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《单片机课程设计报告-基于51单片机和LCD1602的温度检测系统》.pdf
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单片机课程设计报告
题目: 温度检测系统
设计者 1: ******** 负责任务:硬件与部分软件
专业班级/学号: 07 应用电子(4)班 *********
设计者 2: ******** 负责任务:Protel 画板与部分软件
专业班级/学号: 07 应用电子(4)班 **********
指导教师 1: ************ 指导教师 2: ***************
答辩时间: 2010-01-11
一、选题的背景
1、说明选题的来源、意义和目的
1.1、来源
在人类的生活环境中,温度扮演着极其重要的角色。无论你生活在哪里,从事什么工作,
无时无刻不在与温度打着交道。温度无时无刻不在,同样也时时刻刻都在变化,为了让人们
能更直观的看出此时此刻此地的实时温度,我就利用了单片机来完成这一功能。
1.2、意义
温度的检测与控制在现代经济与社会中有举足轻重的地位,与我们的生活息息相关,密
不可分,越发占有一席之地。例如在储粮仓库、智能楼宇、空调控制及其他的工农业生产和
科学研究中应用广泛。在温度的检测与控制方面,DS18B20 小型温度检测系统及其数字温度
传感器有许多突出的优点,其通过单总线与单片机连接,系统结构简单,抗干扰能力强,适
合于恶劣环境下进行现场温度检测,因此对于我们来设计并研究基于 DS18B20 的温度检测
系统有主要的现实意义,从一方面讲这不仅对于工农业的发展,更对于国防的巩固与建设起
到重要的作用;另一方面,本设计能够在一定程度上提高自己的单片机开发能力。
1.3、目的
(1)本实验要实现的是通过 DS18B20 温度传感器采集温度并在 LCD 上显示,并学会使用
单片机控制 DS18B20 此类单总线器件,并对数字温度传感器 DS18B0 进行时序分析。
(2)更进一步了解 LCD1602 的应用。
(3)掌握单片机与 PC 的远程通信。
2、课题承担人员及分工说明
*********:(1)主要负责电路板的制作、焊接与调试。
(2)电路的仿真。
(3)温度主要程序的编写与调试。
**********:(1)Protel 画板,材料的收集。
(2)串口的调试与程序编写。
(3)VB 界面的设计和上位机程序的编写。
二、课题总体设计说明
1、说明总体开发计划和课题所达到的功能目标和技术指标
1.1、总体开发计划
1.1.1、基本功能
(1)以数字传感器 DS1820 作为前端采集温度,经过单片机处理后,将外部的温度显
示在液晶屏上。
(2)可用通过独立式按键来设定温度的上限值和下限值,当坏境温度超过上限值或低
于下限值时蜂鸣器会自动报警,并在液晶屏上提示温度大于上限值或温度小于下限值。
(3)当单片机检测到 DS18B20 存在时会在在 LCD1602 上显示“DS18B20 Succes”,反
之则显示“DS18B20 is Wrong,TEMP is No on”。
1.1.2、扩展功能
以数字传感器 DS1820 作为前端采集温度,经过单片机处理后,再通过串口通信,把实
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单片机课程设计 温度检测系统 涂龙波 陆晶
时温度值、上限值和下限值显示在用 VB 语言编辑的计算机软件的界面上并显示出实时温度
的变化曲线,当实时温度超过所设定的上限值和下限值时会在用 VB 语言编辑的计算机软件
的界面上提示当前温度超过上限值或下限值,模拟实现设备与计算机的通信,通过计算机对
设备的温度检测以及实时监控。
1.2、课题所达到的功能目标和技术指标
(1)能在 LCD1602 上准确的显示出实时温度;
(2)独立式按键能设置报警温度的上限值、下限值和查看所设定的上限值、下限值;
(3)当温度大于上限值或低于下限值时蜂鸣器会报警;
(4)通过串口和 PC 机连接,能够把实时温度值、上限值和下限值显示在用 VB 语言
编辑的计算机软件的界面上并显示出实时温度的变化曲线,当实时温度超过所设定的上限值
和下限值时会在用 VB 语言编辑的计算机软件的界面上提示当前温度超过上限值或下限值。
总之,课题所达到的功能和技术指标与前期计划的一样。
2、计划课题总体设计方案,比较几个备选方案,确定最终方案
(1)本系统的温度检测有两套方案
方案一:采用 AD590,使用 AD590 作为温度传感器,需要进行电流电压变换,电压放大以
及 A/D 转换。
方案二:采用DS18B20 作为温度传感器进行温度测量。DS18B20可以满足从-55 摄氏度到+125
摄氏度测量范围,在一秒内把温度转化成数字,测得的温度值的存储在两个八位的RAM 中,
单片机直接从中读出数据转换成十进制就是温度,使用方便。另外采用外加电源供电对
DS18B20 的 VDD 引脚供电。它的好处是无须 MOSFET,而且在温度转换期间总线可自由搭
载其它器件。它试用于对性能要求不高,成本严格控制的应用,是经济型产品。它具有线性
好、精度适中、灵敏度高、体积小和使用方便等优点,得到广泛应用。
因为 AD590 需要模拟转数字电路,精确度低,测温点数少对线阻有要求,电路繁多,
成本也较高,故本系统采用方案二。
(2)本系统的显示有两套方案
方案一:数码管显示
方案二:液晶显示
采用 1602 字符型 LCD,它是一种专门用于显示字母、数字、符
号等点阵式 LCD。其有显示质量高、数字接口、功耗低、体积小等优点。
因为数码管只能显示数字和简单的字母,LCD 可以显示字符,图形等,并能更形象的体
现出字符与图像。故本系统采用方案二。
(3)按键的选择
方案一:行列式按键
方案二:独立式按键
独立式按键电路配置灵活,硬件结构简单,但每个按键必须占用一根 I/O 口线。在按键
数量较多时,I/O 口浪费较大。故只在按键数量不多时,采用这种按键。因为本系统只用到
4 个按键且 I/O 口够用,所以采用方案二。
3
(4)单片机的选择
本系统采用了 51 单片机,其体积小巧,携带方便,价格便宜。且 USB 接口通讯及供电,
通讯速度快,无须外接电源。 51 单片机有一个全双工的串通信口,非常适合与电脑进行通
信。
三、硬件设计说明
1、硬件总体设计方案
1.1、硬件设计目标
本系统中通过温度传感器 DS18B20 的数据线 DQ 与主控芯片 51 单片机的 P3.3 相连接,
DS18B20 将采集到的数据送给单片机,经过单片机出来后,显示在 8 位数据线与单片机 P0
口的液晶 LCD 上。蜂鸣器经过三极管 9012 的驱动后接到单片机的 P3.7,来实现当实时温
度大于下限或高于上限的报警。4 个按键 K1~K4 接到单片机的 P1.0~P1.4,来实现对上限值
和下限值的查看与设定。串口经过 MAX232 的电平转换后 R1 OUT 和 T1 IN 接到单片机的
RXD 与 TXD 来实现与用 VB 语言编辑的计算机软件的界面间的通信。液晶 LCD 的 RS、
R/W
、
E 分别接到单片机的 P2.0~P2.2 来实现单片机控制液晶的读写命令和数据的控制。
—
1.2、硬件功能模块划分
温度检测模块
显示模块
主控芯片
控制模块
通信模块
(1)AT89S51:实现对整个系统的控制。
(2)DS18B20、LCD1602:温度传感器 DS18B20 的数据线 DQ 与主控芯片 51 单片机的 P3.3
相连接,DS18B20 将采集到的数据送给单片机,经过单片机处理后,显示在 8 位数据线与
单片机 P0 口的液晶 LCD 上。
(3)按键输入:对报警温度上限值 TH 和下限值 TL 的设置。
(4)串口通信:实现与与用 VB 语言编辑的计算机软件的界面间的通信。
1.3、主控芯片和关键元器件的选型、接口和连接方式定义
1.3.1、主控芯片和关键元器件的选型
(1)主控芯片:AT89S51
(2)温度采集:DS18B20
(3)按键:独立式按键(K1~K4)
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单片机课程设计 温度检测系统 涂龙波 陆晶
(4)显示:LCD1602
(5)串口:通过 MAX232 与单片机的 10 脚 11 脚相连
(6)报警:蜂鸣器
1.3.2、接口和连接方式定义
(1)液晶 LCD1602 的数据和指令选择控制端 RS 接到单片机的 P2.0,读写控制
R / W
接到单
片节的 P2.1,数据读写控制位 E 接到单片机的 P2.2,8 位数据线 DB0~DB7 接到单片机的
P0 口。
(2)4 个按键 K1~K4 分别接到单片机的 P1.0~P1.3。
(3)蜂鸣器接到单片机的 P3.7。
(4)DS18B20 的 DQ 接到单片机的 P3.3.
—
2、硬件单元设计
(1)主控电路:实现对整个系统的控制
(2)串口通信电路:串口经过 MAX232 的电平转换后 R1 OUT 和 T1 IN 接到单片机的 RXD
与 TXD 来实现与用 VB 语言编辑的计算机软件的界面间的通信。
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