轉(zhuǎn)換期間工作電流達(dá)到 1mA，當(dāng)幾個溫度傳感器掛在同一根I/O線上進(jìn)行多點(diǎn)測溫時，只靠 ，會造成無法轉(zhuǎn)換溫度或溫度誤差極大。在強(qiáng)上拉方式下可以解決電流供應(yīng)不走的問題，因此也適合于多點(diǎn)測溫應(yīng)用，缺點(diǎn)就是要多占用一根 I/O 口線進(jìn)行 強(qiáng)上拉切換。 64 位光刻 ROM 的排 列是：開始 8 位是產(chǎn)品類型標(biāo)號，接著的 48 位是該 DS18B20 自身的序列號，最后 8 位是前面 56位的循環(huán)冗余校驗碼。第 8 個字節(jié)用于內(nèi)部計算。計數(shù)器 1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行減法計數(shù)，當(dāng)計數(shù)器 1的預(yù)置值減到 0時，溫度寄存器的值將加 1，計數(shù)器 1的預(yù)置將重新被裝入，計數(shù)器 1重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行計數(shù)，如此循環(huán)直到計數(shù)器 2計數(shù)到 0時， DS1 8B20測量溫度原理停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。因此，可用多只DS18B20 同時測量溫度并進(jìn)行告警搜索。 CRC 的函數(shù)表達(dá)式為： CRC=X8 ＋ X5 ＋ X4 ＋ 1。當(dāng)單總線上所掛 DS18B20超過 8 個時，就需要解決微處理器的總線驅(qū)動問題，這 一點(diǎn)在進(jìn)行多點(diǎn)測溫系統(tǒng)設(shè)計時要加以注意。這種情況主要是由總線分布電容使信號波形產(chǎn)生畸變造成的。 1602 字符型 LCD 簡介 字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等點(diǎn)陣式 LCD，目前常用 16*1， 16*2， 20*2 和 40*2 行等的模塊。 第 3 腳： VL 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生 “鬼影 ”，使用時可以通過一個 10K 的電位器調(diào)整對比度。 第 6 腳： E 端為使能端，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。 1602LCD 的指令 說明及時序 1602 液晶模塊內(nèi)部的控制器共有 11 條控制指令，如表 2 所示 。 指令 3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。 指令 5：光標(biāo)或顯示移位 S/C：高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標(biāo)。 指令 9：讀忙信號和光標(biāo)地址 BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。要顯示字符時要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符，圖 28 是 1602 的內(nèi)部顯示地址。 1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（ CGROM）已經(jīng)存儲了 160 個不同的點(diǎn)陣字符圖形，如圖 1058 所示，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母 “A”的代碼是01000001B（ 41H），顯示時模塊把地址 41H 中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母 “A” 1602LCD 的一般初始化（復(fù)位）過程 延時 15mS 寫指令 38H（不檢測忙信號） 延時 5mS 寫指令 38H（不檢測忙信號） 延時 5mS 寫指令 38H（不檢測忙信號） 以后每次寫指令、讀 /寫數(shù)據(jù)操作均需要檢測忙信號 寫 指令 38H：顯示模式設(shè)置 寫指令 08H：顯示關(guān)閉 寫指令 01H：顯示清屏 寫指令 06H：顯示光標(biāo)移動設(shè)置 寫指令 0CH：顯示開及光標(biāo)設(shè)置 DS1302 時鐘芯片 這款芯片的第 8 腳可以接備用電池，較低的功耗讓他可以斷點(diǎn)運(yùn)行較長的一段時間，電路圖如下： 圖 29 DS1302 時鐘芯片電路圖 DS1302 是美國 DALLAS 公司推出的一種高性能、低功耗、帶 RAM 的實(shí)時時鐘芯片，它陜西國防學(xué)院電子工程系畢業(yè)論文 18 可以對年、月、日、周日、時、分、秒進(jìn)行計時，且具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓寬達(dá)～ 。 陜西國防學(xué)院電子工程系畢業(yè)論文 19 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 硬件設(shè)計 ： 本文采用 89C51 單片機(jī)作為主要控制芯片，具體框圖如圖 31 所示。 DS18B20輸出信號全數(shù)字化，便于單片機(jī)處理及控制，采用單總線的數(shù)據(jù)傳輸，可直接 與計算機(jī)連接。只通過三根線進(jìn)行數(shù)據(jù)的控制和傳遞： RST、 I/O、 SCLK。 （ 7）外圍元件 外圍元件可增強(qiáng)系統(tǒng)抗干擾能力，擴(kuò)展其他硬件電路。所有時序均以主機(jī)為陜西國防學(xué)院電子工程系畢業(yè)論文 22 Master，單總線器件為 Slave，每次數(shù)據(jù)的傳輸均從主機(jī)啟動寫時序開始，如果要求單總線器件回送數(shù)據(jù)，則在寫命令后，主機(jī)需啟動讀時序完成數(shù)據(jù)接收。 DS18B20的寫時序也分為寫 0 時序和寫 1 時序兩個過程。讀出數(shù)據(jù)后，需判斷對應(yīng)的溫度是正值還是負(fù)值，當(dāng)溫度值為正值時，直接將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制溫度值 。所以，當(dāng)檢測到有鍵按下或釋放時，應(yīng)通過軟件延時20 ms 左右，避開觸點(diǎn)抖動的影響。若有一個為 “0”，則表示有一個鍵已按下。 報警 子 程序設(shè)計 本課題采用高溫和低溫報警，當(dāng)按下 “循環(huán) ”鍵后，如果某個傳感器的溫度超過或者低于了設(shè)定溫度，液晶顯示器將停止循環(huán)，將只顯示發(fā)出報警的傳感器的溫度值和該傳感器的序列號；當(dāng)按下 “查詢 ”時，在液晶顯示器上顯示同樣的信息。在編譯方面，它也支持 IAR、 Keil和 MPLAB 等多種編譯器。 （ 3） 提供軟件調(diào)試功能，同時支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如 Keil 等軟件。對于這樣的仿真實(shí)驗．從某種意義上講，是彌補(bǔ)了．實(shí)驗和工程應(yīng)用閹脫節(jié)的矛盾和現(xiàn)象。 另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到 Keil C51 生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。 系統(tǒng)調(diào)試與仿真 （ 1）沒有按鍵按下時，顯示“ wele to ndkj!”和“ 09 zidonghua” （ 2）當(dāng)按下第 1 個按鍵時，顯示第 1 個溫度 （ 3）當(dāng)按下第 4 個按鍵時，顯示第 4 個溫度 （ 4）當(dāng)同時按下多個按鍵時，顯示字符“ one key only!” 陜西國防學(xué)院電子工程系畢業(yè)論文 26 結(jié)論 本文介紹了基于 89C52 單片機(jī)的數(shù)字溫度計控制系統(tǒng)的設(shè)計，對整個硬件電路和軟件程序設(shè)計做了分析，文中介紹了數(shù)字溫度計的現(xiàn)狀及發(fā)展，介紹了仿真軟件 proteus 及keil 的基本知識，學(xué)習(xí)了 proteus 的仿真方法和步驟，介紹了數(shù)字溫度計的設(shè)計方案及原理介紹，加深了 52 單片機(jī)的知識了解，介紹 52 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)等?？傊?dāng)?shù)字溫度計利用在很多領(lǐng)域。在我寫本論文的過程中，老師給我提供了許多資料，并對實(shí)踐中出現(xiàn)的問題給予耐心 的 解答，完稿之后在百忙之中仔細(xì)閱讀，給出修改意見，在此對他們表示感謝。write_data(0x4e)。write_data(0x2e)。write_data(shu[t/10000])。write_data(shu[t/100%10])。write_data(shu[t/1000%10])。write_data(0xfe)。write_data(shu[t/100%10])。write_data(shu[(t%100)/10])。write_data(0xdf)。write_data(0x80)。write_data(0x80)。write_data(0x4f)。write_data(0x3a)。write_data(shu[t/1000%10])。write_data(0xfe)。write_data(shu[t/100%10])。write_data(shu[(t%100)/10])。write_data(0xdf)。write_data(0x80)。write_data(0x80)。 //主機(jī)將總線從高電平拉到低電平 delay(100)。 k=DS。 } read() //從 DS18B20 中讀出數(shù)據(jù) { unsigned char i。i++) { DS=0。 //保持 15us 將總線拉到高電平 ,產(chǎn)生讀時間隙 if(DS) date|=0x8000。 //對液晶屏初始化 init(0x38)。 num=read