单片机专业课程设计综合设计报告温度计.doc

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1、武汉工程大学 计算机科学与工程学院综合设计报告设计名称： 硬件系统综合设计 设计题目： 数字温度计设计 学生学号： 1405120119 专业班级： 2014计算机科学与技术4 学生姓名： 孙志强 指导教师（职称）： 徐银霞（讲师） 学业导师（职称）： 郭炜（讲师） 学生成绩： 完成时间： 2017.12.42017.12.29 武汉工程大学计算机科学与工程学院 制说明：1、报告中的第一、二、三项由综合设计负责人在综合设计开始前填写并发给每个学生。2、学业导师负责批改学生的设计报告，并给出相应的得分。同时，就设计报告质量撰写评语。3、指导教师就学生在设计期间的表现及设计完成情况分别给出相应的得

2、分。同时，就此两项情况撰写评语。4、设计的总评成绩由上述各部分累加得出，由指导教师汇总，并填写于报告的封面。5、设计报告正文字数一般应不少于5000字，也可由综合设计负责人根据本项综合设计的具体情况酌情增加字数或内容。6、此表格式为武汉工程大学计算机科学与工程学院提供的基本格式（适用于学院各项课程设计），各专业也可根据本项综合设计的特点及内容做适当的调整，并上报学院批准。成绩评定表学生姓名： 孙志强 学号： 1405120119 班级： 2014计算机科学与技术4 类别合计分值各项分值评分标准实际得分评语报告质量3010报告格式规范，表述清晰，章节内容组织恰当。符号统一，图表完备，符合规范要求

3、。参考文献数量在5篇以上，格式及引用符合要求。学业导师（签字）：10报告内容翔实，结构严谨合理。课题背景介绍清楚，综述充分。设计与实现等主要过程完整，论述具体透彻。能运用所学专业知识对问题加以分析和求解。无抄袭现象。10设计报告对整个设计过程进行了全面总结，体现了收获，得出了有价值的结论或结果。平时表现2020遵守学习纪律，表现良好，积极完成课程设计任务，无旷课、迟到、早退等情况。指导教师（签字）：设计完成情况5030按照要求完成设计内容，方案合理，功能完善，设计工作量饱满，能运用专业知识和技能去发现与解决实际问题。20在设计过程中展现出了较强的学习能力、动手实践能力、团队协作能力和创新意识。

4、总评成绩一、综合设计目的、条件、任务和内容要求：目的：本次综合设计是对所学课程数字逻辑、计算机组成原理和程序设计基础等的综合运用。通过设计可以锻炼学生的硬件系统设计能力，培养学生的动手实践能力，提高其自主查阅资料分析和解决问题的能力。条件：PC机一台，51单片机实验板一套，Keil软件一套任务：1.根据系统功能要求,设计总体方案； 2.设计各单元电路，画出电路原理图； 3.编写代码，利用Keil软件仿真调试； 4.进行系统联调与测试； 5.书写综合设计报告。内容要求：利用89C52单片机设计数字温度计,使用液晶显示温度,按键进行温度上限和下限设置,温度超过范围通过喇叭发出报警声。二、进度安排：

5、1总体方案设计（48学时）2电路设计、软件编写及调试（1624学时）3结果分析及书写报告（812学时）三、应收集资料及主要参考文献：1 郭天祥新概念51单片机C语言教程北京：电子工业出版社，20082 谭浩强C程序设计北京：清华大学出版社，19913 张毅刚新编MCS-51单片机应用设计哈尔滨工业大学出版社，20034 马潮AVR单片机嵌入式系统原理与应用实践北京：北京航空航天大学出版社，20125 赵建领51单片机开发与应用技术详解北京：电子工业出版社，2009目 录摘 要 IIAbstractIII第一章 概述11.1 课题背景11.2 设计内容及章节安排2第二章 系统整体方案设计32.1

6、 需求分析32.2 硬件方案设计32.3软件方案设计6第三章 详细设计73.1单片机复位电路73.2主要单元电路的设计83.3系统程序设计10第四章 设计结果及分析124.1 软件实验平台124.2 分块测试134.3 整体测试14总 结16致 谢17参考文献18摘 要随着现代工业技术的发展及人们对生活环境要求的提高，检测与控制温度显得尤为的重要。本文讲述的是基于STC89C52单片机的温度报警器系统的实现过程，系统能够对周围环境的温度进行实时监测与分析，还能够手动设定温度范围。采用温度传感器DS18B20的温度上下限报警器，自动能够测量目前环境温度，如果当前环境温度超过此温度，系统发出报警。

7、采用的STC89C52单片机做信号处理单元，其成本低廉，精确度较高，LCD1602显示测量数值，而后传送给单片机STC89C52来处理，最后该信号传送至LCD1602显屏。整个系统由硬件电路与软件系统组成，硬件电路主要包括单片机复位电路、单片机控制模块电路、报警模块电路以及显示模块电路。软件系统由温度采集模块、温度上下限设定和温度报警模块组成。测试结果表示系统能够正常运行，能够检测周围环境温度，超过设定范围时便发出警报，检测精度高，实用性强。关键词：STC89C52单片机；温度控制系统；传感器AbstractWith the development of modern industrial t

8、echnology and the improvement of peoples living environment, it is very important to detect and control the temperature. This paper describes the implementation process of the temperature alarm system based on STC89C52 microcontroller. The system can monitor and analyze the temperature of the surrou

9、nding environment in real time, and also set the temperature range manually. The upper and lower alarm of temperature sensor DS18B20 can automatically measure the current ambient temperature. If the current ambient temperature exceeds this temperature, the system will send an alarm. The STC89C52 mic

10、rocontroller is used as signal processing unit, which has low cost and high accuracy. LCD1602 displays the measurement value, and then sends it to the microcontroller STC89C52. Finally, the signal is sent to the LCD1602 display screen. The whole system is made up of hardware circuit and software sys

11、tem. The hardware circuit mainly includes single chip reset circuit, MCU control module circuit, alarm module circuit and display module circuit. The software system consists of the temperature acquisition module, the temperature upper limit setting and the temperature alarm module. The test results

12、 indicate that the system can run normally, detect the ambient temperature, and alarm when the range is set. It has high detection accuracy and high practicability.Keywords：STC89C52 SCM；temperature-control system；sensor第一章 概述 1.1 课题背景随着新技术的不断开发与应用，近年来单片机发展十分迅速，一个以微机应用为主的新技术革命浪潮正在蓬勃兴起，单片机的应用已经渗透到电力、冶

13、金、化工、建材、机械、食品、石油等各个行业。传统的温度采集方法不仅费时费力，而且精度差，单片机的出现使得温度的采集和数据处理问题能够得到很好的解决。温度是工业对象中的一个重要的被控参数。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。因此对数据采集的精度和采用的控制方法也不相同。传统的控制方式以不能满足高精度，高速度的控制要求，如温度控制表温度接触器，其主要缺点是温度波动范围大，由于他主要通过控制接触器的通断时间比例来达到改变加热功率的目的，受仪表本身误差和交流接触器的寿命限制，通断频率很低。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

14、经网络及遗传算法控制等。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。我国对于温度测控技术的研究较晚，始于20世纪80年代。我国工程技术人员在吸收发达国家温度测控技术的基础上，才掌握了温度室内微机控制技术，该技术仅限于对温度的单项环境因子的控制。我国温度测控设施计算机应用，在总体上正从消化吸收、简单应用阶段向实用化、综合性应用阶段过渡和发展。在技术上，以单片机控制的单参数单回路系统居多，尚无真正意义上的多参数综合控制系统，与发达国家相比，存在较大差距。我国温度测量控制现状还远远没有达到工厂化的程度，生产实际中仍然有许多问题困扰着我

15、们，存在着装备配套能力差，产业化程度低，环境控制水平落后，软硬件资源不能共享和可靠性差等缺点。单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。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。单片机也被称为微控制器（Microcontroller），是因为它最早被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集

16、成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。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。早期的单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。此后在8031上发展出了MCS51系列单片机系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大的提高。随着INTEL i960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用，

17、32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位，并且进入主流市场。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。目前，高端的32位单片机主频已经超过300MHz，性能直追90年代中期的专用处理器，而普通的型号出厂价格跌落至1美元，最高端的型号也只有10美元。当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的Windows和Linux操作系统1。本设计使用单片机作为核心进行控制。单片机具有集成度高，通用性好，功能强，特别是体积小，重量轻，耗能低，可靠性高，

18、抗干扰能力强和使用方便等独特优点，在数字、智能化方面有广泛的用途。设计采用STC89C52单片机芯片和DS18B20温度传感器为核心进行设计。1.2 设计内容及章节安排此次设计采用的是基于STC89C52单片机，采用数字温度传感器DS18B20，利用DS18B20不需要A/D转换，直接进行温度采集显示，报警的数字温度计设计。包括传感器数据采集电路，温度显示电路，上下限报警调整电路，单片机主板电路等组成。本文将介绍以温度传感器DS18B20为测温元件，STC89C52单片机为控制核心，构成的温度测量报警装置，并对其工作原理及程序设计过程作详细的介绍。第一章概述，主要介绍温度传感器在现实生活中的应

19、用层次以及对于各行业的研究意义和各章节的内容安排。第二章系统整体方案设计，此章节对总体的设计方案进行阐述，包括对温度显示模块、温度设置模块和警报模块的设计方案的阐述。第三章详细设计，此章节是对各个模块的详细设计进行阐述，包括的各个模块的具体功能和具体的逻辑流程的实现。第四章设计结果及分析，此章节是对最后的设计结果以及功能的实现进行展示和介绍，并对各个模块进行详细分析。第二章 系统整体方案设计2.1 需求分析随着新技术的不断开发与应用，近年来单片机发展十分迅速，一个以微机应用为主的新技术革命浪潮正在蓬勃兴起，单片机的应用已经渗透到电力、冶金、化工、建材、机械、食品、石油等各个行业。传统的温度采集

20、方法不仅费时费力，而且精度差，单片机的出现使得温度的采集和数据处理问题能够得到很好的解决。温度是工业对象中的一个重要的被控参数。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。因此对数据采集的精度和采用的控制方法也不相同。为了得到理想的温度测量报警装置，我们将温度报警器系统分为三个部分，并对其功能进行详细解释。此次温度报警装置主要分为温度采集模块，温度上下限设定，温度报警模块。温度采集模块要求能够实时的显示出当前温度；温度上下限设置功能要求能通过按键的方式将温度上下限写入系统；温度报警模块要求根据温度上下限的设置判断当前温度是否为适宜温度，并在当前温度越过温度设

21、置界限的时候给予警告。2.2 硬件方案设计本设计采用STC89C52单片机为主控芯片，结合外围电路矩阵键盘、液晶显示器LCD1602等部分组成。其中矩阵键盘用于输入温度上下限和进行各种功能的实现。由用户通过连接单片机的矩阵键盘输入设定的温度，后经过单片机对温度传感器与设定的温度进行对比，并将传感器检测到的温度显示到液晶显示屏上，从而判断温度是否正常，然后控制引脚的高低电平传到报警电路控制是否报警，组成的温度报警器系统，能够实现：1DS18B20不断采集周围环境温度；2单片机处理温度的数据显示在DS18B20；3用户设定温度报警的上限和下限。系统整体设计框图如图2.1所示。主 控 制 器LCD1

22、062显示温 度 传 感 器单片机复位时钟振荡报警模块图2.1 系统整体设计框图STC89C52有40个引脚，4个8位并行I/O口，1个全双工异步串行口，同时内含5个中断源，2个优先级，2个16位定时/计数器。STC89C52的存储器系统由4K的程序存储器(掩膜ROM)，和128B的数据存储器(RAM)组成2。STC89C52单片机的基本组成框图如图2.2。图2.2 STC89C52单片机结构由图2.2可见，8051单片机主要由以下几部分组成：CPU系统（8位CPU，含布尔处理器；时钟电路；总线控制逻辑）存储器系统（4K字节的程序存储器；128字节的数据存储器；特殊功能寄存器SFR）I/O口和

23、其他功能单元（4个并行I/O口；2个16位定时计数器；1个全双工异步串行口；中断系统）。图2.3 STC89C52单片机管脚图部分引脚说明：1时钟电路引脚XTAL1和XTAL2：XTAL2(18脚)：接外部晶体和微调电容的一端；在8051片内它是振荡电路反相放大器的输出端，振荡电路的频率就是晶体固有频率。若需采用外部时钟电路时，该引脚输入外部时钟脉冲。要检查8051/8031的振荡电路是否正常工作，可用示波器查看XTAL2端是否有脉冲信号输出。XTAL1(19脚)：接外部晶体和微调电容的另一端；在片内它是振荡电路反相放大器的输入端。在采用外部时钟时，该引脚必须接地。2控制信号引脚RST，ALE

24、，PSEN和EA：RST/VPD(9脚)：RST是复位信号输入端，高电平有效。当此输入端保持备用电源的输入端。当主电源VCC发生故障，降低到低电平规定值时，将5V 电源自动两个机器周期(24个时钟振荡周期)的高电平时，就可以完成复位操作。RST引脚的第二功能是VPD，即接入RST端，为RAM提供备用电源，以保证存储在RAM中的信息不丢失，从而合复位后能继续正常运行3。ALE/PROG(30脚)：地址锁存允许信号端。当8051上电正常工作后，ALE引脚不断向外输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率OSC的1/6。CPU 访问片外存储器时，ALE输出信号作为锁存低8位地址的控制信号。平时不访问片外存储

25、器时，ALE端也以振荡频率的1/6固定输出正脉冲，因而ALE信号可以用作对外输出时钟或定时信号。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。如有脉冲信号输出，则8051/8031基本上是好的。ALE端的负载驱动能力为8个LS 型TTL(低功耗甚高速TTL)负载。此引脚的第二功能PROG在对片内带有4KB EPROM的8751编程写入(固化程序)时，作为编程脉冲输入端。PSEN(29脚)：程序存储允许输出信号端。在访问片外程序存储器时，此端定时输出负脉冲作为读片外存储器的选通信号。此引肢接EPROM的OE端。PSEN端有效，即允许读出EPROM/ROM中的指

26、令码。PSEN端同样可驱动8个LS型TTL负载。要检查一个8051/8031小系统上电后CPU能否正常到EPROM/ROM中读取指令码，也可用示波器看PSEN端有无脉冲输出。如有则说明基本上工作正常。EA/VPP(31脚)：外部程序存储器地址允许输入端/固化编程电压输入端。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。当输入信号EA引脚接低电平(接地)时，CPU只访问外部EPROM/ROM并执行外部程序存储器中的指令，而不管是否有片内程序存储器

27、。对于无片内ROM的8031 或8032，需外扩EPROM，此时必须将EA引脚接地。此引脚的第二功能是VPP是对8751片内EPROM固化编程时，作为施加较高编程电压(一般12V21V)的输入端4。3输入/输出端口P0/P1/P2/P3：P0口(P0.0P0.7，3932脚)：P0口是一个漏极开路的8位准双向I/O口。作为漏极开路的输出端口，每位能驱动8个LS型TTL负载。当P0口作为输入口使用时，应先向口锁存器(地址80H)写入全1，此时P0口的全部引脚浮空，可作为高阻抗输入。作输入口使用时要先写1，这就是准双向口的含义。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

28、。在此期间，P0口内部上拉电阻有效。P1口(P1.0P1.7，18脚)：P1口是一个带内部上拉电阻的8位准双向I/O口。P1口每位能驱动4个LS型TTL负载。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。P2口(P2.0P2.7，2128脚)：P2口是一个带内部上拉电阻的8位准双向I/O口。P口每位能驱动4个LS型TTL负载。在访问片外EPROM/RAM时，它输出高8位地址。P3口(P3.0P3.7，1017脚)：P3口是一个带内部上拉电阻的8位准双向I/O口。P3口每位能驱动4个LS型TTL负载。P3口与其它I/O端口有很大的区别，

29、它的每个引脚都有第二功能，如下：P3.0：(RXD)串行数据接收。P3.1：(RXD)串行数据发送。P3.2：(INT0#)外部中断0输入。P3.3：(INT1#)外部中断1输入。P3.4：(T0)定时/计数器0的外部计数输入。P3.5：(T1)定时/计数器1的外部计数输入。P3.6：(WR#)外部数据存储器写选通。P3.7：(RD#)外部数据存储器读选通。2.3软件方案设计由需求分析可得软件方案设计需实现温度采集分析，温度上下限设定，温度警告三个功能。主程序功能如图2.4所示。具体温度功能的实现可分为三个函数部分，对传感器数据分析的函数，键盘输入温度上下限，另一个是显示函数。由键盘输入设定温

30、度上下限，由温度传感器读出被检测温度，与设定的温度上下限作对比，并由LCD显示屏显示数据，若温度大于上限或小于下限。则蜂鸣器报警，若没有超过，则不断检测并将数据输入显示屏显示。图2.4 主程序功能流程图温度计报警器的主要功能流程为，由传感器获得的数据实时的显示在屏幕上，并由数据分析函数对其进行一个逻辑判断，判定其是否超过设定范围。若不在设定范围，则不断发信号由蜂鸣器对其进行报警。若没有超过设定范围，则不断对温度传感器发来的信号进行逻辑分析并由显示函数对其进行显示。第三章 详细设计3.1单片机复位电路STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器（FPEROM-Flash Progr

31、amable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能COMOS8的微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL搞密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容5。单片机总控制电路如下图3.1。图3.1 单片机总控制电路复位是单片机的初始化操作。其主要功能是把PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复位键重新启动。除PC之外，复位操作还对其他一些寄存器有影响，它们的复位状态如表3-1所示。表3-1寄存器的复位状态

32、寄存器复位状态寄存器复位状态PC0000HTCON00HACC00HTL000HPSW00HTH000HSP07HTL100HDPTR0000HTH100HP0-P3FFHSCON00HIPXX000000BSBUF不定IE0X000000BPCON0XXX0000BTMOD00H3.2主要单元电路的设计3.2.1单片机控制模块电路的设计单片机作为本装置的核心器件，在系统中起到控制报警、以及LCD显示的作用，其中采用的是STC89C52是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片，有4个八位的并行双向I/O端口，分别记作P0、P1、P2、P3。第20引脚为接地端；第40引脚为电源端；第31引脚需要接

33、高电位使单片机选用内部程序存储器；第18、19脚之间接上一个12MHz 的晶振为单片机提供时钟信号；第9脚为复位脚，当其接高电位时，单片机停止工作。P1口接LCD控制引脚，P0口连接一LCD1602显示屏数据输入端，P3口与12个阵列式按键相连实现对键盘的扫描6。如图3.2所示。图3.2 主控电路图3.2.2报警模块电路的设计蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA”（旧标准用“FM”、“ZZG

34、”、“LB”、“JD”等）表示。一般将蜂鸣器分为电压式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器。压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。当接通电源后（1.515V直流工作电压）,多谐振荡器起振,输出1.52.5kHZ的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。压电蜂鸣片由锆钛酸铅或铌镁酸铅压电陶瓷材料制成。在陶瓷片的两面镀上银电极，经极化和老化处理后，再与黄铜片或不锈钢片粘在一起。电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场。

35、振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。蜂鸣器发声原理是电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场来驱动振动膜发声的，因此需要一定的电流才能驱动它，单片机IO引脚输出的电流较小，单片机输出的TTL电平基本上驱动不了蜂鸣器，因此需要增加一个电流放大的电路。S51增强型单片机实验板通过一个三极管C8550来放大驱动蜂鸣器7。蜂鸣器的正极接到VCC（5V）电源上面，蜂鸣器的负极接到三极管的发射极E，三极管的基级B经过限流电阻R1后由单片机的P3.7引脚控制，当P3.7输出高电平时，三极管T1截止，没有电流流过线圈，蜂鸣器不发声；当P3.7输出低电平时，三极管导通，这样蜂鸣器的电流形成回路，

36、发出声音。因此，我们可以通过程序控制P3.7脚的电平来使蜂鸣器发出声音和关闭。程序中改变单片机P3.7引脚输出波形的频率，就可以调整控制蜂鸣器音调，产生各种不同音色、音调的声音。另外，改变P3.7输出电平的高低电平占空比，则可以控制蜂鸣器的声音大小。其电路原理图如图3.3所示。图3.3 报警原理图3.2.3 LCD1602显示模块电路的设计本LCD1602液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示，这样即可以显示出图形。液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点。图3.4 显示器引脚图LCD1602是指显示的内容为16*2，

37、即可以显示两行，每行16个字符液晶模块（显示字符和数字）。LCD1602显示器的引脚图如图3.4所示。1602采用标准的16脚接口，其中：第1引脚：GND为电源地。第2引脚：VCC接5V电源正极。第3引脚：V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高（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）。第4引脚：RS为寄存器选择，高电平(1)时选择数据寄存器、低电平(0)时选择指令寄存器。第5引脚：RW为读写信号线，高电平(1)时进行读操作，低电平(0)时进行写操作。第6引脚：E(或EN)端为使能(enable)端,高电平(1)时读取信息，负跳

38、变时执行指令。第714引脚：D0D7为8位双向数据端。第1516脚：空脚或背灯电源。第15引脚背光正极，第16引脚背光负极8。3.3系统程序设计3.3.1温度采集的软件设计如图3.5为温度采集的软件设计，主要功能是完成DS18B20的初始化工作，并进行读温度，将温度转化成为压缩BCD码并在显示器上显示传感器所测得的实际温度。读出温度子程序的主要功能是读出RAM中的9字节，在读出时需要进行CRC校验，校验有错时不进行温度数据的改写。图3.5 温度采集的软件设计流程图3.3.2 温度采集算法软件设计图3.6为温度采集算法流程图，计算温度子程序将RAM中读取值进行BCD码的转换运算，并进行温度值正负

39、的判定。YN 开始温度零下？温度取值补码置“”标志计算小数位温度计算整数位温度置“+”标志 返回图3.6 温度采集算法流程图3.3.3温度转换命令子程序软件设计如图3.7为温度转换命令子程序流程图，温度转换命令子程序主要是发温度转换开始命令，当采用12位分辩率时转换时间约为750ms，在本程序设计中采用1s显示程序延时法等待转换的完成。图3.7 温度转换命令子程序流程图第四章 设计结果及分析4.1 软件实验平台软件设计平台由Keil uVision2和STC-ISP组成，通过Keil uVision2实现对系统的编译与设计。Keil uVision2的使用：1点击Project，选择new p

40、roject，选择好工程保存路径。选择CPU的芯片，因为我们是STC89C52芯片，所以找到Atmel中的STC89C52点击确定；2工程新建好后需要新建编译文件，点击File中New后保存，新建完保存需要在文件名后加.c，否则默认.txt格式保存；3新建的.c文件添加进工程中，选择Source Group 1，点击右键，选中Add file to group，选择文件点击add关闭，可以看到Source Group 1有子文件夹，说明添加成功。STC-ISP的使用：1选择相应的单片机型号，如图4.1；图4.1 STC-ISP软件设定界面图2选择串口号串口号的查找可以打开计算机的管理，点击设备

41、管理器，点开端口COM和LPT；3添加程序文件，芯片只能识别.bin和.hex文件，所以在编译的时候要让编译器生成.bin或.hex文件，在编译前点击Options for Target，选择Output，勾选。确定后编译成功会生成.hex文件；4下载，把实验板和电脑连接好后完成以上步骤，点击“下载/编程”后开启实验板电源，会提示操作成功就可以观察实验板的现象了，如图4.2所示。图4.2 STC-ISP软件界面图 4.2 分块测试由上述将各文件配置好后，分别对温度显示模块，上下限设定模块，蜂鸣器报警模块进行测试。由C语言对温度显示的方式进行定义，显示的数据形式由四个部分组成，分别是一位符号位、

42、三位整数、一位小数点和两位小数。由此可以得出温度的测量范围是由-999.99999.99，而测量的精度可以达到0.01。对温度传感器的测试是通过程序设计，将温度传感器得到的数据实时的在液晶显示屏上显示出来，测试结果如图4.3所示。图4.3 温度传感器测试结果图对蜂鸣器报警的测试通过对程序设计实现，结果得到蜂鸣器可以正常发声，并可以通过对固定端口不同的赋值改变其音调。对温度上下限设定模块的测试，有程序设计定义矩阵键盘功能，温度上限设定键，温度下限设定键，温度增加键，温度减少，确认键。实验结果为温度上下限设定成功，当温度超过限定后，蜂鸣器正常报警。如图4.4所示。图4.4 温度上下限测试4.3 整

43、体测试整体测试将根据具体功能分为两部分进行，对上下限设置功能和警报功能分别进行测试。初始的界面图如图4.5所示。液晶屏的第二列用于显示实时温度，第一列用于显示温度上限和温度下限。初始状态下，上限下限的数据位和符号位用横线显示。图4.5 温度计界面图上下限设置功能，通过分别设置上限设置键和下限设置键进入设置状态。如图4.6上下限设置模式图所示。通过设置模式来设计温度的上限和下限，其中还要通过温度加一键和温度减一键来实现对每个数位和符号位的选择。图4.6 上限设置模式图警报功能就是当温度处于设置温度区间之外的时候会通过蜂鸣器发出警报信息。如图4.7所示的状态下，蜂鸣器成功发出警报消息，并可通过停止

44、警报及时关闭警报信息。图4.7 警报结果图总 结本次的课程设计，进行了单片机设定温度报警器的制作。经过这次的课程设计，我们不仅加深了对Keil uVision2编程软件的了解和使用，还学到了许多课本上没有涉及知识，练习了程序与实物的合作运行，同时对学习的单片机课程进行了一次练习和巩固，收益很大。我们知道，课程设计一般强调能力培养为主，在独立完成设计任务的同时，还要注意其他几方面能力的培养与提高，如独立工作能力与创造力；综合运用专业及基础知识的能力，解决实际工程技术问题的能力；查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力；工程绘图的能力；书写技术报告和编制技术资料的能力。在专业知识与研究方法方面为日

45、后的毕业设计乃至毕业后的工作奠定良好的基础这次课设让我对单片机有了进一步的了解，而且对Keil uVision2编程软件的有了一定了解。体会到了Keil uVision2编程软件的强大。通过本次课设，能够使我们熟练掌握单片机控制电路的设计、程序编写和系统调试，从而全面地提高我们对单片机的软件、硬件等方面的理解，进而增强我们在实践环节的动手操作能力。譬如，我们可以根据实验指导书的要求，完成DS18B20电路的硬件设计、电路器件的选择、单片机软件的运行、以及整体系统调试，并写出完善的设计报告。在进行课设之前，要求我们具备数字电路、模拟电路、程序设计、微机原理、和单片机等相关课程的知识，并具备一些基

46、本的实践操作水平，为以后的就业打好一定的基础。总的来说，这次的课程设计自己还是很满意的，感觉收获了不少东西，相信此次学到的知识在以后的生活和学习中对我会有很大的帮助！致 谢此次对单片机的学习中，在这次课程设计的撰写过程中，我得到了许多人的帮助。首先我要感谢徐老师在课程设计上给予我的指导、提供给我的支持和帮助，这是我能顺利完成这次报告的主要原因，更重要的是老师帮我解决了许多技术上的难题，让我能把系统理解得加完善。在此期间，我不仅学到了许多新的知识，而且也开阔了视野，提高了自己的动手能力。其次，我要感谢帮助过我的同学，他们也为我解决了不少我不太明白的难题。同时也感谢学院为我提供良好的做课程设计的环境。然后我要感谢学校能在我们走向社会之前给了我们展示自己能力的机会。我们的课程设计过程是不易又快乐的，这不仅提高了我们的专业能力水平，而且锻炼了我们迎难而上的决心，对我以后的工作和生活都有巨大影响，让我们的生活永远充满正能量。这在这次的学习中，发挥了我在学校学到的文化知识和技能的应用，我要感谢我的指导老师