毕业论文--单片机控制温度实时曲线的显示

I中文摘要液晶是现在电子产品中使用越来越多的一种显示器件。我们经常会在各种各样的电子产品和仪器上看到液晶显示器的存在。这些液晶品种繁多,功能不一,有的是字符型,有的是点阵型常常用来显示各种参数,包括电压、电流、温度及各种电气参数和一些特定信息。液晶不但用来显示各种文字还可以被设计成各种图案、通过改变里面特定显示的内容,还还可以动态的显示各种图案及画面。液晶的使用打破了以往单一声光显示功能,为人们提供了更多丰富多彩的显示信息。使显示的内容更加形象化、生动化。本设计采用以单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字显示温度实时曲线的硬件电路和软件设计方法。整个电路采用模块化设计，由主程序、中断程序、DS18B20温度转换的驱动程序、显示子程序等模块组成。DS18B20温度传感器数字信号经单片机综合分析处理，实现温度显示以及曲线绘图各种功能。在此基础上设计了系统的总体方案，最后通过硬件和软件实现了各个功能模块。相关部分附有硬件电路图、程序流程图。关键词：AT89S52单片机；DS18B20温度传感器；12864液晶显示模块；II目录中文摘要................................................................I第1章前言..............................................................11.1液晶的概述..........................................................11.2液晶显示的意义......................................................11.3液晶LCD的各类应用..................................................11.4课程设计的任务和要求................................................2第2章液晶显示温度曲线方案设计..........................................32.1总体选型方案........................................................32.1.1温度检测电路选型方案............................................32.1.2液晶显示模块选型方案............................................32.1.3键盘输入模块选型方案............................................32.2整体设计思路........................................................3第3章液晶温度显示硬件设计..............................................43.1控制模块硬件设计....................................................43.1.1AT89S52单片机简介..............................................43.1.2AT89S52单片机最小系统硬件设计..................................53.2液晶显示模块硬件设计................................................63.2.1LCD12864ZK液晶模块介绍.........................................63.2.2液晶显示模块硬件设计............................................93.3温度模块的硬件设计.................................................103.3.1温度传感器DS18B20概述.........................................103.3.2温度模块的硬件设计.............................................11第4章液晶显示系统软件设计.............................................134.1主程序设计.........................................................134.2液晶显示模块的设计.................................................134.2.112864程序设计.................................................134.2.212864程序设计流程图...........................................154.3温度模块软件设计...................................................174.3.1DS18B20测温数据的读取程序设计.................................174.3.2DS18B20温度读取流程...........................................20第5章总结.............................................................22参考文献................................................................23附录A：温度实时曲线显示硬件原理图.......................................24附录B：软件程序.........................................................251第1章前言1.1液晶的概述物质通常分为三种型态晶体(固体)、液体、气体。某些固体物质在一定条件下会呈现液态晶体状态。这种状态既不同于各向同性的液体,也不同于在三维空间分子完全规则排列的固体晶体,但又具有液体的流动性、连续性和分子排列的有序性。这种处于液体和晶体之间过渡相态的物质称为液晶。液晶分为热致液晶和溶致液晶。前者是物质在某一温度范围内呈现液晶状态,后者是物质溶于水或有机溶剂而形成的。用于电子器件的液晶为热致液晶。现在的液晶物质均为芳香族化合物,已被发现的液晶物质多达3000余种。液晶分子呈棒状或条状,宽约十几nm(纳米),长约数nm液晶分子有较强的电偶极矩和容易极化的化学团。由于液晶分子间的作用力比固体弱,所以液晶分子容易呈现各种状态。液晶分子的介电常数、电导率、折射率、磁化率等具有较大的各向异性,在外加电场作用下会产生各种电光效应,从而可应用于液晶显示器(LiquidCrystalDisplayDevice,缩写为LCD)。1.2液晶显示的意义随着计算机技术的发展,基于微处理器的智能仪表已成为仪表的主体.而越来越多的智能仪表采用图形点阵液晶模块后,提供了丰富灵活的显示内容,更符合人性化的特点.智能仪表的功能是否强大、用户操作性是否方便,都必须通过界面友好的外观和可操作性来体现。可见,人机界面是智能仪表开发中的主要环节,在开发的工作量中占了很大的比例.现有技术中智能仪表人机界面一般由液晶显示器和微处理器组成。目前,已有很多文献对液晶显示技术、图形用户界面设计作了研究。1.3液晶LCD的各类应用1）办公自动化（OA）。如PC机、台式计算机、传真机、复印机、文字处理机等。2）个人数字助理（PDA）。如笔记本电脑、袖珍计算机、计算器、电子信笺（备忘）等。3）设备自动化（FA）。如测量设备、提升机、电梯等。4）通讯。如无绳电话、个人手提电话系统、多功能电话、手提数据终端、蜂窝电话等。5）车辆设备。如汽车收音机、汽车音响、汽车VCD、速度表、汽车导航系统（GPS）2等。1.4课程设计的任务和要求设计温度实时曲线显示测量仪，任务：温度变化时能及时再现正确的温度数值多大，并且可以看到液晶显屏上描绘的实时温度曲线。设计温度测量仪，要求：1)设计出温度实时曲线显示测量仪的硬件结构电路。2)设计软件流程图并编写程序。3)精度等级是0.5℃。3第2章液晶显示温度曲线方案设计2.1总体选型方案2.1.1温度检测电路选型方案考虑到经济、测温精度与52单片机I/O口的资源等因素。温度检测电路采用智能温度传感器DS18B20，它与单片机相连只需要3线，减少了外部的硬件电路。并且温度传感器DS18B20输出的信号为数字信号，可以被单片机直接采集。省去了一般温度传感器输出信号要经过放大电路，模数转换的环节。2.1.2液晶显示模块选型方案由于要显示温度实时曲线，故传统的小的液晶显示屏1602不能满足本课题要求。故选用更宽，更大点的液晶显示屏12864ZK。它可以显示半宽字型，显CGRAM字型，显示中文字形。更为重要的是显示实时曲线必须满足打点要求，由于它具有绘图功能故满足打点要求。2.1.3键盘输入模块选型方案采用独立键盘，它的功能是作为52单片机触发外部中断硬件。2.2整体设计思路本课题设计的是液晶显示温度实时曲线，首先要达到的最简单想法是可以在液晶屏上显示温度，要显示温度，必须将温度传感器输出（数字量）信号传送至单片机，通过程序对信号进行处理，所以在这里我们需要存储器来储存一些必要的信息，之后是显示这里的显示我们是用LCD显示，在这里要提到键盘的作用，键盘在这里是实现显示界面的切换。设计思路图见图2.1。单片机温度传感器液晶显示模块温度独立键盘电源模块图2.1液晶显示整体方案设计图4第3章液晶温度显示硬件设计3.1控制模块硬件设计3.1.1AT89S52单片机简介3.1.1.1硬件结构该系统采用的是Atmel公司生产的AT89S52单片机为主控器。At89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。8位微控制器8K字节在系统可编程FlashAT89S52在单片机的引脚外围固定的引脚，如VCC（40），GND（20）已经正确固定到电源和地上。X1（18）,X2（19）是接晶振的引脚已经外接到11.0592MHZ和30PF的电容。RST(9)是单片机的复位引脚，通过RC回路，作为单片机的上电复位。作为P3口的第二功能端口，P3.0（10）,P3.1（11）为单片机的通信引脚，和MAX232芯片连接。方便在下载程序时，只要上电复位即可完成下载的硬件操作。另外，为了提高P0口的驱动能力，在P0口的各引脚上接了上拉电阻5.1K到电源Vcc=5V。采用一片MAX232，为RS232与TTL电平的转换，使得可以方面使用电脑的COM口对单片机进行程序的烧录。其芯片引脚