電子畢業(yè)設(shè)計數(shù)字溫度計題目：數(shù)顯溫度計學(xué)院：電子信息學(xué)院班級：學(xué)號：姓名：指導(dǎo)老師：日期：數(shù)字溫度計設(shè)計任務(wù)書課程設(shè)計目的加強(qiáng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力，提高學(xué)生的動手能力；學(xué)會基本電子元器件的識別和檢測；學(xué)會應(yīng)用EDA軟件Proteus進(jìn)行電路的設(shè)計和仿真；基本掌握單片機(jī)的基本原理，并能將其應(yīng)用于系統(tǒng)的設(shè)計。通過實訓(xùn)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)自主學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)創(chuàng)新意識。設(shè)計任務(wù)先焊制一個單片機(jī)最小系統(tǒng)，并以制作的單片機(jī)最小系統(tǒng)為核心，設(shè)計并制作一個數(shù)字式溫度計應(yīng)用系統(tǒng)。設(shè)計要求具有以下功能：采用DS18B20作為溫度傳感器進(jìn)行溫度檢測；對采集溫度進(jìn)行顯示（顯示溫度分辨率℃）；采集溫度數(shù)值應(yīng)采用數(shù)字濾波措施，保證顯示數(shù)據(jù)穩(wěn)定；顯示數(shù)據(jù)，無數(shù)據(jù)位必須消隱。目錄數(shù)字溫度計設(shè)計任務(wù)書………………2設(shè)計思路設(shè)計原理…………………4系統(tǒng)方案及總體設(shè)計框圖………………4數(shù)字溫度計應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計單片機(jī)小系統(tǒng)基本組成及硬件圖外圍電路工作原理及系統(tǒng)硬件圖主要芯片及其功能系統(tǒng)軟件程序的設(shè)計軟件流程框圖系統(tǒng)調(diào)試仿真器介紹調(diào)試結(jié)果及其分析系統(tǒng)設(shè)計電路的特點和方案的優(yōu)缺點課程設(shè)計心得體會參考文獻(xiàn)附錄程序清單及注釋設(shè)計思路：設(shè)計方案及其總體設(shè)計框圖單片機(jī)芯片AT89S521602單片機(jī)芯片AT89S521602顯示器晶振控制溫度檢測電路DS18B20晶振控制溫度檢測電路DS18B20溫度計設(shè)計系統(tǒng)流程圖系統(tǒng)設(shè)計原理：本次課程設(shè)計是基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計設(shè)計，在開始課程設(shè)計的時候我們要理解并掌握對單片機(jī)的開發(fā)，學(xué)會使用系統(tǒng)設(shè)計原理：本次課程設(shè)計是基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計設(shè)計，在開始課程設(shè)計的時候我們要理解并掌握對單片機(jī)的開發(fā)，學(xué)會使用KEIL及Proteus等仿真軟件。根據(jù)設(shè)計任務(wù)要求選擇好器件，編寫好程序運行成功之后進(jìn)行軟件聯(lián)調(diào)，驗證系統(tǒng)是否正確。通過篩選，我們組選用單片機(jī)AT89S52作為主控制系統(tǒng)；用1602液晶顯示模塊芯片作為溫度數(shù)據(jù)顯示裝置；智能溫度傳感器采用DS18B20器件作為測溫電路主要組成部分。開始進(jìn)入緩沖區(qū)初始化進(jìn)入緩沖區(qū)初始化復(fù)位復(fù)位DS18B20發(fā)跳過ROM命令溫度轉(zhuǎn)換命令溫度轉(zhuǎn)換命令延時延時復(fù)位復(fù)位DS18B20，跳過ROM命令讀存儲器命令讀存儲器命令讀溫度命令讀溫度命令更新數(shù)據(jù)緩沖區(qū)將溫度轉(zhuǎn)換為BCD碼

更新數(shù)據(jù)緩沖區(qū)將溫度轉(zhuǎn)換為BCD碼二、數(shù)字溫度計應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計1、單片機(jī)小系統(tǒng)的基本組成及其選擇（1）單片機(jī)單片機(jī)選型參考①AT89S51、AT89S52：具備ISP下載功能，可以使用USBASP程序下載線或者并口下載②STC89C51、STC89C52：使用串口線+MAX232燒寫程序。③AT89C51、AT89C52：可以在最小系統(tǒng)板上使用，但需要另外用編程器燒寫程序本次課程設(shè)計選用AT89S52型號單片機(jī)進(jìn)行操作。AT89S52是一個低功耗，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含8kBytesISP(In-systemprogrammable)的可反復(fù)擦寫AT89S52是一個低功耗，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含8kBytesISP(In-systemprogrammable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISPFlash存儲單元，功能強(qiáng)大的微型計算機(jī)的AT89S52可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。

AT89S52具有如下特點：40個引腳，8kBytesFlash片內(nèi)程序存儲器，256bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），32個外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。

AT89S52引腳圖

此外，AT89S52設(shè)計和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過軟件設(shè)置省電模式。空閑模式下，CPU暫停工作，而RAM定時計數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。

此外，AT89S52設(shè)計和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下，CPU暫停工作，而RAM定時計數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。電源①電源適配器供電：DC座（三個管腳）②usb供電：3、時鐘石英晶振電路結(jié)構(gòu)原理如右圖所示石英晶振電路結(jié)構(gòu)原理如右圖所示4、I/O口&接口①所有I/O用排針引出②串行通信口：,③ISP：,單片機(jī)共有4單片機(jī)共有4個8位雙向并行I/O通道口，每位均有自己的鎖存器、輸出驅(qū)動器和輸入緩沖器組成。這種結(jié)構(gòu)，在數(shù)據(jù)輸出時可以鎖存，及輸出新的數(shù)據(jù)以前，通道口上的原始數(shù)據(jù)不變。但對輸入信息是不鎖存的，所以從外部輸入的信息必須保持到取數(shù)指令執(zhí)行完為止。2、外圍電路工作原理及系統(tǒng)硬件圖3、主要芯片及其功能①AT89S52（1）AT89S52各引腳及I/O口介紹P0口也可用做訪問片外數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器時的低8位地址/數(shù)據(jù)總線的復(fù)用口。這種情況下，P0口內(nèi)含上拉電阻。在Flash編程時，P0口輸入代碼數(shù)據(jù)；在Flash校驗時，P0口輸出代碼數(shù)據(jù)。在進(jìn)行編程校驗時，需外接10KΩ的上拉電阻?！馪1口——8位、雙向I/O口，內(nèi)含上拉電阻。P1口為用戶使用的通用I/O口，每個引腳可驅(qū)動4個TTL負(fù)載。當(dāng)用做輸入時，每個端口首先置1。和引腳也用做定時器2的外部計數(shù)輸入T2)和觸發(fā)器輸入T2DX)。在編程和校驗期間，P1口可輸入低字節(jié)地址。●P2口——8位、雙向I/O口，內(nèi)部具有上拉電阻。P2口可用做通用I/O，可以驅(qū)動4個TTL負(fù)載。對P2口各位寫入1，可作為輸入。每個引腳由外部負(fù)載拉為低電平時，經(jīng)由內(nèi)部上拉電阻向外輸出電流。在訪問16位地址的外部程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器時，P2口提供高8位地址。用MOVX@DPTR類指令訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時,P2口為高8位地址(即PCH)；用MOVX@R0和MOVX@R1類指令訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口上的內(nèi)容是SFRP2的內(nèi)容。在編程和校驗時，P2口接收地址線的高位和一些控制信號。P3口——8位、雙向I/O口，內(nèi)部含有上拉電阻?！馪3口可用做通用I/O口，可驅(qū)動4個TTL負(fù)載。當(dāng)用做輸入熟，要先將P3口各位置如外部負(fù)載將P3口拉低，則經(jīng)過上拉電阻向外輸出電流。在編程和校驗時，P3口接收某些控制信號?！瘛刂锋i存允許/編程脈沖輸入?！瘛獠砍绦虼鎯ζ髯x選通，低電平有效?！瘛獬绦虼鎯ζ髟L問允許。●XTAL1和XTAL2——XTAL1是片內(nèi)振蕩器反相放大器和時鐘發(fā)生器的輸入端，XTAL2是片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端。（2）AT89S52實物與仿真的區(qū)別②DS18B20DS18B20溫度傳感器是美國DALLAS半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)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(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn)9-12位的數(shù)字值讀數(shù)方式。DS18B20的性能特點如下：（1）獨特的單線接口僅需要一個端口引腳進(jìn)行通信，DS18B20在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。（2）DS18B20支持多點組網(wǎng)功能，多個DS18B20可以并聯(lián)在惟一的三線上，實現(xiàn)多點組網(wǎng)測溫；（3）無須外部器件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)；（4）可通過數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為；（5）零待機(jī)功耗；（6）溫度以9或12位數(shù)字，對應(yīng)的可分辨溫度分別為℃、℃、℃和℃，可實現(xiàn)高精度測溫；（7）用戶可定義報警設(shè)置；（8）報警搜索命令識別并標(biāo)志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件；（9）負(fù)電壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作；（10）測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以"一線總線"串行傳送給CPU，同時可傳送CRC校驗碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯能力DS18B20采用3腳PR35封裝或8腳SOIC封裝，其引腳排列及內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖及測溫原理圖如下所示：③1602液晶顯示屏調(diào)用子程序設(shè)置第二行顯示位置與內(nèi)容調(diào)用子程序設(shè)置第一行顯示位置與內(nèi)容1602液晶顯示流程圖：調(diào)用子程序設(shè)置第二行顯示位置與內(nèi)容調(diào)用子程序設(shè)置第一行顯示位置與內(nèi)容延時初始化1602開始延時初始化1602開始三、系統(tǒng)軟件程序的設(shè)計（見附錄）：軟件流程框圖：發(fā)DS18B20發(fā)DS18B20復(fù)位命令初始化發(fā)跳過ROM命令調(diào)用顯示子程序發(fā)跳過ROM命令調(diào)用顯示子程序NN發(fā)讀取溫度命令是否正確發(fā)讀取溫度命令是否正確讀取操作并進(jìn)行校驗NY讀取操作并進(jìn)行校驗NY初次上串初次上串YNYN字節(jié)是否讀完N字節(jié)是否讀完N讀出溫度值，溫度計算，處理顯示，數(shù)據(jù)刷新讀出溫度值，溫度計算，處理顯示，數(shù)據(jù)刷新YYN校驗是否正確N校驗是否正確發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令移入溫度暫存器移入溫度暫存器主程序流程圖主程序流程圖讀溫度流程圖結(jié)束讀溫度流程圖結(jié)束四、系統(tǒng)調(diào)試：1、仿真器的介紹：KeilC51是美國KeilSoftwareKeilC51是美國KeilSoftware公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分組合在一起。運行Keil軟件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。如果使用C語言編程，那么Keil幾乎就是不二之選，即使不使用C語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會令你事半功倍。（1）KeilC51單片機(jī)軟件開發(fā)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)C51工具包的整體結(jié)構(gòu)，uVision與Ishell分別是C51forWindows和forDos的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個開發(fā)流程。開發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。然后分別由C51及C51編譯器編譯生成目標(biāo)文件(.OBJ)。目標(biāo)文件可由LIB51創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng)L51連接定位生成絕對目標(biāo)文件(.ABS)。ABS文件由OH51轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的Hex文件，以供調(diào)試器dScope51或tScope51使用進(jìn)行源代碼級調(diào)試，也可由仿真器使用直接對目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如EPROM中。（2）使用獨立的Keil仿真器時，注意事項仿真器標(biāo)配的晶振，但用戶可以在仿真器上的晶振插孔中換插其他頻率的晶振。仿真器上的復(fù)位按鈕只復(fù)位仿真芯片，不復(fù)位目標(biāo)系統(tǒng)。仿真芯片的31腳（/EA）已接至高電平，所以仿真時只能使用片內(nèi)ROM，不能使用片外ROM；但仿真器外引插針中的31腳并不與仿真芯片的31腳相連，故該仿真器仍可插入到擴(kuò)展有外部ROM（其CPU的/EA引腳接至低電平）的目標(biāo)系統(tǒng)中使用。②proteus軟件的開發(fā)運用（1）Protues軟件介紹Proteus是目前最好的模擬單片機(jī)外圍器件的工具，它可以仿真51系列、AVR，PIC等常用的MCU及其外圍電路。本文基于Proteus和KeiluVision3軟件。Proteus與其它單片機(jī)仿真軟件不同的是，它不僅能仿真單片機(jī)CPU的工作情況，也能仿真單片機(jī)外圍電路或沒有單片機(jī)參與的其它電路的工作情況。因此在仿真和程序調(diào)試時，關(guān)心的不再是某些語句執(zhí)行時單片機(jī)寄存器和存儲器內(nèi)容的改變，而是從工程的角度直接看程序運行和電路工作的過程和結(jié)果。對于這樣的仿真實驗，從某種意義上講，是彌補(bǔ)了實驗和工程應(yīng)用間脫節(jié)的矛盾和現(xiàn)象。（2）proteus的工作過程運行proteus的ISIS程序后，進(jìn)入該仿真軟件的主界面。在工作前，要設(shè)置view菜單下的捕捉對齊和system下的顏色、圖形界面大小等項目。通過工具欄中的p命令，在pickdevices窗口中選擇電路所需的元件，放置元件并調(diào)整其相對位置，元件參數(shù)設(shè)置，元器件間連線，編寫程序；在source菜單的Definecodegenerationtools菜單命令下，選擇程序編譯的工具、路徑、擴(kuò)展名等項目；在source菜單的Add/removesourcefiles命令下，加入單片機(jī)硬件電路的對應(yīng)程序；通過debug菜單的相應(yīng)命令仿真程序和電路的運行情況。Proteus軟件提供了30多個元件庫，數(shù)千種元件。元件涉及數(shù)字和模擬、交流和直流等。2、系統(tǒng)整體調(diào)試①調(diào)試結(jié)果②結(jié)果分析在運行仿真結(jié)果時通過改變溫度傳感器DS18B20的溫度，然后調(diào)用各種子函數(shù)，可以改變液晶顯示1602的第二行顯示數(shù)據(jù)，說明程序編寫正確。③系統(tǒng)設(shè)計電路的特點和方案的優(yōu)缺點我們組設(shè)計的數(shù)字溫度計系統(tǒng)知識運用簡單的AT89S52芯片的I/O口傳輸功能，通過幾個小的讀數(shù)據(jù)、傳遞數(shù)據(jù)、延時子函數(shù)實現(xiàn)溫度的讀取傳輸功能，是比較簡單，容易實現(xiàn)的，所以我們的系統(tǒng)只是實現(xiàn)了一些簡單的功能，系統(tǒng)整體來說比較簡易，但好像這個溫度計沒有多大的應(yīng)用價值，所以我們后續(xù)分析覺得這個系統(tǒng)可以加一個溫度復(fù)位系統(tǒng)提高AT89S52芯片的功能價值，也提高數(shù)字溫度計的智能價值，還可以增加一個報警子函數(shù)，實現(xiàn)智能數(shù)字溫度計更高的應(yīng)用價值。五、課程設(shè)計心得體會：經(jīng)過這次單片機(jī)課程設(shè)計，終于完成了我的數(shù)字溫度計的設(shè)計，雖然不能做到很完美，但從心底里說，還是高興的，畢竟這次設(shè)計把實物都做了出來，高興之余不得不深思呀！在本次設(shè)計的過程中，我發(fā)現(xiàn)很多的問題，也許是第一次進(jìn)行這種系統(tǒng)的設(shè)計所以感覺完成這樣一次小系統(tǒng)設(shè)計我長進(jìn)了很多，單片機(jī)課程設(shè)計重點就在于軟件算法的設(shè)計，需要有很巧妙的程序算法，雖然以前寫過幾次程序，但我覺的寫好一個程序并不是一件簡單的事，舉個例子，以前寫的那幾次，數(shù)據(jù)加減時，我用的都是BCD碼，這一次，我全部用的都是16進(jìn)制的數(shù)直接加減，顯示處理時在用除法去刪分,感覺效果比較好，有好多的東西，只有我們?nèi)ピ囍隽耍拍苷嬲恼莆?，只學(xué)習(xí)理論有些東西是很難理解的，更談不上掌握。從這次的課程設(shè)計中，我真真正正的意識到，在以后的學(xué)習(xí)中，要理論聯(lián)系實際，把我們所學(xué)的理論知識用到實際當(dāng)中，學(xué)習(xí)單機(jī)片機(jī)更是如此，程序只有在經(jīng)常的寫與讀的過程中才能提高，這就是我在這次課程設(shè)計中的最大收獲。通過這次對數(shù)字溫度計的設(shè)計與制作，讓我了解了設(shè)計電路的程序，也讓我了解了關(guān)于數(shù)字溫度計的原理與設(shè)計理念，要設(shè)計一個電路總要先用仿真仿真成功之后才實際接線的。但是最后的成品卻不一定與仿真時完全一