温度采集与显示系统文档格式.docx

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工业易燃品的存放。

温度测量在物理实验、医疗卫生、食品生产等领域，尤其在热学试验中，有特别重要的意义。

随着人们生活水平的不断提高,，人们对温度计的要求越来越高，传统的温度计功能单一、精度低，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。

本次课程设计介绍了以STC89C51单片机为核心的温度检测报警系统的工作原理和设计方法。

温度信号由温度传感器芯片DS18B20采集，并以数字信号的方式传送给单片机，单片机再控制数码管驱动芯片74LS573驱动4位分立式数码管显示实时温度，当检测到的温度超出了给定的温度范围（默认下限为20℃，默认上限为35℃），系统将输出报警声。

本系统的主要硬件电路包括：

温度检测电路，数码管驱动电路，报警电路。

另外本系统的软件部分占了很大的比重，主要的软件模块包括：

温度传感器程序，数码管驱动及显示程序，报警程序。

关键词：

温度测量，单片机，温度传感器

一、序论………………………………………………………………………………1

（一）设计背景与课程目的………………………………………………………1

（二）设计任务要求………………………………………………………………1

二、系统的主要功能及工作流程…………………………………………………1

（一）系统具有以下功能…………………………………………………………1

（二）系统的工作流程……………………………………………………………2

三、硬件电路原理描述……………………………………………………………2

（一）实验步骤……………………………………………………………………2

（二）所用芯片及其功能…………………………………………………………3

1、STC89C52…………………………………………………………………4

2、MAX232CPE…………………………………………………………………4

（三）硬件电路原理………………………………………………………………4

1、控制部分……………………………………………………………………4

2、测量部分……………………………………………………………………6

3、显示部分……………………………………………………………………7

4、报警部分……………………………………………………………………7

四、软件设计流程及描述…………………………………………………………8

五、心得体会…………………………………………………………………………10

参考文献……………………………………………………………………………12

致谢…………………………………………………………………………………13

附录

（一）系统总硬件电路原理图……………………………………………………14

（二）系统源程序代码（要有注释）……………………………………………14

一、序论

（一）设计背景与课程目的

本次课程设计介绍了以STC89C51单片机为核心的温度检测报警系统的工作原理和设计方法。

（二）设计任务要求

1、根据设计内容与要求，弄清系统及各个模块的工作流程，完成电路原理图，包括单片机最小系统模块、LCD显示模块、存储模块、串行口下载模块和电源模块，最终在万用板上焊接，完成整个系统硬件设计。

2、根据设计内容与要求，弄清系统及各个模块的工作流程，完成系统的软件设计，包括系统主程序、温度读取子程序、LCD显示子程序、存储子程序等，可使用汇编语言或是C语言编写，建议使用C语言编写。

3、首先使用Proteus进行仿真和调试，在仿真通过后，将程序通过串行口下载电路下载到单片机中，最终使得系统在脱机情况下，能稳定可靠地工作。

二、系统的主要功能及工作流程

（一）系统具有以下功能：

1、能正确检测温度；

2、在1602上实时显示温度；

3、每隔10秒采集一次温度数据并保存到AT24C02

4、按键按下后，可逐个显示之前采集到的数据；

5、其他功能可根据系统上的资源自行设定。

利用STC89C52、DS18B20、LCD1602、AT24C02等元器件设计温度采集与显示系统。

扩展功能：

温度超过设定值，蜂鸣器报警；

时间日期的显示；

按键按下，重新开始采集温度等等。

（二）系统的工作流程

总体设计框图：

系统设计思路为以单片机为控制中心，通过实时采集温度传感器DBS18B20获得当前的温度值，通过LED显示当前温度，同时使用键盘设定温度阈值，当测定温度大于温度阈值后，利用蜂鸣器报警。

系统包括包括单片机最小系统模块、LED显示模块、蜂鸣器报警模块、矩阵键盘模块、串行口下载模块和电源模块。

三、硬件电路原理描述

（1）实验步骤

系统的主要功能是实现温度信号的采集，在4位LED显示器上显示当前的温度和通道号。

模拟现场两个点的温度巡回检测，温度范围0-510摄氏度。

每隔0.5秒检测一次，经标度变换后送LED显示器显示，4路循环显示，每路持续两秒。

实验步骤如下：

1、从PC机引出两根电缆连接在试验平台上。

2、编写程序然后编译连接。

3、按照附录一电路图所示连接试验线路。

4、运行参考程序，观察LED显示器上的通道号和温度值。

（二）所用芯片及其功能

1、STC89C52

STC89C52RC引脚功能说明

VCC（40引脚）：

电源电压

VSS（20引脚）：

接地

P0端口（P0.0～P0.7，39～32引脚）：

P0口是一个漏极开路的8位双向I/O口。

作为输出端口，每个引脚能驱动8个TTL负载，对端口P0写入“1”时，可以作为高阻抗输入。

P1端口（P1.0～P1.7，1～8引脚）：

P1口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口。

P1的输出缓冲器可驱动（吸收或者输出电流方式）4个TTL输入。

P2端口（P2.0～P2.7，21～28引脚）：

P2口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O端口。

P2的输出缓冲器可以驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。

P3端口（P3.0～P3.7，10～17引脚）：

P3是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O端口。

P3的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。

RST（9引脚）：

复位输入。

当输入连续两个机器周期以上高电平时为有效，用来完成单片机单片机的复位初始化操作。

看门狗计时完成后，RST引脚输出96个晶振周期的高电平。

ALE/（30引脚）：

地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8位地址的输出脉冲。

（29引脚）：

外部程序存储器选通信号是外部程序存储器选通信号。

当AT89C51RC从外部程序存储器执行外部代码时，在每个机器周期被激活两次，而访问外部数据存储器时，将不被激活。

VPP（31引脚）：

访问外部程序存储器控制信号。

为使能从0000H到FFFFH的外部程序存储器读取指令，必须接GND。

注意加密方式1时，将内部锁定位RESET。

为了执行内部程序指令，应该接VCC。

在Flash编程期间，也接收12伏VPP电压。

XTAL1（19引脚）：

振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。

XTAL2（18引脚）：

振荡器反相放大器的输入端。

2、MAX232CPE

MAX232CPE是16针SMD封装IC，用于完成计算机232端口数据电平转换，连接CMOS电路的，换言之，如果离开它，我们就无法用软件监控电源状态了（需要串口返回信号）。

而PIC16F870则为24脚8位CMOS闪存控制器。

用于可监控UPS当中。

MAX232CPE完成232电平与TTL电平转换，提供一个本地接口，为调试和维护提供方便。

TXD接SX52的RA2脚，RXD接SX52的RA3脚，RS-RXD和RS-TXD是RS232电平，为标准串口电平。

数据可以从串口输入到单片机SX52，SX52再把数据送到RTL8019AS传出去。

用于嵌入式设备上的应用

（三）硬件电路原理

系统总硬件电路原理图见附录一

1、控制部分

控制部分是采用单片机STC89C52。

STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。

STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。

在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

具有以下标准功能：

8k字节Flash，512字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，内置4KBEEPROM，MAX810复位电路，3个16位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。

另外STC89X52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。

空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。

掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。

最高运作频率35MHz，6T/12T可选。

单片机总控制电路如下图：

1.2复位操作

本系统的复位电路采用按键电平复位方式，通过使复位端经电阻与Vcc电源接通而实现的，其电路如下图所示

上述电路图中的电阻、电容参数适用于6MHz晶振，能保证复位信号高电平持续时间大于2个机器周期。

1.3STC89C52主要功能，如下表所示

STC89C52主要功能

主要功能特性

兼容MCS51指令系统

8K可反复擦写FlashROM

32个双向I/O口

256x8bit内部RAM

3个16位可编程定时/计数器中断

时钟频率0-24MHz

2个串行中断

可编程UART串行通道

2个外部中断源

共6个中断源

2个读写中断口线

3级加密位

低功耗空闲和掉电模式

软件设置睡眠和唤醒功能

STC89C52管脚介绍：

①主电源引脚（2根）

VCC（Pin40）：

电源输入，接＋5V电源

GND（Pin20）：

接地线

②外接晶振引脚（2根）

XTAL1（Pin19）：

片内振荡电路的输入端

XTAL2（Pin20）：

片内振荡电路的输出端

③控制引脚（4根）

RS