【正文】 儲(chǔ)器（NVSRAM）技術(shù)；②片內(nèi)具有256字節(jié)RAM，8KB的可在線編程（ISP）FLASH存儲(chǔ)器；③有2種低功耗節(jié)電工作方式：空閑模式和掉電模式；④片內(nèi)含有一個(gè)看門狗定時(shí)器（WDT），WDT包含一個(gè)14位計(jì)數(shù)器和看門狗定時(shí)器復(fù)位寄存器(WDTRST)，只要對(duì)WDTRST按順序先寫入01EH，后寫入0E1H，WDT便啟動(dòng)，當(dāng)CPU由于擾動(dòng)而使程序陷入死循環(huán)或“跑飛”狀態(tài)時(shí)，WDT即可有效地使系統(tǒng)復(fù)位，提高了系統(tǒng)的抗干擾性能。DS1302控制電路DS18B20控制電路0AT89S52單片機(jī)LCD顯示鍵盤AT24C02存儲(chǔ) 圖31電路框圖 單片機(jī)的控制部分 單片機(jī)的有關(guān)知識(shí) AT89S52管腳圖如圖32所示。 綜上所述，我采用方案二。比較兩種方案，用數(shù)碼管只能顯示簡(jiǎn)單的數(shù)字，本系統(tǒng)需要顯示時(shí)間、年、月、溫度等其它信息，所以采用顯示功能較好的液晶顯示器。但是它外形美觀，方便節(jié)能，顯示的信息容量大，適合于多功能設(shè)計(jì)。但是只能顯示簡(jiǎn)單的數(shù)字，無(wú)法顯示其他項(xiàng)目，比較單一，不適合用作多功能設(shè)計(jì)，而本設(shè)計(jì)期望實(shí)現(xiàn)其它功能。所以我方案二。 時(shí)鐘的功能方案一，是用軟件實(shí)現(xiàn)，直接用單片機(jī)的定時(shí)器編程以實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘。DSI8B20能提供9位溫度讀數(shù)，它無(wú)需任何外圍硬件，方便地構(gòu)成溫度檢測(cè)系統(tǒng)。DS18B20可直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，而且每片DS18B20都有唯一的產(chǎn)品號(hào)并可存入其ROM中，在構(gòu)成大型溫度測(cè)控系統(tǒng)時(shí)可在單線上掛接任意多個(gè)DS18B20芯片。但是，它們也存在著輸出電壓小、容易遭受來(lái)自導(dǎo)線環(huán)路的噪聲影響以及漂移較高的缺點(diǎn)。通過(guò)將參考結(jié)點(diǎn)保持在已知溫度并測(cè)量該電壓，便可推斷出檢測(cè)結(jié)點(diǎn)的溫度。方案二，采用熱電偶：熱電偶由兩個(gè)焊接在一起的異金屬導(dǎo)線所組成。熱敏電阻可靠性差、測(cè)量溫度準(zhǔn)確度低，且必須經(jīng)過(guò)專門的接口電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后才能由微處理器進(jìn)行處理。 溫度探測(cè)的功能方案一，采用熱敏電阻：熱敏電阻是利用半導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度變化而變化的性質(zhì)制成的，是低成本溫度傳感器，是線性最差的溫度傳感器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52單片機(jī)為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、有效的解決方案。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。而且在執(zhí)行動(dòng)態(tài)刷新的時(shí)候讀取EEPROM的速度慢，刷新頻率受到限制。技術(shù)比較熟練，應(yīng)用廣泛，現(xiàn)在的51系列技術(shù)硬件發(fā)展的也非常得快，也出現(xiàn)了許多功能非常強(qiáng)大的單片機(jī)，因此使用單片機(jī)可以實(shí)現(xiàn)要求的基本功能。按照系統(tǒng)的設(shè)計(jì)功能要求，本時(shí)間溫度計(jì)系統(tǒng)由DS18B20測(cè)溫后，存放在暫存寄存器中，單片機(jī)讀出溫度信息并計(jì)算出溫度值，經(jīng)程序處理后通過(guò)液晶進(jìn)行循環(huán)顯示。設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要由輸入部分、測(cè)量部分、控制部分、指示部分組成。71天津工程師范學(xué)院2009屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)2 方案設(shè)計(jì)與論證 方案設(shè)計(jì)框圖本設(shè)計(jì)主要是想通過(guò)液晶顯示溫度傳感器測(cè)試的溫度。有的產(chǎn)品還帶多路選擇器、中央控制器（CPU）、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）和只讀存儲(chǔ)器（ROM）。目前，國(guó)際上已開(kāi)發(fā)出多種智能溫度傳感器系列產(chǎn)品。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(wèn)世的。模擬集成溫度傳感器是在20世紀(jì)80年代問(wèn)世的，它將溫度傳感器集成在一個(gè)芯片上、可完成溫度測(cè)量及模擬信號(hào)輸出等功能。 溫度傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀溫度傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀如下：1）傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器——熱電偶傳感器 熱電偶傳感器是工業(yè)測(cè)量中應(yīng)用最廣泛的一種溫度傳感器，它與被測(cè)對(duì)象直接接觸，不受中間介質(zhì)的影響，具有較高的精度；測(cè)量范圍廣，可從50~1600℃進(jìn)行連續(xù)測(cè)量,特殊的熱電偶如金鐵——鎳鉻，最低可測(cè)到269℃，鎢——錸最高可達(dá)2800℃。常用的是輻射熱交換原理。但對(duì)于運(yùn)動(dòng)的、熱容量比較小的及對(duì)感溫元件有腐蝕作用的對(duì)象，這種方法將會(huì)產(chǎn)生很大的誤差。 ，通過(guò)熱傳導(dǎo)及對(duì)流原理達(dá)到熱平衡，這是的示值即為被測(cè)對(duì)象的溫度。目前，國(guó)際上新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式，集成化向智能化及網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。智能溫度傳感器內(nèi)部包含溫度傳感器、A/D傳感器、信號(hào)處理器、存儲(chǔ)器（或寄存器）和接口電路。它是微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)測(cè)試技術(shù)的結(jié)晶。模擬集成溫度傳感器的主要特點(diǎn)是功能單一（僅測(cè)量溫度）、測(cè)溫誤差小、價(jià)格低、響應(yīng)速度快、傳輸距離遠(yuǎn)、體積小、微功耗等，適合遠(yuǎn)距離測(cè)溫，不需要進(jìn)行非線性校準(zhǔn)，外圍電路簡(jiǎn)單。 溫度傳感器的簡(jiǎn)述 溫度傳感器的發(fā)展溫度傳感器的發(fā)展主要經(jīng)歷以下三個(gè)階段：（含敏感元件），主要是能夠進(jìn)行非電量和電量之間轉(zhuǎn)換，例如，工業(yè)測(cè)量中應(yīng)用最廣泛的熱電偶傳感器，它與被測(cè)對(duì)象直接接觸，不受中間介質(zhì)的影響，具有較高的精度、測(cè)量范圍廣等特點(diǎn)。傳感器應(yīng)用極其廣泛，目前已經(jīng)研制出多種新型傳感器。本設(shè)計(jì)所介紹的數(shù)字溫度計(jì)與傳統(tǒng)的溫度計(jì)相比，具有讀數(shù)方便，測(cè)溫范圍廣，測(cè)溫準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，其輸出溫度采用數(shù)字顯示，主要用于對(duì)測(cè)溫比較準(zhǔn)確的場(chǎng)所，或?qū)嶒?yàn)室使用?，F(xiàn)在所使用的溫度計(jì)通常都是精度為1℃℃的水銀、煤油或酒精溫度計(jì)。數(shù)顯溫度計(jì)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目 錄1 引言 1 選題的背景和意義 1 溫度傳感器的簡(jiǎn)述 1 溫度傳感器的發(fā)展 1 溫度傳感器的分類 2 溫度傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀 22 方案設(shè)計(jì)與論證 4 方案設(shè)計(jì)框圖 4 方案論證 4 控制的功能 4 溫度探測(cè)的功能 5 時(shí)鐘的功能 6 顯示的功能 63 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) 7 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖 7 單片機(jī)的控制部分 7 單片機(jī)的有關(guān)知識(shí) 7 I/O口的簡(jiǎn)單介紹 8 晶振電路 9 復(fù)位電路 9 DS1302時(shí)鐘 10 DS1302有關(guān)知識(shí) 10 DS1302有關(guān)特性 10 DS1302控制字節(jié) 10 DS1302內(nèi)部寄存器 11 基于DS18B20的溫度檢測(cè)電路的設(shè)計(jì) 11 DS18B20溫度傳感器有關(guān)知識(shí) 11 DS18B20性能特點(diǎn) 11 DS18B20內(nèi)部介紹 12 DS18B20的工作時(shí)序 15 液晶顯示電路的設(shè)計(jì) 16 LCD1602的有關(guān)知識(shí) 16 LCD1602的引腳 16 LCD1602使用說(shuō)明 16 LCD1602與單片機(jī)的連接電路 17 溫度信息存儲(chǔ)電路 18 AT24C02的有關(guān)知識(shí) 18 AT24C02與單片機(jī)的連接電路 18 小結(jié) 194 程序設(shè)計(jì)部分 20 程序設(shè)計(jì)步驟 20 系統(tǒng)主程序 20 時(shí)間顯示程序 21 時(shí)間調(diào)整程序設(shè)計(jì) 22 讀取溫度子程序 23 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序 24 計(jì)算溫度子程序 25 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序 26 溫度數(shù)據(jù)的計(jì)算處理方法 26 溫度值存儲(chǔ)子程序 27 溫度查詢子程序 295 調(diào)試 30 調(diào)試儀器 30 硬件調(diào)試部分 30 軟件調(diào)試部分 30結(jié) 論 31參考文獻(xiàn) 32附錄一：電路原理圖 33附錄二： 程序 34附錄三：英文資料 58附錄四：中文翻譯 65致 謝 701 引言 選題的背景和意義隨著人們生活水平的不斷提高,單片機(jī)控制無(wú)疑是人們追求的目標(biāo)之一，它所給人帶來(lái)的方便也是不可否定的，其中數(shù)字溫度計(jì)就是一個(gè)典型的例子，但人們對(duì)它的要求越來(lái)越高，要為現(xiàn)代人工作、科研、生活提供更好的更方便的設(shè)施就需要從單片機(jī)技術(shù)入手，一切向著數(shù)字化控制，智能化控制方向發(fā)展。溫度測(cè)量在物理實(shí)驗(yàn)、醫(yī)療衛(wèi)生、食品生產(chǎn)等領(lǐng)域，尤其在熱學(xué)試驗(yàn)（如：物體的比熱容、汽化熱、熱功當(dāng)量、壓強(qiáng)溫度系數(shù)等教學(xué)實(shí)驗(yàn)）中，有特別重要的意義。這些溫度計(jì)的刻度間隔通常都很密，不容易準(zhǔn)確分辨，讀數(shù)困難，而且他們的熱容量還比較大，達(dá)到熱平衡所需的時(shí)間較長(zhǎng)，因此很難讀準(zhǔn)，并且使用非常不方便。目前溫度計(jì)的發(fā)展很快，從原始的玻璃管溫度計(jì)發(fā)展到了現(xiàn)在的熱電阻溫度計(jì)、熱電偶溫度計(jì)、數(shù)字溫度計(jì)、電子溫度計(jì)等等，溫度計(jì)中傳感器是它的重要組成部分，它的精度、靈敏度基本決定了溫度計(jì)的精度、測(cè)量范圍、控制范圍和用途等。但是，作為應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)系統(tǒng)要求選用適宜的傳感器，并與自己設(shè)計(jì)的系統(tǒng)連接起來(lái)，從而構(gòu)成性能優(yōu)良的監(jiān)控系統(tǒng)。,問(wèn)世于20世紀(jì)80年代，它將溫度傳感器集成在一個(gè)芯片上，可完成溫度測(cè)量及模擬信號(hào)輸出等功能。 (或數(shù)字溫度傳感器）是在20世紀(jì)90年代中期問(wèn)世的。目前，國(guó)際上已開(kāi)發(fā)出多種智能溫度傳感器系列產(chǎn)品。智能溫度傳感器能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關(guān)的溫度控制量，適配各種微控制器，并且可通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)試功能。 溫度傳感器的分類溫度傳感器按傳感器與被測(cè)介質(zhì)的接觸方式可分為兩大類：一類是接觸式溫度傳感器，一類是非接觸式溫度傳感器。這種測(cè)溫方法精度比較高，并可測(cè)量物體內(nèi)部的溫度分布。 。此種測(cè)穩(wěn)方法的主要特點(diǎn)是可測(cè)量運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的小目標(biāo)及熱容量小或變化迅速的對(duì)象，也可測(cè)量溫度場(chǎng)的溫度分布，但受環(huán)境的影響比較大。 2）模擬集成溫度傳感器 集成傳感器是采用硅半導(dǎo)體集成工藝制成的，因此亦稱硅傳感器或單片集成溫度傳感器。 模擬集成溫度傳感器的主要特點(diǎn)是功能單一（僅測(cè)量溫度）、測(cè)溫誤差小、價(jià)格低、響應(yīng)速度快、傳輸距離遠(yuǎn)、體積小、微功耗等，適合遠(yuǎn)距離測(cè)溫，不需要進(jìn)行非線性校準(zhǔn)，外圍電路簡(jiǎn)單。它是微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)測(cè)試技術(shù)的結(jié)晶。智能溫度傳感器內(nèi)部包含溫度傳感器、A/D傳感器、信號(hào)處理器、存儲(chǔ)器（或寄存器）和接口電路。 智能溫度傳感器能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關(guān)的溫度控制量，適配各種微控制器（MCU），并且可通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)試功能，即智能化取決于軟件的開(kāi)發(fā)水平。DS18B20溫度傳感器采集溫度信號(hào)送單片機(jī)處理，單片機(jī)再把時(shí)間數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)送LCD1602顯示。系統(tǒng)的組成框圖如圖11所示。AT89S52單片機(jī)系統(tǒng)溫度采集DS18B20時(shí)鐘DS1302存儲(chǔ)器AT24C02LCD1602顯示器鍵盤部分圖21 系統(tǒng)組成框圖 方案論證 控制的功能方案一，采用常用的AT89C51控制。但是為了實(shí)現(xiàn)多組預(yù)存信息,必須外加具有掉電存儲(chǔ)功能的EEPROM,這增加了系統(tǒng)的復(fù)雜程度。方案二，采用AT89S52，AT89S52單片機(jī)是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。通過(guò)比較，我選擇方案二。通常將兩個(gè)熱敏電阻組合起來(lái)使用，以使輸出具有較好的線性。普通的熱敏電阻可在有限的工作溫度范圍內(nèi)呈現(xiàn)出上佳的穩(wěn)定性，而在較寬的溫度范圍內(nèi)工作時(shí)則表現(xiàn)出中等水平的穩(wěn)定性。熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)由兩種金屬的接觸電勢(shì)和單一導(dǎo)體的溫差電勢(shì)組成。熱電偶的優(yōu)點(diǎn)是工作溫度范圍非常寬，且體積小。方案三，采用單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20：它具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，特別適合于構(gòu)成多點(diǎn)溫度測(cè)控系統(tǒng)。從DS18B20讀出或?qū)懭胄畔H需一根端口線，其讀寫及溫度變換功率來(lái)源于數(shù)據(jù)總線，該總線本身也可以向所掛接DS18B20供電，而無(wú)需額外電源。綜上所述，我采用方案三。方案二，是用專門的時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘的記時(shí)，再把時(shí)間數(shù)據(jù)送入單片機(jī)，由單片機(jī)控制顯示；比較兩種方案，用軟件實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘固然可以，但是程序運(yùn)行的每一步都需要時(shí)間，多一步或少一步程序都會(huì)影響記時(shí)的準(zhǔn)確度，用專用時(shí)鐘芯片可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確記時(shí)。 顯示的功能方案一，數(shù)碼管顯示：優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低廉，成本低。方案二，液晶顯示：缺點(diǎn)是成本較高。而且只需要選擇一塊較小的普通的不帶字庫(kù)的液晶屏，降低了成本。液晶顯示器具有顯示數(shù)據(jù)量大、功耗小、顯示內(nèi)容完全取決于用戶的編程程序、使用方便等特點(diǎn)。3 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖單片機(jī)控制部分根據(jù)論證方案的選擇，系統(tǒng)由DS1302時(shí)鐘芯片、DS18B20 溫度傳感器、AT24C02存儲(chǔ)器、AT89S52單片機(jī)、LCD1602液晶顯示器、鍵盤部分組成，其各功能模塊如圖31所示。圖32 AT89S52管腳ATMEL公司新推出的AT89S52，該芯片具有低功耗、高性能的特點(diǎn)，是采用CMOS工藝的8位單片。 I/O口的簡(jiǎn)單介紹AT89S52共有4組8位I/O口(P0、 PP2或P3)，用于對(duì)外部數(shù)據(jù)的傳輸：① P0口（32～39腳）：P0口的字節(jié)地址為80H，位地址為80H～87H。當(dāng)作為輸出口使用時(shí)，由于輸出電路是漏極開(kāi)路，必須外接上拉電阻才能有高電平輸出。P1口只能作為通用I/O口使用。它的第二變異功能如下：T2EX（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制）MISO（在系統(tǒng)編程用）P2口用于為系統(tǒng)提供高位地址，但只作為地址線使用而不作為數(shù)據(jù)線使用。它是內(nèi)接上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口。當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)定義為高8位地址總線，只需8位地址線時(shí)，它將輸出特殊功能寄存器（鎖存器）中內(nèi)容。P3口可以作為通用I/O口使用，但實(shí)際應(yīng)用中它的第二功能信號(hào)更為重要。它的第二變異功能如下:（10腳）：RXD (串行接收端口)。（12腳）：INT0（外部中斷0請(qǐng)求）。（14腳）：TO（定時(shí)/計(jì)數(shù)器0外部計(jì)數(shù)輸入端）（15腳）：T1（定時(shí)/計(jì)數(shù)器1外部計(jì)數(shù)輸入端）（16腳）：WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫）（17腳）：RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀） 晶振電路在單片機(jī)內(nèi)部，它是構(gòu)成片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸入端。在單片機(jī)內(nèi)部，它是上述振蕩器的反相放大器的輸出端。單片機(jī)的晶振頻率應(yīng)低于40MHZ，所以我們采用12MHZ晶振，加兩個(gè)30pF電容。圖33晶振電路 復(fù)位電路上電復(fù)位用RC電路，電容用10uF，電阻用10K，上電復(fù)位采用電平方式開(kāi)關(guān)復(fù)位，如下圖34所示。采用三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或RAM數(shù)據(jù)。DS1302是DS1202的升級(jí)產(chǎn)品