課程設計說明書第頁共19頁1引言隨著時代的進步和發展，單片機技術已經普及到我們生活工作、科研各個領域，已經成為一種比較成熟的技術，本次課程設計主要涉及一個基于89C52單片機的數字溫度傳感器DS18B20開發測溫系統，重點學習掌握對傳感器在單片機下的硬件鏈接，軟件編程以及各模塊系統流程的詳盡分析，提高電路設計的技巧。該系統可以方便的實現溫度的采集和顯示，它使用起來相當的方便，具有精度高、量程寬、靈敏度高、體積小、功耗低等優點，適合于我們日常生活和工、農業生產中的溫度測量，也可以當作溫度處理模塊嵌入其它系統中，作為其他豬系統的輔助擴展。DS18B20與AT89C52結合實現最簡溫度檢測系統，該系統結構簡單，抗干擾能力強，有廣泛的應用前景。2設計內容及設計方案的選擇2．1設計目的本設計包括確定控制任務、系統總體方案設計、硬件系統設計、軟件程序的設計等，以便使學生掌握有關單片機控制的設計思想和設計方法。為學生今后從事單片機控制系統開發工作打下基礎。學習proteus仿真軟件實現電路的仿真。2．2設計內容及要求本課程設計的基本要求是使學生全面掌握單片機控制系統設計的基本理論，熟悉掌握單片機的編程方法，用89C52系列單片機及DS18B20溫度傳感器實現測溫范圍在:-55°C～125°C以內的數字溫度計，精度誤差在5°C以內，用四位共陽LED數碼管直接讀顯示，要求高位為0°C時不顯示，低于0°C時前面顯示“-”。2.3設計工作任務及工作量的要求1．根據題目要求的指標，通過查閱有關資料，確定系統設計方案，并設計其硬件電路圖。2．畫出電路原理圖，分析主要模塊的功能及他們之間的數據傳輸和控制關系。3.用Proteus軟件繪制硬件電路圖并仿真。4.軟件設計包括流程圖、用匯編語言或C語言對軟件進行編譯，并能通過調試。2.4設計成果形式及要求硬件電路圖2.軟件流程圖和程序清單3.編寫課程設計報告。2.5設計方案溫度計電路設計總體設計方框圖如圖2.1所示，控制器采用單片機AT89C52，溫度傳感器采用DS18B20，用四位共陽LED數碼管實現溫度顯示。AT89C52單片機AT89C52單片機LED數碼管顯示電路溫度傳感器LED數碼管顯示電路溫度傳感器時鐘，復位電路路時鐘，復位電路路圖2.1總體設計方框圖3硬件電路設計3.1主電路設計AT89C52為8位通用微處理器，采用工業標準的C51內核，在內部功能及管腳排布上與通用的89C52相同，其主要用于會聚調整時的功能控制。功能包括對會聚主IC內部寄存器、數據RAM及外部接口等功能部件的初始化，會聚調整控制，會聚測試圖控制，紅外遙控信號IR的接收解碼及與主板CPU通信等。主要管腳有：XTAL1（19腳）和XATL2(18腳）為振蕩器輸入輸出端口，外界11.0592MHZ晶振。RST/Vpd（9腳）為復位輸入端口，外接電阻電容組成的復位電路。VCC(40腳）和VSS（20腳）為供電端口，分別接+5V電源的正負端。P0-P3為可編程通用I/O腳，其功能用途由軟件編程定義。圖3.1主控芯片接線圖圖3.2晶振電路圖圖3.3復位電路圖3.2顯示電路設計共陽極就是把所有LED的陽極連接到共同接點com，而每個LED的陰極分別為a、b、c、d、e、f、g及dp（小數點）。如圖3.4所示。圖中的8個LED分別與上面那個圖中的A~DP各段相對應，通過控制各個LED的亮滅來顯示數字。顯示電路設計接線圖如圖3.5所示。圖3.4共陽極LED接線圖3.5顯示電路接線圖3.3溫度傳感器原理及其電路設計DS18B20溫度傳感器是美國DALLAS半導體公司最新推出的一種改進型智能溫度傳感器，與傳統的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，并且可根據實際要求通過簡單的編程實現9-12位的數字值讀數方式。DS18B20采用3腳PR35封裝或8腳SOIC封裝，其引腳排列如圖3.6及內部結構框圖如圖3.7及測溫原理如圖3.8下所示：圖3.6DS18B20溫度傳感器引腳排列圖圖3.7DS18B20溫度傳感器內部結構框圖預置預置斜率累加器比較低溫度系數振蕩器計數器1溫度寄存器Tx預置=0高溫度系數振蕩器-0計數器2T1加1停止T2圖3.8DS18B20溫度傳感器測溫原理圖單總線通常要求接一個約4.7K左右的上拉電阻，這樣，當總線空閑時，其狀態為高電平。如圖3.9所示：圖3.9DS18B20溫度傳感器接線原理圖4系統軟件設計4.1主程序設計主程序的主要功能是負責溫度的實時顯示、讀出并處理DS18B20的測量的當前溫度值，溫度測量每1s進行一次。這樣可以在一秒之內測量一次被測溫度，其程序流程見圖4.1所示，溫度流程圖如圖4.2所示。圖4.1主程序流程圖圖圖4.2溫度流程圖4.2讀出溫度子程序讀出溫度子程序的主要功能是讀出RAM中的9字節，在讀出時需進行CRC校驗，校驗有錯時不進行溫度數據的改寫。其程序流程圖如圖4.3所示：圖4.3溫度轉換流程圖4.3溫度轉換命令子程序溫度轉換命令子程序主要是發溫度轉換開始命令，當采用12位分辨率時轉換時間約為750ms，在本程序設計中采用1s顯示程序延時法等待轉換的完成計算溫度子程序將RAM中讀取值進行BCD碼的轉換運算，并進行溫度值正負的判定，溫度轉換命令子程序流程圖如圖4.4。 4.4顯示數據刷新子程序顯示數據刷新子程序主要是對顯示緩沖器中的顯示數據進行刷新操作，當最高顯示位為0時將符號顯示位移入下一位，程序流程圖如圖4.5。圖4.5計算溫度流程圖圖4.4顯示數據刷新流程圖5系統原理圖系統原理圖如圖5.1所示圖5.1系統流程圖硬件設計圖如圖5.2所示圖5.2硬件設計圖6系統仿真圖系統仿真圖如圖6.1所示圖6.1系統仿真圖6總結我們是從1月上旬開始準備此次課程設計的，此次的課程設計一共用了十多天時間。我們從開始準備到完成課程設計這段時間并不是一帆風順。當我們知道課程設計題目的時候，我們第一件事就是在百度上搜索了一篇與自己課程設計題目相關的文章，搜索文章的主要目的是讓自己有一個具體的方向，同時能得到一個相對正確的結果。在對自己的題目有所了解以后，我便開始自己的課程設計了，從主電路，顯示電路，溫度傳感器電路等，這之間都遇見了不少麻煩，由于我們沒有做出實物，因此只能通過用AltiumDesigner軟件模擬實際的結果，并且得到了想要的結果。在編寫程序的過程，我們沒有選擇匯編來編寫，而是用了C語言來寫程序，最終也得到了想要的答案。通過本次課程設計，我在設計過程中遇見了很多問題，這些東西都是在平時上課都無法遇見的。在課堂上，我們所學的很多知識都是在理想狀況下出現的，但是在實際情況中會出現很多的誤差。然而，通過此次課程設計，我們將很多課堂上的盲區都一一得到解答，并且很好的掌握了與自己課程設計有關的知識，雖然這個知識點知識我們學習的小部分，但是，我們在課下可以做更多這樣的練習，這樣可以更加的提高自己。在課程設計過程，重要的是我們基本掌握proteus軟件的電路仿真，這個對我們專業的學習有很大的幫助。7參考文獻[1].孫涵芳.MCS-51/96系列單片機原理及應用（修訂版）.北京航空航天大學出版社.1994[2].李朝青.單片機原理及接口技術（第3版）.北京航空航天大學出版社.20058附錄程序源代碼：#include"reg52.h"#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#defineDisdataP0#definediscanP1sbitDQ=P2^0;sbitDIN=P0^7;inttemp;ucharflag1,flag;ucharh;Unsignedcharcodetable[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xff,0xbf};//共陽數碼管段碼表"0""1""2""3""4""5""6""7""8""9""滅""-"uchardatatemp_data[2]={0x00,0x00};//讀出溫度暫放uchardataDis_play[5]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00};//顯示單元數據ucharcodeditab[16]={0x00,0x01,0x01,0x02,0x03,0x03,0x04,0x04,0x05,0x06,0x06,0x07,0x08,0x08,0x09,0x09};//小數部分對應十進制"0""1""2""3""4""5""6""7""8""9""A""B""C""D""E""F"ucharcodescan_con[4]={0x01,0x02,0x04,0x08};//列掃描控制字/***************************************//*延時函數*//***************************************/voiddelay(uinti)//delay{while(i--);}/************************************************//*初始化ds18b20*//************************************************/Init_DS18B20(void){ucharx=0;DQ=1;delay(8);DQ=0;delay(80);DQ=1;delay(14);x=DQ;delay(20);}/*************************************************//*讀字節函數*//*************************************************/ReadOneChar(void){uchari=0;uchardat=0;for(i=8;i>0;i--){DQ=0;dat>>=1;DQ=1;if(DQ)dat|=0x80;delay(4);}return(dat);}/*************************************************//*寫字節函數*//*************************************************/WriteOneChar(unsignedchardat){uchari=0;for(i=8;i>0;i--){DQ=0;DQ=dat&0x01;delay(5);DQ=1;dat>>=1;}}/******************************************//*發送溫度轉換命令*//******************************************/voidtmpchange(void){Init_DS18B20();delay(200);WriteOneChar(0xcc);WriteOneChar(0x44);}/******************************************//*讀出溫度函數*//******************************************/uinttmp(){//floattt;Init_DS18B20();delay(1);WriteOneChar(0xcc);WriteOneChar(0xbe);temp_data[0]=ReadOneChar();temp_data[1]=ReadOneChar(); temp=temp_data[1];temp<<=8;temp=temp|temp_data[0]; returntemp;//返回溫度值}/******************************************//*溫度顯示處理函數*//******************************************/voidtem_deal(uinttem){/*************溫度數據處理*****************/if(tem>6348){ tem=65536-tem; flag1=1; }Dis_play[4]=tem&0x0f;Dis_play[0]=ditab[Dis_play[4]];Dis_play[4]=tem>>4;Dis_play[3]=Dis_play[4]/100;Dis_play[1]=Dis_play[4]%100;Dis_play[2]=Dis_play[1]/10;Dis_play[1]=Dis_play[1]%10;if(!Dis_play[3]){Dis_play[3]=0x0a;//第四位數碼管不顯示if(!Dis_play[2]){Dis_play[2]=0x0a;//第三位數碼管不顯示}