1、 单片机原理及系统课程设计单片机原理及系统课程设计 专专 业：业： 电气工程及其自动化 班班 级：级： 电气 姓姓 名：名： 学学 号：号： 指导教师：指导教师： 20122012 年年 7 7 月月 1 1 日日 评语： 平时（40） 修改（30） 报告（30）总成绩 单片机原理及系统课程设计报告 - 1 - 1 1 引言引言 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，主要用于对测温比较准确的场所， 该设计控制器使用单片机 AT89C51，测温传感器使用 DS18B20，用 4 位共阳极 LCD 串口传送数据,实现温度显示,能准
2、确达到以上要求。 2 2 设计方案及原理设计方案及原理 2.12.1 设计方案设计方案 选用 AT89C51 型单片机作为主控制器件，DS18B20 作为测温传感器，通 过 4 个共阳极 LCD 串口传送数据， 实现温度显示。 通过 DS18B20 直接读取被测 温度值，进行数据转换，该器件的物理化学性能稳定，线性度较好，在-30 150最大误差小于正负 0.5。该器件可直接向单片机传输数字信号，便于单 片机处理及控制。另外，该温度计还能直接采用测温器件测量温度，从而简化 数据传输与处理过程。 2.2 2.2 设计原理设计原理 温度计电路设计总体设计：控制器采用单片机 AT89C51，温度传感
3、采用 DS18B20；用 LCD 实现温度显示。 模拟温度值经过 DS18B20 处理后转换为数字值， 然后送到单片机中进行数 据处理，处理后的数据送到 LCD 中显示。 3 3 系统硬件软件设计系统硬件软件设计 3.13.1 硬件设计硬件设计 3.1.1 3.1.1 主板电路主板电路 包括 AT89C51 单片机、时钟电路和复位电路、发光二极管、按键设置报警 电路、液晶显示模块、上拉电阻、蜂鸣器、DS18B20 温度传感器。DS18B20 有 4 个独立键按键，可以分别调整温度计的上下限报警设置，当被测温度不在 上下限范围时， 蜂鸣器就会发出报警声音， LCD 显示屏可以显示测出的温度值；
4、按键复位电路是上电加手动复位，使用比较方便。具体连接电路如图 1 所示。 3.1.2 3.1.2 复位信号及外部复位电路复位信号及外部复位电路 单片机的端口是看门狗电路中喂狗信号的 P1.6 MAX813 输入端即单片机 每执行一次程序就设置一次喂狗信号，清零看门狗器件。若程序出现异常单片 单片机原理及系统课程设计报告 - 2 - 机引脚将出现两个机器周 RST 期以上的高电平，使其复位。该复位信号高电平 有效， 其有效时间应持续 24 个振荡脉冲周期即两个机器周期以上。 若使用频率 为 12MHz的晶体振荡器，则复位信号持续时间应超过 2us 才完成复位操作。 图 1 具体电路连接图 3.1
5、.33.1.3 温度传感器与单片机的连接温度传感器与单片机的连接 温度传感器的单总线（1-Wire）与单片机的 P2.0 连接，P2.0 是单片机的高 位地址线 A8。P2 端口是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O，其输出缓冲级可 驱动（吸收或输出电流）4 个 TTL 逻辑门电路。 3.1.4 3.1.4 温度控制及超温和超温警报单元温度控制及超温和超温警报单元 当由于环境温度变化太剧烈或由于加热或降温设备出现故障，或者温度传 感头出现故障导致在一段时间内不能将环境温度调整到规定的温度限内的时 候，单片机通过三极管驱动扬声器发出警笛声。 3.1.5 3.1.5 液晶显示电路液晶显示电路
6、在液晶显示的电路设计中选择具有单向输出数据功能的 PO 端口向液晶显 示模块提供数据，P2.5、P2.6、P2.7 口作为液晶显示模块的端口，在 PO 口上需 单片机原理及系统课程设计报告 - 3 - 要外加上拉电阻，才可以是液晶显示模块正常显示。 3.2 软件设计软件设计 3.2.1 3.2.1 主程序主程序 主程序的主要功能是负责温度的实时显示、 读出并处理 DS18B20 测量的当 前温度值，温度测量每 1s 进行一次。其程序流程见图 3 所示。源程序见附录 1。 初始化 发温度开始转换命令 调用显示子程序 初次上电 1s到 发出温度值温度计算处理显 示数据刷新 N Y Y N Y N 图 3 主程序流程图 3.2.2 3.2.2 读出温度子程序读出温度子程序 读出温度子程序的主要功能是读出RAM中的9字节， 在读出时需进行CRC 单片机原理及系统课程设计报告 - 4 - 校验。校验有错时，不进温度数据的改写。其程序流程图如图 4
