51单片机课程设计数字温度计报告

数字温度计毕业设计1电子毕业设计数字温度计题目：数显温度计学院：电子信息学院班级：学号：姓名：指导老师：日期：数字温度计毕业设计2数字温度计设计任务书一、课程设计目的1、加强学生理论联系实际的能力，提高学生的动手能力；2、学会基本电子元器件的识别和检测；3、学会应用EDA软件Proteus进行电路的设计和仿真；4、基本掌握单片机的基本原理，并能将其应用于系统的设计。5、通过实训，提高学生的学习兴趣，激发自主学习能力，培养创新意识。二、设计任务先焊制一个单片机最小系统，并以制作的单片机最小系统为核心，设计并制作一个数字式温度计应用系统。三、设计要求具有以下功能：(1)采用DS18B20作为温度传感器进行温度检测；(2)对采集温度进行显示（显示温度分辨率0.1℃）；(3)采集温度数值应采用数字滤波措施，保证显示数据稳定；(4)显示数据，无数据位必须消隐。数字温度计毕业设计3目录数字温度计设计任务书………………………………………………21、设计思路（1）设计原理…………………………………………………………………4（2）系统方案及总体设计框图………………………………………………42、数字温度计应用系统的硬件设计（1）单片机小系统基本组成及硬件图（2）外围电路工作原理及系统硬件图（3）主要芯片及其功能3、系统软件程序的设计软件流程框图4、系统调试（1）仿真器介绍（2）调试结果及其分析（3）系统设计电路的特点和方案的优缺点5、课程设计心得体会参考文献附录程序清单及注释数字温度计毕业设计4一、设计思路：设计方案及其总体设计框图温度计设计系统流程图开始进入缓冲区初始化复位DS18B20发跳过ROM命令温度转换命令延时复位DS18B20，跳过ROM命令读存储器命令将温度转换为BCD码更新数据缓冲区读温度命令系统设计原理：本次课程设计是基于单片机的数字温度计设计，在开始课程设计的时候我们要理解并掌握对单片机的开发，学会使用KEIL及Proteus等仿真软件。根据设计任务要求选择好器件，编写好程序运行成功之后进行软件联调，验证系统是否正确。通过筛选，我们组选用单片机AT89S52作为主控制系统；用1602液晶显示模块芯片作为温度数据显示装置；智能温度传感器采用DS18B20器件作为测温电路主要组成部分。晶振控制单片机芯片AT89S521602显示器温度检测电路DS18B20数字温度计毕业设计5二、数字温度计应用系统的硬件设计1、单片机小系统的基本组成及其选择（1）单片机单片机选型参考•①AT89S51、AT89S52：具备ISP下载功能，可以使用USBASP程序下载线或者并口下载•②STC89C51、STC89C52：使用串口线+MAX232烧写程序。•③AT89C51、AT89C52：可以在最小系统板上使用，但需要另外用编程器烧写程序本次课程设计选用AT89S52型号单片机进行操作。AT89S52引脚图此外，AT89S52设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。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。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。（4）电源•①电源适配器供电：DC座（三个管脚）•②usb供电：AT89S52是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含8kBytesISP(In-systemprogrammable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89S52具有如下特点：40个引脚，8kBytesFlash片内程序存储器，256bytes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。AT89S52引脚图此外，AT89S52设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。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。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。数字温度计毕业设计63、时钟4、I/O口&接口•①所有I/O用排针引出•②串行通信口：P3.0,p3.1•③ISP：p1.6,p1.7石英晶振电路结构原理如右图所示数字温度计毕业设计72、外围电路工作原理及系统硬件图3、主要芯片及其功能①AT89S52（1）AT89S52各引脚及I/O口介绍P0口也可用做访问片外数据存储器和程序存储器时的低8位地址/数据总线的复用口。这种情况下，P0口内含上拉电阻。在Flash编程时，P0口输入代码数据；在Flash校验时，P0口输出代码数据。在进行编程校验时，需外接10KΩ的上拉电阻。●P1口——8位、双向I/O口，内含上拉电阻。P1口为用户使用的通用I/O口，每个引脚可驱动4个TTL负载。当用做输入时，每个端口首先置1。单片机共有4个8位双向并行I/O通道口，每位均有自己的锁存器、输出驱动器和输入缓冲器组成。这种结构，在数据输出时可以锁存，及输出新的数据以前，通道口上的原始数据不变。但对输入信息是不锁存的，所以从外部输入的信息必须保持到取数指令执行完为止。数字温度计毕业设计8P1.0和P1.1引脚也用做定时器2的外部计数输入(P1.0/T2)和触发器输入(P1.1/T2DX)。在编程和校验期间，P1口可输入低字节地址。●P2口——8位、双向I/O口，内部具有上拉电阻。P2口可用做通用I/O，可以驱动4个TTL负载。对P2口各位写入1，可作为输入。每个引脚由外部负载拉为低电平时，经由内部上拉电阻向外输出电流。在访问16位地址的外部程序存储器和数据存储器时，P2口提供高8位地址。用MOVX@DPTR类指令访问外部数据存储器时,P2口为高8位地址(即PCH)；用MOVX@R0和MOVX@R1类指令访问外部数据存储器时，P2口上的内容是SFRP2的内容。在编程和校验时，P2口接收地址线的高位和一些控制信号。P3口——8位、双向I/O口，内部含有上拉电阻。●P3口可用做通用I/O口，可驱动4个TTL负载。当用做输入熟，要先将P3口各位置如外部负载将P3口拉低，则经过上拉电阻向外输出电流。在编程和校验时，P3口接收某些控制信号。●——地址锁存允许/编程脉冲输入。●——外部程序存储器读选通，低电平有效。●——片外程序存储器访问允许。●XTAL1和XTAL2——XTAL1是片内振荡器反相放大器和时钟发生器的输入端，XTAL2是片内振荡器反相放大器的输出端。（2）AT89S52实物与仿真的区别②DS18B20DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现9-12位的数字值读数方式。DS18B20的性能特点如下：（1）独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。（2）DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点组网测温；（3）无须外部器件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内；（4）可通过数据线供电，电压范围为3.0-5.5Ｖ；（5）零待机功耗；（6）温度以9或12位数字，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温；（7）用户可定义报警设置；数字温度计毕业设计9（8）报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件；（9）负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作；（10）测量结果直接输出数字温度信号，以一线总线串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力DS18B20采用3脚PR35封装或8脚SOIC封装，其引脚排列及内部结构框图如图及测温原理图如下所示：③1602液晶显示屏1602液晶显示流程图：三、系统软件程序的设计（见附录）：软件流程框图：开始初始化1602延时调用子程序设置第一行显示位置与内容调用子程序设置第二行显示位置与内容初始化调用显示子程序是否正确初次上串读出温度值，温度计算，处理显示，数据刷新NYNN发跳过ROM命令发读取温度命令读取操作并进行校验字节是否读完YYN发DS18B20复位命令数字温度计毕业设计10四、系统调试：1、仿真器的介绍：①keil软件的开发运用（1）KeilC51单片机软件开发系统的整体结构C51工具包的整体结构，uVision与Ishell分别是C51forWindows和forDos的集成开发环境(IDE)，可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。开发人员可用IDE本身或其它编辑器编辑C或汇编源文件。然后分别由C51及C51编译器编译生成目标文件(.OBJ)。目标文件可由LIB51创建生成库文件，也可以与库文件一起经L51连接定位生成绝对目标文件(.ABS)。ABS文件由OH51转换成标准的Hex文件，以供调试器dScope51或tScope51使用进行源代码级调试，也可由仿真器使用直接对目标板进行调试，也可以直接写入程序存贮器如EPROM中。（2）使用独立的Keil仿真器时，注意事项仿真器标配11.0592MHz的晶振，但用户可以在仿真器上的晶振插孔中换插其他频率的晶振。仿真器上的复位按钮只复位仿真芯片，不复位目标系统。KeilC51是美国KeilSoftware公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部分组合在一起。运行Keil软件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系统。如果使用C语言编程，那么Keil几乎就是不二之选，即使不使用C语言而仅用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍。发温度转换开始命令主程序流程图校验是否正确移入温度暂存器结束N读温度流程图数字温度计毕业设计11仿真芯片的31脚（/EA）已接至高电平，所以仿真时只能使用片内ROM，不能使用片外ROM；但仿真器外引插针中的31脚并不与仿真芯片的31脚相连，故该仿真器仍可插入到扩展有外部ROM（其CPU的/EA引脚接至低电平）的目标系统中使用。②proteus软件的开发运用（1）Protues软件介绍Proteus是目前最好的模拟单片机外围器件的工具，它可以仿真51系列、AVR，PIC等常用的MCU及其外围电路。本文基于Proteus6.9和KeiluVision3软件。Proteus与其它单片机仿真软件不同的是，它不仅能仿真单片机CPU的工作情况，也能仿真单片机外围电路或没有单片机参与的其它电路的工作情况。因此在仿真和程序调试时，关心的不再是某些语句执行时单片机寄存器和存储器内容的改变，而是从工程的角度直接看程序运行和电路工作的过程和结果。对于这样的仿真实验，从某种意义上讲，是弥补了实验和工程应用间脱节的矛盾和现象。（2）proteus的工作过程运行proteus的ISIS程序后，进入该仿真软件的主界面。在工作前，要设置view菜单下的捕捉对齐和system下的颜色、图形界面大小等项目。通过工具栏中的p命令，在pickdevices