河南理工大学单片机12级课程设计报告完整版Word文档格式.docx
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LCD液晶显示器的构造是在两片平行的玻璃基板当中放置液晶盒，下基板玻璃上设置TFT（薄膜晶体管），上基板玻璃上设置彩色滤光片，通过TFT上的信号与电压改变来控制液晶分子的转动方向，从而达到控制每个像素点偏振光出射与否来显示信息的目的。
设计将用AT89C51单片机作为核心来构建测量周围温度的数字显示系统。
用DS18B20智能温度传感器作为检测元件；
用LCD数码只读显示温度。
通过模块的设计将各个部分不同功能的硬件组合起来达到最终目的。
具体步骤主要包括：
体设计，系统模块，程序编写与分析，实验仿真，硬件电路连接。
该数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，可以用于对测温要求比较高的场所。
目录
1概述
1.1单片机简介…………………………………………………………………3
1.2DS18B20初识………………………………………………………………3
1.3浅谈LCD……………………………………………………………………3
2系统总体方案及硬件设计
2.1主控制器……………………………………………………………………4
2.2温度传感器…………………………………………………………………5
2.3显示电路……………………………………………………………………6
3软件设计
3.1程序流程图…………………………………………………………………6
3.2温度读取程序………………………………………………………………7
3.3温度转换程序………………………………………………………………7
3.4温度计算程序………………………………………………………………7
3.5数据显示及更新程序………………………………………………………8
4Proteus软件仿真
4.1Protues简介………………………………………………………………8
4.2仿真电路图…………………………………………………………………9
5课程设计体会……………………………………………………………………10
6参考文献…………………………………………………………………………11
附录1………………………………………………………………………………12
附录2………………………………………………………………………………17
概述
1.1单片机简介
单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。
单片机工作的三个条件分别是电源、时钟晶振、复位。
单片机内部有没有正常工作，我们主要是通过写入程序的方式来进行检测和排查。
1.2DS18B20
DS18B20数字温度传感器接线方便，封装成后可应用于多种场合，如管道式，螺纹式，磁铁吸附式，不锈钢封装式，型号多种多样，有LTM8877，LTM8874等等。
主要根据应用场合的不同而改变其外观。
封装后的DS18B20可用于电缆沟测温，高炉水循环测温，锅炉测温，机房测温，农业大棚测温，洁净室测温，弹药库测温等各种非极限温度场合。
耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。
1.3浅谈LCD
液晶显示器中主要的物质就是液晶，它是一种规则性排列的有机化合物，是一种介于固体和液体之间的物质。
液晶的物理特性是：
当通电时导通，分子排列变的有秩序，使光线容易通过；
不通电时分子排列混乱，阻止光线通过。
让液晶分子如闸门般地阻隔或让光线穿透。
常用液晶面板包含了两片相当精致的无钠玻璃素材，中间夹著一层液晶。
当光束通过这层液晶时，液晶本身会排排站立或扭转呈不规则状，因而阻隔或使光束顺利通过。
系统总体方案及硬件设计
温度计电路设计总体方框图如图1所示，控制器采用单片机AT89C51，温度传感器采用DS18B20，用4位LED数码管及液晶以串口传送数据形式实现温度显
示。
图1系统总体接线
2.1主控制器
单片机AT89C51具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用系统可用二节电池供电。
晶振采用12MHZ。
晶振电路
2.2温度传感器
DS18B20传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现９～１２位的数字值读数方式。
DS18B02可以采用两种方式供电，一种是采用电源供电方式，此时DS18B20的1脚接地，2脚作为信号线，3脚接电源。
另一种是寄生电源供电方式，如图4所示单片机端口接单线总线，为保证在有效的DS18B20时钟周期内提供足够的电流，可用一个MOSFET管来完成对总线的上拉。
当DS18B20处于写存储器操作和温度A/D转换操作时，总线上必须有强的上拉，上拉开启时间最大为10us。
采用寄生电源供电方式时VDD端接地。
由于单线制只有一根线，因此发送接口必须是三态的。
温度传感器测量电路
2.3显示电路
显示电路采用LCD1602显示器P0口由上拉电阻提高驱动能力，作为数据路线输出并作为显示器的驱动。
P0口的与液晶之间采用动态扫描的方式显示。
显示电路
软件设计
系统程序主要包括主程序，读出温度子程序，温度转换命令子程序，计算温度子程序，显示数据刷新子程序，按键扫描处理子程序等。
3.1程序流程图
主程序的主要功能是负责温度的实时显示、读出并处理DS18B20的测量的当前温度值，温度测量每1s进行一次。
这样可以在一秒之内测量一次被测温度，其程序流程见图3.1所示。
图3.1主程序流程图
3.2温度读取程序
读出温度子程序的主要功能是读出RAM中的9字节，在读出时需进行CRC校验，校验有错时不进行温度数据的改写。
其程序流程图如图3.2示。
3.3温度转换程序
温度转换命令子程序主要是发温度转换开始命令，当采用12位分辨率时转换时间约为750ms，在本程序设计中采用1s显示程序延时法等待转换的完成。
温度转换命令子程序流程图如上图，图3.3所示
3.3温度转换流程图
.
图3.2温度读取流程图
3.4计算温度程序
计算温度子程序将RAM中读取值进行BCD码的转换运算，并进行温度值正负的判定，其程序流程图如图3.4所示。
3.5数据显示及更新程序
显示数据刷新子程序主要是对分离后的温度显示数据进行刷新操作，当标志位位为1时将符号显示位移入第一位。
程序流程图如图3.5。
3.5数据显示及更新
3.4计算温度流程图
Protues软件仿真
4.1Protues简介
Proteus是世界上著名的EDA工具（仿真软件），从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。
是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，
Protues可以精确的模拟出电路的各种状态，可以按照原理方便的对参数进行修改，减小了直接进行实物连接的出错率，并容易理解，在电学学科及其他学科之间得到了充分利用。
4.2仿真电路图
进入protuse后，连接好电路，并将程序下载进去。
仿真前如图4.1所示，仿真后如图4.2所示。
仿真开始后通过调节温度传感器几课时液晶显示器显示相应的温度值。
图4.1仿真前状态
图4.2仿真后状态
课程设计体会
通过这次对数字温度计的设计与制作，让我了解了设计电路的程序，也让我了解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仿真成功之后才实际接线的。
但是最后的成品却不一定与仿真时完全一样，因为，再实际接线中有着各种各样的条件制约着。
而且，在仿真中无法成功的电路接法，在实际中因为芯片本身的特性而能够成功。
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。
通过这次学习使我更加了解Protues软件的使用，了解它在电路设计中的重要作用。
通过这次学习，让我对各种电路都有了大概的了解，所以说，坐而言不如立而行，对于这些电路还是应该自己动手实际操作才会有深刻理解。
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，把我们所学的理论知识用到实际当中，学习单机片机更是如此，程序只有在经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获。
6参考文献
【1】余发山微机原理与单片机接口技术煤炭工业出版社
【2】赵建岭51系列单片机开发宝典电子工业出版社
【3】李平杜涛罗和平单片机应用开发与实践机械工业出版社
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