基于單片機(jī)的溫度計(jì)的設(shè)計(jì)_畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2024-09-30 14:33 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 。 16 參考文獻(xiàn) 17 附錄 A 總電路原理圖 18 附錄 B 程序清單 19 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 1頁 共 24頁 摘 要 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，溫度傳感器向著集成工藝和多變量復(fù)合傳感器、智能化傳感器、網(wǎng)絡(luò)化傳感器的方向發(fā)展，各種不同類型的溫度傳感器將會(huì)越來越多的出現(xiàn)在我們的日常生活中，給我們帶來極大的方便。 為了對(duì)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，設(shè)計(jì)了這套溫度顯示系統(tǒng)。系統(tǒng)采用 AT89C51系列單片機(jī)與單線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20采集現(xiàn)場(chǎng)溫度數(shù)據(jù)，并利用 LED顯示。報(bào)告詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的單片機(jī)最小系統(tǒng)、溫度信息采集電路、 LED顯示電路的硬件設(shè)計(jì)，并在分析軟件工作流程的基礎(chǔ)上編寫了相應(yīng)的 C語言源程序 。測(cè)試表明，該系統(tǒng)能有效實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)溫度采集和顯示，并具有較高的精度。 關(guān)鍵詞 AT89C51； DS18B20； LED四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 2頁 共 24頁 第 1 章 方案設(shè)計(jì) 任務(wù)要求利用 單片機(jī) 對(duì)溫度傳感器 DS18B20 進(jìn)行控制，實(shí)時(shí)檢測(cè)外環(huán)境的溫度，并通過數(shù)碼管顯示當(dāng)前溫度。 溫度傳感器顯示控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu) 如圖 21 所示 ，電路包括： DS18B20 傳感器、中央處理器 CPU（ AT89C51）、時(shí)鐘及復(fù)位電路、 LED 顯示器。 圖 21 溫度傳感器顯示控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)框圖 1．溫度信號(hào)采集方案 方案一：選用型號(hào)為 WZB003，分度號(hào)為 BA2 的熱敏電阻為溫度感應(yīng)元件，它適用于 0℃ ～ 500℃ 的溫度測(cè)量范圍，但其對(duì)檢驗(yàn)溫度的精度要求不高。 方案二：用溫度傳感器做溫度感應(yīng)元件，它 硬件接口簡單，性能穩(wěn)定 。 溫度傳感器市場(chǎng)上有很多種類， 可以根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的 溫度傳感器。 單片機(jī)對(duì)溫度傳感器 DS18B20 進(jìn)行控制，實(shí)時(shí)檢測(cè)外環(huán)境的溫度 ， 并通過數(shù)碼管顯示當(dāng)前溫度，要求精度高，檢測(cè)性好， 所以本次設(shè)計(jì)選擇方案二。本設(shè)計(jì)選擇溫度傳感器： DS18B20。它是 單線接口 ， 僅需一根口線與 MCU 連接無需外圍元件 ， 由總線提供電源 ， 測(cè)溫范圍為 ： 55℃ ～ +125℃ ， 測(cè)量精度： ℃ ，反應(yīng)時(shí)間 ≤500ms。 2．顯示方案 方案一：靜態(tài)顯示就是當(dāng) CPU 將要顯示的字或字段碼送到輸出口，顯示器就可以顯示出所要顯示的字符，如果 CPU 不去改寫它，它將一直保持下去；靜態(tài)顯示硬件開銷大，電路復(fù)雜，信息刷新速度慢。 方案二： 動(dòng)態(tài)顯示就是一位一位 地輪流點(diǎn)亮顯示器地各個(gè)位（掃描）。對(duì)于顯示中央處理器 CPU AT89C51 DS18B20 傳感器 LED 顯示器 時(shí)鐘及復(fù)位電路 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 3頁 共 24頁 器的每一位而言，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次；動(dòng)態(tài)顯示耗能較小，但編寫程序較復(fù)雜。動(dòng)態(tài)顯示硬件連接簡單，信息刷新速度快。 本次設(shè)計(jì)由于要求對(duì)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)與控制，所以選擇的是方案二。四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 4頁 共 24頁 第 3 章 硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī)系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 在單片機(jī)內(nèi)部有一振蕩電路，只要在單片機(jī)的 XTAL1 和 XTAL2 引腳外接石英晶體，就構(gòu)成了自激振蕩器并在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號(hào)。圖 31 中電容器 C1和 C2的作用是穩(wěn)定頻率和快速起振，電容值在 5～ 30pF，典型值為 30pF。晶振 CYS的振蕩頻率范 圍在 ～ 12MHz 間選擇，典型值為 12MHz 和 6MHz。 單片機(jī)時(shí)鐘電路 單片機(jī)時(shí)鐘電路如圖 31 所示。 圖 31 單片機(jī)時(shí)鐘電路圖 XTAL1 和 XTAL2 分別為反相放大器的輸入和輸出。該反相放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件， XTAL2 應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 晶振周期（或外部時(shí)鐘信號(hào)周期）為最小的時(shí)序單位，如圖 32 所示。 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 5頁 共 24頁 圖 32 單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào) 成為 S 狀態(tài)，它是晶振周期的兩倍，即一個(gè)時(shí)鐘周期包含 2 個(gè)晶振周期。在每個(gè)時(shí)鐘周期的前半周晶振信號(hào)進(jìn)分頻器后形成兩相錯(cuò)開的時(shí)鐘信號(hào) P1 和 P2。時(shí)鐘信號(hào)的周期也期，相位 1（ P1）信號(hào)有效，在每個(gè)時(shí)鐘周期的后半周期，相位 2（ P2）信號(hào)有效。每個(gè)時(shí)鐘周期有兩個(gè)節(jié)拍（相） P1 和 P2， CPU 以 P1 和 P2 為基本節(jié)拍指揮各個(gè)部件協(xié)調(diào)地工作。 晶振信號(hào) 12 分頻后形成機(jī)器周期，即一個(gè)機(jī)器周期包含 12 個(gè)晶振周期或 6 個(gè)是時(shí)鐘周期。因此，每個(gè)機(jī)器周期地 12 個(gè)振蕩脈沖 可以表示 S1P1， S1P2， S2P1， S2P2， … ，S6P2。 單片機(jī)復(fù)位電路 復(fù)位是使單片機(jī)或系統(tǒng)中的其他部件處于某種確定的初始狀態(tài)。單片機(jī)的工作就是從復(fù)位開始的，當(dāng)在單片機(jī)的 RST 引腳引入高電平并保持 2 個(gè)機(jī)器周期時(shí)，單片機(jī)內(nèi)部就執(zhí)復(fù)位操作（若該引腳持續(xù)保持高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)）。 實(shí)際應(yīng)用中，復(fù)位操作有兩種基本的形式：一種是上電復(fù)位，另一種是上電與按鍵均有效的復(fù)位。如圖 33 所示，本次設(shè)計(jì)采用的是上電復(fù)位。四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 6頁 共 24頁 圖 33 上電復(fù)位電路 上電復(fù)位要求接通電源后，單片機(jī)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操 作。常用的上電復(fù)位如 上圖 所示。上電瞬間 RST 引腳獲得高電平，隨著電容 C1的充電， RST 引腳的高電平將逐漸下降。 RST 引腳的高電平只要能保持足夠的時(shí)間（ 2 個(gè)機(jī)器周期），單片機(jī)就可以進(jìn)行復(fù)位操作。該電路典型的電阻和電容參數(shù)為：晶振為 12MHz 時(shí)， C1 為 10uF， R1 為? ，晶振為 6MHz 時(shí)， C1為 22uF， R1為 1K? 。 單片機(jī)的復(fù)位操作使單片機(jī)經(jīng)入初始化狀態(tài)。初始化后，程序計(jì)數(shù)器 PC=0000H所以程序從 0000H 地址單元開始執(zhí)行。單片機(jī)啟
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