2022年数字温度计的方案设计书单片机课程方案设计书.docx

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1、精选学习资料-单片机原理及应用课程设计任务书二级学院：电子信息与电气工程学院专业：班级：同学姓名指导老师职称讲师课题名称数字温度计的设计课题1、设计内容：硬件电路的设计、软件电路的设计工2、总体方案的挑选、争论确定；软件流程图的设计,硬件电路各作部分的设计,程序的软调试、整机的调试；内容3、撰写设计报告指标要求1、温度值用 LED显示2、测量范畴为-301003、温差为0.5进程安排第一天下达任务、讲授、查资料其次天方案确定第三天、第四天软、硬件设计第五天第八天软、硬件调试第九天撰写报告第十天答辩考核主要参考文献单片机原理及应用技术范力旻电子工业出版社例说8051谢亮、陈敌北、张义和人民邮电出

2、版社单片机C 语言应用 100例王东锋王会良电子工业出版社51系列单片机设计实例楼然苗李光飞北航出版社单片微机测控系统设计大全王福瑞编著北航出版社名师归纳总结地点起止日期2022.09.052022.09.16第 1 页,共 18 页-精选学习资料-单片机原理及应用课程设计题目 数字温度计的设计二级学院 电子信息与电气工程学院班级姓名学号指导老师设计时间2022.09.052022.9.15名师归纳总结-第 2 页,共 18 页精选学习资料-目录一、概述91二、系统设计1（一）温度计设计方案论证1（二）框图设计1（三）硬件设计2（四）软件设计7三、调试9四、课程设计小结五、参考文献9六、附件

3、10附录 1、电路原理10附录 2、实拍照片10附录 3、元件清单11附录 4、程序清单12名师归纳总结-第 3 页,共 18 页精选学习资料-数字温度计的设计一、概述生活和生产中,常常用到一些测温设备,但是传统的测温设备但是传统的测温 设备具有制作成本高、硬件电路和软件设计复杂等缺点,基于AT89C52 单片机的数字温度计具有制作简洁,成本低,度数便利,测温范畴广和测温精确等优 点,应用前景宽阔；设计参数规格设计：1、温度值用 LED显示2、测量范畴为-301003、温差为0.5二、系统设计（一）温度计设计方案论证方案一由于本设计是测温电路,可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应,进行 A

4、/D 转换后,就可以用单片机进行数据的处理,在显示电路上,就可以将被测温度显示出来,这种设计需要用到方案二A/D 转换电路,感温电路比较麻烦；进而考虑到用温度传感器,在单片机电路设计中,大多都是使用传感器,所以这是特别简洁想到的,所以可以采纳一只温度传感器DS18B20,此传感器,可以很简洁直接读取被测温度值,进行转换,就可以满意设计要求；方法 简洁制作简便,故采纳方案一来实现数字温度计的掌握；（二）框图设计依据设计要求分析,数字温度计由STC89C52单片机、电源、显示电路、温度传感器、复位电路和时钟电路组成、系统框图如图1 所示；电源给整个电路供电；显示电路显示温度值,时钟电路为STC89

5、C52供应时钟频率；电源复位电路显示电路STC89C52单片机名师归纳总结-第 4 页,共 18 页精选学习资料-时钟电路DS18B20图 1 基于 STC89C52单片机的数字温度计系统框图（三）硬件设计1、最小系统1 电源本次采纳的是一般USB 5V直流电源；2 单片机：本次设计使用单片机芯片STC89C52STC89C52的工作特性:主要特性：与 MCS-51 兼容 8K字节可编程闪耀储备器 寿命：1000 写/擦循环 数据保留时间：10 年 全静态工作：0Hz-24Hz 三级程序储备器锁定 512 内部 RAM 32 可编程 I/O 线 两个 16 位定时器/计数器 5 个中断源 可编

6、程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路（3）时钟电路图 2 S TC89C52引脚图本次设计采纳的是12M的晶振,电路图如下图3,两只电容在 20pF100pF之间取值,其 取 值 在60pF 70pF时振荡器频率稳固性较高,依据一般体会,外接晶体时两个电容的取值为 30pF；图 3 时钟电路（4）复位电路名师归纳总结-第 5 页,共 18 页精选学习资料-在时钟电路工作后,只要在单片机的RST 引脚上显现 24 个时钟振荡脉冲（2 个机器周期）以上的高电平,单片机便可实现初始化状态服务；为保证应 用系统牢靠的复位在设计复位电路时,通常使RST引脚保持4ms 以上的高电平,只

7、要 RST保持高电平,MCS-51单片机就会循环复位；当RST从高电平变为低电平常,MCS-51单片机就从 0000H 地址开头执行程序,在单片机复位的有效 期间,ALE、PSEN 引脚输出高电平；本次设计采纳的是手动复位,其电路图如下：R74k7GNDR51kRSTC3VCC22u图 4 复位电路2.接口1 数字温度传感器DS18B20由 DALLAS半导体公司生产的DS18B20型单线智能温度传感器,属于新一代适配微处理器的智能温度传感器,可广泛用于工业、民用、军事等领域的温度测量及掌握仪器、测控系统和大型设备中；它具有体积小,接口便利,传输距离远等特点；A.DS18B20性能特点：特殊的

8、单线接口方式,DS18B20 在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯；测温范畴为-55-+125,测量辨论率为0.0625；DS18B20 在使用中不需要任何外围元件,全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内；适应电压范畴更宽,电压范畴：3.05.5,在寄生电源方式下可由数据线供电；测 量 结 果 直 接 输 出 数 字 温度 信号,以 一 线总线 串行传送给CPU,同时可传送CRC校验码,具有极强的抗干扰纠错才能；负压特性：电源极性接反时,芯片名师归纳总结-第 6 页,共 18 页精选学习资料-不会因发热而烧毁,但不能正常工作；B.DS18B

9、20内部结构DS18B20内部结构主要由四部分组成：图 5.DS18B20封装图64 位光刻 ROM,温度传感器,非挥发的温度报警触发器 TH和 TL,高速暂存器；64 位光刻 ROM是出厂前被光刻好的,它可以看作是该 DS18B20的地址序列号；4k7R63VCC32.0U42DQ1DS18B20GNDGND图 6 温度传感器接线图2 双向总线发送器/接收器 74LS24574LS245为三态输出的八组总线收发器引出端符号:AA总线端BB总线端/G 三态答应端 低电平有效 DIR方向掌握端图 7.74LS245 内部规律图名师归纳总结-第 7 页,共 18 页精选学习资料-功能表：Enabl

10、e/GDirectionControlDIR OperationB data to A busA data to B busIsolationLLLHHX（3）74LS07六高压输出缓冲器/驱动器简要说明 54/7407 为集电极开路输出的六组驱动器,其主要电特性的典型值如下：6ns20ns125m W引出端符号1A-6A输入端1Y-6Y 输出端极限值名师归纳总结电源电压7V第 8 页,共 18 页输入电压5V输出截至态电压 30V-精选学习资料-图 8 74LS07管脚图（4）显示电路内部的四个数码管共用adp 这 8 根数据线,为人们的使用供应了便利,因为里面有四个数码管,所以它有四个公共

11、端,加上adp,共有 12 个引脚,下面便是一个共阳结构图；图 9 码管内部规律图管脚次序：从数码管正面看,以第一脚为起点,管脚的次序是逆时针方向排列的；12-9-8-6为公共脚,A-11,B-7,C-4,D-2,E-1,F-10,G-5,DP-3；A B C D E F G DP8U3:D9P3.3A2U2B018P1.06U3:C5P3.274HC07U3:BA0B317P1.143P3.1A1A2B1B274HC07C416P1.2D515P1.3U3:AP3.0A3B3EF671413P1.4P1.521A4B474HC07A5B5G812 P1.674HC07A6A7B6B7DP91

12、1P1.719CE1AB/BA74LS245GND图 10 显示电路名师归纳总结-第 9 页,共 18 页精选学习资料-（四）软件设计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,这样就可以在1s 之内测量一次被测温度,其程序流程图如图11 所示；初始化调用显示子程序1s 到？NY初次上电Y读出温度值,温度计N算处理显示数据刷新发温度转换开头命令图 1 1 主程序流程图名师归纳总结-第 10 页,共 18 页精选学习资料-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,校验有错时不能进行温度数据的改写,

13、其程序流程图如图8 所示；发 DS18B20 复位命令发跳过 ROM 命令发读取温度命令读取操作,CRC校验YN9 字节完成？NCRC校验正？Y移入温度暂存器终止图 8 读温度流程图名师归纳总结温度转换命令子程序主要是发温度转换开头命令,采纳12 位辨论率转换时第 11 页,共 18 页-精选学习资料-间为 750ms.程序设计中采纳1s 显示程序延时等待转换的完成；运算温度子程序将 RAM 中读取值进行 BCD码转换运算,并进行温度值正负的判定,显示数据刷新子程序主要是对显示缓冲器中的显示数据进行刷新操作,当最高显示位为 0时将符号显示位移入下一位；三、调试此设计软件部分用uvision4编

14、写与编译源程序,并生成HEX文件,编译完成后用 Proteus 仿真,仿真完成后将HEX文件烧制到单片机中,然后就是对硬件电路的检查,排除硬件电路故障包括设计错误和工艺连接错误,检查各芯片是否有短路或断路故障；先将单片机取下,对电路板进行通电检查,通过观看是否有反常然后用万用表测试个电源电压,如这些都没有问题,就接上仿真机进行联机调试观看各接口线路是否正常；四、课程设计小结近两周的单片机课程设计,最终完成了我的数字温度计毕业设计,虽然途 中仍遇到不少困难,但最终仍是把实物做出来,从这次的课程设计中,我真真 正正的意识到,在以后的学习中,要理论联系实际,把我们所学的理论运用到 实际当中,学习单机

15、片机更是如此,程序只有在常常的写与读的过程中才能提 高,这就是我在这次课程设计中的最大收成；通过这次对数字温度计的设计与 制作,让我明白了设计电路的程序,也让我明白了关于数字温度计的原理与设 计理念,要设计一个电路总要先用仿真胜利之后才实际接线的；但是最终的成 品却不肯定与仿真时完全一样,由于,在实际接线中有着各种各样的条件制约 着；而且,在仿真中无法胜利的电路接法,在实际中由于芯片本身的特性而能 够胜利；所以,在设计时应考虑两者的差异,从中找出最适合的设计方法；五、参考文献1.范力旻,单片机原理及应用技术,电子工业出版社,2022.2.杨居义,单片机课程设计指导,清华高校出版社,2022.3

16、.沙占友,孟志永,王彦朋,单片机外围电路设计,电子工业出版社,2006.度文 4百库,http:/ 13 页,共 18 页精选学习资料-3.元件清单名师归纳总结元件名称型号数量/个用途第 14 页,共 18 页单片机STC89C521掌握核心晶振12MHz1晶振电路电容30pF2晶振电路电解电容22uF/50V1复位电路电阻1K13复位电路,上拉电阻集成块74LS071显示驱动集成块74LS2451显示驱动集成块DS18B201温度传感器电阻4K71复位电路按键+5V/0.5A1复位电路电源1供应+5V电源七段四位数码管4 位1显示电路电阻4K71测温电路-精选学习资料-4.程序清单#incl

17、udereg51.h#includeintrins.h#defineDisdataP1P3#definediscan#defineucharunsigned char#define uint unsigned intsbitDQ=P37；sbitDIN=P17；uinth；uchar code ditab16=0 x00,0 x01,0 x01,0 x02,0 x03,0 x03,0 x04,0 x04,0 x05,0 x06,0 x06,0 x07,0 x08,0 x08,0 x09,0 x09；ucharcode dis_712=；0 xC0,0 xF9,0 xA4,0 xB0,0 x99

18、,0 x92,0 x82,0 xF8,0 x80,0 x90,0 xff,0 xbfucharcode scan_con4=0 xfe,0 xfd,0 xfb,0 xf7；uchardata temp_data2=0 x00,0 x00；uchardata display5=0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00void delayuint tfor；t0；t-；scanchar k；fork=0；k0；i-DQ=1；_nop_；_nop_；DQ=0；_nop_；_nop_；_nop_；_nop_；_nop_；DQ=val&0 x01；delay6；val=val1；DQ=

19、1；delay1；uchar read_bytevoiduchar i；名师归纳总结-第 16 页,共 18 页精选学习资料-uchar value=0；fori=8；i0；i-DQ=1；_nop_；_nop_；value=1；DQ=0；_nop_；_nop_；_nop_；_nop_；DQ=1；_nop_；_nop_；_nop_；_nop_；ifDQvalue|=0 x80；delay6；DQ=1；returnvalue；read_tempow_reset；write_byte0 xCC；write_byte0 xBE；temp_data0=read_byte；temp_data1=read_

20、byte；ow_reset；write_byte0 xCC；write_byte0 x44；work_tempuchar n=0；if temp_data1127temp_data1=255-temp_data1；temp_data0=256-temp_data0；n=1；display4=temp_data0&0 x0f；display0=ditabdisplay4display4=temp_data0&0 xf04|temp_data1&名师归纳总结-第 17 页,共 18 页精选学习资料-0 x0f4；display3=display4/100；display1=display4%100；display2=display1/10；display1=display1%10if.display3display3=0 x0A；if.display2display2=0 x0A；ifn display3=0 x0B；mainDisdata=0 xff；discan=0 xff；forh=0；h4；h+；displayh=8ow_reset；write_byte0 xCC；write_byte0 x44；forh=0；h250；h+scan；while1read_temp；work_temp；forh=0；h200；h+scan；名师归纳总结-第 18 页,共 18 页