畢業(yè)設計---基于單片機的溫度采集與監(jiān)測系統(tǒng)設計

1、<p><b>　　畢業(yè)論文（設計）</b></p><p>　　題 目 基于單片機的溫度采集與</p><p>　　監(jiān)控系統(tǒng)設計 </p><p>　　院 （系） 電子與信息技術(shù)系 </p><p>　　專 業(yè) 應用電子技術(shù) </p><p>　

2、　年 級 </p><p>　　學生姓名 </p><p>　　學 號 </p><p>　　指導教師 </p><p><b>　　二○○一○年十一月</b></p><p><b>　　內(nèi)容

3、提要</b></p><p>　　隨著“信息時代”的到來，傳感器作為獲取信息重要手段，本文研究了用單片機控制的、基于數(shù)字溫度傳感器DS1820的溫度測量、通過LCD5110顯示的控制系統(tǒng)：重點闡述了DS1820的工作原理、指令系統(tǒng)、單片機與DS1820之間的接口、數(shù)據(jù)傳遞、通信協(xié)議；還有液晶LCD的工作原理、指令、還有與單片機的SPI通信協(xié)議。該系統(tǒng)采用單片機與數(shù)字溫度傳感器DS1820相結(jié)合，能夠測

4、量出-55℃-125℃之間的溫度，同時還具有通過控制加熱和降溫系統(tǒng)調(diào)節(jié)被測環(huán)境溫度和對超限溫度進行報警，能把溫度控制在一個特定溫度區(qū)間里；還有系統(tǒng)自動保存當次的溫度峰值，以便有必要的研究等功能。</p><p>　　關(guān)鍵詞 溫度傳感器DS1820；LCD5110；單片機；硬件設計；軟件設計</p><p><b>　　Abstract</b></p>

5、<p>　　Along with the arrival of "information ages", spread feeling machine's conduct and actions to obtain information importance means, article research use list slice machine control of, according to

6、 numeral the temperature spread the temperature of the feeling machine DS1820 measure and pass LCD5110 manifestation of control system:The point elaborated the work principle, instruction system of DS1820, list slice the

7、 connect of, data of the machine and DS1820 deliver, correspondence agreement;Return </p><p>　　The keyword temperature spread the feeling machine DS1820;LCD5110;List slice machine;Hardware design;Software

8、design.</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　內(nèi)容提要1</b></p><p>　　Abstract1</p><p><b>　　第1章 結(jié)緒5</b></p><p>　　1.1溫度的研究背景5&l

9、t;/p><p>　　1.1.1 溫度概述5</p><p>　　1.1.2 溫度采集儀器5</p><p>　　1.1.3數(shù)字溫度系統(tǒng)的設計現(xiàn)狀6</p><p>　　1.2溫度采集測量傳感器6</p><p>　　1.2.1 熱電偶溫度傳感器的簡介6</p><p>　　1.1.2 電

10、阻溫度傳感器的工原理6</p><p>　　1.1.3 集成模似溫度傳感器的簡介與其驅(qū)動電路7</p><p>　　1.1.4集成數(shù)字溫度傳感器的簡介及其驅(qū)動電路7</p><p>　　1.3 溫度采集與監(jiān)控系統(tǒng)研究的意義前景8</p><p>　　1.3.1溫度檢測與控制系統(tǒng)的必要8</p><p>　　1

11、.3.2溫度數(shù)字技術(shù)趨勢8</p><p>　　1.5 本章小結(jié)9</p><p>　　第2章 系統(tǒng)概述10</p><p>　　2.1 系統(tǒng)設計10</p><p>　　2.2系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)指標10</p><p>　　2.3 系統(tǒng)總體方案設計10</p><p>　　2.4系統(tǒng)

12、硬件結(jié)構(gòu)11</p><p>　　2.5 本章小結(jié)11</p><p>　　第３章　系統(tǒng)硬件設計12</p><p>　　3.1 硬件總體思路和電路原理圖12</p><p>　　3.1.1 電路總體方案思路12</p><p>　　3.1.2 電路原理圖12</p><p>　　3

13、.2 電源電路設計14</p><p>　　3.2.1三端穩(wěn)壓管780514</p><p>　　3.2.2 穩(wěn)壓管7805內(nèi)部原理15</p><p>　　3.2.3 電源電路設計16</p><p>　　3.3單片機模塊電路17</p><p>　　3.3.1單片機AT89S52簡介17</p&g

14、t;<p>　　3.3.2 AT89S52功能引腳使用18</p><p>　　3.3.3 時鐘電路設計20</p><p>　　3.3.4 復位電路設計20</p><p>　　3.4 溫度傳感器DS18B2021</p><p>　　3.4.1 DS18B20簡介21</p><p>　　

15、3.4.2 DS18B20主要特征與應用電路原理模塊22</p><p>　　3.3 LCD顯示器23</p><p>　　3.3.1 LCD顯示器簡介23</p><p>　　3.4.2 同類 LCD 介紹24</p><p>　　3.4.3 系統(tǒng)的顯示應用24</p><p>　　3.4.4 LC

16、D電路應用原理25</p><p>　　3.4控制模塊與警報模塊25</p><p>　　3.5.1 控制電路25</p><p>　　3.5.2 警報電路26</p><p>　　3.4系統(tǒng)成品實物展示26</p><p>　　3.4本章小結(jié)27</p><p>　　第4章 系統(tǒng)程

17、序設計28</p><p>　　4.1程序整體筐架28</p><p>　　4.2 程序頭文件處理28</p><p>　　4.3 LCD 5110顯示模塊程序設計29</p><p>　　4.4 DS18B20溫度傳感器程序設計31</p><p>　　4.5 溫度常態(tài)LCD顯示設計32</p&

18、gt;<p>　　4.6 系統(tǒng)程序調(diào)試33</p><p>　　4.7 本章小結(jié)34</p><p>　　第5章 系統(tǒng)成品展示35</p><p>　　5.1 系統(tǒng)功能總體簡介35</p><p>　　5.2 操作詳情35</p><p>　　5.3 本章小結(jié)36</p><

19、;p>　　第6章 設計結(jié)論37</p><p>　　6.1 設計總結(jié)37</p><p>　　6.2 設計擴展37</p><p>　　6.3 本章小結(jié)37</p><p><b>　　參考文獻：38</b></p><p><b>　　致 謝39</b>&

20、lt;/p><p><b>　　第1章 結(jié)緒</b></p><p>　　1.1溫度的研究背景</p><p>　　1.1.1 溫度概述</p><p>　　溫度（temperature）是表示物體冷熱程度的物理量，微觀上來講是物體分子熱運動的劇烈程度。溫度只能通過物體隨溫度變化的某些特性來間接測量，而用來量度物體溫度數(shù)值的

21、標尺叫溫標。它規(guī)定了溫度的讀數(shù)起點（零點）和測量溫度的基本單位。目前國際上用得較多的溫標有華氏溫標(°F)、攝氏溫標（°C），熱力學溫標(K)和國際實用溫標。</p><p>　　現(xiàn)在英、美國家多用華氏溫度，德國多用列氏溫度，而世界科技界和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，以及我國、法國等大多數(shù)國家則多用攝氏溫度。</p><p>　　1.1.2 溫度采集儀器</p><

22、;p>　　最早的溫度采集系統(tǒng)是一個簡單的溫度計，是在1593年由意大利科學家伽利略(1564～1642)發(fā)明的。他的第一只溫度計是一根一端敞口的玻璃管，另一端帶有核桃大的玻璃泡。使用時先給玻璃泡加熱，然后把玻璃管插入水中。隨著溫度的變化，玻璃管中的水面就會上下移動，根據(jù)移動的多少就可以判定溫度的變化和溫度的高低。以后荷蘭人華倫海特在1709年利用酒精，在1714年又利用水銀作為測量物質(zhì)，制造了更精確的溫度計。他觀察了水的沸騰溫度、

23、水和冰混合時的溫度、鹽水和冰混合時的溫度；經(jīng)過反復實驗與核準，最后把一定濃度的鹽水凝固時的溫度定為0℉，把純水凝固時的溫度定為32℉，把標準大氣壓下水沸騰的溫度定為212℉，用℉代表華氏溫度，這就是華氏溫度計。 </p><p>　　隨著科學技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的需要，測溫技術(shù)也不斷地改進和提高。由于測溫范圍越來越廣，根據(jù)不同的要求，又制造出不同需要的測溫儀器，如：又制造出不同需要的測溫儀器：氣體溫度計、電

24、阻溫度計、溫差電偶溫度計、高溫溫度計等。</p><p>　　1.1.3數(shù)字溫度系統(tǒng)的設計現(xiàn)狀</p><p>　　數(shù)字溫度系統(tǒng)的設計一般采用溫度傳感器與核心處理芯片相結(jié)合，將溫度信號轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換變成數(shù)字信號，用數(shù)字顯示。根據(jù)溫度傳感器的不同，數(shù)字溫度計可采用熱電偶、熱電阻、熱敏電阻、PN結(jié)型溫度傳感器、集成溫度傳感器等。數(shù)根據(jù)核心處理芯片的不同，數(shù)字溫度計可為采用單片機和

25、PLC來設計。</p><p>　　1.2溫度采集測量傳感器</p><p>　　1.2.1 熱電偶溫度傳感器的簡介</p><p>　　熱電偶是基于塞貝克發(fā)現(xiàn)的溫度電動勢勢效應而制成的。</p><p><b>　　圖1.1 </b></p><p>　　熱電偶溫度適合于測量精度要求不高但測溫范

26、圍較寬、測溫上限較高的場合。在實際應用中，其驅(qū)動電路多采用差分放大和儀器放大電路，如圖1.1所示T0保持在零度以下很難實現(xiàn)，因此多采用溫度補償技術(shù)來修正誤差。當然，在精度要求不高和測溫溫度較高的場合下可以忽略T0對測溫的影響。</p><p>　　1.1.2 電阻溫度傳感器的工原理</p><p>　　顧名思義，測溫電阻就是電阻的阻值會隨著溫度變化而變化，常用的測溫電阻有兩種，一種金屬測溫

27、電阻，一種是半導體材料的測溫電阻。對于高精度的測溫場合，多使用金屬測溫電阻，它的穩(wěn)定性和線性都很好，并且量程也很大。半導體材料的測溫電阻俗稱熱敏電阻，由于量程比較小，線性也不是很好，大多情況都使用于電路板上的溫度補償。</p><p>　　1.1.3 集成模似溫度傳感器的簡介與其驅(qū)動電路</p><p>　　隨著溫度傳感器使用的普遍，出現(xiàn)了高性能的集成化模似傳感器，如Analog Devi

28、ces公司生產(chǎn)的AD590傳感器。</p><p><b>　　圖1.2</b></p><p>　　AD590是一種電流型溫度傳感器，有較強的抗干擾能力，不需要精密電源為其供電，長導線的電壓也不會影響其測量精度，并且如果經(jīng)過電路校正，小范圍測量精度可達正負0.1度。所以AD590得到很廣泛的應用。AD590的驅(qū)動電路如圖1.2。</p><p&g

29、t;　　1.1.4集成數(shù)字溫度傳感器的簡介及其驅(qū)動電路</p><p>　　但隨著數(shù)字技術(shù)發(fā)展，很多測量溫度儀器都實現(xiàn)了數(shù)字化、智能化。集成數(shù)字溫度傳感器內(nèi)部集成有A/D轉(zhuǎn)換器，直接輸出數(shù)字化的溫度信號更便于與微機尤其是單片機接口，于是美信公司出品的DS18B20就是一款比較成功的數(shù)字溫度傳感器。</p><p><b>　　圖1.3</b></p>

30、<p>　　DS18B20與單片機的接口電路如圖1.3所示。</p><p>　　1.3 溫度采集與監(jiān)控系統(tǒng)研究的意義前景</p><p>　　1.3.1溫度檢測與控制系統(tǒng)的必要</p><p>　　溫度是一個非常重要的物理量，因為它直接影響燃燒、化學反應、發(fā)酵、烘烤、煅燒、蒸餾、濃度、擠壓成形、結(jié)晶以及空氣流動等物理和化學過程。</p>&

31、lt;p>　　所以溫度的測量和控制在我們生活環(huán)境里是必不可少的，最起碼一年四季、一天24小時當中溫度永遠都在改變的，而其的改變都影響著我們的生活和工作。所以溫度的測量和控制是許多行業(yè)的重要工作目標之一：如在氣象預警、倉庫存放圖書保存，都需要在符合規(guī)定的溫度環(huán)境條件之中。然而溫度卻是最不易保障的指標，針對這一情況，研制可靠且實用的溫度檢測與控制系統(tǒng)就顯得非常重要。</p><p>　　1.3.2溫度數(shù)字技術(shù)趨

32、勢</p><p>　　目前，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，傳感技術(shù)的廣泛應用，溫度測試技術(shù)已向自動化、智能化方向發(fā)展?；诖耍岢隽藴囟鹊臄?shù)字化測量。</p><p>　　隨著人們生活水平的不斷提高，數(shù)字溫度設備的要求也越來越高，為現(xiàn)代人工作、科研、生活、提供更好、更方便的設施就需要從新技術(shù)入手，很多都向著數(shù)字化控制、智能化控制方向發(fā)展。多用于測溫比較準確，智能功能需求的場所。</p>

33、<p><b>　　1.5 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章主要介紹了溫度采集研究的歷史背景，簡介了各種測量儀器和各種傳感器溫度的使用，說明溫度采集控制的重要性。除了說明傳統(tǒng)測溫儀器的構(gòu)造簡單、用得廣泛，也突出現(xiàn)代的溫度數(shù)字與傳感器技術(shù)的先進、實用性強。同時認為溫度數(shù)字技術(shù)在人們生活工作中越來越重要，溫度數(shù)字技術(shù)與傳統(tǒng)的溫度測量儀器相比更顯現(xiàn)出其的靈活方便。</

34、p><p><b>　　第2章 系統(tǒng)概述</b></p><p><b>　　2.1 系統(tǒng)設計</b></p><p>　　系統(tǒng)簡單而言就是AT單片機跟DS18B20數(shù)字溫度傳感器組成的溫度監(jiān)控系統(tǒng)。</p><p>　　2.2系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)指標</p><p>　?。?）系統(tǒng)

35、采集溫度范圍：-55℃—+125℃；</p><p>　　（2）電路工作溫度承受范圍：-55℃—+125℃；</p><p>　　（3）系統(tǒng)采集精度：正負0.5℃；</p><p>　　（4）電壓需求：7V—12V；</p><p>　　（5）采用LCD動態(tài)顯示方式。</p><p>　　2.3 系統(tǒng)總體方案設計<

36、;/p><p>　　該溫度采集監(jiān)控系統(tǒng)的設計包括硬件設計和軟件設計兩大部分，結(jié)合實際情況，該系統(tǒng)具備如下功能： </p><p>　?。?）實時采集溫度； </p><p><b>　　（2）顯示溫度； </b></p><p>　　（3）串行傳送數(shù)據(jù)； </p><p><b>　　（4）

37、控制外設； </b></p><p>　?。?）溫度超限報警；</p><p>　?。?）極限溫度數(shù)據(jù)自動保存； </p><p>　?。?）可擴展，形成多點溫度采集系統(tǒng)，可以升級具有遠程監(jiān)控等功能。</p><p><b>　　2.4系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　本系統(tǒng)跟

38、據(jù)功能需要，從實用性出發(fā)，其硬件電路以MCU為中心可以分為幾大模塊：1、單片機系統(tǒng)：采用AT89S52單片機；</p><p>　　2、溫度數(shù)據(jù)采集模塊：采用DS18B20溫度傳感；</p><p>　　3、LCD顯示模塊：LCD5110顯示器；</p><p>　　4、報警模塊：蜂鳴器、LED閃燈；</p><p>　　5、電源驅(qū)動模塊：采

39、用7805穩(wěn)壓，有限電壓5V；</p><p><b>　　6、鍵盤控制模塊；</b></p><p><b>　　(如圖2.1） </b></p><p><b>　　圖2.1</b></p><p><b>　　2.5 本章小結(jié)</b></p&g

40、t;<p>　　本章概述了本系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)，總體設計方案，和硬件結(jié)構(gòu)。本設計需要采用傳感器技術(shù)與電子技術(shù)相結(jié)合，設計的數(shù)字溫度采集系統(tǒng)與傳統(tǒng)的溫度計相比，輸出溫度采用數(shù)字LCD顯示，具有讀數(shù)方便，測溫范圍廣，測溫準確等重要特點。</p><p>　　第３章　系統(tǒng)硬件設計</p><p>　　3.1 硬件總體思路和電路原理圖</p><p>　　3.1.

41、1 電路總體方案思路</p><p>　　本電路系統(tǒng)主要應用的溫度范圍在0℃—125℃之間。系統(tǒng)的輸入電壓為直流+7V—+12V，經(jīng)過穩(wěn)壓電路轉(zhuǎn)換成為+5V電壓給電路的各個子系統(tǒng)供電，總來說電路是由如下幾個模塊組成：</p><p>　　3.1.2 電路原理圖</p><p>　　利用Protel 2004 DXP設計，繪制電路原理圖如圖3.2所示和PCB排版如圖

42、3.3所示。</p><p><b>　　系統(tǒng)硬件原理圖：</b></p><p><b>　　圖3.2</b></p><p><b>　　PCB排版：</b></p><p><b>　　圖3.3</b></p><p>　　3

43、.2 電源電路設計</p><p>　　3.2.1三端穩(wěn)壓管7805</p><p>　　目前，電子設備中常使用輸出電壓固定的集成穩(wěn)壓器，性能指標藥業(yè)公司高而使用方便,并極大地簡化了電源的設計,促進了電子設備中的穩(wěn)壓器向通用化、標準化發(fā)展。由于它只有輸入端、輸出端和公共端三個引線端子，故稱之為三端式穩(wěn)壓器。</p><p>　　7805原理圖符號如圖3.4所示與實物

44、圖如圖3.5所示：</p><p><b>　　圖3.4</b></p><p><b>　　圖3.5</b></p><p>　　3.2.2 穩(wěn)壓管7805內(nèi)部原理</p><p>　　可以看出該芯片的接口相當簡單，而且在電路排板中也不會出現(xiàn)什么大困難。 三端穩(wěn)壓器由啟動電路、基準電路、取樣比較放

45、大電路、調(diào)整電路和保護電路等部分組成。內(nèi)部電路如下圖如圖3.6所示：</p><p><b>　　圖3.6</b></p><p>　　三端穩(wěn)壓器7805的集成保護電路：包括兩個方面減流式保護電路和過熱保護電路。 </p><p>　　(1)減流式保護電路是通過比較輸入和輸出電壓差值來調(diào)整管的Vce值，從而使調(diào)整管的功耗限制在允許范圍之內(nèi)，故上

46、述保護稱之為減流式保護。 </p><p>　　(2)過熱保護電保護電路如圖4-4中R15的作用是給Q15管的Iceo和Q16管的Icbo一條分流通路，以改善溫度的穩(wěn)定性。 值得指出的是：當出現(xiàn)故障時，上述兩種保護電路是互相關(guān)聯(lián)，共同對電路進行保護作用的。為了提高穩(wěn)壓電源的整體工作效率，7805的最小輸入電壓為7.5V。</p><p>　　3.2.3 電源電路設計</p>

47、<p>　　7805應用電路如圖3.7所示。</p><p><b>　　圖3.7</b></p><p>　　3.3單片機模塊電路</p><p>　　3.3.1單片機AT89S52簡介</p><p>　　AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。使

48、用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得 AT89S52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 AT89S52具有以下標準功能： 8k字節(jié)Flash， 256字節(jié)RAM，32 位 I/O 口線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個 16

49、位定時器/計數(shù)器，一個6向量 2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外，AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。</p><p>　　AT89S52引腳及功能：AT89S52 單片機是標準的 40

50、引腳集成電路芯片，封裝如圖3.9，引腳排列如圖3.8所示。</p><p>　　圖3.8 圖3.9</p><p>　　3.3.2 AT89S52功能引腳使用</p><p>　　VCC : 電源 。</p><p><b>　　GND: 地 。</b></p><p>　　P0 口：P0口是

51、一個8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動8個TTL邏輯電平。對P0端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。 當訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時， P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復用。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。 在 flash編程時，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗時，需要外部上拉電阻。 </p><p>　　P1 口：P1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O

52、 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個TTL 邏輯電平。對 P1 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL） 。 此外，P1.0和P1.2分別作定時器/計數(shù)器2的外部計數(shù)輸入（P1.0/T2）和時器/計數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX） ，具體如下表所示。 在flash編程和校驗時，P1口接收低8位地址字節(jié)。</p><

53、p>　　P2 口：P2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個TTL 邏輯電平。對 P2 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL） 。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器 （例如執(zhí)行MOVX @DPTR）時，P2 口送出高八位地址。在這種應用中，P2 口使用很強的內(nèi)部上拉發(fā)送

54、1。在使用8位地址（如MOVX @RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。 在flash編程和校驗時，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。 </p><p>　　P3 口：P3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，p2 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個TTL 邏輯電平。對 P3 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電

55、阻的原因，將輸出電流（IIL） 。P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。 在flash編程和校驗時，P3口也接收一些控制信號。 RST: 復位輸入。晶振工作時，RST腳持續(xù)2 個機器周期高電平將使單片機復位?？撮T狗計時完成后，RST 腳輸出 96 個晶振周期的高電平。特殊寄存器 AUXR(地址 8EH)上的DISRTO位可以使此功能無效。DISRTO默認狀態(tài)下，復位高電平有效。 ALE/PROG：地址鎖存控制信

56、號（ALE）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低 8 位地址的輸出脈沖。在flash編程時，此引腳（PROG）也用作編程輸入脈沖。 在一般情況下，ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時器或時鐘使用。然而，特別強調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，ALE脈沖將會跳過。 如果需要，通過將地址為8EH的SFR的第0位置 </p><p>　　XTAL1:振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。 <

57、/p><p>　　XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。</p><p>　　3.3.3 時鐘電路設計</p><p>　　Pin19:時鐘 XTAL1 腳，片內(nèi)振蕩電路(單極反相器)的輸入端。 </p><p>　　Pin18:時鐘 XTAL2 腳，片內(nèi)振蕩電路(單級反相器)的輸出端。 </p><p>　　AT89S5

58、2 的時鐘有兩種方式，一種是片內(nèi)時鐘振蕩方式，但需在 18 和 19 腳外接石英晶體和振蕩電容，振蕩電容的值一般取 10pf—30pf。另外一種是外部時鐘方式，即將 XTAL1接地，外部時鐘信號從 XTAL2 腳輸入如圖3.10。</p><p><b>　　圖3.10</b></p><p>　　3.3.4 復位電路設計</p><p>　　

59、AT89S52的復位引腳(Rest)是第9引腳， 當此引腳連接高電平超過2個機器周期時， 即可產(chǎn)生復位動作。電源接上的瞬間，電容C1上沒有電荷，相當于短路，所以第9腳直接連接到VCC，即單片機執(zhí)行復位動作。隨著時間的增加，電容上的電壓逐漸增加，而第9腳上的電壓逐漸下降，當?shù)?腳上的電壓降至低電平時，單片機恢復正常狀態(tài)，稱之為“POWER ON RESET”。在此R10使用10k?電阻，10μf電容，其時間常數(shù)為1ms，所以第9腳上的電壓

60、可保持在2μs以上的高電平，足以使系統(tǒng)復位。約1ms的時間內(nèi)，系統(tǒng)處于復位狀態(tài)。電路連接如圖3.11所示</p><p><b>　　圖3.11</b></p><p>　　3.4 溫度傳感器DS18B20</p><p>　　3.4.1 DS18B20簡介</p><p>　　溫度傳感器是該系統(tǒng)的關(guān)鍵器件，本文選用的

61、是美國Dallas 半導體公</p><p>　　司生產(chǎn)的數(shù)字化溫度傳感器 DS18B20，它支持單總線接口，其內(nèi)部使用了在板（ON-B0ARD）專利技術(shù) 全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi) 其測量溫度范圍為-55 +125 ，在-10 +85 范圍內(nèi)，精度為0.5 溫度傳感器 DS18B20 采集到的現(xiàn)場溫度直接以單總線的數(shù)字方式傳輸,大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性,適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量

62、如：環(huán)境控制 設備或過程控制 測溫類消費電子產(chǎn)品等 與前一代產(chǎn)品（世界上第一片支持單總線接口的DS1820 溫度傳感器）不同，它支持 3.0V 5.5V 的電壓范圍，使系統(tǒng)設計更靈活 方便，而且 DS18B20 價格更便宜，體積更小DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要有 4 部分： 64 位光刻 ROM 溫度傳感器 非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL 配置寄存器 其溫度檢電路圖如圖2所示DS18B20 管腳 GND 為電源地， DQ 為數(shù)

63、字信號輸入/輸出端， VDD 為外接供電電源接入端（用寄生電源方式時接地） 在本系統(tǒng)中用外接電源， DQ 接到 AT89B52 的 P2..0 端， R1 為信號和 5V 電源之間的上拉電阻 在</p><p><b>　　圖3.12</b></p><p>　　3.4.2 DS18B20主要特征與應用電路原理模塊</p><p>　　1 、

64、全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換及輸出。 </p><p>　　2 、先進的單總線數(shù)據(jù)通信。 </p><p>　　3、最高 12 位分辨率，精度可達土 0.5攝氏度。　 </p><p>　　4 、12 位分辨率時的最大工作周期為 750 毫秒。 </p><p>　　5 、可選擇寄生工作方式。 </p><p>　　6 、檢測溫度范

65、圍為–55°C ~+125°C (–67°F ~+257°F) 。</p><p>　　7 、內(nèi)置 EEPROM，限溫報警功能。 </p><p>　　8 、64 位光刻 ROM，內(nèi)置產(chǎn)品序列號，方便多機掛接。 </p><p>　　9 、多樣封裝形式，適應不同硬件系統(tǒng)。</p><p>　　其電路原理

66、應用如圖3.13所示：</p><p><b>　　圖3.13</b></p><p>　　3.3 LCD顯示器</p><p>　　3.3.1 LCD顯示器簡介</p><p>　　LPH7366 是 NOKIA 公司生產(chǎn)的可用于其 5110、6150，6100 等系列移動電話的液晶顯示模塊，國內(nèi)廠家也生產(chǎn)有類似的兼容

67、產(chǎn)品。該產(chǎn)品除應用于移動電話外，也可廣泛應用于各類便攜式設備的顯示系統(tǒng)。與其它類型的產(chǎn)品相比，該模塊具有以下特點： </p><p>　　●84x48 的點陣 LCD，可以顯示 4 行漢字， </p><p>　　●采用串行接口與主處理器進行通信，接口信號線數(shù)量大幅度減少，包括電源和地在內(nèi)的信號線僅有 9 條。支持多種串行通信協(xié)議（如 AVR 單片機的ＳＰI、MCS51 的串口模式０等）

68、，傳輸速率高達4Mbps，可全速寫入顯示數(shù)據(jù)，無等待時間。 </p><p>　　●可通過導電膠連接模塊與印制版，而不用連接電纜，用模塊上的金屬鉤可將模塊固定到印制板上，因而非常便于安裝和更換。 </p><p>　　●LCD 控制器／驅(qū)動器芯片已綁定到 LCD晶片上，模塊的體積很小。 </p><p>　　●采用低電壓供電，正常顯示時的工作電流在200μA以下

69、，且具有掉電模式。 LPH7366 的這些特點非常適合于電池供電的便攜式通信設備和測試設備中 </p><p>　　3.4.2 同類 LCD 介紹 </p><p>　　NOKIA5110 的 LCD 控制芯片是 PCD8544 ，NOKIA 我已知同類型的 LCD 如下，由于他們采用了同樣的控制芯片，所以指令完全兼容。</p><p>　　3.4.3 系統(tǒng)的

70、顯示應用</p><p>　　系統(tǒng)采用了LCD5110了，因為其是一塊低功耗的CMOS LCD控制驅(qū)動器，設計為驅(qū)動48 行84 列的圖形顯示。所有必須的顯示功能集成在一塊芯片上，包括LCD 電壓及偏置電壓發(fā)生器，只須很少外部元件且功耗小。LCD5110 與微控制器的接口使用串行總線。LCD5110采用 CMOS工藝。其實物圖如圖3.14，封裝如圖3.15所示。</p><p>　?。▽嵨?/p>

71、） 圖3.14 （封裝）圖3.15</p><p>　　3.4.4 LCD電路應用原理</p><p>　　在這要提一下,由于LCD的工作電壓是2.7—3.3V，所以系統(tǒng)在其電壓輸入端口VCC上串聯(lián)接上兩個降壓二極管。其原理如圖3.16所示。</p><p><b>　　圖3.16</b></p><p><b&

72、gt;　　引腳功能如下： </b></p><p>　　SDIN：串行數(shù)據(jù)線 </p><p>　　SCLK：串行時鐘線 </p><p><b>　　D/C：模式選擇 </b></p><p><b>　　SCE：芯片使能 </b></p><p><b&

73、gt;　　OSC：振蕩器 </b></p><p><b>　　RES:復位</b></p><p>　　3.4控制模塊與警報模塊</p><p>　　3.5.1 控制電路</p><p>　　本系統(tǒng)的控制電路就是在單片機I/O口上接上4個獨立鍵盤如圖3.17所示。</p><p>&

74、lt;b>　　圖3.17</b></p><p>　　鍵盤與單片機連接時，串聯(lián)了一個10K上拉電阻。</p><p>　　3.5.2 警報電路</p><p>　　警報電路是由1個蜂鳴器和1個紅色LED燈組成，如圖3.18。</p><p><b>　　圖3.18</b></p><

75、p>　　當溫度超過最低和最高值時會自動報警，蜂鳴器和紅色LED燈就會發(fā)出</p><p><b>　　相應的信息。</b></p><p>　　3.4系統(tǒng)成品實物展示</p><p>　　硬件成品如圖3.14所示。</p><p><b>　　圖3.19</b></p><

76、p><b>　　3.4本章小結(jié)</b></p><p>　　本章具體介紹了系統(tǒng)硬件的各子模塊。硬件設計時要服從總體方案要求，由先由電源驅(qū)動7805電路進行系統(tǒng)供電，然后通過溫度傳感器DS18B20對環(huán)境溫度信息進行采集，然后把數(shù)據(jù)傳給單片機處理，最后把溫度結(jié)果在LCD上顯示出來。電路設計不是很復雜，但是各模塊間電壓要協(xié)調(diào)好。</p><p>　　第4章 系統(tǒng)程序

77、設計</p><p><b>　　4.1程序整體筐架</b></p><p>　　系統(tǒng)程序是用C語編寫，其容量接近8K。設計程序時要考慮以下幾個問題，（1） 實時采集溫度； （2）溫度顯示：采用 LCD 顯示當前溫度；（3）按鍵處理；（4）越限報警和處理：將采集到的溫度值與預先設置值進行比較，若當前溫度值越限，則產(chǎn)生報警信號。軟件設計主要有：主程序、 初值設定子程序、

78、 溫度讀取子程序、 液晶顯示子程序和輸出控制子程序等。初值設定子程序完成對溫度初值的設定及數(shù)據(jù)保存；溫度讀取子程序完成對溫度傳感器數(shù)據(jù)的讀取，并通過液晶顯示子程序顯示溫度值；輸出控制子程序則根據(jù)溫度的數(shù)值完成對輸出口的控制。</p><p>　　4.2 程序頭文件處理</p><p>　　#include<at89S52.h> //頭文件</p>&

79、lt;p>　　#define uint unsigned int </p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　uint tt,aa,tt2;</p><p>　　float gettem;</p><p>　　#include"words.c"

80、 // LCD字模16進制數(shù)據(jù)，液晶要顯示內(nèi)容界面</p><p>　　#include"n5110.c" // LCD驅(qū)動程序</p><p>　　#include"writeword.c" // 液晶界面控制</p><p>　　#include"ds1802.c" //溫度

81、傳感器DS18B20驅(qū)動程序</p><p>　　#include"init.c"//系統(tǒng)各子模塊初始化程序</p><p>　　#include"qu.c"//溫度常態(tài)監(jiān)控實時曲線變化圖程序。</p><p>　　4.3 LCD 5110顯示模塊程序設計</p><p>　　LCD_wr

82、ite_byte: 使用SPI接口寫數(shù)據(jù)到LCD</p><p>　　輸入?yún)?shù)：dt：寫入的數(shù)據(jù)；command ：寫數(shù)據(jù)/命令選擇；</p><p>　　void LCD_write_byte(unsigned char dt, unsigned char command)</p><p><b>　　{</b></p><

83、;p>　　unsigned char i; </p><p><b>　　EA = 0;</b></p><p><b>　　sce=0;</b></p><p>　　dc=command;</p><p>　　for(i=0;i<8;i++)</p><p>

84、;<b>　　{ </b></p><p>　　if(dt&0x80)</p><p><b>　　sdin=1;</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　sdin=0;</b></p>&l

85、t;p>　　dt=dt<<1;</p><p>　　sclk=0; </p><p><b>　　sclk=1; </b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　dc=1;</b></p><p&g

86、t;<b>　　sce=1;</b></p><p><b>　　sdin=1;</b></p><p><b>　　EA =1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/*-------------------------

87、------------------</p><p>　　LCD_set_XY: 設置LCD坐標函數(shù)</p><p>　　輸入?yún)?shù)：X：0－83 Y：0－5</p><p>　　---------------------------------------------*/</p><p>　　void LCD_set_XY(unsigned

88、 char X, unsigned char Y)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　LCD_write_byte(0x40 | Y, 0);// column</p><p>　　LCD_write_byte(0x80 | X, 0);// row</p><p><b>　　}&l

89、t;/b></p><p>　　void LCD_Init(void)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　sce = 0;</b></p><p>　　res = 0; </p><p>　　Nokia_delayms(100);&l

90、t;/p><p>　　res = 1; </p><p><b>　　// 關(guān)閉LCD</b></p><p>　　Nokia_delayms(20);</p><p>　　LCD_write_byte(0x21,0);// 使用擴展命令設置LCD模式</p><p>　　LCD_write_b

91、yte(0xc0,0);// 設置偏置電壓</p><p>　　//LCD_write_CMD(Nokia5110_vot_set);</p><p>　　LCD_write_byte(0x06,0);// 溫度校正</p><p>　　LCD_write_byte(0x13,0);// 1:48</p><p>　　LCD_writ

92、e_byte(0x22,0);// 使用基本命令 20為x地址自增 22為y地址自增 </p><p>　　LCD_clear(); // 清屏</p><p>　　LCD_write_byte(0x0c,0);// 設定顯示模式，正常顯示</p><p><b>　　// 關(guān)閉LCD</b></p>&

93、lt;p><b>　　sce = 1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　4.4 DS18B20溫度傳感器程序設計</p><p>　　/ /DS18B20初始化函數(shù)</p><p>　　void Init_DS18B20(void)</p>

94、<p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char x=0;</p><p>　　DQ = 1; //DQ復位</p><p>　　DS_delay(8); //稍做延時</p><p>　　DQ = 0; //單片機將DQ拉低</p><p>　　DS_de

95、lay(80); //精確延時 大于 480us</p><p>　　DQ = 1; //拉高總線</p><p>　　DS_delay(14);</p><p>　　x=DQ; //稍做延時后 如果x=0則初始化成功 x=1則初始化失敗</p><p>　　DS_delay(20);</p><p><b>

96、;　　}</b></p><p>　　//DS18B20讀一個字節(jié)</p><p>　　uchar ReadOneChar(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char i=0;</p><p>　　unsigned char da

97、t = 0;</p><p>　　for (i=8;i>0;i--){</p><p>　　DQ = 0; // 給脈沖信號</p><p><b>　　dat>>=1;</b></p><p>　　DQ = 1; // 給脈沖信號</p><p>　　if(DQ) dat|=

98、0x80;</p><p>　　DS_delay(4);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　return(dat);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　//DS18B20寫一個字節(jié)</p><p>　

99、　void WriteOneChar(unsigned char dat)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char i=0;</p><p>　　for (i=8; i>0; i--)</p><p><b>　　{</b></p>

100、<p><b>　　DQ = 0;</b></p><p>　　DQ = dat&0x01;</p><p>　　DS_delay(5);</p><p><b>　　DQ = 1;</b></p><p><b>　　dat>>=1;</b>&

101、lt;/p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　4.5 溫度常態(tài)LCD顯示設計</p><p>　　本系統(tǒng)的溫度顯示界面，為更加數(shù)據(jù)準確和給人視覺形象、生動，這界面是采用數(shù)字與圖形來顯示，把數(shù)據(jù)以數(shù)字提示，與曲線動態(tài)掃描圖,如圖4.1所示。<

102、/p><p><b>　　圖4.1</b></p><p>　　以下為程序設計方案和數(shù)據(jù)的數(shù)學算法</p><p>　　1.溫度曲線圖以0.25℃為變化單位。</p><p>　　2.曲線按可變的y坐標描繪。</p><p>　　3.曲線的描繪方法：</p><p>　　計算溫

103、度區(qū)：設T為溫度值，SUM為y坐標起點，</p><p>　　SUM = int（（T%1000）/100）*10；</p><p>　　Y坐標計算：設T為溫度值，D為y坐標點數(shù)。</p><p>　　D= (T%1000)/25;</p><p>　　4.6 系統(tǒng)程序調(diào)試</p><p>　　在程序調(diào)試過程中，我是一

104、步步調(diào)試的,也就是首先把各個子模塊在開發(fā)塊上調(diào)試成功后,再并合到主程序上，分以下幾個階段來完成。</p><p>　　首先要對LCD顯示進行調(diào)控，用軟件把需要的字模轉(zhuǎn)成16進代碼，然后通過LCD成功地做成一幅幅系統(tǒng)界面。</p><p>　　第二個階段就要對溫度傳感器進行程序驅(qū)動，單片機在SPI通信協(xié)議下對周圍溫度實時采集，然后通過LCD顯示出來。其間要對傳感器進行調(diào)試，用手指捏住它，在體

105、溫接觸下觀察LCD顯示變動測出其靈敏度，和實時性。</p><p>　　第三階段在前兩階段基礎上，建立警報功能。通過初始溫度限值設置，也是用手指捏住它，在體溫接觸下對其進行觀察，當LCD顯示超過那設置值時，成功出現(xiàn)蜂鳴器，LED燈的報警信息。然后再用風扇吹傳感器測試其低溫警報。</p><p>　　第四階段也在前基礎上建立，利用鍵盤控制，對系統(tǒng)進行調(diào)試控制。實現(xiàn)LCD顯示界面的轉(zhuǎn)換和系統(tǒng)參

106、數(shù)的自定義設置，如溫度警報值設置。</p><p>　　第五階段實現(xiàn)讓系統(tǒng)記錄當天最高最低溫度，最后就程序結(jié)束。</p><p>　　總而言之，就是不斷的修改程序和重復測試，一步步地實現(xiàn)系統(tǒng)功能。最后觀察到系統(tǒng)數(shù)據(jù)正常，各個功能正常時程序就算成功了。</p><p><b>　　4.7 本章小結(jié)</b></p><p>

107、　　本章介紹了系統(tǒng)程序設計，程序是由各模塊組成的，對各子模塊進行了詳細的說明，如何對LCD顯示和溫度傳感器進行程序驅(qū)動。對程序的運行步驟，和調(diào)試的做出了簡述，把系統(tǒng)程序一點一點地編寫測試好。總結(jié)出一些心得是就是程序需要不斷的修改和重復測試。</p><p>　　第5章 系統(tǒng)成品展示</p><p>　　5.1 系統(tǒng)功能總體簡介</p><p>　　1、對溫度24小時

108、的監(jiān)控， 溫度變化通過用曲線生動形象地表示出來。</p><p>　　2、溫度警報，通過設置其最高、最低量，只要溫度超過／低于其值限會自動產(chǎn)生警報聲。</p><p>　　3、會自動記錄當天溫度極限值。</p><p><b>　　5.2 操作詳情</b></p><p><b>　　圖5.1</b>

109、;</p><p>　　鍵盤功能說明：左起key1健是確認/進入；key2健是下一個/向下；key3健是返回/數(shù)據(jù)調(diào)設時的自增；key4健是數(shù)據(jù)調(diào)設時自減；key5健是系統(tǒng)復位如圖5.1所示。</p><p>　　系統(tǒng)啟動時, LCD初始化后首先會出現(xiàn)界面如圖5.1，在這里可以對系統(tǒng)進行設置。按下key1鍵進入系統(tǒng)設置界面，這里可以對溫度的極限報警值進行設置，如果什么也沒操作，那10秒后系

110、統(tǒng)自動進入溫度常態(tài)顯示。如圖5.3所示。</p><p><b>　　圖5.2</b></p><p><b>　　5.3 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章介紹了作品實物和系統(tǒng)功能，對實物操作進行了說明。這里要說一下,系統(tǒng)對溫度24小時的監(jiān)控，為溫度變化通過用曲線生動形象地表示出來可難做了,要用到很多數(shù)學計算知識

111、。</p><p><b>　　第6章 設計結(jié)論</b></p><p><b>　　6.1 設計總結(jié)</b></p><p>　　在進行該系統(tǒng)制作之前，我仔細閱讀了溫度傳感器采集的基本原理及技術(shù)的文章和參考資料，為后面的畢業(yè)設計打下理論基礎。在溫度系統(tǒng)的制作中，我采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20作傳感器，利用電橋電路，將

112、溫度的變化轉(zhuǎn)換成為電信號的變化；通過單片機AT89S52對數(shù)據(jù)信號進行，實現(xiàn)對溫度數(shù)據(jù)的采集。然后由液晶LCD5110顯示。該系統(tǒng)能夠?qū)囟冗M行自動測量、顯示，當溫度過了設定值時還能發(fā)出警報。 </p><p>　　在完成設計的整個過程中，我遇到了很多困難。每次遇到困難，我首先都會自己認真思考，同時到圖書館查看相關(guān)資料或者上網(wǎng)搜索相關(guān)問題的解決方法；然后參考其它數(shù)值溫度計研制的設計優(yōu)點；還有就是不斷地調(diào)試、記錄測

113、試結(jié)果，然后分析問題尋找解決方案。在理論與實踐結(jié)合之下自主地解決困難。另外，我在方案選擇和程序編寫時遇到了困難。但經(jīng)過老師的悉心指導，還有和同學進行經(jīng)驗交流，最后還是把問題解決了。在整個設計的過程中，我熟悉LCD,和溫度傳感器的基本原理，同時還掌握了單片機數(shù)據(jù)采集的技術(shù)。不但鞏固了我在大學所學的知識，而且提高了我的動手能力。</p><p><b>　　6.2 設計擴展</b></p&

114、gt;<p>　?。?）在本設計基礎上，還可以擴展到多處放傳感器進行多點測溫，然后綜合起來數(shù)據(jù)理應更精確。</p><p>　?。?）在原監(jiān)控條件下，還可以通過mzx232進行與PC機通信，也能把溫度數(shù)據(jù)參數(shù)等傳送到PC機上，然后通過PC機進行操控。</p><p><b>　　6.3 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章對

115、本畢業(yè)設計進行了技術(shù)性和心得的總結(jié)，并且對系統(tǒng)擴展進行了補充說明。</p><p><b>　　參考文獻：</b></p><p>　　李洋，現(xiàn)代電子設計與創(chuàng)新．北京：中國電力出版社，2007．</p><p>　　[2] 沙占友, 集成化智能傳感器原理與應用[M] . 北京：電子工業(yè)出版社，2004.</p><p>

116、　　[3]王幸之，鐘愛琴，王雷. AT89系列單片機原理與接口技術(shù)[M]. 北京：北京航空航天大學出版社，2004.</p><p>　　[4]劉綠山 劉建群 李仕勇等.基于 AT89S52系統(tǒng). 微計算機信息， 2007， 6-2： 98-99.</p><p>　　[5]蔡文學,遠程溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設計.重慶文理學報(自然科學版),2006.</p><p>　　

117、[6]明德剛. DS18B20在單片機溫控系統(tǒng)中的應用[J]. 貴州大學學報(自然科學版)，2006,23(1): 106- 109.</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　在我完成畢業(yè)設計的過程中駱老師給予了我很大幫助幫我解決設計過程中遇到的實際問題，使我在短時間內(nèi)取得了一定的成果。駱老師治學嚴謹?shù)膽B(tài)度值得我們學習，在硬件制作和程序調(diào)試的過