1基于AT89C51單片機的測溫系統設計性作用的物理量。本文主要介紹并設計一款基于AT89C51單片機及DS18B20溫目錄 1 31.1課題背景 31.2課題研究的目的和意義 41.3設計的主要任務 42系統方案 42.1設計方案概述 42.2設計方案框架圖 53器件功能簡介 53.1AT89C51單片機功能簡介 53.1.1AT89C51簡介 53.1.2引腳分布及功能說明 63.2DS18B20數字溫度傳感器的功能簡介 723.2.1DS18B20的簡介 73.2.2DS18B20的內部與外部結構 7 9 94.2顯示電路設計 5軟件編程設計 5.1主程序設計 5.2DS18B20程序設計 5.3顯示程序 5.4按鍵報警程序 6軟件仿真結果 6.1軟件介紹 6.2Proteus仿真結果 31緒論置溫度報警范圍功能。而在本次設計產品中將會使用DS18B20溫度傳感器作為和學習。4本文主要介紹了51系列單片機在采集數據、檢測環境溫度方面中的應用。本課題研究的目的在于充分認識AT89C51單片機的引腳功能和特性，學習溫度傳感器DS18B20的結構、功能、工作原理。鞏固并加深平時對單片機的應用知本論文主要設計研究的任務是制作一款基于51系列單片機的數字溫度測量要采用的傳感器型號為DS18B20,利用4位數碼管進行溫度的讀取。(4).蜂鳴器報警提示(5).觀察并記錄實驗設計過程(6).通過研究設計過程得到結論并記錄2系統方案點，并設計使用了自由設置特定值進行報警的功能。其輸出溫度采用LED數碼而本設計的主控制器使用的是51單片機AT89C51,AT89C51單片機在工業控制、測量、儀器儀表中應用范圍十分廣泛。測溫傳感器使用的是DS18B20,溫度傳感器DS18B20是一種高精度數字式溫度傳感器。在電路系統中它可以直度測量電路變得簡單、精準。對于溫度數據的顯示，則是使用4位共陰極LED5數碼管實現，LED數碼管有著顯示數字清晰查看方便的優點。報警系統將采用溫度計電路設計總體設計框圖如圖2-1所示，控制器采用單片機AT89S52,溫度傳感器采用DS18B20,顯示則采用4位LED數碼管，報警采用蜂鳴器報警，3器件功能簡介AT89C51單片機是由美國公司ATMEL公司生產的低功耗、高性能的8位CMOS微型計算機，簡稱單片機。器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產，兼容標準8051指令系統及引腳。在單芯片上，(1)4K字節可編程Flash存儲器(2)可與MCD-51兼容6(3)1000次可擦/寫壽命(4)數據可保留時間：10年(5)全靜態工作范圍：OHz-24MHz(6)128x8字節內部RAM(7)32個8位可編程I/O線(8)兩個16位定時器計/數器(9)5個中斷源(10)可編程串行UART通道(11)低功耗閑置和掉電模式3.1.2引腳分布及功能說明AT89C51的引腳排列方式如圖3-1所示。鐵圖3-1AT89C51引腳排列圖P?.4/AD4P2.1/A9P22/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P3.1/TXDAT89C51單片機一共有40個引腳，圖中隱藏了VCC(電源)引腳和GND (接地)。引腳PO□為一個8位漏級開路雙向I/O□。當PO□的引腳第一次寫P3□都是內部提供上拉電阻的8位雙向I/O□,當這三個引腳寫入1時，管腳內部上拉，電阻拉高，并都可作為輸入。工作電壓為4.0-5.5V。同時，P3□也可以作為特殊功能口使用例如：P3.0:RXD(串行輸入口);7 P3.3:INT1(外中斷1);P3.6:WR(外部數據存儲器寫選通);RST:復位端。時鐘電路正常工作時，當該端信號連續兩個機器周期信號以上置為1,則主控芯片進行復位操作。3.2DS18B20數字溫度傳感器的功能簡介DS18B20溫度傳感器是美國半導體公司DALLAS推出的一款改良型智能據用戶要求通過簡單編程實現9至12位的讀數方式。(1)它擁有獨特的單線接口，在與單片機連接時僅僅需要一個端口引腳進(2)測溫范圍廣(3)支持多點組網功能(4)溫度測量結果以9~12位二進制數字表示(5)工作電源電壓范圍為3.0~5.5V,并且可通過數據線通電工作(6)適用于各種狹小的空間DS18B20采用3腳TO-92封裝或8腳SO或μSOP封裝，其8NCNC8DS18B20的內部結構一共有四個部分，為64位光刻ROM、溫度傳感器、的，每次上電復位時刷新。并且在DS18B20溫度傳感器的內部存儲器中，有著一個高速暫存RAM和一個非易失性的可電擦除的EEPRAM。且高速暫存RAM的結構為8字節的存儲器，結構如圖3-3所示。、圖2-3DS18B20的高速暫存RAM的結構0123456878度值就以16位帶符號擴展的二進制補碼形式存儲在高速暫存存儲器，接著單片十進制；當符號位s=1時，表示測得的溫度值為負值，這時需要先將補碼變成原碼，再計算十進制數值。輸出的二進制數的高5位是符號位，最后4位是溫度小數點位，中間7位是溫度整數位。表2-2是部分溫度值對應的二進制溫度數據。9溫度值二進制輸出十六進制輸出+10.125℃-0.5℃-10.125℃4系統硬件電路仿真設計方案DS18B20溫度傳感器是單總線器件與單片機的接口電路，采用電源供電方電源供電方式如圖4-1所示，此時DS18B20的引腳1接地，引腳2為信號線接通芯片，引腳3與電源連接。顯示電路是由四位的共陰數碼管進行顯示讀數的，設計圖如圖4-2所示。按鍵電路的設計采用四個按鍵k1、k2、k3以及一個消音用按鍵來實現調節設定報警溫度的上下限，并且可查看上下限報警溫度的功能。電路設計圖如圖4-3所示。報警電路是用于測量溫度大于上限或小于下限時提供報警功能的電路。該電路是由蜂鳴器和紅色的發光二極管組成，電路如圖4-4所示。圖2-9報警電路設計圖4.5單片機電路設計單片機電路是由晶振電路，上電復位、按鍵復位電路組成。設計圖如圖4-5所示。本章節描述了溫度測量儀器的軟件編程和功能實現器響應。系統主流程圖如圖5-1所示。是圖5-1主程序流程圖主程序代碼********************#defineucharunsignedcharucharmax=0x00,min=0x00;//max是上限報警溫度，bitsl=0;/s1標志位用于上下限查看時的顯示voiddisplay1(uintz);{timer1_init(O);//初始化定時器1(未啟動定時器1){}DS18B20獲取電源后進行初始化，收到溫度數值轉化命令后，對溫度進行讀取，而后對將溫度數據進行處理，將溫度值轉化為數字值并顯示。最后對已儲存的數值進行判斷，判斷其是否處于設定的溫度值之間，如超出最高值或低于溫度最低值范圍便報警處理。如圖5-2所示。開始初始化溫度顯示溫度是否超出范圍報警圖5-2DS18B20程序流程圖詳細DS18B20程序代碼見附錄。顯示電路是由四位一體的共陰極數碼管來實現的。由于單片機的I/O口有限，所以將采用動態掃描數碼管的方式來進行顯示。程序流程圖如圖5-3所示。根據的值進行選擇圖5-3顯示程序流程圖顯示程序代碼voiddisplay(uchart{uchari;{{ ,if(a==1)/于上下限查看時的顯示)if(a==2)//若a=2則在第二個數碼管上顯‘ ,{weil=0;wei3=0;wei4=0;wei2=1;的個位 ,if(s==0)selsct_2(f_m}if(a==2)//若a=2則在第三個數碼管上顯示下if(sl==1)selsct_2(f}weil=0;wei2=0;wei4=0;wei3=1;brea小數位if(a==1)//若a=顯示}if(a==2)//若a=2則在第四{if(s==0)PO=temperatureif(s1==1)PO=temperature}weil=0;wei2=0;wei3=0;wei4=1;break;}}5.4按鍵報警程序按鍵報警程序的設定以三個按鍵k1,k2,k3實現上下限報警溫度。按下k1進入上下限調節模式，再次按下k2進入下限調節模式。在正常模式下，首次按下k2進入查看上限溫度模式，顯示1s左右自動退出；首次按下k3進入查看下限溫度模式，顯示1s左右自動退出；首次按下K4消除按鍵音，再次按下啟動按鍵音。在調具體流程圖如5-4所示。S-1調下限NYRNY按鍵程序源代碼見附錄6軟件仿真結果本章節主要介紹了對于已經寫好的代碼進行軟件整體編譯，并且對編譯完成的代碼實現軟件仿真。本設計中索引用到的兩種軟件工具為仿真軟件Proteus軟件以及軟件編寫程序Keil軟件，本章將對兩個在研究設計中最廣泛使用的軟件進行簡單的介紹。Proteus軟件是由英國公司LabCenterElectronics公司出版的一款使用范圍最廣的仿真工具軟件之一。它具有強大的EDA仿真功能，并可以對單片機及其外圍的器件進行仿真。同時它在編譯方面支持IAR、Keil和MATLAB等多種編譯器，軟件仿真測試效果幾乎和實物產品測試效果相同，是一款功能強大的Keil軟件是美國公司KeilSoftware公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發系統，它對于目標代碼的生成有著非常高的效率。并且C語言與匯編語言相比，C語言在功能上、結構性、可讀性、可維護性上有顯著的且巨大的優勢。所以keil軟件是我們在學習生涯里不可缺少的一款高實用性的編程軟將溫度傳感器Db18B20所處的環境溫度設置為20度，如圖6-1所示。運行Proteus仿真，按下k1鍵顯示最高溫度限定值，后按下k2鍵，將最高溫度限定值設置為30度，按兩次k1退出設定值，溫度正常顯示。仿真結果如圖6-2所示。重復上面的操作，將最高溫度限定值設置為10度，電路報警，蜂鳴器響應，如圖6-3所示。連續兩次按下k1鍵后，led數碼管顯示“L”數值，為溫度下限值，按下k3鍵調節最低溫度限定值為0度，如圖6-4所示。R23調節傳感器仿真溫度為-1度，電路報警，蜂鳴器響應，如圖6-5所示。本文主要介紹基了AT89C51系列單片機的數字溫度計控制設計，通過將測得的溫度數據顯示出來，并進行判斷操作，判斷是否超出或低于限定數在設計過程中，關于按鍵系統的設計讓我很是頭疼，代碼編譯錯誤，主程序編譯失敗，導致仿真無法成功運行都擋住了我繼續實驗的腳步，同時我也去求助了學長，老師，在網上查閱了相關資料最后成功地實現了我想要的功這是我第一次通過自己的想法，導師同學以及輔助資料得幫助下所完成的產品。在這一次長達幾個月的學習研究、設計實驗中，我深刻地認識到