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基于51系列单片机温度报警器课程设计.pdf
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2022-06-27
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基于51系列单片机温度报警器课程设计.pdf基于51系列单片机温度报警器课程设计.pdf基于51系列单片机温度报警器课程设计.pdf基于51系列单片机温度报警器课程设计.pdf基于51系列单片机温度报警器课程设计.pdf基于51系列单片机温度报警器课程设计.pdf基于51系列单片机温度报警器课程设计.pdf基于51系列单片机温度报警器课程设计.pdf
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唐山学院课程设计
一 概述
1.1 课程设计的目的和意义
通过这次课程设计,我进一步熟悉了单片机的内部结构和工作原理,掌握了单
片机应用系统设计的基本方法和步骤;通过利用 MCS-51 单片机,理解单片机在自
动化装置中的作用以及掌握单片机的编程调试方法;通过设计一个简单的实际应用
输入控制及显示系统,掌握 protues 和 keil 以及各种仿真软件的使用。
目前温度计的发展很快,从原始的玻璃管温度计发展到了现在的热电阻温度
计、热电偶温度计、数字温度计、电子温度计等等,温度计中传感器是它的重要组
成部分,它的精度、灵敏度基本决定了温度计的精度、测量范围、控制范围和用途
等。传感器应用极其广泛,目前已经研制出多种新型传感器。但是,作为应用系统
设计人员需要根据系统要求选用适宜的传感器,并与自己设计的系统连接起来,从
而构成性能优良的监控系统。
1.2 任务及要求
设计内容:
所设计数字电压表应具有以下功能:
(1)可以测量-50 到 110 摄氏度内的温度。
(2)在 4 位 LED 数码管上显示温度,分别为百位、十位、个位和小数点后一位。
(3)测量精度误差在 0.5 摄氏度以内。
设计要求:
1、根据题目要求进行系统总体设计。
2. 完成系统硬件电路的设计。
(1)硬件电路图。
(2)硬件电路说明。
3. 系统程序的设计。
(1)程序流程图。
(2)完整源程序。
4.完成的控制系统能达到题目的要求。
5.书写设计说明书。
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二 总体设计方案
1 功能简介
LCD 液晶显示器直接显示 DS18B20 所测量的温度,超出-50~110℃范围时喇叭
报警并且数码管开始闪烁,在温度范围内时喇叭停止报警并且数码管停止闪烁,运
行期间可以随时进行复位操作。
2 设计思路
AT89C51 作为温度测试系统设计的核心器件,具有低电压供电和体积小等特
点。该器件是 INTEL 公司生产的 MCS-5l 系列单片机中的基础产品,采用了可靠的
CMOS 工艺制造技术,具有高性能的 8 位单片机,属于标准的 MCS-51 的 CMOS
产品。芯片中集成了 CPU、RAM、ROM、定时/计数器和多功能 I/O 接口等计算机
所需的基本功能部件。程序存储在单片机的程序存储器中,运行过程由程序控制。
时钟信号用来控制单片机内各种微操作的时间基准,通常有两种形式得到,即
内部震荡方式和外部震荡方式。内部震荡方式所得的信号比较稳定,故设计数字温
度计的时钟信号选用内部震荡方式,晶振选用 12MHZ。
复位电路使片内单片机的片内寄存器初始化,使单片机从一种确定的状态开始
运行。复位电路有两种基本形式,即上电复位和开关复位。为了保证温度计的正常
工作,采用上电且开关复位,也就是 CR 复位。
温度传感器选用达拉斯公司的单线数字温度传感芯片 DS18B20。它将地址线、
数据线和控制线合为一根双向串行传输数据的信号线,允许在这根信号线上挂接多
个 DS18B20。每个芯片内有一个 64 位的 ROM,其中存有各个器件自身的序列号,
作为器件独有的 ID 号码。其测温范围是-55~128℃,测温分辨率在 12 位时精度为
0.0625℃。DS18B20 简化了温度器件与计算机的接口电路,使得电路简单,使用更
加方便。
显示部分使用 LM016L 来作为温度的直接输出,当温度超出-50~110℃时,喇
叭报警和数码管闪烁来提示。
采用单片机汇编程序语言设计温度计的程序,对 DS18B20 进行初始化、读、
写,读取温度,数据的转换,温度显示和报警处理等等。
3 芯片器材
主机:单片机 AT89C51 一片;温度传感器:DS18B20 一片,显示电路:LM0 16L
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液晶显示器;时钟电路:电容两个,晶振片一个;复位电路:电容一个,开关按钮
一个;导线若干,+5V 电源等等。
三 硬件设计
1 89C51
如图 1
图 1 AT89C51 引脚图
本次设计需要注意的几个端口:
P0 口(39—32):是一组 8 位漏极开路行双向 I/O 口,也既地址/数据总线复用
口。可作为输出口使用时,每位可吸收电流的方式驱动 8 个 TTL 逻辑电路,对端口
写“1”可作为高阻抗输入输入端用。在访问外部数据存储器时,这组口线分时转换
地址(低 8 位)和数据总线复用,在访问期间激活内部上拉电阻。在Flash 编程时,
PO 口接收指令字节,而在程序校验时,输出指令字节,校验时,要求接上拉电阻。
P3 口(10—17):是一组带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口,,P1 的输入缓
冲级可驱动(吸收或输出电流)4 个 TTL 逻辑门电路。对 P3 口写入“1”时,它们被
内部上拉电阻拉高并可作为输出端口。作输出端口时,被外部拉低的 P3 口将用上
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拉电阻输出电流。P3 口除可作为一般的 I/O 口线外,更重要的用途是它的第二功能,
如图 2 所示:
图 2 端口引脚 P3
EA
/Vpp(31): 内 部 和 外 部 程 序 存 储 器 选 择 线 。
EA
=0 时 访 问 外 部 ROM
0000H—FFFFH;
EA
=1 时,地址 0000H—0FFFH 空间访问内部 ROM,地址
1000H—FFFFH 空间访问外部 ROM。本次设计
EA
接高电平。
XTAL1(19)和 XTAL2(18):使用内部振荡电路时,用来接石英晶体和电容;
使用外部时钟时,用来输入时钟脉冲。
RST/VPD(9):复位信号输入端。AT89S51 接能电源后,在时钟电路作用下,
该脚上出现两个机器周期以上的高电平,使内部复位。第二功能是 VPD,即备用电
源输入端。当主电源 Vcc 发生故障,降低到低电平规定值时,VPD 将为 RAM 提供
备用电源,发保证存储在 RAM 中的信号不丢失。
2 温度获取
使用美国 Dallas 半导体公司的数字化温度传感器 DS1820,支持 “一线总线”接
口的温度传感器,在其内部使用了在板(ON-B0ARD)专利技术。全部传感元件及
转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。“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。现在,新一代
的 DS18B20 体积更小、更经济、更灵活。使你可以充分发挥“一线总线”的优点。
同 DS1820 一样,DS18B20 也支持“一线总线”接口,测量温度范围为-55°C~+125°
C,在-10~+85°C 范围内,精度为±0.5°C。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:
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春哥111
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