【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 硬件電路設(shè)計(jì) 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(zhǎng) 且便于實(shí)現(xiàn)小型化設(shè)計(jì)， 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(jī)接口電路 查看溫度報(bào)警值 查看所設(shè)置的上下報(bào)警值。 LCD 1602 此時(shí)顯示： LOOK ALERT CODE TH:℃ TL:℃ ； 顯示上下報(bào)警值，其中 TH:℃ 是高位報(bào)警值， TL:℃ 是低位報(bào)警值 報(bào)警狀態(tài)顯示 (1) 當(dāng)實(shí)際溫度大于 TH 的設(shè)定值時(shí)， LCD1602 顯示： DS18B20 OK TEMP: ℃ H 關(guān)閉繼電器，蜂鳴器響，表示超溫。 (2) 當(dāng)實(shí)際溫度小于 TL 的設(shè)定值時(shí)， LCD1602 顯示： DS18B20 OK TEMP: ℃ L 蜂鳴器響，表示低于所設(shè)報(bào)警下限溫度值。 DS18B20 溫度傳感器與單片機(jī)的接口電路 基于 AT89C51 的 數(shù)字溫度計(jì) 設(shè)計(jì)與仿真 硬件電路設(shè)計(jì) 12 本設(shè)計(jì)中 DS18B20 溫度傳感器與單片機(jī)接口電路采用外接電源供電方式， 此時(shí)DS18B20 的 1 腳接地， 2 腳作為信號(hào)線， 3腳接電源。 如圖 所示。 圖 外接電源方式 檢測(cè) DS18B20狀態(tài) (1) DS18B20 正常時(shí)則顯示： DS18B20 OK TEMP: ℃ ； 顯示實(shí)際溫度 (2) DS18B20 不正常時(shí)則顯示： DS18B20 ERROR TEMP: ℃ ； 顯示 ―――― 這時(shí)要檢查 DS18B20 是否連接好、接對(duì)，否則要更換一個(gè)新的 DS18B20 芯片。 按鍵與單片機(jī)的接口電路 此設(shè)計(jì)通過四個(gè)按鍵來查看溫度計(jì)的溫度變化，此四個(gè)按鍵分 別定為 K KK K4。如圖 所示。 圖 按鍵接口電路 單 片 機(jī) DS18B20 VDD +5V GND I/O 基于 AT89C51 的 數(shù)字溫度計(jì) 設(shè)計(jì)與仿真 硬件電路設(shè)計(jì) 13 設(shè)定溫度報(bào)警值 K1 ： 進(jìn)入設(shè)定溫度報(bào)警值狀態(tài)。 LCD 1602 顯示： RESET ALERT CODE TH:℃ TL: ℃ K1 : 設(shè)定值加 (UP)、減 (DOWN)方式選擇鍵（默認(rèn)為減少） K2 : TH 值設(shè)定鍵 K3 : TL 值設(shè)定鍵 K4 : 確定鍵 （退出設(shè)定狀態(tài)） K2 或 K3 以減 (DOWN)方式設(shè)定，當(dāng)設(shè)定數(shù)值減到 “0” 時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)換為加 (UP)方式。 K2 或 K3 以加 (UP)方 式設(shè)定，當(dāng)設(shè)定數(shù)值 TH=℃ 、 TL=℃ 時(shí)，設(shè)定數(shù)值均變?yōu)?“0” 。 K4 → 確定并退出設(shè)定溫度報(bào)警值狀態(tài)。 將設(shè)定的溫度報(bào)警值自動(dòng)存入 DS18B20 的 EEROM 中，可永久保存，每次開機(jī)時(shí)自動(dòng)從 DS18B20 的 EEROM 讀出溫度報(bào)警值?；?AT89C51 的 數(shù)字溫度計(jì) 設(shè)計(jì)與仿真 軟件設(shè)計(jì) 14 第四章 軟件設(shè)計(jì) 圖 主程序流程圖 初始化 DS18B20 存在 ? 顯示 DS18B20 ERROR 發(fā)報(bào)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(bào)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(jì) 設(shè)計(jì)與仿真 軟件設(shè)計(jì) 15 本設(shè)計(jì)使用硬件描述語言 Keil C51 進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)，采用 μVision2 的綜合軟件設(shè)計(jì)程序 [12]。 主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時(shí) 顯示、檢測(cè)鳴警信號(hào)和按鍵信號(hào)，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(zhuǎn)換命令子程序 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令，當(dāng)采用 12 位分辨率時(shí)轉(zhuǎn)換時(shí)間約為 750ms，在本程序設(shè)計(jì)中采用 1s 顯示程序延時(shí)法等待轉(zhuǎn)換的完成。溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程 圖 如圖 所示 基于 AT89C51 的 數(shù)字溫度計(jì) 設(shè)計(jì)與仿真 軟件設(shè)計(jì) 16 圖 溫度轉(zhuǎn)換流程圖 計(jì)算溫度子程序 計(jì)算溫度子程序 從 RAM 中讀取值進(jìn)行 BCD 碼 的轉(zhuǎn)換運(yùn)算，其程序流程圖如圖 所示 。 圖 計(jì)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(duì)顯示緩沖器中的顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新操作，當(dāng)最高顯示位為 0時(shí)將符號(hào)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(jì) 設(shè)計(jì)與仿真 軟件設(shè)計(jì) 17 圖 顯示數(shù)據(jù)刷新流程圖 電路 仿真 本 課題 電路運(yùn)用 Proteus 進(jìn)行仿真 [2]，畫好電路圖， 單擊 Play 按鈕，進(jìn)入仿真狀態(tài)， 通過調(diào)節(jié) K K3 按鈕， 出現(xiàn) 如 圖 仿真圖 。 基于 AT89C51 的 數(shù)字溫度計(jì) 設(shè)計(jì)與仿真 軟件設(shè)計(jì) 18 圖 設(shè)定上下限溫度值 圖 顯示溫度在正常 范圍內(nèi) 基于 AT89C51 的 數(shù)字溫度計(jì) 設(shè)計(jì)與仿真 軟件設(shè)計(jì) 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(jì) 設(shè)計(jì)與仿真 軟件設(shè)計(jì) 20 結(jié)果分析 ①對(duì)于 圖 ，通過調(diào)節(jié) K2， K3 按鈕，可以調(diào)節(jié)控制溫度范圍的上下限，上限溫度 TH 可調(diào)范圍 為 ℃ ～ ℃ ，下限溫度 TL 可調(diào)范圍 為 ℃ ～ ℃ 。 在此圖中，上限溫度調(diào)為 ℃ ，下限溫度調(diào)為 ℃ 。 ② 對(duì)于圖 ，所測(cè)溫度在控制范圍內(nèi)，即 ℃ ℃ ℃ 時(shí) ,顯示為℃ ， 蜂鳴器不發(fā)出報(bào)警聲。 ③ 對(duì)于 圖 ， 當(dāng)傳感器采集 外界溫度低于所設(shè)定溫度的 下限 時(shí) ， 即 ℃ ℃時(shí) ， 顯示為 ℃ L， 則 蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲 。 ④ 對(duì)于 圖 ，當(dāng)傳感器采集外界溫度高于所設(shè)定溫度的上限時(shí)， 即℃ ℃ 時(shí)， 顯示為 ℃ H， 則 蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲 。 總之， 仿真 結(jié)果基本能夠符合設(shè)計(jì)要求?；?AT89C51 的 數(shù)字溫度計(jì) 設(shè)計(jì)與仿真 總結(jié) 21 總 結(jié) 該論文主要介紹了數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)過程，主要從元器件開始 談 起，介紹了兩個(gè)主要器件 溫度 傳感器 DS18B20 以及 LCD1602 顯示屏，這兩個(gè)元器件在生活和工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。然后從硬件和軟件兩個(gè)方面來介紹，硬件電路主要介紹 DS18B20 與單片機(jī)的接口電 路，按鍵接口電路，顯示屏 LCD1602 與單片機(jī)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(zhuǎn)換命令流程，溫度計(jì)算子程序流程以及數(shù)據(jù)刷新子程序流程圖。設(shè)計(jì)的具體功能也在仿真結(jié)果中得到現(xiàn)實(shí)的體現(xiàn)。 通過這 次畢業(yè)設(shè)計(jì)也使我對(duì)單片機(jī)技術(shù)有了更進(jìn)一步的了解，實(shí)際操作和課本上的知識(shí)有很大的聯(lián)系，一個(gè)看似很簡(jiǎn)單的電路，要?jiǎng)邮肿龀鰜砭捅容^困難了，因?yàn)槭窃O(shè)計(jì)讓我們?cè)谝院蟮膶W(xué)習(xí)中要注意這點(diǎn)，要把課本上所學(xué)的知識(shí)跟實(shí)際聯(lián)系起來。 有好多的東西，只有我們?nèi)ピ囍隽耍拍苷嬲恼莆?，只學(xué)習(xí)理論有些東西是很難理解的 ，更談不上掌握， 同時(shí)本次電路的設(shè)計(jì)鞏固了所學(xué)知識(shí)，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的興趣，考驗(yàn)了我們借助圖書館、互聯(lián)網(wǎng)搜索、查閱相關(guān)資料，以及綜合能力。從這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我真真正正的意識(shí)到，在以后的學(xué)習(xí)中 ，要理論聯(lián)系實(shí)際，把我們所學(xué)的理論知識(shí)用到實(shí)際當(dāng)中，學(xué)習(xí) 更是如此，這就是我在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中的最大收獲，為以后從事電子電路設(shè)計(jì)、研制電子產(chǎn)品方面的工作奠定了一定的基礎(chǔ)。 基于 AT89C51 的數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)與仿真 參考文獻(xiàn) 22 參考文獻(xiàn) [1] 張培仁 . 基于 C 語言編程 MCS51 單片機(jī)原理與應(yīng)用 . 北京：清華大學(xué)出版社， 2020 [2] 嚴(yán)天峰 . 單片機(jī)應(yīng)用系 統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真調(diào)試 . 北京： 北京航空航天大學(xué)出版社， 2020 [3] 明德剛 . 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