基于51单片机的温度测量系统Word格式.docx
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（4）测温分辨力：
℃；
（5）测温准确度：
1℃左右；
（6）独立按键与无线遥控二者并行操纵温度的上下限设置。
通过这次毕业设计使我知道了单片机操纵系统的综合知识,把握了简单的软、硬件设计方式,并进一步锻炼我在单片机利用方面的能力。
本文的结构
全文共分为六章，各章要紧内容如下：
第一章是绪言部份，要紧介绍了选题的背景、研究的目的意义和本文的要紧内容和结构；
第二章为系统方案设计部份，要紧说了整个体系的工作原理和硬件结构，判定系统的整体方案的好坏，并对各类方案做出比较并选取；
第三章为各模块硬件设计部份，详细介绍各模块的原理，并对电路功能进行分析，对硬件线路进行设计并得出对应的硬件原理图；
第四章为系统软件设计及仿真部份，要紧介绍系统各部份模块的设计流程和简单程序；
和系统软件仿真。
第五章为实物制作，贴出具体的实物图片，和在调试进程中所碰到的问题和解决方案。
第六章是总结和展望，主若是对本设计的总结归纳，并对存在的问题提出解决方案，和功能扩展和进一步研究的方向。
2系统整体方案设计
整体方案设计
电源模块
按键及无线遥控模块
显示模块
单片机
温度测量模块
温度
报警及指示灯模块
图2-1系统整体方案流程图
系统整体以stc89c52单片机为核心，通过温度测量模块、lcd显示模块和按键模块来组成。
能够通过按键设定温度报警的上下限。
当测量的温度超出设定范围时，单片性能够驱动报警电路。
显示模块能够显示当前的温度值、温度上下限等信息，按键模块采纳一般按键和无线遥控两种并行利用方式。
部份模块方案选择
单片机的选择
方案一：
采纳AT89C51芯片为核心,硬件利用闪速存储器,4KB内部程序存储空间,与51系列单片机是完全兼容的。
但那个电路设计因为没有在线编程技术,因此在电路调试、修改或由于程序错误需要下载时,需反复拔插芯片，会造成芯片必然的损伤，无益于测试利用。
另外,内部没有集成A/D转换模块。
方案二：
选用STC89C52单片机为核心，该单片机是51系列增强型的8位单片机，它具有32个I/O口，且片内含8KFLASH程序存储器，而且具有AT89C51的所有功能，能够实此刻线编程功能，在对电路进行调试时，由于程序的错误修改需要烧入程序时，能够直接在线进行，幸免了多次插拔芯片从而造成单片机的损坏[1]。
由上可得出，本设计选取STC89C52作为本系统的核心。
温度检测方式的选择
方案一、利用热偶电阻之类的器件，将随被测温度转变的电压或电流搜集过来通过A/D转换后，能够用单片机进行数据的处置，并把数据显示出来，可是这种设计需要用到A/D转换电路，其中还涉及到热偶电阻与温度的对应关系。
而且在采样信号的放大进程中由于受温度的阻碍将是一个大的误差，精度不高，不推荐采纳。
方案二、此刻在单片机测温电路设计中，大部份都是利用温度传感器的，本系统能够选用温度传感器DS18B20，此传感器是单总线数字传感器，能够进行温度读取，转换，且给单片机的是二进制补码形式的数据。
具有高精度，抗干扰能力强，便于计算的特点，而且便于系统的再扩展，知足设计要求。
从以上两种方案来看很容易患出，方案二电路比较简便，费用不高，性价比高，且程序设计也比较简便，应选用了第二种方案。
显示部份的选择
采纳8位共阴极段数码管，数码管能够将单片机取得的温度数据显示出来。
该方案简单易懂，本钱较低，可是所需的元件较多，线路复杂，程序设计复杂，可是可读性差，不容易操作，一经设定，无法再添加其他的功能，显示格式受严峻限制。
采纳LCD1602显示。
LCD1602是一个低电压，低功耗，只要2到3伏特工作，低工作电流，能显示大量的信息，除数字，还能够显示文本的液晶显示器，与传统的数码管的比较，lcd显示器的显示界面有了质的飞跃。
尽管液晶显示器的价钱是更昂贵,但它成效良好。
利用液晶显示装置,更易实现的需求,反面的扩展功能兼容性很高,只需要修改软件程序就可扩展,可操作性强,易阅读,还能够显示更多内容。
综上分析，采纳第二个方案。
电源模块的选择
利用干电池的三、四节电池箱提供电源。
该方案的优势是操作简单,容易实现,本钱低,缺点是三个输出电压为V（过小）,单片机几乎不工作,只适用于小电流负荷时。
且在整个系统工作进程中,电压会降低,不宜利用很长一段时刻。
用四节电池时高于单片机的工作电压，尽管能够用稳压管稳压，可是却不能长时刻利用。
采纳220V转9V电源线和LM7805设计的稳压电源。
从而能够使系统在稳固电压下工作，为了演示方即可用9V干电池临时期替。
综上分析，选择第二种方案。
3硬件电路的设计
硬件电路设计软件
本次设计采纳了AltiumDesignerSummer09软件进行了原理图的绘制和PCB图的生成。
Altium是由NickMartin在1985年成立，该公司总部在，这是专门为于基于PC机的开发，绘制原理图和印制电路板，提供辅助的设计。
后来Altium公司通过公布募股在股票市场成功上市。
所筹集的资金用于在收购适当的公司和技术，其中包括收购ACCELTechnologies公司、Metamor公司等【3】。
Altium宣称在有70%多的工程师和大多数与电子工程相关专业在校学生正在利用它的软件，可是当前所用的正版率仅有3%左右。
要紧功能
（1）电路原理图设计
（2）印刷电路板设计
（3）电路模拟仿真
（4）FPGA及逻辑器件设计
（5）高级信号完整性分析
系统整体原理图
本课题设计的是以STC89C52单片机为核心，以DS18B20温度传感器作为搜集模块的温度测量系统。
该测温系统能够实时存储相关的温度数据并在LCD上进行显示。
其系统要紧包括：
电源模块、温度搜集模块、按键操纵模块、LCD1602显示模块、无线遥控模块和单片机最小系统。
系统整体原理图和PCB图如下:
图3-1系统整体原理图
图3-2系统整体PCB图
单片机最小系统电路
在本次的温度测量系统中，操纵核心是STC89C52单片机，该单片机是51系列增强型的8位单片机，它具有32个I/O口，内部有8K的程序存储器，512字节数据存储空间,能方便的在线进行程序的读写。
利用那个单片性能够完本钱系统的设计要求，其它的最小系统要紧包括：
复位电路、外部震荡电路和存储器选择模式（EA脚的高低电平选择）
【15】，电路如以下图3-3所示：
图3-3单片机最小系统
单片机的选型
这次设计的温度测量系统要紧操纵芯片选择为STC89C52单片机，其要紧特点如下：
STC89C52单片机是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机。
要紧特性如下：
1 增强型8051单片机，12时钟/机械周期能够随意选择，指令代码与传统8051完全兼容.
2 工作电压：
～（5V单片机）
3 工作频率范围：
0～40MHz，只相当于一般8051的0～80MHz，而实际工作频率可达48MHz
4 用户应用程序空间为8K字节
5 片上集成512字节RAM
6 通用I/O口（32个），复位后为：
P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上拉，P0口是漏极开路输出，看成为总线扩展历时，不用加上拉电阻，可是作为I/O口历时，需加上拉电阻。
7 ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器，可通过串口（RxD/,TxD/）直接下载用户程序，具有简单快捷方便的优势
8 具有EEPROM功能
9 具有看门狗功能
10 有3个16位按时器/计数器。
11 外部中断4路，可选择下降沿或低电平来触发电路
12 工作温度范围：
-40～+85℃（工业级）/0～75℃（商业级）
13 PDIP封装
STC89C52RC单片机的工作模式
1．掉电模式：
典型功耗小于μA,可由外部中断唤醒，中断返回后，继续执行原程序，适合用于电池供电系统及便利设备
2．空闲模式：
典型功耗2mA
3．正常工作模式：
典型功耗4mA～7mA
图3-4STC89C52RC引脚图
STC单片机的引脚与51系列的单片机引脚几乎相同。
另外STC89c52有两种时钟模式，一种是12时钟模式，在该模式下，STC单片机与51系列单片机具有相同的机械周期，即12个振荡周期为一个机械周期；
另一种是6时钟模式，在此模式下，STC单片机比其他51单片机运行速度快一倍【15】。
复位是单片机的初始化操作。
其要紧功能是把PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。
除进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行犯错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱窘境，也需按复位键从头启动。
RST引脚是复位信号的输入端。
复位信号是高电平有效，其有效时刻应持续24个振荡周期（即二个机械周期）以上。
DS18B20概述
DSl8B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出智能温度传感器。
与传统的热敏电阻相较，它能够依照要求通过简单的编程来实现9～l2位的数字直接读掏出被测温度。
而且DSl8B20仅需要一根总线来实现与单片机的信息传输，而温度变换所功率全数来源于数据总线，无需额外电源。
因此利用DSl8B20可使系统结构更趋简便、操纵简单、靠得住性强[1]。
DSl8B20其内部结构框图如以下图所示:
图3-5DSl8B20的内部结构图
Ds18b20的内部构造要紧有四部份组成：
64位光刻ROM、非挥发的温度报警触发器TH和TL、温度传感器、配置寄放器。
Dsl8b20有2种封装形式：
3脚PR-35直插式和8脚贴片式。
封装图如图3-5所示
图3-6DS18B20封装
64位激光ROM开始8位是产品类型的编号，接着是每一个器件的惟一的序号共有48位，最8位是前56位的CRC校验码，这也是多个DSl8B20能够采纳一线进行通信的缘故。
DSl8B20温度传感器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除EEPRAM。
后者用于存储TH、TL值。
而配置寄放器是高速暂存器中的第5个字节，它的内容与温度值的数字转换分辨率有关，DSl8B20工作时依照那个寄放器中的分辨率将温度转换成对应精度的二进制数值。
又因为低5位一直都是1，TM是测试模式位，主若是用于设置DSl8B20在工作模式仍是在测试模式。
在DSl8B20出厂时该位会默许设置成0用户不需要去进行改动，Rl和R0却是决定温度转换精度位数。
如表3-1所示。
表3-1内部存储器
TM
R1
R0
1
由表3-2可见，分辨率越高，温度转换时刻所需的时刻越长。
因此，在实际应用需要在分辨率和转换时刻中找到平稳，依如实际需要选择最正确的。
表3-2温度数据转换与时刻
分辨率
温度最大转换时间/ms
9
10
11
12
DSl8B20接收到温度转换命令后，就进行转换，如表3-3所示。
转换完成后的温度值就以16位带符号的二进制补码形式贮存在高速暂存存储器的第l，2字节。
单片机通过单线接口取得该数据，读取时低位在前面，高位在后，数据格式以℃／LSB形式表示。
温度计算要求：
当符号位S=0时，直接将二进制位转换为十进制；
当S=1时，先将补码变换为原码，再计算十进制值。
表3-3高速暂存存储器
温度低位
温度高位
H
L
配置
保留
8位CRC
在DSl8B20完成温度变换以后，温度值与贮存TH和TL内的触发值会发生相较较，若是温度测量的结果高于TH或低于TL，那么器件内告警标志将置位。
每次温度测量更新此标志。
只要告警标志置位，DSl8B20将对告警搜索命令做出响应。
这确实是许诺并联连接许多DSl8B20的缘故，同时进行温度测量。
若是某处温度超过极限，那么能够识别出正在告警的器件并当即将其读出而没必要读出非告警的器件。
部份温度转换如表3-4所示:
表3-4部份温度转换
输入（2进制）
输出（16进制）
+125℃
0000011111010000
07D0H
+85℃
0000010101010000
0550H
+℃
0000000110010001
0191H
0000000010100010
00A2H
0000000000001000
0008H
0℃
0000000000000000
0000H
℃
1111111111111000
FFF8H
1111111101011110
FF5EH
EE6FH
-55℃
1110111001101111
FE90H
DS18B20的参数特性：
（1）独特的单线接口需1个接口即可通信
（2）多点综合测温能力使散布式温度检测应用得以简化
（3）不需要外部元件
（4）可用数据线供电
（5）需备份电源
（6）测量范围从-55℃至+125℃
（7）以9位数字值方式把温度值传给单片机
（8）在1秒时刻内把温度变换为二进制的数字
DS18B20测温工作原理
Ds18b20测温原理如图3-7所示。
图中由于低温度系数晶振的振荡频率受温度阻碍很小，多用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。
高温度系数晶振随温度转变其振荡率明显改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入。
计数器1和温度寄放器被预置在－55℃所对应的一个基数值。
计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄放器的值将加1，计数器1的预置将从头被装入，计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄放器值的累加，现在温度寄放器中的数值即为所测温度。
图3中的斜率累加器用于补偿和修正测温进程中的非线性，其输出用于修正计数器1的预置值[1]。
图3-7DS18B20测温原理图
DS18B20温度传感器与单片机的接口电路
DS18B20能够选用两种方式供电，一种是寄生电源供电方式。
另一种是选用独立电源供电方式，用于多个传感器同时利历时，单片机不能有效驱动各个传感器，接线方式为：
Ds18b20的1脚接地，2脚作为信号线，3脚接电源。
本系统采纳第一种方式供电，如图3-8所示单片机端口接单线总线。
当Ds18b20处于写存储器操作和温度转换操作时，总线上需要有强的上拉，上拉开启时刻最大为10us。
图3-8Ds18b20温度传感器的接口电路
显示模块
本文采纳LCD1602来进行显示，显示系统原理图：
图3-9显示系统原理图
LCD1602简介
1602液晶也被称为1602字符液晶显示，这是一个特殊的用于显示字母，数字，符号的液晶显示模块。
它是由假设干个5x7或5x11的点阵字符位组成，每一个点阵字符位都能够用显示一个字符，每位之间有一个点距的间距，每行之间也有距离[13]。
由于字符间距和行间距的阻碍，使它不能专门好的显示图片
1602LCD能够显示两行，每行有16个字符液晶模块（显示字符和数字）。
当前市场上的字符液晶大多数是基于HD44780液晶芯片的，它们操纵原理是完全相同的，因此基于HD44780写的操纵程序能够很方便地应用于市面上大部份的字符型液晶。
液晶显示原理
液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压来操纵显示区域，有电就有显示。
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。
从而被普遍运用。
LCD1602的大体参数及引脚功能
LCD1602分为带背光和不带背光两种，基操纵器大部份为HD44780，带背光的比不带背光的厚，是不是带背光在应用中并无不同，二者尺寸不同如下图：
图3-10LCD1602尺寸图
LCD1602要紧技术参数：
显示容量:
16×
2个字符
芯片工作电压:
～
工作电流:
模块最正确工作电压:
字符尺寸:
×
（W×
H）mm
LCD1602采纳标准的16脚（带背光）接口，各引脚接口简要说明如表3-7所示:
表3-7引脚接口说明表
编号
符号
引脚说明
VSS
电源地
D2
数据
2
VDD
电源正极
D3
3
VL
液晶显示偏压
D4
4
RS
数据/命令选择
D5
5
R/W
读/写选择
13
D6
6
E
使能信号
14
D7
7
D0
15
BLA
背光源正极
8
D1
16
BLK
背光源负极
其具体功能及注意事项介绍如下：
第1脚：
VSS为地电源。
第2脚：
VDD接5V正电源。
第3脚：
VL为液晶显示器对照度调整端，当对照度太高时会产生“鬼影”，咱们利历时通常通过一个10K的电位器调整对照度。
第4脚：
RS为寄放器选择位，高电平常为数据寄放器，低电平常为指令寄放器。
第5脚：
R/W为读写信号线，高电平常进行读操作，低电平常进行写操作。
当RS和R/W一起为低电平常能够写入指令或显示地址，当RS为高电平R/W为低电平常能够写入数据。
第6脚：
E端为使能端，当E端低电平常，液晶模块执行命令。
第7～14脚：
D0～D7为8位双向数据线。
第15脚：
背光源正极。
第16脚：
背光源负极。
按键和无线遥控模块
按键的相关知识
轻触开关是一种经常使用的电子开关，利历时只要按开关按钮就可使开关相连通，当松开手时开关当即断开。
轻触按键因为操纵方便、体积小、质量轻的特点在电子方面取得了普遍的应用，常见的应用有：
电视机按键、照明按键等。
轻触按键在闭合和断开时，触点会存在抖动现象，为了幸免这种现象对线路的阻碍，
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