基于STC89C52和DS18B20的温度检测装置.docx

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1、课程设计总结报告课程名称单片机应用系统设计设计题目基于STC89C52和DS18B20的温度检测装置专业电子信息工程班级姓名学号指导教师报告成绩信息与工程学院二0一三年六月十九日单片机应用系统设计课程设计任务书一、课题名称基于STC89C52和DS18B20的温度检测装置二、设计任务1、功能要求根本任务：(1)采用STC89C52单片机(可选用其他89C51系列的单片机)和DS18B20温度传感器，1602字符液晶设计；(2)根据数据手册编程读取DSl8B20,用1602字符液晶显刀:温度(3)通过4个键实现温度上限和下限设置。发挥任务：实现一个时钟，显示时，分秒，并可以设置时间。2设计要求(

2、1)熟悉STC89C52单片机及其开发环境：熟悉汇编语言或C51程序设计：(2)掌握STC89C52单片机最小系统、按键电路、字符液晶显示电路的设计；掌握DS18B20编程方法，学会看数据手册：掌握1602字符液品编程方法：掌握单片机时钟中断的编程方法：熟悉工程设计流程：(3)熟悉硬件软件调试的方法：(4)设计报告中详细写出硬件电路设计方案、画出软件流程图并总结调试中遇到的问题及解决方法。三、设计报告撰写标准单片微机应用系统设计总结报告正文，主要含以下内容硬件、软件各局部内容也可组合起来进行撰写说明)：1 .系统总体设计方案(画出系统原理框图、方案的论证与比拟等内容)；2 .硬件系统分析与设计

3、(各模块或单元电路的设计、工作原理阐述、参数计算、元器件选择、完整的系统电路图、系统所需的元器件清单。等内容)；3 .软件系统分析与设计(各功能模块的程序设计流程图与说明、软件系统设计、软件抗干扰措施、完整的程序等内容)；4 .系统仿真调试与参数测量(使用仪器仪表、故障排除、电路硬件和软件调试的方法和技巧、指标测试的参数和波形、测量误差分析)；5 .总结(本课题核心内容及使用价值、电路设计、软件设计的特点和选择方案的优缺点、改良方向和意见等)；6 .按统一格式列出主要参考文献。基于STC89C52和DS18B20的温度检测装置课程设计总结报告一、系统总体方案1 .系统原理框图2 .方案工作过程

4、的论述本设计是一款简单实用的小型数字温度计，所采用的主要元件有传感器DS18B20,单片机STC89C52,LEDl602字符液晶一个，电容电阻假设干。传感器采用美国DALLAS半导体公司生产的智能温度传感器DS18B20,支持“一线总线接口，测量温度范围-55C+125C0在-10+85C范围内,精度为0.5。C。最高分辩率可达0.0625。现场温度直接以“一线总线的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。主控制器即单片机局部，用于存储程序和控制电路；LED显示局部是用1602字符液晶显示温度:传感器局部，即温

5、度传感器，用来采集温度，进行温度转换；复位局部，即复位电路。测量的总过程是，传感器采集到外部环境的温度，并进行转换后传到单片机，经过单片机处理判断后将温度传递到数码管显示。本设计能完成的温度测量范围是-55C+128。C,精度为0.1。C,支持温度正负提示,软件预设上限温度30C,下限温度20C,并支持硬件手动配置温度上下限，通过4个键实现温度上限和下限设置，超过此上下限即实现报警功能。附加功能：实现一个时钟，显示时、分、秒，并可以设置时间。3 .整体设计电路图4 .单片机的造型二、单片机概述根据老师提供的元器件清单，选择采用STC89C52单片机进行使用。STC89C52介绍：STC89C5

6、2是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程FIaSh存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改良使得芯片具有传统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FIaSh,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FIaSh,512字节RAM,32位I/O口线,看门狗定时器，内置4KBEEPR0M,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STC89C52可降

7、至OHZ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。主要特点：1 .8K字节程序存储空间;2.512字节数据存储空间;3.内带2K字节EEPROM存储空间;4.可直接使用串口下载；主要参数：1.增强型8051单片机，6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可以任意选择，指令代码完全兼容传统8051.ta2.工作电压：5.5V3.3V（5V单片机）/3.8V2.OV（3V单片机）3.工作频

8、率范围：040MHz,相当于普通8051的080MHz,实际工作频率可达48MHz4用户应用程序空间为8K字节5.片上集成512字节RAM6.通用I/O口（32个），复位后为：P0/P1/P2/P3是准双向口/弱上拉，PO口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O口用时，需加上拉电阻。7.ISP（在系统可编程）IP（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RxDP3.0,TxDP3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片8.具有EEPROM功能9.共3个16位定时器/计数器。即定时器TO、Tl、T210.外部中断4路，下降沿中断或低电平触发电路,Power

9、Down模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒IL通用异步串行口（UART）,还可用定时器软件实现多个UARTl2.工作温度范围：-40+85C（工业级）/075商业级）13.PDIP封装Pl口各个引脚的第二功能介绍：P3口的第二功能介绍：单片机的最小系统中还包含了复位电路和晶振电路。晶振电路：复位电路：设计过程的注意点：1.考虑对速度的要求。单片机的运行速度首先看时钟频率，指令集，几个时钟为一个机器周期。在选用单片机时，要根据需要选择速度，不要片面追求高速，单片机的稳定性、抗干扰性的参数根本上跟速度成反比，另外速度越快成效也越大。2 .考虑定时器/计数器的功能。大局部单片机提供了23个定时器

10、/计数器,有些定时/计数器还具有输入捕获、输出比拟和PWM（脉冲宽度调制）功能，利用这些模块不仅可以简化软件设计，而且能少占用CPU的资源。现在还有不少单片机提供了看门狗定时器（WDT）,当单片机“死机后可以自动复位。选用时可根据自己的需要和编程要求进行选择。3 .考虑I/O口的驱动能力。I/0口的数量和功能是选用单片机时首先要考虑的问题之一，根据实际需要确定数量，1/0多余不仅芯片的体积增大，也增加了本钱。驱动电流大的单片机可以简化外围电路。51系列的单片机下拉（输出低电平）时驱动电流大,但上拉（输出高电平）时驱动电流很小。4 .考虑工作电压与功耗的要求。单片机的工作电压最低可以到达1.8V

11、,最高为6V,常见的是3V和5V。单片机的功耗参数主要是指正常模式、空闲模式、掉电模式下的工作电流，用电池供电的系统要选用电流小的产品，同时要考虑是否要用到单片机的掉电模式，如果要用的话必须选择有相应功能的单片机。5 .单片机的串行接口。单片机常见的串行接口有：标准UART接口、TWl通讯接口、增强型UART接口、I2C总线接口、CAN总线接口、SPl接口、USB接口等。大局部单片机都提供了UART接口，也有局部单片机没有串行接口。三、温度检测电路根据所提供的材料以及对电路的分析，决定采用DS18B20作为温度检测局部特点：DS18B20是DALLAS公司最新推出的单线数字温度传感器，新的一线

12、器件体积更小、适用电压更宽、更经济。Dallas半导体公司的数字化温度传感器DS1820是世界上第一片支持一线总线接口的温度传感器。一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。DS18B20、DS1822-线总线数字化温度传感器，测量温度范围为-55。(2+125。(2,在-10+85。(：范围内,精度为0.5。eDS1822的精度较差为2。C0现场温度直接以“一线总线的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。与前一代产品不同，新的产品支持3V55V的电压范围，使系统设

13、计更灵活、方便。而且新一代产品更廉价，体积更小。DS18B20DS1822的特性DS18B2O可以程序设定972位的分辨率，精度为0.5(。可选更小的封装方式，更宽的电压适用范围。分辨率设定，及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。DS18B20的性能是新一代产品中最好的！1) .只要求一个端口即可实现通信；2) .在DS18B20中的每个器件上都有独一无二的序列号；3) .实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温；4) .测量温度范围在一55。C到+125。C之间；5) .数字温度计的分辨率用户可以从9位到12位选择；6) .内部有温度上、下限告警设置；温度测量电路的框图

14、及其原理：低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器Io高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变,所产生的信号作为计数器冲输入。计数器1和温度存放器被预置在5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,温度存放器的值将加1,计数器1的预置将重新被装入,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,停止温度存放器值的累加,此时温度存放器中的数值即为所测温度。图中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性,其输出用于修正计数器1的预置值。温度采集读写时序图：DS18

15、B20电路图：读出温度子程序读出温度子程序的主要功能是读出RAM中的9字节。在读出时须进行CRC校验，校验有错时不进行温度数据的改写。流程图如下：温度转换命令子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IS显示程序延时法等待转换的完成。流程图如下：DS18B20温度采集、转换程序：#inckidc#include,intrins.h,nclude,DS18B20.H,#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitDS=PI0;/定义接口uinttemp;温度变量ucharflag1;接收标志位externdelay_nms(uintnms);*功能:串行口初始化,波特率9600,方式1voidInit-Com(void)TMOD=0x20;设定Tl定时器的工作方式2PCON=0x00;波特率不加倍THl=OxFd;/Tl定时器装初值TLl=OxFd;TRl=1;启动Tl定时器REN=I;允许接受串行口SMO=O;设定串