精品毕业论文--基于80c51单片机的数字温度计控制系统的设计-wenkub.com

　 　

【正文】 计数器 1 对 低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器 1 的预置值减到 0 时，温度寄存器的值将加 1，计数器 1的预置将重新被装入，计数器 1 重 新开始对低温度 系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器 2 计数到 0 时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即 为所测温度。 DS18B20 的读写时序和测温 原理与 DS1820 相同，只是得到的温度值的位数因分辨率不同而不同，且温度转换时的延时时间由 2s 减为 750ms。 DALLAS 半导体公司的数字化温度传感器 DS18B20 是世界上第一片支持 “一线总线 ”接口的温度传感器。MAX232 的工作电压只需 5V，内部有振荡电路产生正 负 9V 电位。向 LCD 的显示缓冲区中送字符，程序中采用 2 个字符数组，一个显示字符，另一个显示电压数据，要显示的字符或数据被送到相应的数组中，完成后再统一显示 .首先取一个要显示的字符或数据送到 LCD 的显示缓冲区，程序延时 ,判断是否够显示的个数，不够则地址加一取下一个要显示的字符或数据。 寄存器选择控制如表 41。 DB4（ 11 脚）：高 4 位三态、 双向数据总线 4 位。 DB0（ 7 脚）：底 4 位三态、 双向数据总线 0 位（最低位）。 Vee（ 3 脚）：液晶显示器对比度调整端，接电源时对比度最弱，接地时对比度最高（对比度过高时会产生 “鬼影 ”，使用时可以通过一个 10K 的电位器调整对比度）。 LM016L 的结构及功能： LM016L 液晶模块采用 HD44780 控制器， hd44780 具有简单而功能较强的指令集，可以实现字符移动，闪烁等功能， LM016L 与单片机 MCU 通讯可采用8 位或 4 位并行传输两种方式， hd44780 控制器由两个 8 位寄存器，指令寄存器（ IR）和数据寄存器（ DR）忙标志（ BF），显示数 RAM（ DDRAM），字符发生器 ROMA （ CGOROM ）字符发 生器 RAM （ CGRAM ），地址计数器RAM(AC)。本系统显示部分用的是 LCD 液晶模块，采用一个 161 的字符型液晶显示模块。 液晶显示器 (LCD)英文全称为 Liquid Crystal Display，它一种是采用了液晶控制透光度技术来实现色彩的显示器。 80C51单片机的定时 /计数器 在单片机应用系统中，常常会有定时控制需求，如定时输出、定时检测、定时扫描等；也经常要对外部事件进行计数。 ： (WR)外部数据存储器写选通。 21 ： (INT0)外部 中断 0 输入。 P3 口 (～ ， 10~17 脚 )： P3 口是一个带内部上拉电阻的 8 位准双向I/O 口。在 P1 口作为输入口使用时，应先向 P1 口锁存地址 (90H)写入全 1,此时 P1 口引脚由内部上拉电阻 拉成高电平。在CPU 访问片外存储器时， P0 口分时提供低 8 位地址和 8 位数据的复用总线。 3. 输入 /输出端口 P0/P1/P2/P3： P0 口 (～ ， 39~32 脚 )： P0 口是一个漏极开路的 8 位准双向 I/O口。当 EA 引脚接高电平时， CPU 只访问片内 EPROM/ROM 并执行内部程序存储器中的指令，但当 PC(程序计数器 )的值超过 0FFFH(对 8751/8051 为 4K)时，将自动转去执行片外程序存储器内的程序。 PSEN 端同样可驱动 8 个 LS 型 TTL 负载。 PSEN(29 脚 )：程序存储允许输出信号端。如果想确定 8051/8031 芯片的好坏，可用示波器 查看 ALE 端是否有脉冲信号输出。 ALE/PROG(30 脚 )：地址锁存允许信号端。 2. 控制信号引脚 RST,ALE,PSEN 和 EA： RST/VPD(9 脚 )： RST 是复位信号输入端，高电平有效。若需采用外部时钟电路时，该引脚输入外部时钟脉冲。 8. 片内振荡器和时钟 产生电路，但石英晶体和微调电容需要外接。为方便设计串行通信，目前的 52 系列单片机都会提供 3 个 16 位定时器 /计数器。目前单片机的发展趋势是将 RAM 和 ROM 都集成在单片机里面，这样既方便了用户进行设计又提高了系统的抗干扰性。 80C51单片机主要特性 1. 一个 8 位的微处理器 (CPU)。 【 3】 80C51 单片机的基本组成框图见图 41。如是市面上出现了各式各样的但均以 51 为内核的单片机，倒是 Intel 公司自己的单片机却显得逊色了。由 16 于单线制只有一根线，因此发送接口必须是三态的。 DS18B20温度传感器与单片机的接口电路 DS18B20 可以采用两种方式供电，一种是采用电源供电方式，此时DS18B20 的 1 脚接地， 2 脚作为信号线， 3 脚接电源。DS18B20输出信号全数字化。 15 主控制器LED显示温度传感器单 片 机 复 位报 警 按 键 设 置时 钟 振 荡 图 32 系统基本方框图 1. 主控制器 单片机 AT89C51 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。同时处理后的数据送到 LED 中显示。该系统扩展性非常强，它可以在设计中加入时钟芯片 DS1302以获取时间数据，在数据处理同时显示时间，并可以利用 AT24C16芯片作为存储器件，以此来对某些时间点的温度数据进行存储，利用键盘来进行调时和温度查询，获得的数据可以通过 MAX232芯片与计算机的 RS232接口进行串口通信，方便的采集和整理时间温度数据 。这样 ,测温系统的结构就比较简单 ,体积也不大。便于单片机处理及控制，省去传统的测温方法的很多外围电路。此外还有复位电路，晶振电路，启动电路等。通过将参考结点保持在已知温度并测量该电压，便可推断出检测结点的温度。 本章主要简单介绍了研究本课题需 要用到的仿真软件 Proteus 和编译软件Keil，了解了这两种软件发展，功能和初步用法，了解了 proteus 的四大功能模块，以及 keil 的调试功能等，为以后设计打好基础。 Keil 能以单步执行 (按 F11 或选择 DebugStep)、过程单步执行 (按 F10 或选择 DebugStep Over)、全速执行等多种运行方式进行程序调试。加入文件后点 close 返回主界面，展开 “Source Group1”前面 +号，就会看到所加入的文件，双击文件名，即可打开该源程序文件。 Keil使用 “工程 ”(Project)的概念，对工程 (而不能对单一的源程序 )进行编译 /汇编、连接等操作。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。 Keil软件 Keil软件简介 Keil C51是美国 Keil Software 公司出品的 51系列兼容单片机 C 语言软件开发系统，与汇编相比， C 语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。 Proteus简单应用 图 21 proteus 界面图 1. 绘制原理图：绘制原理图要在原理图编辑窗口中的蓝色方框内完成。画完图可以以图形文件输出，或 者拷贝到剪切板以便其他文件使用。 ISIS 智能原理图输入系统 ISIS 是 PROTEUS 系统的中心 ,它远不仅是一个图表库。 4. 实用的 PCB 设计平台 原理图到 PCB 的快速通道： 原理图设计完成后，一键便可进入ARES 的 PCB 设计环境，实现从概念到产品的完整设计。 3. 独特的单片机协同仿真功能（ VSM） 支 持主 流的 CPU 类型 ： 如 ARM7 、 8051/52 、 AVR、 PIC10/1PIC1 PIC18 、 PIC24 、 dsPIC3 HC11 、 BasicStamp 、 8086 、 MSP430等， CPU 类型随着版本升级还在继续增加，如即将支持 CORTEX、 DSP 处理器。 超过 27000个仿真器件：可以通过内部原型或使用厂家的 SPICE 文件自行设计仿真器件， Labcenter 也在不断地发布新的仿真器件，还可导入第三方发布的仿真器件。 智能化的连线功能：自动连线功能使连接导线简单快捷，大大缩短绘图时间。对于这样的仿真实验．从某种意义上讲，是弥补了．实验和工程应用阉脱节的矛盾和现象。 3. 提供软件调试功能，同时支持第三方的软件编译和调试环境，如 Keil 等软件。在编译方面，它也支持 IAR、 Keil 和 MPLAB 等多种编译器。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。 本文是基于 AT89S51 单片机，采用数字温度传感器 DS18B20， 利用DS18B20 不需要 A/D 转换，课直接 进行温度采集显示，报警的数字温度计设计。 4. 可以设定温度的上下限报警功能。利用数字温度传感器 DS18B20，此传感器课读取被测量温度值，进行转换。 1. 巩固、加深和扩大单片机应用的知识面，提高综合及灵活运用所学知识解决工业控制的能力。而传统的 8 位单片机的性能也得到了飞速提高，处理能力比起 80 年代提高了数百倍。基于 这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。 INTEL 的 Z80 是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。随着我国经济的发 展及加入 WTO，我国政府及企业对此都非常重视，对相关企业资源进行了重组，相继建立了一些国家、企业的研发中心，开展创新性研究，使我国仪表工业得到了迅速的发展。 本设计使用单片机作为核心进行控制。近几年来快速发展了多种先进的温度控制方式，如： PID 控制，模糊控制，神经网络及遗传算法控制等。 温度是工业对象中的一个重要的被控参数。 C, up to a maximum resolution of 186。 本文介绍一种基于 AT89C51 单片 机的一种温度测量及报警电路 ,该电路采用DS18B20 作为温度监测元件，测量范围 0℃ ～ +100℃ ，使用 LED 模块显示，能设置温度报警上下限。 我们采用美国 DALLAS 半导体公司继 DS18B20 之后推出的一种改进型智能温度传感器 DS18B20 作为检测元件，温度范围为 55~125 186。温度测量是温度控制的基础，技术已经比较成 熟。采用单片机来对他们控制不仅具有控制方便，简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大的提高产品的质量和数量。 在日常生活及工业生产过程中，经常要用到温度的检测及控制，温度是生产过程和科学实验中普遍而且重要的物理参数之一。传统的测温元件有热电偶和二电阻。C,最高分辨率可达 186。正文着重给出了软硬件系统的各部分电路，介绍了集成温度传感器 DS18B20 的原理， AT89C51 单片机功能和应用。 C. DS18B20 can be directly read out the temperature on the north side, and threewire system with singlechip connected to a decrease of the external hardware circuit, with lowcost and easy use. The introduction of a costbased AT89C51 MCU a temperatur measurement circuits, the circuits used DS18B20 highprecision temperatur sensor, measuring scope 0℃ ～ +100℃ ,can set the warning limitation, the use of seven segments LED that can be display the current temperature. The paper focuses on providing a software and hardware system ponents circuit, introduced the theory of DS18B20, the founctions and applications of AT89C51 .This circuit design innovative, powerful, can be expansionary strong. Keywords： Temperatur measurement； DS18B20。然而所采用的测温元件和测量方法也不相同；产品的工艺不同，控制温度的精度也不相同。这些控制技术大大的提高了控制精度，不但使控制变得简便，而且使产品的质量更好，降低了产品的成本，提高了生产效率。单片机具有