基于AT89C51的数字温度计的设计毕业论文.doc
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1、毕业设计(论文)开题报告设计(论文)题目基于AT89C51的数字温度计的设计一、 选题的背景和意义:随着时代的进步和发展,单片机技术已经普及到我们生活、工作、科研等各个领域,已经成为一种比较成熟的技术,本文将介绍一种基于单片机控制的数字温度计,它给人带来的方便也是不可否定的。要为现代人生活提供更好、更方便的设施就需要从数单片机技术入手,一切向着数字化控制,智能化控制方向发展。本文将要设计的数字温度计具有性能稳定、灵敏度高、抗干扰能力强、使用方便等优点,广泛应用于冰箱、空调器、粮仓等日常生活中温度的测量和控制中,为人们生活水平的提高做出了巨大的贡献。二、课题研究的主要内容:1本文是以单片机AT8
2、9C51为核心进行设计。2通过DALLAS公司的单总线数字温度传感器DS18B20来实现环境温度的采集和A/D转换。3其输出温度采用数字显示,用3位共阳极LED数码管以串口传送数据,实现温度显示,能准确达到以上要求。4此温度计属于多功能温度计可以用来测量环境温度,还可以设置上下报警温度,当温度不在设置范围内时,可以报警。三、主要研究(设计)方法论述:1. 通过查阅书籍了解数字温度计的基本概念等信息,结合以前所学的电子专业知识认真研究课题。2. 借助强大的网络功能,借鉴前人的研究成果更好的帮助自己更好地理解所需掌握的内容。3. 通过与老师与同学的讨论研究,及时地发现问题反复地检查修改最终完成。四
3、、设计(论文)进度安排:时间(迄止日期)工 作 内 容2010.05.042010.05.05查找资料,确定论文题目2010.05.062010.05.07根据选题方向查资料,确定基本框架和设计方法2010.05.082010.05.10完成开题报告2010.05.112010.05.31完成初稿并交指导老师审阅2010.06.012010.06.26根据指导老师意见修改论文2010.06.262010.06.29根据模板将论文排版2010.06.302010.07.03仔细阅读论文并作细节完善后上交五、指导教师意见: 指导教师签名: 年 月 日六、系部意见: 系主任签名: 年 月 日目录摘要
4、Abstract第1章 前言1第2章 数字温度计总体设计方案22.1 数字温度计设计方案22.2 总体设计框图2第3章 数字温度计的硬件设计33.1 主控制器AT89C5133.1.1 AT89C51的特点及特征33.1.2 管脚功能说明33.1.3 片内振荡器53.1.4 芯片擦除5 3.2 单片机的主板电路63.3 温度采集部分的设计63.3.1 温度传感器DS18B2063.3.2 DS18B20温度传感器与单片机的接口电路103.4 显示部分设计103.4.1 74LS164引脚功能及特征103.4.2 温度显示电路113.5 报警系统电路12第4章 数字温度计的软件设计134.1 系
5、统软件设计流程图134.2 数字温度计部分程序清单15第5章 结束语20答谢辞参考文献 摘 要随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一,它所给人带来的方便也是不可否定的,其中数字温度计就是一个典型的例子。本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比,具有读数方便,测温范围广,测温准确,其输出温度采用数字显示。该设计控制器使用单片机AT89C51,测温传感器使用DS18B20,用3位共阳极LED数码管以串口传送数据,实现温度显示。本温度计属于多功能温度计,可以设置上下报警温度,当温度不在设置范围内时,可以报警。此外本文还介绍了数字温度计的硬件设计和软件设计,硬件设计主要包括主
6、控制器、单片机的主板电路、温度采集部分电路、显示电路以及报警系统电路。 软件设计包括系统软件的流程图和数字温度计的部分程序清单。关键词:AT89C51单片机,数字控制,测温传感器,多功能温度计 AbstractAs peoples living standard rising, SCM is undoubtedly one of the objectives pursued by the people, the convenience it brings is equally negative, and one digital thermometer is a typical example.
7、The design presented in the traditional thermometer digital thermometer and compared with a reading convenience, a wide range of temperature measurement, temperature measurement accuracy, the output of the temperature digital display. The design of the controller using microcontroller AT89C51, tempe
8、rature sensor uses DS18B20, with three common anode LED digital tube to serial transmission of data, to achieve temperature display. The thermometer is multi-functional thermometer, you can set the upper and lower alarm temperature range when the temperature is not set, you can alarm. Besides, the p
9、aper also describes the digital thermometer in hardware design and software design, hardware design includes the main controller, microcontroller circuit board, the temperature acquisition part of the circuit, display circuit and the alarm system circuit. Software design, including system software f
10、low chart and the digital thermometer in the part of the program list.Key words: AT89C51 microcontroller, digital control, temperature sensor, multi-function thermometer第1章 前言随着时代的进步和发展,单片机技术已经普及到我们生活,工作,科研,各个领域,已经成为一种比较成熟的技术,本文将介绍一种基于单片机控制的数字温度计,本温度计属于多功能温度计,可以设置上下报警温度,当温度不在设置范围内时,可以报警。现代信息技术的飞速发展和
11、传统工业改造的逐步实现。能够独立工作的温度检测和显示系统应用于诸多领域。传统的温度检测以热敏电阻为温度敏感元件。热敏电阻的成本低,但需后续信号处理电路,而且可靠性相对较差,测温准确度低,检测系统也有一定的误差,所以传统的温度计有反应速度慢、读数麻烦、测量精度不高、误差大等缺点。本文是以单片机AT89C51为核心,通过DALLAS公司的单总线数字温度传感器DS18B20来实现环境温度的采集和A/D转换,用来测量环境温度,温度分辨率为0.0625,并能数码显示。因此本文设计的数字温度计具有读数方便,测温范围广,测温精确,数字显示,适用范围宽其电路简单,软硬件结构模块化,易于实现等特点。数字式温度计
12、的设计将给人们的生活带来很大的方便,为人们生活水平的提高做出了贡献。数字温度计在以后将应用于我们生产和生活的各个方面,数字式温度计的众多优点告诉我们:数字温度计将在我们的未来生活中应用于各个领域,它将会是传统温度计的理想的替代产品。第2章 数字温度计总体设计方案2.1 数字温度计设计方案方案 一:采用热敏电阻器件,利用其感温效应,再将随被测温度变化的电压或电流采集过来,进行A/D转换后,利用单片机进行数据的处理,然后在显示电路上,将被测温度显示出来。方案 二:利用温度传感器,在单片机电路设计中,大多都是使用传感器,所以这是非常容易想到的,所以可以采用一只温度传感器DS18B20,此传感器,可以
13、很容易直接读取被测温度值,进行转换就可以满足设计要求。分析上述两种方案可以看出方案一是使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应,进行A/D转换后,利用单片机进行数据的处理,在显示电路上被测温度显示出来,这种设计需要用到A/D转换电路,感温电路比较麻烦。方案二是利用温度传感器直接读取被测温度,读数方便,测温范围广,测温精确,适用范围宽而且电路简单易于实现。 综合方案一和方案二的优缺点,我们选择方案二。2.2 总体设计框图温度计电路设计总体设计方框图如图2-1所示,控制器采用单片机AT89C51,温度传感器采用DS18B20,用4位LED数码管以串口传送数据实现温度显示。主 控 制 器LED显示温度传
14、感器单片机复位时钟振荡报警点按键调整图2-1总体设计方框图 第3章 数字温度计硬件设计3.1 主控制器AT89C513.1.1 AT89C51的特点及特性:40个引脚,4K Bytes FLASH片内程序存储器,128 Bytes的随机存取数据存储器(RAM),32个外部双向输入/输出(I/O)口,5个中断优先级2层中断嵌套中断,2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口,看门狗(WDT)电路,片内时钟振荡器。此外,AT89C51在空闲模式下,CPU暂停工作,而RAM定时计数器,串行口,外中断系统可继续工作,掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据,停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。
15、同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式,以适应不同产品的需求。主要功能特性: 兼容MCS-51指令系统 4k可反复擦写(1000次)ISP FLASH ROM 32个双向I/O口 4.5-5.5V工作电压2个16位可编程定时/计数器 时钟频率0-33MHZ全双工UART串行中断口线 128X8 BIT内部RAM2个外部中断源 低功耗空闲和省电模式中断唤醒省电模式 3级加密位看门狗(WDT)电路 软件设置空闲和省电功能灵活的ISP字节和分页编程 双数据寄存器指针3.1.2 管脚功能说明:AT89C51管脚如图3-1所示:图3-1 AT89C51管脚图(1)VCC:供电电压。(
16、2)GND:接地。(3)P0口:P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时,P0 口作为原码输入口,当FIASH进行校验时,P0输出原码,此时P0外部必须被拉高。(4)P1口:P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时,P1口作为第八位地址接收。(5)P2口:P2口为
17、一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。并因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时,P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。(6)P3口:P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后,它们被内部上拉
18、为高电平,并用作输入。作为输入,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口,如下所示:P3.0 RXD(串行输入口)P3.1 TXD(串行输出口)P3.2 /INT0(外部中断0)P3.3 /INT1(外部中断1)P3.4 T0(记时器0外部输入)P3.5 T1(记时器1外部输入)P3.6 /WR(外部数据存储器写选通)P3.7 /RD(外部数据存储器读选通)P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。(7)RST:复位输入。当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。(8)ALE/PROG:当访问外部存
19、储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是:每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时, ALE只有在执行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。另外,该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止,置位无效。(9)/PSEN:外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时,这
20、两次有效的/PSEN信号将不出现。(10)/EA/VPP:当/EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时,/EA将内部锁定为RESET;当/EA端保持高电平时,此间内部程序存储器。在FLASH编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。(11)XTAL1:反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。(12)XTAL2:来自反向振荡器的输出。3.1.3 片内振荡器:该反向放大器可以配置为片内振荡器,如图3-2所示。图3-2 片内振荡器3.1.4 芯片擦除:整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合
21、,并保持ALE管脚处于低电平10ms 来完成。在芯片擦操作中,代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前,该操作必须被执行。此外,AT89C51设有稳态逻辑,可以在低到零频率的条件下静态逻辑,支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下,CPU停止工作。但RAM、定时器、计数器、串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下,保存RAM的内容并且冻结振荡器,禁止所用其他芯片功能,直到下一个硬件复位为止。单片机AT89C51具有低电压供电和体积小等特点,四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要,很适合便携手持式产品的设计使用系统可用二节电池供电。单片机AT89C51具有低电压供电和体积小等特
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