基于DSB设计的数字温度计毕业论文

哈佛大学毕业设计(论文)电气与电子工程系专业毕业设计（论文）题目数字温度计设计学生姓名zhaolei班级学号2005010018指导教师梁锦华完成日期2008年6月13日2目录南昌工程学院毕业设计任务书………………………………………………………………3引言……………………………………………………………………………………………5第1章.数字温度计总体设计方案………………………………………………………………………………………………61.1数字温度计设计方案论述………………………………………………………………61.1.1方案一…………………………………………………………………………………61.1.2方案二…………………………………………………………………………………6第二章数字温度计总体详细设计2.1主控器……………………………………………………………………………………72.1.1.AT89S51特点及特性…………………………………………………………………72.1.2.管脚功能说明…………………………………………………………………………72.1.3.振荡器特性……………………………………………………………………………82.1.4.芯片擦除………………………………………………………………………………92.2温度采集部分设计2.2.1温度传感器DS18B20………………………………………………………………………………………92.2.2DS18B20温度传感器与单片机的接口电路…………………………………………132.3显示部分电路设计2.3.174LS164基本知识……………………………………………………………………142.5系统整体硬件电路………………………………………………………………………162.5.1主板电路………………………………………………………………………………162.5.2显示电路………………………………………………………………………………163系统软件算法分析…………………………………………………………………………173.1主程序……………………………………………………………………………………173.2读出温度子程序…………………………………………………………………………183.3温度转换命令子程序……………………………………………………………………183.4计算温度子程序…………………………………………………………………………183.5显示数据刷新子程序……………………………………………………………………193.6数字温度计程序清单……………………………………………………………………194总结与体会…………………………………………………………………………………26参考文献……………………………………………………………………………………263哈佛大学毕业设计（论文）任务书一、毕业设计(论文)题目：数字温度计设计二、毕业设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求：1、测温范围-50℃-110℃2、精度误差小于0.5℃3、LED数码直读显示4、可通过人机接口任意设定温度报警阀值三、毕业设计(论文)工作内容及完成时间：周至周收集资料，对课题作知识准备。周至周总体设计周至周系统各部分功能模块设计周至周整理、总结，撰写论文，准备论文答辩四、主要参考资料：[1]李朝青.单片机原理及接口技术（简明修订版）.北京：北京航空航天大学出版社，1998[2]李广弟.单片机基础.北京：北京航空航天大学出版社，1994[3]阎石.数字电子技术基础（第三版）.北京：高等教育出版社，1989[4]新颖电子模块应用手册.北京：机械工业出版社，2005.电气系05电气工程及自动化专业班学生：日期：自年月日至年月日指导教师：助理指导教师(并指出所负责的部分)：教研室：教研室主任：4引言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，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的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AT89S51，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,能准确达到以上要求。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。关键词：单片机，数字控制，温度计，DS18B20，AT89S515第1章.数字温度计总体设计方案1.1数字温度计设计方案论证1.1.1方案一由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在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，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路，感温电路比较麻烦。1.1.2方案二(1).进而考虑到用温度传感器，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。从以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计也比较简单，故采用了方案二。(2).方案二的总体设计框图温度计电路设计总体设计方框图如图1所示，控制器采用单片机AT89S51，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图1总体设计方框图主控制器LED显示温度传感器单片机复位时钟振荡报警点按键调整6第2章数字温度计详细设计2.1主控制器AT89S512.1.1AT89s51的特点及特性：40个引脚，4kbytesflash片内程序存储器，128bytes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，at89s51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。主要功能特性：·兼容mcs-51指令系统·4k可反复擦写(1000次）ispflashrom·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·128x8bit内部ram·2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72.1.2管脚功能说明：VCC：供电电压。GND：接地。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。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。P2口：P2口为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。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，如下表所示：P3口管脚备选功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2/INT0（外部中断0）P3.3/INT1（外部中断1）P3.4T0（记时器0外部输入）P3.5T1（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。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。ALE/PROG：当访问外部存储器时，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。/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，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/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）。8XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。2.1.3．振荡器特性：XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。2.1.4．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，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AT89S51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AT89S51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。2.2温度采集部分的设计2.2.1.温度传感器DS18B20DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种