【正文】 度采集電路和顯示電路；二是對(duì)系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計(jì)，應(yīng)用 C 語言實(shí)現(xiàn)溫度的采集與顯示。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)運(yùn)行處理速度快，信號(hào)采集效果較好，便于實(shí)際檢測(cè)使用。環(huán)境溫度一直是生物能否較適宜生存的一個(gè)重要因素，而人們對(duì)環(huán)境溫度的感知也從單純的身體感官的感受發(fā)展到用各種溫度計(jì)來對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè) 量。傳統(tǒng)的溫度檢測(cè)以熱敏電阻為溫度敏感元件。與傳統(tǒng)的溫度計(jì)相比，這里設(shè)計(jì)的數(shù)字溫度計(jì)具有讀數(shù)方便，測(cè)溫范圍廣，測(cè)溫精確，數(shù)字顯示，適用范圍寬等特點(diǎn)。由于單片機(jī)集成度高、功能強(qiáng)、可靠性高、體積小、功耗低、使用方便、價(jià)格低廉等一系列優(yōu)點(diǎn) ，單片機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到電力、冶金、化工、建材、機(jī)械、食品、石油等各個(gè)行業(yè)。不僅能滿足所需要求而且還有很多功能可供開發(fā)，有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域 [1]。這些廠家生產(chǎn)的芯片是 MCS51 系列的兼容產(chǎn)品，準(zhǔn)確地說是與MCS51 指令系統(tǒng)兼容的單片機(jī)。它們的引腳及指令系統(tǒng)相互兼容，主要在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上有些區(qū)別。其中 ATMEL 公司的標(biāo)準(zhǔn)型 AT89單片機(jī)因其與 MCS51 的完全兼容性、優(yōu)良的工作性能、使用的靈活性以及較高的性能價(jià)格比，成為 AT89 系列單片機(jī)的主流機(jī)型，在嵌入式控制系統(tǒng)中獲得廣泛應(yīng)用。全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)?，F(xiàn)在，新一代的 DS18B20 體積更小、更經(jīng)濟(jì)、更靈活。 同 DS1820 一樣， DS18B20 也支持“一線總線”接口，測(cè)量溫度范圍為 55176。 C，在 10～ +85176。 176?，F(xiàn)場(chǎng)溫度 直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。 DSl8B20 作為測(cè)溫傳感器通過 LCD1602 并行傳送數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)溫度顯示。該器件可直接向單片機(jī)傳輸數(shù)字信號(hào)，便于單片機(jī)處理及控制。 課題的設(shè)計(jì)目的 固、加深和擴(kuò)大單片機(jī)應(yīng)用的知識(shí)面，提高綜合及靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決工業(yè)控制的能力。 4 學(xué)會(huì)用 PROTEL99SE 進(jìn)行電路原理圖和 PCB 圖的繪制。 國(guó)內(nèi)外的研究狀況 溫度控制系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)各行各業(yè)的應(yīng)用雖然已經(jīng)十 分廣泛，但從國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的溫度控制器來講，總體發(fā)展水平仍然不高，同日本、美國(guó)、德國(guó)等先進(jìn)國(guó)家相比，仍然有著較大的差距。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)科研的投入加大，對(duì)相關(guān)企業(yè)資源進(jìn)行了重組，相繼建立了一些國(guó)家級(jí)，省級(jí)的研發(fā)機(jī)構(gòu)，開展創(chuàng)新性研究，使我國(guó)儀表工業(yè)得到了迅速的發(fā)展。盡管他 的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個(gè)完整計(jì)算機(jī)所需要的大部分部件：CPU、內(nèi)存、內(nèi)部和外部總線系統(tǒng)，目前大部分還會(huì)具有外存。國(guó)內(nèi)很多公司已經(jīng)能夠獨(dú)立生產(chǎn)一些高性能的單片機(jī)了，例如華為，炬力，中興等公司。目前，高端的 32 位單片機(jī)主頻已經(jīng)超過 300MHz，性能直追 90 年代中期的專用處理器，而普通的型號(hào)出廠價(jià)格跌落至幾毛錢，最高端的型號(hào)也只有 10 美元。 單片機(jī)發(fā)展有明顯的趨勢(shì)，可靠性及應(yīng)用越來越水平高和互聯(lián)網(wǎng)連接已是一種明顯的走向。原因是其內(nèi)部已集成上各種應(yīng)用電路，它的功耗越來越低和模擬電路結(jié)合越來越多。 課題的主要工作 本課題的研究重點(diǎn)是設(shè)計(jì)一種基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計(jì)控制系統(tǒng)。 主要工作如下： mcu 和溫度傳感器以及顯示元件，畫出硬件電路圖，并且焊接好電路 信息工程學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 單片機(jī)電子溫度計(jì)設(shè)計(jì) 8 DS18B20 數(shù)字式溫度傳感器，利用單總線式連接方式與單片機(jī)的串行接口 引腳相連； 1602 液晶，能準(zhǔn)確顯示溫度 ，調(diào)試，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求 論文構(gòu)成及研究?jī)?nèi)容 數(shù)字溫度計(jì)采用溫度敏感元件也就是溫度傳感器（如鉑電阻，熱電偶，半導(dǎo)體，熱敏電阻等），將溫度的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的變化，如電壓和電流的變化，溫度變化和電信號(hào)的變化有一定的關(guān)系，這個(gè)電信號(hào)可以使用模數(shù)轉(zhuǎn)換的電路即A/D 轉(zhuǎn)換電路將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)再送給處理單元，如單片機(jī)或者 PC 機(jī)等，處理單元經(jīng)過內(nèi)部的軟件計(jì)算將這個(gè)數(shù)字信號(hào)和溫度聯(lián)系起來，成為可以顯示出來的溫度數(shù)值，然后通過顯示單元，顯示出來給人觀察。其主要研究?jī)?nèi)容包括兩方面，一是對(duì)系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì)，包括溫度采集電路和顯示電路；二是對(duì)系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計(jì)，應(yīng)用 C 語言實(shí)現(xiàn)溫度的采集與顯示。通過對(duì)單片機(jī)編寫相應(yīng)的程序可以實(shí)現(xiàn)不間斷的溫度顯示，并帶有復(fù)位功能。 Keil C51 是美國(guó) Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機(jī) C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比， C 語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。運(yùn)行 Keil 軟件需要 WIN9 NT、 WIN202信息工程學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 單片機(jī)電子溫度計(jì)設(shè)計(jì) 9 WINXP 等操作系統(tǒng)。 系統(tǒng)概述 Keil C51 軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows 界面。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語言的優(yōu)勢(shì)。 Keil C51 單片機(jī)軟件開發(fā)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu) C51 工具包的整體結(jié)構(gòu)， uVision 與 Ishell 分別是 C51 for Windows 和 for Dos的集成開發(fā)環(huán)境 (IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開發(fā)流程。然后分別由 C51及 C51 編譯器編譯生成目標(biāo)文件 (． OBJ)。 ABS 文件由OH51 轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的 Hex 文件，以供調(diào)試器 dScope51 或 tScope51 使用進(jìn)行源代碼級(jí)調(diào)試，也可由仿真器使用直接對(duì)目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如 EPROM 中。 *仿真器上的復(fù)位按鈕只復(fù)位仿真芯片，不復(fù)位目標(biāo)系統(tǒng)。 信息工程學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 單片機(jī)電子溫度計(jì)設(shè)計(jì) 10 3 數(shù)字溫度計(jì)的方案設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)方案論證與比較 顯示電路方案 方案一：采用數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示 使用七段 LED 數(shù)碼管，采用動(dòng)態(tài)顯示的方法來顯示各項(xiàng)指標(biāo)，此方法雖然價(jià)格成本低，但是顯示單一，且功耗較大。 綜合上述原因，采用方案二，使用 LCD 液晶作顯示電路。而且在對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行放大時(shí)容易受溫度的影響出現(xiàn)較大的偏差。 從以上兩種方案，很容易看出，采用方案二，電路比較簡(jiǎn)單，費(fèi)用較低，可靠性高，軟件設(shè)計(jì)也比較簡(jiǎn)單，故采用了方案二。所以，我們選用 51 系列單片機(jī) STC89C52。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 STC89C52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。低價(jià)位 STC89C52 單片機(jī)可應(yīng)用于許多高性價(jià)比的場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域，對(duì)于簡(jiǎn)單的測(cè)溫系統(tǒng)已經(jīng)足夠。系統(tǒng)可用 3 節(jié)電池供電?！?2】 時(shí) 鐘 電 路R O M / E P R O M / F l a s h 4 K BR A M 1 2 8 BS F R 2 1 個(gè)定 時(shí) 個(gè) / 計(jì) 數(shù) 器 2C P U總 線 控 制中 斷 系 統(tǒng)5 個(gè) 中 斷 源2 個(gè) 優(yōu) 先 級(jí)串 行 口全 雙 工 1 個(gè)4 個(gè) 并 行 口X T A L 2 X T A L 1R S TE AA L EP S E NP 0P 1P 2P 3V s sV c c信息工程學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 單片機(jī)電子溫度計(jì)設(shè)計(jì) 13 圖 41 STC89C52 單片機(jī)結(jié)構(gòu)圖 由圖 41 可見， STC89C52 單片機(jī)主要由以下幾部分組成： 系統(tǒng)： 8 位 cpu，含布爾處理器； 時(shí)鐘電路；總線控制邏輯。 ： 中斷系統(tǒng)（ 5 個(gè)中斷源， 2 個(gè)優(yōu)先級(jí)）； 4 個(gè)并行 I/O 口； 2 個(gè) 16 位定時(shí)計(jì)數(shù)器； 1 個(gè)全雙工異步串行口。 2. 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM(128B)，用以存放可以讀／寫的數(shù)據(jù)，如運(yùn)算的中間結(jié)果、最終結(jié)果以及欲顯示的數(shù)據(jù)等， SST89 系列單片機(jī)最多提供 1K 的RAM。但也有一些單片機(jī)內(nèi)部不帶 ROM/EPROM，如 8031， 8032， 80C31 等。 SST 公司推出的 89 系列單片機(jī)分別集成了 16K、32K、 64K Flash 存儲(chǔ)器，可供用戶根據(jù)需要選用。 5. 兩個(gè)定時(shí)器／計(jì)數(shù)器，每個(gè)定時(shí)器／計(jì)數(shù)器都可以設(shè)置成計(jì)數(shù)方式，用以對(duì)外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)，也可以設(shè)置成定時(shí)方式，并可以根據(jù)計(jì)數(shù)或定時(shí)的結(jié)果實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制。 6. 五個(gè)中斷源的中斷控制系統(tǒng)。 7. 一個(gè)全雙工 UART(通用異步接收發(fā)送器 )的串行 I／ O 口，用于實(shí)現(xiàn)單片機(jī)之間或單機(jī)與微機(jī)之間的串行通信。最高允許振蕩頻率為 12MHz。 【 3】 STC89C52 單片機(jī)管腳圖 STC89C52 單片機(jī)管腳 如圖 42 所示 信息工程學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 單片機(jī)電子溫度計(jì)設(shè)計(jì) 14 圖 42 STC89C52 單片機(jī)管腳圖 部分引腳說明： XTAL1 和 XTAL2： XTAL2(18 腳 )：接外部晶體和微調(diào)電容的一端；在 8051 片內(nèi)它是振蕩電路反相放大器的輸出端，振蕩電路的頻率就是晶體固有頻率 。要檢查 8051/8031 的振蕩電路是否正常工作，可用示波器查看 XTAL2 端是否有脈沖信號(hào)輸出。在采用外部時(shí)鐘時(shí)，該引腳必須接地。當(dāng)此輸入端保持備用電源的輸入端。 RST 引腳的第二功能是 VPD,即接入 RST 端，為 RAM 提供備用電源，以保證存儲(chǔ)在RAM 中的信息不丟失，從而合復(fù)位后能繼續(xù)正常運(yùn)行。當(dāng) 8051 上電正常工作后， ALE 引腳不斷向外輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率 fOSC 的 1/6。平時(shí)不訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)， ALE 端也以振蕩頻率的 1/6 固定輸出正脈沖，因而 ALE 信號(hào)可以用作對(duì)外 輸出時(shí)鐘或定時(shí)信號(hào)。如有脈沖信號(hào)輸出，則 8051/8031 基本上是好的。此引腳的第二功能 PROG 在對(duì)片內(nèi)帶有 4KB EPROM 的 8751 編程寫入 (固化程序 )時(shí)，作為編程脈沖輸入端。在訪問片外程序存儲(chǔ)器時(shí)，此端定時(shí)輸出負(fù)脈沖作為讀片外存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。 PSEN 端有效，即允許讀出 EPROM／ ROM 中的指令碼。要檢查一個(gè) 8051/8031 小系統(tǒng)上電后 CPU 能否正常到 EPROM／ ROM 中讀取指令碼，也可用示波器看PSEN 端有無脈沖輸出。 EA/Vpp(31 腳 )：外部程序存儲(chǔ)器地址允許輸入端 /固化編程電壓輸入端。當(dāng)輸入信號(hào) EA 引腳接低電平 (接地 )時(shí)， CPU 只訪問外部 EPROM/ROM 并執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器中的指令，而不管是否有片內(nèi)程序存儲(chǔ)器。此引腳的第二功能是 Vpp 是對(duì) 8751 片內(nèi) EPROM 固化編程時(shí)，作為施加較高編程電壓 (一般 12V～ 21V)的輸入端。作為漏極開路的輸出端口，每位能驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) LS 型 TTL 負(fù)載。作輸入口使用時(shí)要先寫 1,這就是準(zhǔn)雙向口的含義。在此期間，P0 口內(nèi)部上拉電阻有效。 P1 口每位能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LS 型 TTL 負(fù)載。 P2 口 (～ ， 21~28 腳 )： P2 口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O口。在訪問片外 EPROM/RAM 時(shí)，它輸出高 8 位地址。 P3 口每位能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LS 型 TTL 負(fù)載。 ： (RXD)串行數(shù)據(jù)發(fā)送。 ： (INT1)外部中斷 1 輸入。 ： (T1)定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1 的外部計(jì)數(shù)輸入。 ： (RD)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通。由片內(nèi)特殊功能寄存器中的中斷允許寄存器 IE 控制 CPU 是否響應(yīng)中斷請(qǐng)求；由 中斷優(yōu)先級(jí)寄存器 IP 安排各中斷源的優(yōu)先級(jí)；同一優(yōu)先級(jí)內(nèi)各中斷同時(shí)提出中斷請(qǐng)求時(shí)，由內(nèi)部的查詢邏輯確定其響應(yīng)次序。 80C51 單片機(jī)內(nèi)集成有兩個(gè)可編程的定時(shí) /計(jì)數(shù)器： T0 和 T1，它們既可以工作于定時(shí)模式，也可以工作于外部事件計(jì)數(shù)模式，此外， T1 還可以作為串行口的波特率發(fā)生器。該復(fù)位電路采用手動(dòng)復(fù) 位與上電復(fù)位相結(jié)合的方式。上電復(fù)位就是 VCC 通過電阻 R11 和電容 C5構(gòu)成回路，該回路是一個(gè)對(duì)電容 C5 充電和放電的電路，所以復(fù)位端口得到一個(gè)周期性變化的電壓值，并且有一定時(shí)間的電壓值高于 CPU 復(fù)位電壓，實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位功能。 XTAL1（ X1）為反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。按照理論上 AT89C51 使用的是 12MHz 的晶振，但實(shí)測(cè)使用 。 圖 44 單片機(jī)晶振電路 信息工程學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 單片機(jī)電子溫度計(jì)設(shè)計(jì) 18 液晶顯示模塊 LCD 液晶顯示器簡(jiǎn)介 顯示器是人與機(jī)器溝通的重要界面，早期以顯像管 (CRT/Cathode Ray Tube)顯示器為主，但隨著科技不斷進(jìn)步，各種顯示技術(shù)如雨后春筍般誕生，近來由于液晶 (LCD)顯示器具有輕薄短小、耗電量低、無輻射危險(xiǎn)，平面直角顯示以及影像