【文章內容簡介】 硬件電路設計 11 由于 液晶顯示數(shù)字溫度使用方便 、 功耗低 、 顯示直觀 、壽命長 且便于實現(xiàn)小型化設計， 另 外 該模塊顯示字符數(shù)量比以前的七段數(shù)碼管 LED（ Light Emitting Diode）顯示器要多得多。因此選用通用 1602LCD 顯示模塊 [10]。 圖 LCD1602 與單片機接口電路 查看溫度報警值 查看所設置的上下報警值。 LCD 1602 此時顯示： LOOK ALERT CODE TH:℃ TL:℃ ； 顯示上下報警值，其中 TH:℃ 是高位報警值， TL:℃ 是低位報警值 報警狀態(tài)顯示 (1) 當實際溫度大于 TH 的設定值時， LCD1602 顯示： DS18B20 OK TEMP: ℃ H 關閉繼電器，蜂鳴器響，表示超溫。 (2) 當實際溫度小于 TL 的設定值時， LCD1602 顯示： DS18B20 OK TEMP: ℃ L 蜂鳴器響，表示低于所設報警下限溫度值。 DS18B20 溫度傳感器與單片機的接口電路 基于 AT89C51 的 數(shù)字溫度計 設計與仿真 硬件電路設計 12 本設計中 DS18B20 溫度傳感器與單片機接口電路采用外接電源供電方式， 此時DS18B20 的 1 腳接地， 2 腳作為信號線， 3腳接電源。 如圖 所示。 圖 外接電源方式 檢測 DS18B20狀態(tài) (1) DS18B20 正常時則顯示： DS18B20 OK TEMP: ℃ ； 顯示實際溫度 (2) DS18B20 不正常時則顯示： DS18B20 ERROR TEMP: ℃ ； 顯示 ―――― 這時要檢查 DS18B20 是否連接好、接對，否則要更換一個新的 DS18B20 芯片。 按鍵與單片機的接口電路 此設計通過四個按鍵來查看溫度計的溫度變化，此四個按鍵分 別定為 K KK K4。如圖 所示。 圖 按鍵接口電路 單 片 機 DS18B20 VDD +5V GND I/O 基于 AT89C51 的 數(shù)字溫度計 設計與仿真 硬件電路設計 13 設定溫度報警值 K1 ： 進入設定溫度報警值狀態(tài)。 LCD 1602 顯示： RESET ALERT CODE TH:℃ TL: ℃ K1 : 設定值加 (UP)、減 (DOWN)方式選擇鍵（默認為減少） K2 : TH 值設定鍵 K3 : TL 值設定鍵 K4 : 確定鍵 （退出設定狀態(tài)） K2 或 K3 以減 (DOWN)方式設定，當設定數(shù)值減到 “0” 時自動轉換為加 (UP)方式。 K2 或 K3 以加 (UP)方 式設定，當設定數(shù)值 TH=℃ 、 TL=℃ 時，設定數(shù)值均變?yōu)?“0” 。 K4 → 確定并退出設定溫度報警值狀態(tài)。 將設定的溫度報警值自動存入 DS18B20 的 EEROM 中，可永久保存，每次開機時自動從 DS18B20 的 EEROM 讀出溫度報警值。基于 AT89C51 的 數(shù)字溫度計 設計與仿真 軟件設計 14 第四章 軟件設計 圖 主程序流程圖 初始化 DS18B20 存在 ? 顯示 DS18B20 ERROR 發(fā)報警搜索命 顯示溫度 數(shù)據(jù)處理 讀 DS18B20 顯示 DS18B20 OK DS18B20 溫度超限 ? 鳴報警器 有鍵按下嗎 ? 按鍵處理 N N Y Y Y N 基于 AT89C51 的 數(shù)字溫度計 設計與仿真 軟件設計 15 本設計使用硬件描述語言 Keil C51 進行設計開發(fā)，采用 μVision2 的綜合軟件設計程序 [12]。 主程序的主要功能是負責溫度的實時 顯示、檢測鳴警信號和按鍵信號，主程序流程圖如 圖 所示 。 讀出溫度子程序 讀出溫度子程序的主要功能是讀出 RAM 中的字節(jié)，其程序流程圖如圖 所 示 。 圖 讀溫度流程圖 溫度轉換命令子程序 溫度轉換命令子程序主要是發(fā)溫度轉換開始命令，當采用 12 位分辨率時轉換時間約為 750ms，在本程序設計中采用 1s 顯示程序延時法等待轉換的完成。溫度轉換命令子程序流程 圖 如圖 所示 基于 AT89C51 的 數(shù)字溫度計 設計與仿真 軟件設計 16 圖 溫度轉換流程圖 計算溫度子程序 計算溫度子程序 從 RAM 中讀取值進行 BCD 碼 的轉換運算，其程序流程圖如圖 所示 。 圖 計算溫度流程圖 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序主要是對顯示緩沖器中的顯示數(shù)據(jù)進行刷新操作，當最高顯示位為 0時將符號顯示位移入下一位。程序流程圖如圖 所示。 基于 AT89C51 的 數(shù)字溫度計 設計與仿真 軟件設計 17 圖 顯示數(shù)據(jù)刷新流程圖 電路 仿真 本 課題 電路運用 Proteus 進行仿真 [2]，畫好電路圖， 單擊 Play 按鈕，進入仿真狀態(tài)， 通過調節(jié) K K3 按鈕， 出現(xiàn) 如 圖 仿真圖 。 基于 AT89C51 的 數(shù)字溫度計 設計與仿真 軟件設計 18 圖 設定上下限溫度值 圖 顯示溫度在正常 范圍內 基于 AT89C51 的 數(shù)字溫度計 設計與仿真 軟件設計 19 圖 顯示外界溫度小于最低溫度值 圖 顯示外界溫度大于最高溫度值 基于 AT89C51 的 數(shù)字溫度計 設計與仿真 軟件設計 20 結果分析 ①對于 圖 ，通過調節(jié) K2， K3 按鈕，可以調節(jié)控制溫度范圍的上下限，上限溫度 TH 可調范圍 為 ℃ ～ ℃ ，下限溫度 TL 可調范圍 為 ℃ ～ ℃ 。 在此圖中，上限溫度調為 ℃ ，下限溫度調為 ℃ 。 ② 對于圖 ，所測溫度在控制范圍內，即 ℃ ℃ ℃ 時 ,顯示為℃ ， 蜂鳴器不發(fā)出報警聲。 ③ 對于 圖 ， 當傳感器采集 外界溫度低于所設定溫度的 下限 時 ， 即 ℃ ℃時 ， 顯示為 ℃ L， 則 蜂鳴器發(fā)出報警聲 。 ④ 對于 圖 ，當傳感器采集外界溫度高于所設定溫度的上限時， 即℃ ℃ 時， 顯示為 ℃ H， 則 蜂鳴器發(fā)出報警聲 。 總之， 仿真 結果基本能夠符合設計要求?；?AT89C51 的 數(shù)字溫度計 設計與仿真 總結 21 總 結 該論文主要介紹了數(shù)字溫度計的設計過程，主要從元器件開始 談 起，介紹了兩個主要器件 溫度 傳感器 DS18B20 以及 LCD1602 顯示屏，這兩個元器件在生活和工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應用。然后從硬件和軟件兩個方面來介紹，硬件電路主要介紹 DS18B20 與單片機的接口電 路，按鍵接口電路，顯示屏 LCD1602 與單片機的接口電路。軟件方面，主要闡述了程序流程圖，溫度子程序流程圖，溫度轉換命令流程，溫度計算子程序流程以及數(shù)據(jù)刷新子程序流程圖。設計的具體功能也在仿真結果中得到現(xiàn)實的體現(xiàn)。 通過這 次畢業(yè)設計也使我對單片機技術有了更進一步的了解，實際操作和課本上的知識有很大的聯(lián)系，一個看似很簡單的電路，要動手做出來就比較困難了，因為是設計讓我們在以后的學習中要注意這點，要把課本上所學的知識跟實際聯(lián)系起來。 有好多的東西，只有我們去試著做了，才能真正的掌握，只學習理論有些東西是很難理解的 ，更談不上掌握， 同時本次電路的設計鞏固了所學知識，增強了學習的興趣，考驗了我們借助圖書館、互聯(lián)網(wǎng)搜索、查閱相關資料，以及綜合能力。從這次的畢業(yè)設計中，我真真正正的意識到，在以后的學習中 ，要理論聯(lián)系實際，把我們所學的理論知識用到實際當中，學習 更是如此，這就是我在這次畢業(yè)設計中的最大收獲，為以后從事電子電路設計、研制電子產(chǎn)品方面的工作奠定了一定的基礎。 基于 AT89C51 的數(shù)字溫度計設計與仿真 參考文獻 22 參考文獻 [1] 張培仁 . 基于 C 語言編程 MCS51 單片機原理與應用 . 北京：清華大學出版社， 2020 [2] 嚴天峰 . 單片機應用系 統(tǒng)設計與仿真調試 . 北京： 北京航空航天大學出版社， 2020 [3] 明德剛 . DS18B20 在單片機溫控系統(tǒng)中的應用 [J].貴州大學學報， 2020 年（ 1）： 106110 [4] 李建忠，單片機原理及應用，陜西 :西安電子科技大學出版社， [5] 閻石 .數(shù)字電子技術基礎（第四版） [M]. 北京 :高等教育出版社， 1997 [6] 沙占友 .智能化集成溫度傳感器原理與應用 [M]. 北京 :機械工業(yè)出版社 ,2020 [7] 周航慈 .單片機應用程序設計技術 [M].北京 :北京航空航天大學出版社 ,2020 [8] 何立民 . MCS51 系列單片機應用系統(tǒng)設計 [M].北京 :北京航空航天大學出版社 , 1995 [9]《電子線路綜合設計》，華中科技大學出版社，謝自美著， 2020 [10] 李朝青 .單片機原理及接口技術（簡明修訂版） . 北京：北京航空航天大學出版社， 1998 [11] 蔣根深，張明亮，解旭輝，李圣怡 . 基于 DS18B20 的數(shù)字式溫度控制系統(tǒng) . 控制工程 ,2020 [12] 蔣延彪 .單片機原理及應用 [M].重慶 :重慶大學出版社， 2020基于 AT89C51 的 數(shù)字溫度計 設計與仿真 附錄 23 附 錄 系統(tǒng)程序： TEMP_ZH DATA 24H 。實時溫度值存放單元 TEMPL DATA 25H 。 TEMPH DATA 26H 。 TEMP_TH DATA 27H 。高溫報警值存放單 元 TEMP_TL DATA 28H 。低溫報警值存放單元 TEMPHC DATA 29H 。 TEMPLC DATA 2AH K1 EQU K2 EQU K3 EQU K4 EQU BEEP EQU RELAY EQU LCD_X EQU 2FH 。LCD 地址變量 LCD_RS EQU LCD_RW EQU LCD_EN EQU flag1 equ 。DS18B20 是否存在標記 KEY_UD EQU 。設定 KEY 的 UP 與 DOWN 標記