G欒澤軍實(shí)時(shí)溫顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真

1、蘇州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告（論文）系 別： 電子與電氣工程系 專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)電一體化 班 級(jí)： 機(jī)電112 學(xué) 生 姓 名： 欒澤軍 學(xué) 生 學(xué) 號(hào)： G11280214 設(shè)計(jì)（論文）題目：實(shí)時(shí)溫度顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真 指 導(dǎo) 教 師： 侯文芳 起 訖 日 期： 2013.9.16-2014.6. 6 蘇州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)成績(jī)?cè)u(píng)定表學(xué)生姓名欒澤軍系部電子與電氣工程系學(xué)號(hào)G11280214課題名稱(chēng)實(shí)時(shí)溫度顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真 指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：該生綜合運(yùn)用理論與專(zhuān)業(yè)技術(shù)知識(shí)能力較強(qiáng)，能夠獨(dú)立地分析解決問(wèn)題，設(shè)計(jì)的工作量比較大；工作嚴(yán)謹(jǐn)、學(xué)習(xí)努力，尊敬老師；按計(jì)劃進(jìn)行工作進(jìn)度，及時(shí)

2、提交資料，結(jié)論合理，有一定的個(gè)人見(jiàn)解，研究成果具有一定水平和實(shí)用價(jià)值，從仿真結(jié)果來(lái)看，較好地完成設(shè)計(jì)要求。建議成績(jī)： 90 指導(dǎo)教師： 侯文芳 2014年 6月5 日評(píng)閱教師評(píng)語(yǔ)：該生對(duì)研究方案、技術(shù)條件有比較豐富的文獻(xiàn)材料和較充足的理論依據(jù)研究成果，能從個(gè)人角度分析和解決問(wèn)題，較好地完成了實(shí)時(shí)溫度計(jì)的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行仿真驗(yàn)證，結(jié)論合理，具有一定水平和實(shí)用價(jià)值。建議成績(jī)： 90 評(píng)閱教師: 張忠華 2014年6 月6 日答辯小組評(píng)語(yǔ)：該生對(duì)課題工作的總體介紹簡(jiǎn)潔，流利，清楚，重點(diǎn)突出，回答問(wèn)題正確，有理有據(jù)，研究成果具有一定水平和實(shí)用價(jià)值，結(jié)論合理，論文結(jié)構(gòu)合理，文字通順，書(shū)寫(xiě)規(guī)范。建議成績(jī)： 9

3、0 答辯小組負(fù)責(zé)人： 張宗橙 2014年 6月 7 日蘇州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)專(zhuān)業(yè)機(jī)電一體化學(xué)號(hào)G11280214姓名欒澤軍課題名稱(chēng)：實(shí)時(shí)溫度顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真主要技術(shù)指標(biāo)：測(cè)溫范圍：-50+1100C，精度誤差在0.50C工作內(nèi)容和要求：1 查閱相關(guān)資料熟悉單片機(jī)相關(guān)知識(shí)，了解單片機(jī)的設(shè)計(jì)流程，熟悉并學(xué)會(huì)使用PROTEUS仿真軟件。2 寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告3 給出設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu)圖，具體分析硬軟件設(shè)計(jì)過(guò)程，并利用PROTEUS軟件仿真運(yùn)行。4 根據(jù)設(shè)計(jì)，完成畢業(yè)論文主要參考文獻(xiàn)：1 曾令琴.電路分析基礎(chǔ)（第2版）.北京:人民郵電出版社，20082 沙占友.智能化傳感器原理與應(yīng)用.北京:

4、電子工業(yè)出版社，20043 孫育才.單片微型計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用.東南大學(xué)出版社,20044 潘新民.王燕芳.微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù).電子工業(yè)出版社,20035 張?chǎng)?單片機(jī)原理及應(yīng)用.電子工業(yè)出版社，2008，11 學(xué) 生（簽名） 欒澤軍 2013 年9月16日指 導(dǎo) 教師（簽名） 侯文芳 2013 年9月16日教研室主任（簽名） 錢(qián)天翔 2013 年9月16日系 主 任（簽名） 張宗橙 2013 年9 月16日蘇州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告專(zhuān)業(yè)機(jī)電一體化學(xué)號(hào)G11280214姓名欒澤軍設(shè)計(jì)（論文）題目實(shí)時(shí)溫度顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真1、 選題的背景和意義： 單片機(jī)自20世紀(jì)70年代問(wèn)世以來(lái)

5、，極高的性能價(jià)格比，受到人們的關(guān)注，其應(yīng)用很廣、發(fā)展很快。單片機(jī)又稱(chēng)單片微控制器，它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片，而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。概括的講，一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。當(dāng)前社會(huì)，隨著信息化的飛速發(fā)展。單片機(jī)作為一門(mén)應(yīng)用性很強(qiáng)的技術(shù)，已經(jīng)深入到機(jī)電一體化、智能儀器儀表、工業(yè)測(cè)控及家用電器等多個(gè)領(lǐng)域。選用AT89C51型單片機(jī)作為主控制器件，DS18B20作為測(cè)溫傳感器通過(guò)4位共陽(yáng)極LED數(shù)碼管串口傳送數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)溫度顯示。通過(guò)DS18B20直接讀取被測(cè)溫度值，進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，該器件的物理化學(xué)性能穩(wěn)定，線性度較好，在0°C到100°C最大線性誤差小于0.1

6、76;C，可直接向單片機(jī)傳輸信號(hào)，便于單片機(jī)處理和控制。另外，該溫度計(jì)還能直接采用測(cè)溫器件測(cè)量溫度，從而簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)傳輸與處理過(guò)程。2、 課題研究的主要內(nèi)容： 用DS18B20智能溫度傳感器作為檢測(cè)元件，通過(guò)LED數(shù)碼顯示管顯示溫度，使用PROTUES實(shí)現(xiàn)電路設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)，并且進(jìn)行實(shí)時(shí)交互仿真。3、 主要研究（設(shè)計(jì)）方法論述：1查閱資料法（查閱相關(guān)資料，熟悉單片機(jī)軟硬件設(shè)計(jì)方法，了解DS18B20智能溫度傳感器的基本工作原理，熟悉PROTEUS軟件的使用。）2測(cè)試驗(yàn)證法（通過(guò)PROTEUS軟件進(jìn)行仿真，檢測(cè)實(shí)時(shí)溫度）。四、設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度安排：時(shí)間（迄止）日期工作內(nèi)容2013.9.162013.

7、9.30查閱相關(guān)資料，確認(rèn)選題2013.10.12013.10.14根據(jù)任務(wù)要求，完成論開(kāi)題報(bào)告2013.10.152014.3. 1進(jìn)行硬、軟件設(shè)計(jì)，并仿真測(cè)試2014.3.22014.6. 6撰寫(xiě)論文，并根據(jù)答辯小組提出的建議，修改并完善論文五、指導(dǎo)教師意見(jiàn)： 選題符合專(zhuān)業(yè)發(fā)展、社會(huì)發(fā)展的需要，有一定的實(shí)用價(jià)值。同意開(kāi)題。指導(dǎo)教師簽名：侯文芳 2013 年 10 月14 日六、系部意見(jiàn)同意開(kāi)題系主任簽名：張宗橙 2013年 10 月14日蘇州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表學(xué)生姓名欒澤軍學(xué)號(hào)G1128024指導(dǎo)教師侯文芳選題情況課題名稱(chēng)實(shí)時(shí)溫度顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真難易程度偏難適中

8、偏易工作量較大適中較小符合規(guī)范化的要求任務(wù)書(shū)有無(wú)開(kāi)題報(bào)告有無(wú)外文翻譯質(zhì)量?jī)?yōu)良中差學(xué)習(xí)態(tài)度、出勤情況好一般差工作進(jìn)度快按計(jì)劃進(jìn)行慢中期工作匯報(bào)及解答問(wèn)題情況按計(jì)劃進(jìn)行指導(dǎo)教師 侯文芳 2014年3月9 日所在專(zhuān)業(yè)意見(jiàn)： 繼續(xù)進(jìn)行 系主任 張宗橙 2014年3月9 日實(shí)時(shí)溫度顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真 摘要：本文介紹了以單片機(jī)發(fā)展為背景，采用DS18B20為溫度傳感器的新型數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)。論文介紹了硬件電路和軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。其中硬件電路主要由數(shù)碼管顯示電路、報(bào)警電路和溫度檢測(cè)電路等組成，主控制器采用AT89C51單片機(jī)為核心的控制器件，顯示電路采用4位共陰極LED數(shù)碼管以動(dòng)態(tài)掃描法直讀顯示。系統(tǒng)軟件主

9、要分析了主程序，讀出溫度子程序，溫度轉(zhuǎn)換命令子程序，計(jì)算溫度子程序，顯示數(shù)據(jù)刷新子程序等。最后在Proteus軟件上進(jìn)行仿真、測(cè)試。由于采用了改進(jìn)型智能溫度傳感器DS18B20作為檢測(cè)元件，與傳統(tǒng)的溫度計(jì)相比，本數(shù)字溫度計(jì)減少了外部的硬件電路，具有低成本和易使用的特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī) DS18B20 LED顯示 數(shù)字溫度計(jì) 目錄 緒論 .1 1.1 選題背景及意義 .1 1.2 單片機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 .2 1.3 研究的主要目的及內(nèi)容 .32、 系統(tǒng)設(shè)計(jì) .3 2.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖 .3 2.2 硬件設(shè)計(jì) .4 2.3 軟件設(shè)計(jì) .73、 系統(tǒng)仿真 .10 3.1 仿真軟件簡(jiǎn)介 .10 3.2

10、仿真過(guò)程.10 3.3 仿真結(jié)果.11結(jié)論.12致謝.12參考文獻(xiàn).13附錄A 主要元件清單.14附錄B 源程序.151 緒論1.1 選題背景及意義隨著電子技術(shù)，特別是隨大規(guī)模集成電路的產(chǎn)生而出現(xiàn)的微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，人類(lèi)生活發(fā)生了根本性的改變。如果說(shuō)微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)使現(xiàn)代科學(xué)研究得到了質(zhì)的飛躍，那么可以毫不夸張地說(shuō)，單片機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)則是給現(xiàn)代工業(yè)測(cè)控領(lǐng)域帶來(lái)了一次新的技術(shù)革命。目前，單片機(jī)以其體積小、重量輕、抗干擾能力強(qiáng)、對(duì)環(huán)境要求不高、高可靠性、高性能價(jià)格比、開(kāi)發(fā)較為容易，在工業(yè)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、智能化儀器儀表、辦公自動(dòng)化等諸多領(lǐng)域得到極為廣泛的應(yīng)用，并已走人家庭，從洗衣機(jī)、微

11、波爐到音響、汽車(chē)，到處都可見(jiàn)到單片機(jī)的蹤影。因此，單片機(jī)技術(shù)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用水平已逐步成為一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)志之一。隨著新技術(shù)的不斷開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，近年來(lái)單片機(jī)發(fā)展十分迅速，一個(gè)以微機(jī)應(yīng)用為主的新技術(shù)革命浪潮正在蓬勃興起，單片機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到電力、冶金、化工、建材、機(jī)械、食品、石油等各個(gè)行業(yè)。傳統(tǒng)的溫度采集方法不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且精度差，單片機(jī)的出現(xiàn)使得溫度采集方和數(shù)據(jù)處理問(wèn)題能夠得到很好的解決。溫度是工業(yè)控制對(duì)象中的一個(gè)重要的被控參數(shù)，然而所采用的溫度元件和測(cè)量方法也不相同；產(chǎn)品的工藝不同，控制溫度的精度也不相同。環(huán)境溫度對(duì)農(nóng)業(yè)、工業(yè)、商業(yè)以及人們的正常生活都有很大的影響。溫度的測(cè)量是人們生活中

12、一項(xiàng)必不可少的工作。傳統(tǒng)的溫度計(jì)測(cè)量費(fèi)時(shí)，準(zhǔn)確度也比較低。單片機(jī)溫度計(jì)與傳統(tǒng)的溫度計(jì)相比，具有測(cè)量方便，測(cè)量范圍廣，測(cè)溫準(zhǔn)確，結(jié)果采用數(shù)字顯示。能夠滿足對(duì)測(cè)溫要求準(zhǔn)確的場(chǎng)所和實(shí)驗(yàn)室。因此，單片機(jī)溫度計(jì)被廣泛的應(yīng)用諸多領(lǐng)域。傳統(tǒng)的溫度檢測(cè)以熱敏電阻為為溫度敏感元件。熱敏電阻的成本低，但需后續(xù)處理電路，而且可靠性相對(duì)較差，測(cè)溫準(zhǔn)確度低，檢測(cè)系統(tǒng)也有一定的誤差。與傳統(tǒng)的溫度計(jì)相比，這里設(shè)計(jì)的數(shù)字溫度計(jì)具有使用方便，測(cè)量范圍廣，測(cè)溫精確，數(shù)字顯示，適用范圍寬等特點(diǎn)。選用AT89C51型單片機(jī)作為主控制器件，DS18B20作為測(cè)溫傳感器通過(guò)4位共陽(yáng)極LED數(shù)碼管串口傳送數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)溫度顯示。通過(guò)DS18B

13、20直接讀取被測(cè)溫度值，進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，該器件的物理化學(xué)性能穩(wěn)定，線性度較好，在0°C到100°C最大線性誤差小于0.1°C。該器件可直接向單片機(jī)傳輸信號(hào)，便于單片機(jī)處理和控制。另外，該溫度計(jì)還能直接采用測(cè)溫器件測(cè)量溫度，從而簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)傳輸與處理過(guò)程。1.2 單片機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用1) 單片機(jī)的發(fā)展大致可分為以下四個(gè)階段：第一階段：?jiǎn)纹瑱C(jī)探索階段。以Intel公司MCS-48，Motorola公司6801為代表，屬于低檔型8位機(jī)。第二階段：?jiǎn)纹瑱C(jī)完善階段。以Intel公司MCS-48，Motorola公司68HC05為代表，屬高檔型8位機(jī)。此階段，8位單片機(jī)體系進(jìn)一步完善

14、，特別是MCS-51系列單片機(jī)在我國(guó)得到了廣泛的應(yīng)用，奠定了它在單片機(jī)領(lǐng)域的經(jīng)典地位，形成了事實(shí)上的8位單片機(jī)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。第三階段：8位機(jī)和16位機(jī)爭(zhēng)艷階段，也是單片機(jī)向微控制器發(fā)展階段。此階段Intel公司推出了16位的MCS-96系列單片機(jī)，世界其他芯片制造商業(yè)紛紛推出了性能優(yōu)異的16位單片，但由于價(jià)格不菲，其應(yīng)用受到一定限制。相反MCS-51單系列片機(jī)，由于其性能價(jià)格比高，卻得到了廣泛應(yīng)用，并吸引世界許多知名芯片制造商，使用以80C51位內(nèi)核，擴(kuò)展部分測(cè)控系統(tǒng)中使用的電路技術(shù)、接口技術(shù)、A/D、D/A和看門(mén)狗等功能部件，推出了許多與80C51兼容的8位機(jī)。強(qiáng)化了微控制器的特征，進(jìn)一步恐怖和

15、發(fā)展了8位單片機(jī)的主流地位。第四階段：微控制器全面發(fā)展階段。隨著單片機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域全面深入地發(fā)展和應(yīng)用，世界各大電氣、半導(dǎo)體廠商普遍投入，出現(xiàn)了高速、大尋址范圍、強(qiáng)運(yùn)算能力的8位16位32位通用型單片機(jī)以及小型廉價(jià)的專(zhuān)用單片機(jī)，單片機(jī)已進(jìn)入一個(gè)廣泛選擇和全面發(fā)展的應(yīng)用時(shí)代。2) 展望當(dāng)今單片機(jī)技術(shù)的方向，有以下幾個(gè)方面的趨勢(shì)：（1）在智能儀器儀表上的應(yīng)用單片機(jī)具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，結(jié)合不同類(lèi)型的傳感器，可實(shí)現(xiàn)諸如電壓、功率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、壓力等物理量的測(cè)量。采用單片機(jī)控制使儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功

16、能比起采用電子或數(shù)字電路更加強(qiáng)大。（2）在工業(yè)控制中的應(yīng)用用單片機(jī)可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。例如工廠流水線的智能化管理，各種報(bào)警系統(tǒng)，與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級(jí)控制系統(tǒng)等。（3）在家用電器中的應(yīng)用現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機(jī)控制，從電飯褒、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設(shè)備，五花八門(mén)，無(wú)所不在。（4）在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用現(xiàn)代的單片機(jī)普遍具備通信接口，可以很方便地與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，為在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備間的應(yīng)用提供了極好的物質(zhì)條件，現(xiàn)在的通信設(shè)備基本上都實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)智能控制，從手機(jī)，電話機(jī)、樓宇自動(dòng)通信呼叫系統(tǒng)、列車(chē)無(wú)線通信、再到日常

17、工作中隨處可見(jiàn)的移動(dòng)電話，集群移動(dòng)通信，無(wú)線電對(duì)講機(jī)等。（5）單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當(dāng)廣泛，例如醫(yī)用呼吸機(jī)，各種分析儀，監(jiān)護(hù)儀，超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等等。此外，單片機(jī)在工商，金融，科研、教育，國(guó)防航空航天等領(lǐng)域都有著十分廣泛的用途。1.3 研究的主要目的及內(nèi)容 1）研究目的（1）綜合運(yùn)用課程中所學(xué)到的理論知識(shí)完成一個(gè)設(shè)計(jì)課題。（2）通過(guò)查閱手冊(cè)和文獻(xiàn)資料，培養(yǎng)分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。（3）進(jìn)一步熟悉常用電子器件的類(lèi)型和特征，并掌握合理選用的原則。（4）學(xué)會(huì)撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告，并附有整體電路圖。2）研究?jī)?nèi)容用DS18B20智能溫度傳感器作為檢測(cè)元件，通過(guò)LED

18、數(shù)碼顯示管顯示溫度，使用PROTUES實(shí)現(xiàn)電路設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)，并且進(jìn)行實(shí)時(shí)交互仿真。2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖 按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能的要求，即數(shù)字溫度計(jì)測(cè)溫范圍為-50+110°C，精確誤差在0.5°C以內(nèi)，確定系統(tǒng)由主控制器、測(cè)溫電路及顯示電路3個(gè)模塊組成。其數(shù)字溫度計(jì)總體電路結(jié)構(gòu)框圖如圖2.1所示。 DS18B20AT89C2051主控制器 顯示電路 掃描驅(qū)動(dòng) 圖2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 2.2 硬件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的電路原理圖如圖2.2所示。圖2.2 電路原理圖 DS18B20工作原理DALLAS 最新單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20是一種新型的“一線器件”，DALLAS半

19、導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器DS18B20是世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器。其體積更小、更適用于多種場(chǎng)合、且適用電壓更寬、更經(jīng)濟(jì),一線總線獨(dú)特且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)成引入全新概念。DS18B20的測(cè)量溫度范圍為-55+125°C，在-10+85°C范圍內(nèi)，精確度為0.5°C。現(xiàn)場(chǎng)溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，明顯提高了系統(tǒng)地抗干擾性，能夠勝任惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，如環(huán)境控設(shè)備或過(guò)程控制、測(cè)溫類(lèi)消費(fèi)電子產(chǎn)品等。DS18B20的測(cè)溫原理如圖2.3所示。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生固定頻

20、率的脈沖信號(hào)送給減法計(jì)數(shù)器1；高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為減法計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入。圖中還隱含著計(jì)數(shù)門(mén)，當(dāng)計(jì)數(shù)門(mén)打開(kāi)時(shí)DS18B20就對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，進(jìn)而完成溫度測(cè)量。計(jì)數(shù)門(mén)的開(kāi)啟時(shí)間由高溫度系數(shù)晶振來(lái)決定，每次測(cè)量前，首先將-55°C所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)分別置入減法計(jì)數(shù)器1、溫度寄存器中。減法計(jì)數(shù)器1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)減法計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0時(shí)，溫度寄存器的值將加1，減法計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值將重新開(kāi)始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，如此循環(huán)，直到減法計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0時(shí)，停止溫度寄存其中的數(shù)值就是

21、所測(cè)溫度值。減到0溫度寄存器減到0高溫度系數(shù)振蕩器減法計(jì)數(shù)器2預(yù)置低溫度系數(shù)振蕩器減法計(jì)數(shù)器1斜率累加器計(jì)數(shù)比較器預(yù)置 增加 停止 圖2.3 DS18B20測(cè)溫原理圖2.2.2 AT89C2051芯片在本設(shè)計(jì)中，采用了單片機(jī)AT89C2051作為核心電路的設(shè)計(jì)。AT89C2051是一個(gè)帶有2K字節(jié)閃速可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（EEPROM）的低電壓，高性能8位CMOS微處理器。它采用ATMEL的高密非易失存儲(chǔ)技術(shù)制造并和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令集和引腳結(jié)構(gòu)兼容。通過(guò)在單塊芯片上組合通用的CPLI和閃速存儲(chǔ)器，ATMEL的AT89C2051是一強(qiáng)勁的微型處理器，它對(duì)許多嵌入式控制應(yīng)用提供一定高度靈

22、活和成本低的解決辦法。AT89C2051提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：2K字節(jié)閃速存儲(chǔ)器，128字節(jié)RAM，15根I/O口，兩個(gè)16位定時(shí)器，一個(gè)五向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行口，一個(gè)精密模擬比較器以及兩種可選 的軟件節(jié)電工作方式?？臻e方停止CPU工作但允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串行工作口和中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM內(nèi)容但振蕩器停止工作并禁止有其它部件的工作到下一個(gè)硬件復(fù)位。單片機(jī)AT89C2051具有低電壓供電和小體積等特點(diǎn)，兩個(gè)端口剛好滿足電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計(jì)使用，系統(tǒng)可以用兩節(jié)電池供電。 復(fù)位電路單片機(jī)在啟動(dòng)時(shí)都需要復(fù)位，以使CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始

23、狀態(tài)，并從初態(tài)開(kāi)始工作。89系列單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)是從RST引腳輸入到芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中的。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，且振蕩器穩(wěn)定后，如果RST引腳上有一個(gè)高電平并維持2個(gè)機(jī)器周期(24個(gè)振蕩周期)以上，則CPU就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位方式有：手動(dòng)按鈕復(fù)位和上電復(fù)位。本設(shè)計(jì)中AT89C2051是采用上電自動(dòng)復(fù)位。如圖2.4所示。RC構(gòu)成微分電路，在上電瞬間，產(chǎn)生一個(gè)微分脈沖，其寬度若大于2個(gè)機(jī)器周期，將復(fù)位。為保證微分脈沖寬度足夠大，RC時(shí)間常數(shù)應(yīng)大于兩個(gè)機(jī)器周期。 圖2.4 復(fù)位電路 圖2.5 晶振電路 晶振電路AT89C2051單片機(jī)內(nèi)部的振蕩電路是一個(gè)高增益反向放大器，

24、引線XTAL1和XTAL2分別是放大器的輸入端和輸出端。單片機(jī)內(nèi)部雖然有振蕩電路，但要形成時(shí)鐘，外部還需附加電路。AT89C2051的時(shí)鐘產(chǎn)生方式有兩種：內(nèi)部時(shí)鐘電方式和外部時(shí)鐘方式。由于外部時(shí)鐘方式用于多片單片機(jī)組成的系統(tǒng)中，所以此處選用內(nèi)部時(shí)鐘方式。即利用其內(nèi)部的振蕩電路在XTAL1和XTAL2引線上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩電路產(chǎn)生自激振蕩。最常用的是在 XTAL1和XTAL2之間接晶體振蕩器與電路構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器，如圖2-5電路所示為單片機(jī)最常用的時(shí)鐘振蕩電路的接法，其中晶振可選用振蕩頻率為6MHz的石英晶體，電容器一般選擇30PF左右。 顯示電路顯示電路采用4位共陽(yáng)極LED

25、數(shù)碼管，如圖2.6所示。 圖2.6 LED顯示器LED顯示器工作在靜態(tài)顯示時(shí)，其公共陽(yáng)極（或陰極）接VCC（或GND），一直處于顯示有效狀態(tài)，所以每一位的顯示內(nèi)容必須由鎖存器加以鎖存，顯示各位相互獨(dú)立。靜態(tài)顯示時(shí)，LED的亮度高，控制容易，但功耗大，所需口線多。若顯示位數(shù)增多，則靜態(tài)顯示方式很難適應(yīng)。一般需要采用動(dòng)態(tài)顯示方式。 2.3 軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)程序主要包括主程序、讀出溫度子程序、溫度轉(zhuǎn)換命令子程序、計(jì)算溫度子程序和顯示數(shù)據(jù)刷新子程序。1）主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時(shí)顯示、讀出并處理DS18B20的測(cè)量溫度值，溫度測(cè)量每一秒進(jìn)行一次。其程序流程圖如圖2.7所示2） 讀出溫度

26、子程序的主要功能是讀出RAM中的9字節(jié)，在讀出時(shí)需進(jìn)行CRC校驗(yàn)，校驗(yàn)有錯(cuò)時(shí)不進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的改寫(xiě)。流程圖如圖2.8所示。3） 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開(kāi)始命令。當(dāng)采用12位分辨率時(shí)，轉(zhuǎn)換時(shí)間約為750ms。在本程序設(shè)計(jì)中采用1s顯示程序延時(shí)法等待轉(zhuǎn)換完成。 初始化調(diào)用顯示子程序1s到？初次上電讀出溫度值溫度計(jì)算處理顯示數(shù)據(jù)刷新發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開(kāi)始命令 發(fā)DS18B20復(fù)位命令 發(fā)跳過(guò)ROM命令 發(fā)讀取溫度命令 讀取操作，CRC校驗(yàn)9字節(jié)完？CRC校驗(yàn)正確？ 移入溫度暫存器 結(jié)束 N Y YYYN Y 圖2.7 主程序流程圖 圖2.8 讀出溫度子程序流程圖4）計(jì)算溫度子程序?qū)AM中讀取值進(jìn)

27、行BCD碼的轉(zhuǎn)換運(yùn)算，并進(jìn)行溫度值正負(fù)的判定，其程序流程圖如圖2.9所示。5）顯示數(shù)據(jù)刷新子程序主要是對(duì)顯示緩沖器中的顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新操作，當(dāng)最高顯示位為0時(shí)，將符號(hào)顯示位移入下一位。程序流程圖如圖2.10所示。 開(kāi)始溫度<0?溫度值取補(bǔ)碼置“-”標(biāo)志計(jì)算小數(shù)位溫度BCD值計(jì)算整數(shù)位溫度BCD值 結(jié)束置“+”標(biāo)志溫度數(shù)據(jù)移入顯示寄存器十位數(shù)0？百位數(shù)0？ 結(jié)束十位數(shù)顯示符號(hào)百位數(shù)不顯示百位數(shù)顯示數(shù)據(jù)（不顯示符號(hào)）NY 圖2.9 計(jì)算溫度子程序流程圖NYNY 圖2.10 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序流程圖2.3.2 源程序（見(jiàn)附錄B）3系統(tǒng)仿真3.1 仿真軟件簡(jiǎn)介本設(shè)計(jì)采用Proteus軟件進(jìn)行仿真

28、。proteus軟件是英國(guó)Labcenterelectronics公司出版的EDA工具軟件，它不僅有其他EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的軟件。Proteus從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他

29、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。PROTEUS不僅可將許多單片機(jī)實(shí)例功能形象化，也可將許多單片機(jī)實(shí)例運(yùn)行過(guò)程形象化。前者可在相當(dāng)程度上得到實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)的效果，后者則是實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)難以達(dá)到的效果。它的元器件、連接線路等卻和傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)硬件高度對(duì)應(yīng)。這在相當(dāng)程度上替代了傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的功能，由于PROTEUS提供了實(shí)驗(yàn)室無(wú)法相比的大量的元器件庫(kù)，提供了修改電路設(shè)計(jì)的靈活性、提供了實(shí)驗(yàn)室在數(shù)量、質(zhì)量上難以相比的虛擬儀器、儀表。它具有設(shè)計(jì)靈活，結(jié)果、過(guò)程的統(tǒng)一的特點(diǎn)。可使設(shè)計(jì)時(shí)間大為縮短、耗資大為減少，也可降低工程制造的風(fēng)險(xiǎn)。相信在單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用

30、中PROTEUS也能茯得愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用。在使用 Proteus 進(jìn)行系統(tǒng)仿真開(kāi)發(fā)成功之后再進(jìn)行實(shí)際制作，能極大提高單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)效率。因此，Proteus 有較高的推廣利用價(jià)值。3.2 仿真過(guò)程1）在ISIS編輯區(qū)中進(jìn)行設(shè)計(jì)。首先從PROTEUS庫(kù)中選取元器件和工具AT89C2051：?jiǎn)纹瑱C(jī)：7SEGMPX4.CA:LED數(shù)碼管；74HC245：三同相三態(tài)緩沖器;DS18B20:數(shù)字溫度傳感器）：其次放置元器件、放置電源和地；要特別注意正確連線和正確設(shè)置網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)；最后完成元器件屬性設(shè)置和電氣檢測(cè)。2） 執(zhí)行菜單SourceAdd/Remove Source File,新建源程序文件WDJ.A

31、SM。3） 執(zhí)行菜單SourceWDJ.ASM，打開(kāi)PROTEUS提供的文本編輯器SRCEDIT，在其中編輯源程序，并保存。4） 執(zhí)行菜單SourceBuild ALL，編輯源程序，生成目標(biāo)代碼文件WDJ.HEX。若編譯失敗，修改調(diào)試直至編譯成功。3.3 仿真結(jié)果通過(guò)Proteus軟件進(jìn)行數(shù)字溫度計(jì)的仿真，檢測(cè)11月2日上午9時(shí)的溫度為17度，如圖3.1所示。圖3.1 數(shù)字溫度計(jì)仿真截圖檢測(cè)11月2日14時(shí)的溫度為23度，此顯示如圖3.2所示。圖3.2 數(shù)字溫度計(jì)仿真截圖 結(jié)論我的設(shè)計(jì)完成了所有設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)能夠完成數(shù)字顯示溫度計(jì)功能。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我學(xué)會(huì)了規(guī)范化程序的編寫(xiě)、程序調(diào)試的各種方

32、法以及解決調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)的一系列的問(wèn)題。更重要的是讓我明白程序的優(yōu)化是多么重要。要想編寫(xiě)出一個(gè)系統(tǒng)的程序，就必須十分清楚硬件電路中所用芯片的工作原理以及使用它們的一些注意事項(xiàng)，比如這次設(shè)計(jì)中所用的DS18B20數(shù)字溫度傳感器，它的時(shí)序要求十分嚴(yán)格，由于它是采用單總線結(jié)構(gòu)的輸入輸出方法，它的時(shí)序中所用到的延時(shí)必然很關(guān)鍵，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)了會(huì)使整個(gè)溫度計(jì)的反應(yīng)時(shí)間變慢，延時(shí)時(shí)間過(guò)短會(huì)使傳感器不能正常工作。畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)所學(xué)知識(shí)的一次運(yùn)用和檢閱，同時(shí)對(duì)自學(xué)能力提出很高的要求。首先，在做這次課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我學(xué)會(huì)了高效率的查閱資料、運(yùn)用工具書(shū)、利用網(wǎng)絡(luò)查找資料。為了讓自己的設(shè)計(jì)更加完善，查閱這方面的實(shí)際資

33、料是十分必要的，也是必不可少的。其次，在這次課程設(shè)計(jì)中，我運(yùn)用了以前學(xué)過(guò)的專(zhuān)業(yè)課知識(shí)，如：proteus仿真、C語(yǔ)言、電路分析基礎(chǔ)等。我深刻認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)不應(yīng)該有偏科現(xiàn)象，各方面的知識(shí)都應(yīng)該要接觸，認(rèn)真學(xué)習(xí)每門(mén)課程。最后，要做好一個(gè)課程設(shè)計(jì)，就必須做到：在設(shè)計(jì)程序之前，對(duì)所用單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有一個(gè)系統(tǒng)的了解，知道該單片機(jī)有哪些資源；要有一個(gè)清晰的思路和一個(gè)完整的軟件流程圖；在設(shè)計(jì)程序時(shí)，反復(fù)修改、不斷改進(jìn)是程序設(shè)計(jì)的必經(jīng)之路；要養(yǎng)成注釋程序的好習(xí)慣，這樣為資料的保留和交流提供了方便；在設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題要記錄，以免下次遇到同樣的問(wèn)題。 在以后的工作學(xué)習(xí)中，要理論聯(lián)系實(shí)際，把我們所學(xué)的理論知

34、識(shí)用到實(shí)際當(dāng)中。致謝畢業(yè)設(shè)計(jì)即將完成，我的學(xué)生生涯也要告一段落了。借此機(jī)會(huì)，我要對(duì)三年來(lái)幫助過(guò)我的人表示深深的感謝。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，不僅自己付出了很多心血，也得到了很多老師和同學(xué)的支持，為我創(chuàng)造了很多有利條件，在這里，我要特別感謝我的指導(dǎo)老師，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的開(kāi)始，老師給了我很多幫助，指導(dǎo)我了解了很多單片機(jī)的相關(guān)知識(shí)，并在當(dāng)我設(shè)計(jì)遇到困難時(shí)，及時(shí)的給予幫助和鼓勵(lì)，同時(shí)，對(duì)我其他學(xué)科的鼓勵(lì)也滲透在畢業(yè)設(shè)計(jì)的同時(shí)，給了我莫大的信心，為我順利完成課程設(shè)計(jì)起到了非常重要的作用。同時(shí)。我還要感謝幫助我的同學(xué)，在我遇到困難時(shí)給予我耐心的幫助。最后，向在百忙中抽出時(shí)間對(duì)本文進(jìn)行評(píng)審并提出寶貴意見(jiàn)的各位專(zhuān)家表示

35、衷心地感謝！參考文獻(xiàn)1 曾令琴.電路分析基礎(chǔ)（第2版）.北京:人民郵電出版社，20082 沙占友.智能化傳感器原理與應(yīng)用.北京:電子工業(yè)出版社，20043 孫育才.單片微型計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用.東南大學(xué)出版社,20044 潘新民.王燕芳.微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù).電子工業(yè)出版社,20035 張?chǎng)?單片機(jī)原理及應(yīng)用.電子工業(yè)出版社，2008，11 附錄A 主要元器件清單表1 主要元器件清單元件類(lèi)型 型號(hào) 備注電阻3003個(gè)4702個(gè)1K2個(gè)4.7K5個(gè)排阻4.7K1個(gè)電容30p2個(gè)10p1個(gè)22u2個(gè)100u2個(gè)三極管PN42494個(gè)顯示器4位共陽(yáng)數(shù)碼管1個(gè)溫度傳感器DS18B201個(gè)總線驅(qū)動(dòng)器74HC24

36、51個(gè)單片機(jī)AT89C20511個(gè)附錄B 源程序源程序：TIMEL EQU 0E0HTIMEH EQU 0B1HTEMPHEAD EQU 36HBITST DATA 20HTIME1SOK BIT BITST.1TEMPONEOK BIT BITST.2TEMPL DATA 26HTEMPH DATA 27HTEMPHC DATA 28HTEMPLC DATA 29HTEMPDIN BIT P3.7ORG 0000HLJMP STARTORG 000BHLJMP T0ITORG 100HSTART:MOV SP,#60HCLSMEM:MOV R0,#20HMOV R1,#60HCLSMEM1:

37、MOV R0,#00HINC R0DJNZ R1,CLSMEM1MOV TMOD,#00100001BMOV TH0,#TIMELMOV TL0,#TIMEHSJMP INITERROR:NOPLJMP STARTNOPINIT:NOPSETB ET0SETB TR0SETB EAMOV PSW,#00HCLR TEMPONEOKLJMP MAINT0IT:PUSH PSWMOV PSW,#10HMOV TH0,#TIMEHMOV TL0,#TIMELINC R7CJNE R7,#32H,T0IT1MOV R7,#00HSETB TIME1SOKT0IT1:POP PSWRETIMAIN:LC

38、ALL DISP1JNB TIME1SOK,MAINCLR TIME1SOKJNB TEMPONEOK,MAIN2LCALL READTEMP1LCALL CONVTEMPLCALL DISPBCDLCALL DISP1MAIN2:LCALL READTEMPSETB TEMPONEOKLJMP MAININITDS1820:SETB TEMPDINNOPNOPCLR TEMPDINMOV R6,#0A0HDJNZ R6,$MOV R6,#0A0HDJNZ R6,$SETB TEMPDINMOV R6,#32HDJNZ R6,$MOV R6,#3CHLOOP1820:MOV C,TEMPDIN

39、JC INITOUTDJNZ R6,LOOP1820MOV R6,#64HDJNZ R6,$SJMP INITDS1820RETINITOUT:SETB TEMPDINRETREADDS1820:MOV R7,#08HSETB TEMPDINNOPNOPREADLOOP:CLR TEMPDINNOPNOPNOPSETB TEMPDINMOV R6,#07HDJNZ R6,$MOV C,TEMPDINMOV R6,#3CHDJNZ R6,$RRC ASETB TEMPDINDJNZ R7,READLOOPMOV R6,#3CHDJNZ R6,$RETWRITEDS1820:MOV R7,#08H

40、SETB TEMPDINNOPNOPWRITELOOP:CLR TEMPDINMOV R6,#07HDJNZ R6,$RRC AMOV TEMPDIN,CMOV R6,#34HDJNZ R6,$SETB TEMPDINDJNZ R7,WRITELOOPRETREADTEMP:LCALL INITDS1820MOV A,#0CCHLCALL WRITEDS1820MOV R6,#34HDJNZ R6,$MOV A,#44HLCALL WRITEDS1820MOV R6,#34HDJNZ R6,$RETREADTEMP1:LCALL INITDS1820MOV A,#0CCHLCALL WRITE

41、DS1820MOV R6,#34HDJNZ R6,$MOV A,#0BEHLCALL WRITEDS1820MOV R6,#34HDJNZ R6,$MOV R5,#09HMOV R0,#TEMPHEADMOV B,#00HREADTEMP2:LCALL READDS1820MOV R0,AINC R0READTEMP21:LCALL CRC8CALDJNZ R5,READTEMP2MOV A,BJNZ READTEMPOUTMOV A,TEMPHEAD+0MOV TEMPL,AMOV A,TEMPHEAD+1MOV TEMPH,AREADTEMPOUT:RETCONVTEMP:MOV A,TEMPHANL A,#80HJZ TEMPC1CLR CMOV A,TEMPLCPL AADD A,#01HMOV TEMPL,AMOV A,TEMPHCPL AADDC A,#00HMOV TEMPH,AMOV TEMPHC,#0BHSJMP T