參考07通信月二稿

1、科技學院 2011 屆本科基于單片機的數(shù)字溫度計的設計學科專業(yè)：通信工程指導教師：王蓓學生：袁仁月學生學號：072004111447中國貴陽2011 年 5 月目錄摘 要IIIAbstract .IV第一章系統(tǒng)總體設計.11.1設計背景 .11.2電路的總體工作原理 .1第二章方案論證.32.1題目分析 .32.2具體要求 .32.3單片機的選擇 .32.4溫度傳感器的選擇 .42.5顯示器的選擇 .4第三章硬件設計方案.63.1單片機的介紹 .63.1.1AT89S51 主要功能列舉如下： .3.1.2AT89S51 主要引腳介紹 .單片機最小系統(tǒng)設計 .663.283.3溫度傳感器介紹及與

2、單片機的連接 .93.3.1DS18B20 特性 .93.3.2DS18B20 的引腳封裝 .103.3.3DS18B20結(jié)構(gòu)及工作原理 .11DS18B20 與單片機的連接 .DS18B20 的使用注意事項 .3.3.4123.3.5133.4電源電路的設計 .143.5顯示電路的設計 .143.5.1數(shù)碼管連接方式.143.5.2數(shù)碼管顯示方式.143.5.3數(shù)碼管與單片機的連接.153.6電路的設計 .16第四章設計.174.1設計的使用 .174.1.1Proteus 7.7Keil uvisison4介紹 .174.1.2介紹.184.1.3Proteus7.7 和 Keil uvi

3、sison4 的聯(lián)調(diào)步驟 .184.2程序編寫流程 .19總結(jié).20參考文獻.21附錄.22致 謝.42基于單片機的數(shù)字溫度計的設計摘 要隨著科技的不斷進步和傳統(tǒng)工業(yè)現(xiàn)代化的不斷推進。能夠獨立工作的溫度檢測顯示和系統(tǒng)應用于諸多領域。傳統(tǒng)的溫度檢測以熱敏電阻為溫度敏感元件還有的則是需要人工溫度值的水銀溫度計，大大增加了人工勞動強度，不利于生產(chǎn)成本的控制且誤差較大，所以本文需要設計一種能夠?qū)崟r監(jiān)測顯示溫度值并根據(jù)需要的溫度監(jiān)測系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的溫度監(jiān)測相比，這里設計的數(shù)字溫度檢測系統(tǒng)具有讀數(shù)方便、測溫范圍廣、測溫精確、數(shù)字顯示、及時高低溫度值、適用范圍寬等特點。本設計選用 AT89S51型單片機作為主

4、控制器件；DSl8B20 作為測溫傳感器，6 位共陽極 LED 數(shù)碼管串口傳送數(shù)據(jù)實時顯示溫度，該器件可直接向單片機傳輸數(shù)字信號，便于單片機處理及控制，另外該溫度計還能直接采用測溫器件測量溫度，從而簡化數(shù)據(jù)傳輸與處理過程；當所測溫度值在設定范圍外時通過揚聲器和紅色 LED 發(fā)光管進行高低溫。本文中實現(xiàn)的智能溫度監(jiān)測符合現(xiàn)產(chǎn)對溫度的要求，使人們了解自己生活環(huán)境溫度值，為人們的出行、生產(chǎn)等各方面合理安排提供參考，給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的便利。：單片機；溫度傳感器；揚聲器；按鍵；數(shù)碼管顯示Based on MCU digital temperatureAbstractAlong with the

5、technological progress and the development of the traditional industrial modernization. Ability to work independently temperature detection display and alarm systemappd to many fields. The traditional temperature testing to thermistors for temperaturesensitive components and is the record need artif

6、il temperature mercury thermometer,grey increased artifilly laborensity, go against the production cost control and errorbigger, so this pr need to design a kind of can real-time monitoring shows the temperatureand according to need alarm temperature monitoring system.Compared with the traditional t

7、emperature monitoring, here the digital temperature detection system design with reading convenient, temperature measuring range, high temperature measurement preci, digital display, timely warning discretion wide application scope of temperature, etc. This design multi-back AT89S51 single-chip pute

8、r as the main control device type; DSl8B20 as temperature sensor, sixaltogether anode LED digital tube serial transmit data real-time display temperature, thisdevice can be directly to the microcontroller transmisdigital signals, facilie SCMprosing and control, in addition the thermometer also direc

9、tly using temperature measuringdevice measuring temperature, thus simplifying the daransmisand prosing; Whenmeasured in setting the temperature range through speakers and red LED tube high lowtemperature alarm.This pr realized theelligent temperature monitoring alarm accords with modernproduction re

10、quirements on the temperature, sot people could prompt understanding theirliving environment for peoples temperature, travel, production and so on various aspectsreasonable arrangement for reference.Keywords: microcontroller，temperature sensors，speaker，buttons，digital tube display第一章系統(tǒng)總體設計1.1設計背景溫度測

11、量廣泛應用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，傳統(tǒng)生產(chǎn)中人們使用水銀溫度計來測量溫度，通過人工溫度值來判斷加熱、通風和降溫設備來控制溫度，這樣不但容易產(chǎn)生人為誤差，而且實時性差，對的勞動強度大，不利于生產(chǎn)成本的控制。在科技飛速發(fā)展的今天，某些行業(yè)對溫度的實時性、精確度要求較高，由于工作環(huán)境的復雜性不利于人工測量溫度，因而的事故時有發(fā)生，比如煤礦生產(chǎn)。對工業(yè)安全生產(chǎn)造成影響，甚至危及的安全。為了避免這些缺點，需要在某些特定的環(huán)境里安裝數(shù)字溫度計測量顯示溫度及，再通過一些外部設備的連接使得溫度測量能夠真正做到實時、精確的傳送到相關設備以控制生產(chǎn)環(huán)境溫度在有利于生產(chǎn)的范圍內(nèi)。本設計由于采用了新型單片機對溫度進量，以其測

12、量精度高、可運行性強、價格低廉等優(yōu)點，特別適用于生活、醫(yī)療、工業(yè)生產(chǎn)等方面的溫度測量及控制。1.2電路的總體工作原理本設計的數(shù)字溫度計采用 ATMEL 公司生產(chǎn)的 AT89S51 八位單片機作為 CPU，數(shù)字溫度傳感器采用 DALLAS 公司生產(chǎn)的 DS18B20，溫度顯示采用 7 段 6 位共陽極LED紅色數(shù)碼管顯示，器采用揚聲器和發(fā)光二極管的聲光。系統(tǒng)總體設計框圖如圖 1.1。圖 1.1 系統(tǒng)總體框圖根據(jù)設計要求，選擇 DS18B20 作為本設計的溫度傳感器，選擇 AT89S51 單片機作為CPU 來完成、處理、顯示、等功能。總體設計思路如下：系統(tǒng)接通+5V 電源后單片機發(fā)出啟動命令給 D

13、S18B20 數(shù)字溫度傳感器把所測得的溫度數(shù)據(jù)發(fā)送到 AT89S51 單片機上，經(jīng)過單片機的處理，把溫度值在顯示電顯示，同時把溫度數(shù)據(jù)發(fā)送到電路，若達到條件則進行聲光（數(shù)碼管顯示“HH*”或“LL*”同時揚聲器發(fā)出警報聲），否則只顯示四位溫度值。第二章方案論證本章主要對畢業(yè)設計的題目進行了分析，根據(jù)要實現(xiàn)的功能，綜合比較幾種所需元器件，提出了實現(xiàn)功能的最佳方案。2.1題目分析本次設計是設計一個用單片機控制的能準確測量溫度并根據(jù)按鍵設置高低溫的數(shù)字溫度器。2.2具體要求設計一個能測量常規(guī)溫度的數(shù)字溫度器，能夠測溫度的范圍在-5599，在此范圍內(nèi)可以設置溫度的值。2.3單片機的選擇本次設計采用 A

14、TMEL 公司生產(chǎn)的 AT 系列的單片機作為控制器。由于該系列單片機型號眾多功能也略有不同，在考慮之后基本圈定了 AT89C51 或 AT89S51 兩種符合本次設計需要的單片機類型，兩種單片機的對比如下，一方面，AT89S51 相對于 AT89C51 新增加了許多新功能使得它在適應單片機的大容量、多功能性方面優(yōu)勢明顯，替代 AT89C51 之勢不可阻擋，這些新功能包括：新增加很多功能，性能有了較大，價格基本不變，甚至比 89C51 更低。ISP編程功能，這個功能的優(yōu)勢在于改寫單片機器內(nèi)的程序不需要把從工作環(huán)境中剝離，是一個強大易用的功能。最高工作頻率為 33MHz，大家都知道 89C51 的

15、極限工作頻率是 24M，就是說 S52具有更高工作頻率，從而具有了更快的計算速度。具有雙工 UART 串行通道。集成看門狗計時器，不再需要像 89C51 那樣外接看門狗計時器單元電路。雙數(shù)據(jù)指示器。電源關閉標識。全新的加密算法，這使得對于 AT89S51 的變?yōu)椴豢赡埽绦虻男源蟠蠹訌?，這樣就可以有效的保護知識不被。兼容性方面：向下完全兼容 51 全部字系列產(chǎn)品。比如 8051、89C51 等等早期MCS-51兼容產(chǎn)品。也就是說所有教科書、網(wǎng)絡上的程序（不論教科書上采用的單片機是 8051還是 89C51 還是 MCS-51 等等），在 AT89S51 上一樣可以照常運行，這就是所謂的向下兼容

16、。另一方面，由于 AT89C51 單片機程序?qū)懭胄枰玫骄幊唐?，該編程器價格較貴不利于成本控制。因為 AT89S51 支持編程功能，編程時不需要拆下單片機即可編程，符合很多客戶需要。還有就是 AT89C51 系列單片機已經(jīng)停產(chǎn)，市面上的該系列單片機多為存貨且很難買到1。本人經(jīng)過以上各方面的綜合考慮之后決定采用 AT89S51 單片機作為本次畢業(yè)設計的控制器。2.4溫度傳感器的選擇本次設計需要一種數(shù)字溫度傳感器。目前，已開發(fā)出多種數(shù)字溫度傳感器系列產(chǎn)品，它們的都包含溫度傳感器、A/D 轉(zhuǎn)換器、信號處理器、器(或寄存器)和接口電路。有的產(chǎn)品還帶多路選擇器、控制器(CPU)、隨機存取器(RAM)和只

17、讀器(ROM)。數(shù)字溫度傳感器的特點是能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關的溫度控制量，適配各種微控制器(MCU). 數(shù)字溫度傳感器的總線技術也實現(xiàn)了標準化、規(guī)范化，所采用的總線主要有單線(1-WIRE)總線、I2C 總線、SMBUS 總線和 SPI 總線。數(shù)字溫度傳感器作為輔助器件可通過某些總線接口與微控制器(MCU)進行數(shù)據(jù)的傳輸。典型產(chǎn)品有 DS18B20數(shù)字溫度傳感器,它能夠很好的與多種微控制器（MCU）,數(shù)字化溫度控制系統(tǒng)。由于 DS18B20 將溫度傳感器、信號放大調(diào)理、A/D 轉(zhuǎn)換、接口全部集成于一，單總線連接，與單片機連接簡單、方便，與 AD590 相比是更新一代的溫度傳感器，所以本設計采用

18、DS18B20 數(shù)字溫度溫度傳感器。2.5顯示器的選擇本次設計需要能顯示六位數(shù)字的顯示器，常見的有 LCD 液晶顯示器和 LED 數(shù)碼管顯示器。傳統(tǒng)的七段 LED 數(shù)碼管顯示器價格便宜，連接簡單，之處是體積較大，不利于現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)集成，在許多電子產(chǎn)品中逐漸被 LCD 所取代，但在實驗中數(shù)碼管有著一定的實用優(yōu)勢。LCD 液晶顯示器是一種低壓、微功耗的顯示器件，只要 23 伏就可以工作，工作電流僅為幾微安，是任何顯示器無法比擬的，同時可以顯示除數(shù)字外，的文字、曲線，比傳統(tǒng)的數(shù)碼 LED 顯示器顯示的界面有了質(zhì)的提高。在儀表和低功耗應用系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。優(yōu)點為：顯示質(zhì)量高，由于液晶顯示器的每

19、一個點收到信號后就一直保持那種色彩和亮度恒定發(fā)光，因此液晶顯示器的畫質(zhì)高而且不會閃爍。數(shù)字式接口，液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機的接口簡單操作也很方便。電極和驅(qū)動 IC 上，因而耗電功率消耗小，相比而言液晶顯示器的主要功耗在量比其他器件要小很多。由于本次設計屬于實驗性質(zhì)，出于價格和實用性方面的考慮選用傳統(tǒng)七段六位共陽極LED 數(shù)碼管作為顯示電路，在工業(yè)生產(chǎn)中可采用LCD 液晶顯示屏更適合。第三章硬件設計方案本章主要內(nèi)容是詳細介紹了設計的所需各個元件的功能以及每個功能模塊與單片機的連接情況。3.1單片機的介紹AT89S51 單片機是 ATMEL 公司生產(chǎn)的一個低功耗，高性能CMOS 8 位單片

20、機，片內(nèi)含 4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復擦寫 1000 次的Flash 只讀程序器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性技術制造，兼容標準 MCS-51 指令系統(tǒng)及 80C51 引腳結(jié)構(gòu)，內(nèi)集成了通用 8 位處理器和 ISP Flash單元，功能強大的微型計算機的 AT89S51 可為許多案?？刂茟孟到y(tǒng)提供高性價比的解決方3.1.1AT89S51 主要功能列舉如下：為一般控制應用的 8 位單晶片具時鐘振蕩器（傳統(tǒng)最高工作頻率可至 12MHz）器（ROM）為 4KB器（RAM）為 128B器可擴充至 64KB器可擴充至 64KB程式數(shù)

21、據(jù)外部程序外部數(shù)據(jù)32 條雙向輸入輸出線，且每條均可以單獨做I/O 的控制5 個中斷向量源2 組獨立的位定時器個全多工串行通信端口及單具有數(shù)據(jù)的功能單提供位邏輯運算指令3.1.2AT89S51 主要引腳介紹VCC：AT89S51 電源正端輸入，接+5V。VSS：電源地端。XTAL1：單系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸入端。XTAL2：系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸出端，一般在設計上只要在XTAL1 和 XTAL2上接上一只石英振蕩晶體系統(tǒng)就可以動作了，此外可以在兩引腳與地之間加入一 20PF的小電容，可以使系統(tǒng)更穩(wěn)定，避免噪聲干擾而死機。RESE至89S51 的重置引腳，動作，當要對晶片重置時，只要對此引腳電平

22、并保持兩個機器周期以上的時間，AT89S51 便能完成系統(tǒng)重置的各項動特殊功能寄存器之內(nèi)容均被設成已知狀態(tài)，并且至地址 0000H 處開始讀入作，使得程序代碼而執(zhí)行程序。EA/Vpp：“EA”為英文“External Acs”的縮寫，表示存取外部程序代碼之意，低電平動作，也就是說當此引腳接低電平后，系統(tǒng)會取用外部的程序代碼（存于外部EPROM 中）來執(zhí)行程序。因此在 8031 及 8032 中，EA 引腳必須接低電平，因為其無程序器空間。如果是使用 8751程序空間時，此引腳要接成。此外，在將程序代碼燒錄至 8751EPROM 時，可以利用此引腳來輸入 21V 的燒錄高壓（Vpp）。ALE/P

23、ROG：ALE 是英文“Address Latch Enable”的縮寫，表示地址鎖存器啟用信號。AT89S51 可以利用這支引腳來觸發(fā)外部的 8 位鎖存器（如 74LS373），將端口 0 的地址總線（A0A7）鎖進鎖存器中，因為 AT89S51 是以多工的方式送出地址及數(shù)據(jù)。平時在程序執(zhí)行時ALE 引腳的輸出頻率約是系統(tǒng)工作頻率的 1/6，因此可以用來驅(qū)動其他周邊晶片的時基輸入。此外在燒錄 8751 程序代碼時，此引腳會被當成程序規(guī)劃的特殊功能來使用。PSEN：此為“Program Store Enable”的縮寫，其意為程序啟用，當 8051 被設成為外部程序代碼工作模式時（EA=0），

24、會送出此信號以便取得程序代碼，通常這支腳是接到 EPROM 的 OE 腳。AT89S51 可以利用 PSEN 及 RD 引腳分別啟用存在外部的 RAM 與 EPROM，使得數(shù)據(jù)址范圍。器與程序器可以合并在一起而共用 64K 的定PORT0（P0.0P0.7）：端口 0 是一個 8 位寬的開路汲極（Open Drain）雙向輸出入端口，共有 8 個位，P0.0 表示位 0，P0.1 表示位 1，依此類推。其他三個 I/O 端口（P1、P2、P3）則不具有此電路組態(tài)，而是有一電路，P0 在當做I/O 用時可以推動 8個 LS 的TTL 負載。如果當 EA 引腳為低電平時（即取用外部程序代碼或數(shù)據(jù)器

25、），P0 就以多工方式提供地址總線（A0A7）及數(shù)據(jù)總線（D0D7）。設計者必須外加一鎖存器將端口 0 送出的地址栓鎖住成為 A0A7，再配合端口 2 所送出的 A8A15一完整的 16 位地址總線，而定址到 64K 的外部器空間。PORT1（P1.0P1.7）：端口 1 也是具有電路的雙向 I/O 端口，其輸出緩沖器可以推動 4 個 LS TTL 負載，同樣地若將端口 1 的輸出設為，便是由此端口來輸入數(shù)據(jù)。如果是使用 8052 或是 8032 的話，P1.0 又當做定時器 2 的外部脈沖輸入腳，而P1.1 可以有T2EX 功能，可以做外部中斷輸入的觸發(fā)腳位。PORT2（P2.0P2.7）：

26、端口 2 是具有電路的雙向 I/O 端口，每一個引腳可以推動 4 個 LS 的TTL 負載，若將端口 2 的輸出設為時，此端口便能當成輸入端口來使用。P2 除了當做一般 I/O 端口使用外，若是在 AT89S51 擴充外接程序器或數(shù)據(jù)器時，也提供地址總線的高字節(jié) A8A15，這個時候 P2 便不能當做 I/O 來使用了。PORT3（P3.0P3.7）：端口 3 也具有電路的雙向 I/O 端口，其輸出緩沖器可以推動 4 個 TTL 負載，同時還多工具有其他的額外特殊功能，包括串行通信、外部中斷控制、計時計數(shù)控制及外部數(shù)據(jù)器內(nèi)容的或?qū)懭肟刂频裙δ堋Ｆ湟_分配如下：P3.0：RXD，串行通信輸入。P

27、3.1：TXD，串行通信輸出。P3.2：P3.3：0，外部中斷 0 輸入。1，外部中斷 1 輸入。P3.4：T0，計時計數(shù)器 0 輸入。P3.5：T1，計時計數(shù)器 1 輸入。P3.6：WR，外部數(shù)據(jù)P3.7：RD，外部數(shù)據(jù)器的寫入信號。信號1。器的3.2單片機最小系統(tǒng)設計單片機最小系統(tǒng)如圖 3.1 所示，其中有 4 個雙向的 8 位并行I/O 端口，分別記作 P0、P1、P2、P3，都可以用于數(shù)據(jù)的輸出和輸入，P3 口具有第二功能為系統(tǒng)提供一些控制信號。時鐘電路用于產(chǎn)生單片機工作所必須的時鐘控制信號，電路在時鐘信號的控制下，嚴格地按時序指令工作。單片機有一個用于振蕩器的高增益反向放大器，該高增

28、益反向放大器的輸入端為的引腳 XTAL1，輸出端為 XTAL2。這兩個引腳跨了一個穩(wěn)定的自激振蕩器。電路中的微調(diào)電容通接石英晶體振蕩器和微調(diào)電容，就常選擇為 30pF 左右，該電容的大小會影響到振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性，該晶體振蕩器的振蕩頻率為 12MHz。 EA 管腳接上電復位電路是為了防止單片機的程序飛跑，出現(xiàn)死鎖，手動復位等功能。采用最簡單的外部按鍵復位，按鍵與電容并聯(lián)后接在單片機的 REST 管腳。按鍵自動復位是通過外部復位電路的來實現(xiàn)的.選用的電阻 R1 是 10K, 時鐘頻率為12MHz,C3 取 10F。該復位信號兩個機器周期以上，復位信號持續(xù)時間有效，其有

29、效時間應持續(xù) 24 個振蕩脈沖周期即2s 才完成復位操作2。根據(jù)分析后單片機的最小系統(tǒng)連接圖如圖 3.1 所示。圖 3.1 單片機最小系統(tǒng)3.3溫度傳感器介紹及與單片機的連接（ON-BOARD）專利，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)。3.3.1DS18B20 特性適應電壓范圍更廣，電壓范圍 3V-5V，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電；獨特的單總線接口方式，DS18B20 在與MCU 連接時，僅需要一根總線即可實現(xiàn)與單片機的雙向數(shù)據(jù)通信；支持多點組網(wǎng)功能，多個 DS18B20 可以并在為一定的三根線上，實現(xiàn)多點測溫；具有耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹

30、小空間設備數(shù)字測溫和控制領域。該產(chǎn)品適用于冷凍庫，糧倉，儲罐，電訊機房，電力機房，電纜線槽等測溫和控制領域。DS18B20 是 DALLAS 半導體公司生產(chǎn)的可組網(wǎng)數(shù)字溫度傳感器，在在版溫度范圍-55125，固有溫度分辨率 20.0625，精度為0.1；測量結(jié)果是以 912 位數(shù)字量方式“一線總線”串行傳送給 CPU，同時可傳送 CRC，具有極強的糾錯能力；設有用戶可寫入的E2PROM，用于設定溫度等；DS18B20 在使用中不需要任何三極管的集成電路內(nèi)；元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只負壓特性，電源極性接反時，不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。PVC 電纜直接出線或德式球型接線盒出

31、線,便于與其它電器設備連接。3.3.2DS18B20 的引腳封裝圖 3.2 DS18B20 引腳及封裝DQ 為數(shù)字信號輸入/輸出端GND 為電源地VDD 為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）。3.3.3DS18B20結(jié)構(gòu)及工作原理圖 3.3 DS18B20結(jié)構(gòu)圖DS18B20 有 4 個主要的數(shù)據(jù)：光刻ROM 中的 64 位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該 DS18B20 的地址序列碼。64 位光刻ROM 的排列是：開始 8 位（28H）是產(chǎn)品類型標號，接著的 48位是該 DS18B20 自身的序列號，最后 8 位是前面 56 位的循環(huán)冗余（CRC=X8+X5+X4+1）。

32、光刻 ROM 的作用是使每一個 DS18B20 都各不相同，這樣就可以實現(xiàn)一根總線上掛接多個 DS18B20 的目的。DS18B20 中的溫度傳感器可完成對溫度的測量，以 12 位轉(zhuǎn)化為例：用 16 位符號擴展的二進制補碼讀數(shù)形式提供，以 0.0625/LSB 形式表達，其中 S 為符號位。圖 3.4 DS18B20 溫度值格式圖這是 12 位轉(zhuǎn)化后得到的 12 位數(shù)據(jù)，在 18B20 的兩個 8 比特的 RAM 中，二進制中的前面 5 位是符號位，如果測得的溫度大于 0，這 5 位為 0，只要將測到的數(shù)值乘于 0.0625即到實際溫度；如果溫度小于 0，這 5 位為 1，測到的數(shù)值需要取反加

33、 1 再乘于 0.0625即到實際溫度。例如+125的數(shù)字輸出 07D0H，+25.0625的數(shù)字輸出為 0191H，-25.0625的數(shù)字輸出為FF6FH，-55的數(shù)字輸出為 FC90H。DS18B20 溫度傳感器的器包括一個高速暫存RAM 和一個非易失性的可電擦除的EEPRAM,后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器 TH、TL 和結(jié)構(gòu)寄存器。配置寄存器該字節(jié)各位的意義如下：低五位一直都是 1 ，TM 是測試模式位，用于設置 DS18B20 在工作模式還是在測試模式。在 DS18B20 出廠時該位被設置為 0，用戶不要去改動。R1 和 R0 用來設置分辨率，如下表所示：（DS18B20 出廠時被設置

34、為 12 位）3。表 3.5 溫度值分辨率設置表R1R0分辨率溫度最大轉(zhuǎn)換時間93.75ms187.5ms375ms 750ms009 位0110 位1011 位1112位DS18B20 的工作原理：DS18B20 的讀寫時序和測溫原理與 DS1820 相同，只是得到的溫度值的位數(shù)因分辨率不同而不同， 且溫度轉(zhuǎn)換時的延時時間由 2s 減為 750ms。DS18B20 測溫原理如圖 3 所示。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給計數(shù)器 1。高溫度系數(shù)晶振 隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為計數(shù)器 2 的脈沖輸入。計數(shù)器 1 和溫度寄存器被預置在55

35、所對應的一個基數(shù)值。計數(shù)器 1 對 低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當計數(shù)器 1 的預置值減到 0 時，溫度寄存器的值將加 1，計數(shù)器 1 的預置將重新被裝入，計數(shù)器 1 重 新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)直到計數(shù)器 2 計數(shù)到 0 時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即 為所測溫度4。3.3.4DS18B20 與單片機的連接DS18B20 與單片機的連接有兩種方法：一種是 VCC 接外部電源，GND 接地，I/O與單片機的I/O 線相連；另一種是用寄生電源供電，此時 VDD、GND 接地，I/O 接單片機I/O。無論是寄生電源還是外部供電，I/

36、O 口線要接 5K 左右的上拉電阻.采用的是第一種連接方法,如圖 3.6 所示，把 DS18B20 的數(shù)據(jù)線與單片機的 15 管腳連接,再加上上拉電阻。TMR1R011111圖 3.6 單片機與 DS18B20 的連接3.3.5DS18B20 的使用注意事項DS1820 雖然具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點，但在實際應用中也應注意以下幾方面：較小的硬件開銷需要相對復雜的進行補償，由于 DS1820 與微處理器間采進行讀寫編程時，必須嚴格的保證讀寫時用串行數(shù)據(jù)傳送，因此 ，在對 DS1820序，否則將無法測溫結(jié)果。在使用 PL/M、C 等高級語言進行系統(tǒng)程序設計時，對 D

37、S1820 操作部分最好采用匯編語言實現(xiàn)。在 DS1820 的有關資料中均未提及單總線上所掛 DS18B20 數(shù)量問題，容易使人誤認為可以掛任意多個 DS18B20，在實際應用中并非如此。當單總線上所掛 DS1820超過 8 個時，就需要解決微處理器的總線驅(qū)動問題，這一點在進行多點測溫系統(tǒng)設計時 要加以注意。連接 DS18B20 的總線電纜是有長度限制的。試驗中，當采用普通信號電纜傳輸長度超過 50m 時，的 測溫數(shù)據(jù)將發(fā)生錯誤。當將總線電纜改為雙絞線帶屏蔽電纜時，正常通訊距離可達 150m，當采用每米絞合次數(shù)的雙絞線帶電纜時，正 常通訊距離進一步加長。這種情況主要是由總線分布電容使信號波形產(chǎn)

38、生畸變造成的。因此，在用 DS18B20 進行長距離測溫系統(tǒng)設計時要充分考 慮總線分布電容和阻抗匹配問題。在 DS18B20 測溫程序設計中，向 DS18B20 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待 DS18B20 的返回信號，一旦某個 DS18B20 接觸不好或斷線，當程序讀該 DS1820時，將沒有返回信號，程序進入死循環(huán)。這一點在進行 DS18B20 硬件連接和設計時也要給予 一定的重視。 測溫電纜線建議采用4 芯雙絞線，其中一對層在源端單點接地5。線接地線與信號線，另一組接 VCC 和地線，3.4電源電路的設計本次設計需要+5V 直流電壓，為方便實物接口采用 CONN-H2 作為電源接口，

39、通過一根 USB 線溫度計與電腦相連給溫度計提供電源，如圖 3.7。圖 3.7 電源接口電路3.5顯示電路的設計3.5.1數(shù)碼管連接方式數(shù)碼管的發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)上。在應用時將公共極 COM 接到+5V，當某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應字段就點亮，當某一字段的陰極為時，相應字段就不亮。共陰極數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)上。共陰數(shù)碼管在應用時應將公共極 COM 接到地線 GND 上，當某一字段發(fā)光二極管的陽極為段就點亮。當某一字段的陽極為低電平時，相應

40、字段就不亮。時，相應字3.5.2數(shù)碼管顯示方式的數(shù)字，因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動態(tài)式兩類。靜態(tài)驅(qū)動也稱直流驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動是指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個單片機的 I/O 端口進行驅(qū)動，或者使用如 BCD 碼二-十進制譯 譯碼進行驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用I/O 端口多，如驅(qū)動 5 個數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要 5840 根I/O 端口來驅(qū)動，要知道一個 89S51 單片機可用的I/O 端口才 32 個呢：），數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動電路來驅(qū)動數(shù)碼管的各個段碼，從而顯示出要數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機中應用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將

41、所有數(shù)碼管的 8 個顯示筆劃“A,B,C,D,E,F,G,DP”的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極 COM 增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的 I/O 線控制，當單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選通 COM 端電路的控制，所以只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的的 COM 端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點亮時間為 12ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時

42、點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O 端口，而且功耗更低。根據(jù)本次設計所需要求采用六位七段共陽極數(shù)碼管動態(tài)顯示溫度值。3.5.3數(shù)碼管與單片機的連接本次設計所選用的六位七段共陽極數(shù)碼管有 12 個引腳，其中 8 個字段顯示引腳“A,B,C,D,E,F,G,DP”分別接單片機的P0.0-P0.7 端口,6 個數(shù)碼管位選引腳“123456”分別接單片機的P2.5-P2.0 端口，這些引腳與單片機的連接情況如圖示。圖 3.8 數(shù)碼管單片機連接圖實際應用時必須增加譯碼驅(qū)動器進行驅(qū)動，增加了硬件電路的復雜性。

43、3.6電路的設計本次設計的電路采用聲光方式，當所測環(huán)境溫度高于或低于預先設置的溫度值時，紅色發(fā)光二極管發(fā)光，揚聲器發(fā)出嘟嘟聲，同時數(shù)碼管顯示“HH*”或“LL*”，提示溫度值過高或過低。紅色發(fā)光二極管和揚聲器分別接單片機的 P3.0 和 P3.1 管腳，具體連接如圖 3.9 所示6。圖 3.9電路連接圖第四章設計4.1設計的使用本次設計需要用到仿真Proteus 和 Keil，所以在編寫程序之前有必要對這兩個的簡介。使用搞清楚，以下是兩個4.1.1Proteus 7.7介紹Proteus是英國Labcenter electronics 公司的EDA 工具（該中國總為廣州風標電子技術）。它不僅具

44、有其它 EDA 工具的仿真功能，還能仿真單片機及器件。它是目前最好的仿真單片機及器件的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機者、從事單片機教學的教師、致力于單片機開發(fā)應用的科技工作者的青睞。Proteus 是世界上著名的EDA 工具(仿真)，從原理圖布圖、電路協(xié)同仿真，一鍵切換到 PCB 設計，真正實現(xiàn)了從概念到代碼調(diào)試到單片機與產(chǎn)品的完整設計。是目前世界上唯一將電路仿真、PCB 設計虛擬模型仿真軟件三合一的設計，其處理器模型支持 8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DPIC33、 AVR、ARM、8086 和 MSP430 等，2010 年即將增加 Corte

45、x 和 DSP 系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持 IAR、Keil 和MPLAB 等多種編譯器。原理圖編輯窗口（The Editing Window）：顧名思義，它是用來繪制原理圖的。藍色方框內(nèi)為可編輯區(qū)，元件要放到它里面。注意，這個窗口是沒有滾動條的，你可以用預覽窗口來改變原理圖的可視范圍。預覽窗口（The Overview Window)：它可以顯示兩個內(nèi)容。一個是，當你在元件列表中選擇一個元件時，它會顯示該元件的預覽圖；另一個是，當你的鼠標焦點落在原理圖編輯窗口時（即放置元件到原理圖編輯窗口后或在原理圖編輯窗口中點擊鼠標后），它會顯示整張原理圖的縮略圖，并會

46、顯示一個綠色的方框，綠色方框里面的內(nèi)容就是當前原理圖窗口中顯示的內(nèi)容，因此你可用鼠標在它上面點擊來改變綠色方框的位置，從而改變原理圖的可視范圍。模型選擇元件欄：（Mode Selector Toolbar)。元件列表（The Object Selector)：用于挑選元件（components）、終端接口（terminals)、信號發(fā)生器（generators)、仿真圖表（graph)等。舉例，當你選擇“元件（components）”，單擊“P”按鈕會打開挑選元件框，選擇了一個元件后（單擊了 OK 后），該元件會在元件列表中顯示，以后要用到該元件時，只需在元件列表中選擇即可。方向（Orieni

47、on Toolbar)。：仿真控制按鈕由左向右功能分別為：運行、單步運行 、暫停、停止。仿真4.1.2 Keiluvisison4介紹Keil 是Software公司的一款單片機開發(fā)，單片機開發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開，寫的匯編語言源程序要變?yōu)?CPU 可以執(zhí)行的機器碼有兩種方法，一種是手工匯編，另一種是機器匯編，目前已極少使用手工匯編的方法了。機器匯編是通過匯編將源程序變?yōu)闄C器碼，用于 MCS-51 單片機的匯編有早期的A51，隨著單片機開發(fā)技術的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語言到逐漸使用高級語言開發(fā)，單片機的開發(fā)也在不斷發(fā)展，Keil是目前最流行開發(fā)MCS-51 系列單片機的軟件，這從近年

48、來各仿真機廠商紛紛宣布全面支持 Keil 即可看出。Keil 提供了包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（uVi）將這些部分組合在一起。運行 Keil需要Pentium或以上的CPU，16MB 或WINXP 等操作系統(tǒng)。RAM、20M 以上空閑的硬盤空間WIN98、NT、WIN2000、4.1.3 Proteus7.7 和 Keil uvisison4 的聯(lián)調(diào)步驟打開Proteus，根據(jù)設計要求繪制電路圖，保存在TEXT 文件夾中命名為WDJ.DSN打開 Keil，點擊 Project 選擇 New project 保存

49、Keil 工程到TEXT 文件夾中，命名為WDJ.KEIL,彈出選項框，選中 AT89S51 后點擊“是”選項。在 Keil 中新建一個文檔寫入程序后保存匯編文檔到 TEXT 文件夾中命名為WDJ.ASM右擊“Source Group 1”，選中“Add Files.”保存到 TEXT 文件夾中命名為WDJ.ASM將輸出選項中的“Create Hex File”選中，晶振頻率改為與設計的頻率一致，然后點擊“是”在 Keil 中編譯剛才寫入的程序，無誤后即可進行以下操作。最后在 Proteus 打開剛才繪制的電路圖，雙擊單片機選中添加 TEXT 文件夾中的WDJ.HEX 后確定。然后單擊左下角的

50、開始按鈕，執(zhí)行設計的所有功能。4.2程序編寫流程本設計的總體程序設計流程如圖 4.1。開始N?YN有鍵?Y圖 4.1程序設計流程圖設置值聲光等待測量完畢DS18B20測量溫度刷新顯存初始化系統(tǒng)IE,TMOD,總結(jié)作為一名通信工程的大四學生，我覺得做單片機畢業(yè)設計是很有意義的，因為它和的日常生活關。在做這次畢業(yè)設計的過程中，使我深有感觸的是查閱大量的設計資料。為了使自己的設計更加完善，查閱這方面的資料是十分必要的。在這次畢業(yè)設計中，我運用了以前學過的專業(yè)課知識，如：匯編語言、單片機、Proteus和 Keil 聯(lián)調(diào)仿真、模擬和數(shù)字電路知識等。雖然在過去我從未獨立應用過它們，但通過這幾個月來自己一

51、步步的摸索基本掌握了這兩個仿真的使用，在此過程中帶著問題去學我發(fā)現(xiàn)效率很高，這是我做這次畢業(yè)設計的又一收獲。最后，我體會到要做好一個畢業(yè)設計，就必須做到：在設計之前，對所用單片機的結(jié)構(gòu)和其它元件的特性有一個系統(tǒng)的了解，知道該這些器件的使用方法，要有一個清晰的思路和一個完整的軟硬件流程圖；在設計程序時，妄想一次將整個程序設計好是不現(xiàn)實的，要通過自己反復修改和老師指導不斷改進完善程序結(jié)構(gòu)；要養(yǎng)成寫程序注釋的好，這樣為程序修改和交流提供了方便；在設計中遇到要，以免下次遇到同樣。在這次的畢業(yè)設計中，正的，要理論聯(lián)系實際，把所學的理論知識用到實際當中，因為理論和實際是有差距的，程序只有在經(jīng)常寫與讀的過程

52、中才能提高，這就是這次畢業(yè)設計的最大收獲。參考文獻系列單片機系統(tǒng)及應用M.1, 張為民,等. MCS-51：高等教育,2004.1301.2.單片機電路設計M., 2003.3748.：電子工業(yè)3 吳永春.單總線數(shù)字溫度傳感器DS18B20 及其在單片機系統(tǒng)的應用M. 福建：三等專科學校學報, 2004. 3336.2456.單片機電路設計M.：電子工業(yè)：電子工業(yè)：電子工業(yè), 2003.3748., 2004. 99108., 2001. 3540.智能化傳感器原理與應用M.傳感器及其應用電路M.,濤. 用 AT89S52 自身接口實現(xiàn)溫度檢測數(shù)碼管動態(tài)顯示和鍵盤掃描J.科技學院學報，2006

53、，20(1)：1821.789圖.柳鵬程.傳感器集成電路手冊M.：化學工業(yè), 2002.692703., 2002.8495.集成溫度傳感器原理與應用M.：機械工業(yè)基于 AT89S51 單片機的數(shù)字溫度測量及顯示系統(tǒng)設計D. 江蘇：揚州工業(yè)學校，2010.10 李, 倪虹霞. MCS-51 系列單片機原理與接術M.： 人民郵電,2004.187216.11. MCS-51 單片機應用系統(tǒng)設計（系統(tǒng)配置與接術）M.：航空航天大學出版社, 2003.5558.附錄1仿真圖2元件名 稱型 號數(shù)量單片機AT89S511 個LED 數(shù)碼管3 位共陽極2 個晶 振12MHZ1 個三極管80504 NPN7

54、 個蜂鳴器1 個電 阻若干個按 鍵4 個溫度傳感器DS18B201 片瓷片電容30PF2 片發(fā)光二極管紅色1 片電解電容10uF1 片3程序?qū)崟r顯示溫度高于高限，低于低限，進行聲光溫度高低限可設定上電顯示 543210讀出溫度后實時顯示溫度溫度高于上限溫度時，顯示“HH*”, 并進行聲光溫度低于下限溫度時，顯示“LL*“, 并進行聲光設定鍵 進行高低限設定 循環(huán)為實時溫度“L *”“H *”可用“+” “-”鍵進行修改值pb_SEG_BIT0 pb_SEG_BIT1 pb_SEG_BIT2 pb_SEG_BIT3 pb_SEG_BIT4 pb_SEG_BIT5EQU EQU EQU EQU E

55、QU EQUP2.0 P2.1 P2.2 P2.3 P2.4 P2.5pb_UP pb_SET pb_DOWN pb_DQEQU EQU EQU EQUP3.2 P3.3 P3.4 P3.5pb_ALM pb_ALEQUP3.1EQUP3.0p_SEG_DATAEQUP0c_MAINc_STAEQU EQU30H c_MAIN+0c_TH0 c_TH1 c_TH2 c_TH3EQU EQU EQU EQUc_MAIN+1 c_MAIN+2 c_MAIN+3 c_MAIN+4c_TL0 c_TL1 c_TL2EQU EQU EQUc_MAIN+5 c_MAIN+6 c_MAIN+7c_TL3EQ

56、Uc_MAIN+8c_SEG EQUc_MAIN+9c_SEG_FLASH EQUc_SEG+0c_SEG_BIT EQUc_SEG+1 c_SEG+2 c_SEG+3 c_SEG+4 c_SEG+5 c_SEG+6 c_SEG+7c_SEG0 c_SEG1 c_SEG2 c_SEG3 c_SEG4 c_SEG5EQU EQU EQU EQU EQU EQUc_250USc_1MSEQU EQUc_SEG+8 c_SEG+9c_DS18B20 EQUc_SEG+10c_TEMP0 c_TEMP1 c_TEMP2 c_TEMP3EQU EQU EQU EQUc_DS18B20+0 c_DS18B

57、20+1 c_DS18B20+2 c_DS18B20+3c_TIME_750MS_L c_TIME_750MS_HEQU EQUc_DS18B20+4 c_DS18B20+5c_DELAYc_S c_MS c_USEQU EQU EQU EQUc_DS18B20+6 c_DELAY+0 c_DELAY+1 c_DELAY+2b_FLASH_EN b_FLASHEQU EQU00H01Hb_ERR b_TEMPFb_DS18B20_WAIT b_750MS b_DIS_FRESHEQU EQU EQU 4EQU 5EQU 623b_BUT_EN EQU700H LJMP_INIT_SYS0BHL

58、JMP_T01BHCPL RETIpb_ALM_T0: ; PUSHACCINCc_250USANL MOVJZ _ POP RETIc_250US, #3 A, c_250US_T0_1MS ACC_T0_1MS:LCALL _SCAN_BUT LCALL _DIS_SEG_T0_250MS: INCc_1MS_MOV JNZ_ CPLA, c_1MS_T0_750MS b_FLASH_T0_750MS: INCc_TIME_750MS_LMOV CJNE MOVA, c_TIME_750MS_LA, #180, _T0_ENDc_TIME_750MS_L, #0INCc_TIME_750M

59、S_HMOV CJNE MOV SETBA, c_TIME_750MS_HA, #4, _T0_ENDc_TIME_750MS_H, #0 b_750MS_T0_END:POP RETIACC;_INIT_SYS: MOV SETB SETB SETB ORL MOVSP,#80H; EAET0 ET1TMOD, #022H TH0, #6初始化堆棧MOV MOV MOV SETB MOV MOV MOV MOV MOV MOV MOV MOVTL0, #6TH1, #156TL1, #156 TR0 c_SEG_BIT,#0c_SEG_FLASH, #0H c_SEG0,#0 c_SEG1,

60、#1 c_SEG2,#2 c_SEG3,#3 c_SEG4,#4 c_SEG5,#5MOV MOV MOV MOVc_TH0, #0c_TH1, #5c_TH2, #4c_TH3, #0MOV MOV MOV MOVc_TL0, #0c_TL1, #5c_TL2, #2c_TL3, #0CLR MOVb_FLASH_EN c_STA, #0SETBpb_DQ_MAIN: ;LCALL _DS18B20_READ_T LCALL _DIS_FRESHAJMP_MAIN;_SCAN_BUT: ;PUSHACCMOV ANLA, P3A, #1CHJNZ_SB_EN_TESTSETB POP RET