【正文】 ...........................16 溫度報(bào)警電路 ...................................................17 復(fù)位電路 .......................................................18 時(shí)鐘電路 .......................................................19 顯示電路 .......................................................20 主電路原理圖 ...................................................21四. 軟件設(shè)計(jì) ........................................................23 概述 ...........................................................23 主程序模塊 .....................................................23 各模塊流程設(shè)計(jì) .................................................24 報(bào)警模塊流程 ...................................................27五. 仿真 ............................................................29 PROTEUS 介紹 ...................................................29 ALTIUM DESIGNE 介紹 ............................................30 .........................................................33目錄ii 焊接 ...........................................................33 調(diào)試 ...........................................................33七. 總結(jié)與體會(huì) ......................................................35致謝 ................................................................37參考文獻(xiàn) ............................................................39附錄 ................................................................41第一部分 緒論 1第一部分 緒論 研究背景隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展和傳統(tǒng)工業(yè)改造的逐步實(shí)現(xiàn)，人們?cè)谏a(chǎn)過(guò)程中會(huì)越來(lái)越關(guān)注精密而實(shí)用的儀器，能夠獨(dú)立工作的溫度檢測(cè)和顯示系統(tǒng)應(yīng)用于諸多領(lǐng)域。因此本設(shè)計(jì)就嘗試通過(guò)編程與芯片的結(jié)合來(lái)解決傳統(tǒng)數(shù)字溫度計(jì)的弊端，設(shè)計(jì)出新型數(shù)字溫度計(jì)。開(kāi)發(fā)此產(chǎn)品后也可方便應(yīng)用安裝在小至家庭大到工廠車間，小至一個(gè)芯片大到一個(gè)機(jī)械設(shè)備。單片機(jī)把采集到的溫度進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換后，顯示電路采用 LCD 液晶顯示器以動(dòng)態(tài)掃描法直讀顯示。在0—100攝氏度時(shí)，最大線形偏差小于1攝氏度。圖 單片機(jī)小系統(tǒng)電路數(shù)字顯示溫度計(jì)的設(shè)計(jì)6 AT89S51 單片機(jī)的主要特性：（1）兼容 MCS51 指令系統(tǒng)，4K 字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器；（2）8k 可反復(fù)擦寫(xiě)(大于 1000 次）Flash ROM；（3）壽命為 1000 次寫(xiě)/擦周期，數(shù)據(jù)保留時(shí)間可 10 年以上；（4）全靜態(tài)工作模式：0Hz33Hz；（5）三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定；（6）128*8 位內(nèi)部 RAM，32 可編程 I/O 線；（7）兩個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，6 個(gè)中斷源；（8）全雙工串行 UART 通道，低功耗的閑置和掉電模式；（9）低功耗空閑和掉電模式，軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能；(10）有 PDIP、PQFP、TQFP 及 PLCC 等幾種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。第三不封 硬件設(shè)計(jì) 7圖 PDIP 封裝的 AT89C52 引腳圖（1）P0 口P0 口是一組 8 位漏極開(kāi)路型雙向 I/O 口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。Flash 編程和程序校驗(yàn)期間，P1 接收低 8 位地址。對(duì) P3 口寫(xiě)入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。要注意的是：每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。欲使 CPU 僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為 0000H—FFFFH） ，EA 端必須保持低電平（接地） ?！?；（6）可編程的分辨率為 9～12 位，對(duì)應(yīng)的可分辨溫度分別為 ℃、℃、℃和 ℃，可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫；（7）在 9 位分辨率時(shí)最多在 內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字，12 位分辨率時(shí)最多在 750ms 內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快；（8）測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，以“一線總線”串行傳送給 CPU，同時(shí)可傳送 CRC 校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力；（9）負(fù)壓特性：電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給計(jì)數(shù)器 1。光刻 ROM 的作用是使每一個(gè) DS18B20 都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè) DS18B20 的目的。R1 和 R0 用來(lái)設(shè)置分辨率，如下表所示：（DS18B20 出廠時(shí)被設(shè)置為 12 位）表 ：溫度分辨率設(shè)置表R1 R0 分辨率 溫度最大轉(zhuǎn)換時(shí)間0 0 9 位 0 1 10 位 1 0 11 位 375ms1 1 12 位 750ms數(shù)字顯示溫度計(jì)的設(shè)計(jì)14 高速暫存存儲(chǔ)器高速暫存存儲(chǔ)器由 9 個(gè)字節(jié)組成，其分配如表 所示。 第三不封 硬件設(shè)計(jì) 15表 ：ROM 指令表指令 約定代碼 功能讀 ROM 33H 讀 DS1820 溫度傳感器 ROM 中的編碼（即 64 位地址）符合 ROM 55H 發(fā)出此命令之后，接著發(fā)出 64 位 ROM 編碼，訪問(wèn)單總線上與該編碼相對(duì)應(yīng)的 DS1820 使之作出響應(yīng)，為下一步對(duì)該 DS1820 的讀寫(xiě)作準(zhǔn)備。 復(fù)制暫存器 48H將 RAM 中第 3 、4 字節(jié)的內(nèi)容復(fù)制到 EEPROM 中。當(dāng)將總線電纜改為雙絞線帶屏蔽電纜時(shí)，正常通訊距離可達(dá) 150m，當(dāng)采用每米絞合次數(shù)更多的雙絞線帶屏蔽電纜時(shí)，正 常通訊距離進(jìn)一步加長(zhǎng)。工作于寄生電源方式時(shí)，VDD 和 GND 均接地,他在需要遠(yuǎn)程溫度探測(cè)和空間受限的場(chǎng)合特別有用，原理是當(dāng) 1Wire 總線的信號(hào)線 DQ 為高電平時(shí)，竊取信號(hào)能量給 DS18B20 供電，同時(shí)一部分能量給內(nèi)部電容充電，當(dāng) DQ 為低電平時(shí)釋放能量為 DS18B20 供電。由于DS18B20只有一根數(shù)據(jù)線，因此它和主機(jī)（單片機(jī)）通信是需要串行通信，而AT89S51有兩個(gè)串行端口，所以可以不用軟件來(lái)模擬實(shí)現(xiàn)。復(fù)位要求主 CPU 將數(shù)據(jù)線下拉 500 微秒，然后釋放，當(dāng) DS18B20 收到信號(hào)后等待16～60 微秒左右，后發(fā)出 60～240 微秒的存在低脈沖，主 CPU 收到此信號(hào)表示復(fù)位成功。 圖 復(fù)位電路 時(shí)鐘電路單片機(jī)的晶振頻率低于 40MHZ，所用我們采用 12MHZ，加兩個(gè) 30p 電容。 LCD12864 引腳接口LCD12864 采用標(biāo)準(zhǔn)的 20 腳接口，其中: 第 1 腳：VSS 為地電源第 2 腳：VDD 接 5V 正電源第 3 腳：V0 為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度第 4 腳：RS 為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。第 20 腳:接地引腳。第四部分 軟件設(shè)計(jì) 25第四部分 軟件設(shè)計(jì) 概述整個(gè)系統(tǒng)的功能是由硬件電路配合軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)硬件基本定型后，軟件的功能也就基本定下來(lái)了。（2）溫度測(cè)試及處理程序：對(duì)溫度芯片送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，進(jìn)行判斷和顯示。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB 設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持 805HC1PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3AVR、ARM、8086 和MSP430 等，2022 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。數(shù)字顯示溫度計(jì)的設(shè)計(jì)28 Designer 介紹Altium Designer 是 PORTEL 公司在 80 年代末推出的 EDA 軟件 PORTEL 的升級(jí)版本，在電子行業(yè)的 CAD 軟件中，它當(dāng)之無(wú)愧地排在眾多 EDA 軟件的前面，是電子設(shè)計(jì)者的首選軟件，它較早就在國(guó)內(nèi)開(kāi)始使用，在國(guó)內(nèi)的普及率也最高，有些高校的電子專業(yè)還專門(mén)開(kāi)設(shè)了課程來(lái)學(xué)習(xí)它，幾乎所有的電子公司都要用到它，許多大公司在招聘電子設(shè)計(jì)人才時(shí)在其條件欄上常會(huì)寫(xiě)著要求會(huì)使用Altium Designe。（4）所焊出來(lái)的焊點(diǎn)要求圓滑、光亮、防止虛焊、搭焊和散錫。電烙鐵與水平面大約成 60℃角。 調(diào)試對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)試是將溫度傳感器置于被監(jiān)測(cè)溫度處，接通系統(tǒng)電源，系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行，隨著溫度的不斷上升，顯示溫度不斷變化，離開(kāi)被監(jiān)測(cè)溫度處，顯示溫度不斷下降。第七部分 總結(jié)與體會(huì) 33第七部分 總結(jié)與體會(huì)作為一名信息技術(shù)方面的大二學(xué)生，通過(guò)這半年的時(shí)間在對(duì)本課題的設(shè)計(jì)過(guò)程中，深深地體會(huì)到“工欲善其事，必先利其器”的道理，生活中無(wú)論做什么事都應(yīng)該事前有充分的準(zhǔn)備，做到心中有數(shù)，才能更好的完成任務(wù)。要做好一個(gè)比賽的設(shè)計(jì)，就必須做到：在設(shè)計(jì)程序之前，對(duì)所用單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有一個(gè)系統(tǒng)的了解，知道該單片機(jī)有哪些資源；要有一個(gè)清晰的思路和一個(gè)完整的軟件流程圖；在設(shè)計(jì)程序時(shí)，不能妄想一次將整個(gè)程序設(shè)計(jì)好，反復(fù)修改、不斷改進(jìn)是程序設(shè)計(jì)的必經(jīng)之路；要養(yǎng)成注釋程序的好習(xí)慣，這樣為資料的保留和交流提供了方便；在設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題要記錄，以免下次遇到同樣的問(wèn)題。至此，衷心感謝各位老師及同學(xué)多年來(lái)的辛勤培育和教導(dǎo)！并衷心祝愿老師：工作順利！身體健康！萬(wàn)事如意！參考文獻(xiàn) 37參考文獻(xiàn)[1] 楊振江,單片機(jī)原理與實(shí)踐指導(dǎo)[M],北京：中國(guó)電力出版社,2022[2] 夏繼強(qiáng),單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)培訓(xùn)教程——實(shí)踐篇[M],北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2022.[3] 郭天祥，51 單片機(jī)程序設(shè)計(jì)教程 哈爾濱 電子工業(yè)出版社 2022[4] 祈偉 楊亭.《單片機(jī) C51 程序設(shè)計(jì)教程與實(shí)驗(yàn)》 ［M］北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2022 年.[5] 康華光. 電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分） （第五版）[M]. 武漢：華中科技大學(xué)出版社, 2022.[7] 51 單片機(jī)設(shè)計(jì)與仿真基于 keil 與 proteus 丁明亮 ：北京航天航空大學(xué)出版社[8] 張毅剛,彭喜元，孟升衛(wèi)，劉兆慶.《MCS51 單片機(jī)使用子程序設(shè)計(jì)》[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2022 年. [9] 魏大慧，《基于 AT89S52 單片機(jī)的數(shù)字溫度控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)》[D][10] 張?jiān)?，張炎，趙延軍，《基于 DS18B20 溫度傳感器的數(shù)字溫度計(jì)》[D],2022 年.附錄 39附錄附錄 1：源程序代碼功能：實(shí)現(xiàn)對(duì) DS18B20 的讀取原理：?jiǎn)慰偩€協(xié)議注意：?jiǎn)慰偩€協(xié)議對(duì)延時(shí)要求比較嚴(yán)格，此程序中采用的是 的晶振。j++) for(i=0。delay_1ms(5)。 P0 = dat。} else if (X==2) {X=0x88。 //顯示開(kāi)，關(guān)光標(biāo)數(shù)字顯示溫度計(jì)的設(shè)計(jì)42 delay_1ms(5)。sbit K1 = P1^0。uchar code cdis6[ ] = {TH: TL: }。 //溫度報(bào)警值顯示unsigned char data RomCode[8] = {0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00}。unsigned char crc。 //DQ 復(fù)位 Delay(8)。 return(presence)。 // 給脈沖信號(hào) if(DQ) dat |= 0x80。0x01。 //寫(xiě) THWriteOneChar(temp_alarm[1])。 // 讀序列碼的操作 for (j = 0。 x++) { crcbuff=RomCode[x]。 } 數(shù)字顯示溫度計(jì)的設(shè)計(jì)48 crcbuff = 1。 }/*******************************************************************//*