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1、目 录第 1 章 总体设计方案 . 3第 2 章 硬件系统方案设计 . 42.1 DS18B20 温度传感器简介 . 42.2 单片机接口电路设计 . 42.2.1 晶振电路 . 52.2.2 串口引脚 . 52.2.3 其它引脚 . 52.3 键盘控制设计 . 62.4 温度测试电路 . 62.5 温度控制器件电路 . 72.6 七段数码管显示电路 72 7 串行口通信电路 8 第 3 章 软件系统分析与设计 . 93.1 程序结构分析 . 93.2 系统程序流图 . 10第 4 章 调试 14 第 5 章 分析 . 15 5.1 测试环境 . 15 5.2 测试方法 . 15 5.3 测试
2、结果 . 15 5.4 测试分析 . 15 结 论 . 16 参考文献附录一：源程序附录二：电路原理图第 1 章 总体设计方案在本系统的电路设计方框图如图 1.1 所示。图 1.1 温度计电路总体设计方案Stc12c5116s2 CPU DSP18B20温度芯片键盘电路LED 显示报警电路继电器PC 机电源第 2 章 硬件系统方案设计2.1 DS18B20 温度传感器简介DS18B20是 DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器， 它具有微型化、 低功耗、高性能抗干扰能力、强易配处理器等优点，特别适合用于构成多点温度测控系统，可直接将温度转化成串行数字信号（按 9 位二进制数字）给单片机处理
3、，且在同一总线上可以挂接多个传感器芯片，它具有三引脚 TO-92 小体积封装形式，温度测量范围 55 125，可编程为 9 12 位 A/D 转换精度，测温分辨率可达 0.0625 ， 被测温度用符号扩展的 16 位数字量方式串行输出， 其工作电源既可在远端引入，业可采用寄生电源方式产生，多个 DS18B20可以并联到三根或者两根线上， CPU只需一根端口线就能与多个 DS18B20通信， 占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。从而可以看出 DS18B20可以非常方便的被用于远距离多点温度检测系统。图 2.1 温度芯片 DS18B20 2.2 单片机接口电路设计DS18B20可以
4、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3.1 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， 可用一个三极管来完成对总线的上拉。 本设计采用电源供电方式， P2.2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， 可用一个上拉电阻和 stc12c5a16s2 的 P2.2 来完成对总线的上拉。 当 DS18B20处于写存储器操作和温度 A/D 变换操作时， 总线上必须有强的上拉， 上拉开启时间最大为 10 s。采用寄生电源供电方式是
5、 VDD和 GND端均接地。由于单线制只有一根线，因此发送接收口必须是三状态的。 主机控制 DS18B20完成温度转换必须经过 3个步骤：初始化。ROM操作指令。存储器操作指令。2.2.1 晶振电路单片机 XIAL1 和 XIAL2 分别接 30PF的电容，中间再并个 12MHZ的晶振，形成单片机的晶振电路。Y112MC230pfC130pfx1x2图 2.2.1 2.2.2 串口引脚P0 口接 9 个 2.2K 的排阻然后接到显示电路上。 P2.2 温度传感器 DS18B20如图 2.2.2 所示。VCC1DATE2GND3R1034DS18B20VccR185.1kp2.2图 2.2.2
6、DS18B20 与单片机的接口电路P3.6 引脚接继电器电路的 4.7K 的限流电阻上；P1口中 P1.4、 P1.5、 P1.6、 P1.7 分别接到显示电路的三极管上， P3.2 接蜂鸣器电路， P1.3 接到发光二极管上；P2 口接到按键电路。2.2.3 其它引脚ALE 引脚悬空，复位引脚接到复位电路、 VCC接电源、 VSS接地、 EA接电2.3 键盘控制设计单片机应用系统中除了复位按键有专门的复位电路 , 以及专一的复位功能外 ,其它的按键或键盘都是以开关状态来设置控制功能或输入数据。键开关状态的可靠输入 ：为了去抖动我采用软件方法，它是在检测到有键按下时，执行一个 10ms的延时程
7、序后，再确认该键电平是否仍保持闭合状态电平，如保持闭合状态电平则确认为真正键按下状态，从而消除了抖动影响在这种行列式矩阵键盘非编码键盘的单片机系统中， 键盘处理程序首先执行等待按键并确认有无按键按下的程序段。 当确认有按键按下后， 下一步就要识别哪一个按键按下。对键的识别通常有两种方法：一种是常用的逐行扫描查询法；另一种是速度较快的线反转法。对照图示的 3*4 键盘， 说明线反转法工作原理。 首先辨别键盘中有无键按下，有单片机 I/O 口向键盘送全扫描字，然后读入行线状态来判断。方法是：给 P2口的一个口致 0，其它致 1，判断 P2口值是否有变化，在判断是哪个按键按下。S1S2S3S5S6S
8、7S9S10S11S4S8S12P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6图 2.3 2.4 温度测试电路采用温度芯片 DS18B20。可以直接将被测温度转换为串行数字信号，工单片机进行处理，具有低功耗、高功能、抗扰能力强等优点。VCCP22GND 1I/O 2VCC 3U1DS18B2 0R215.1KVCC图 2.4 温度传感器电路引脚图2.5 温度控制器件电路单片机通过三极管控制继电器的通断，最后达到控制外围器件电路的目的。当温度未达到要求时，单片机发送高电平信号使三极管饱和导通，继电器使电源与外围器件接通。当温度上升到预定温度时，单片机发送低电平信号三极管进入截止状态，继
9、电器的弹片打到另一侧，使电热器与电源断开，外围器件截止。继电器电路中有一个 PNP三极管的保护电路， 即将一个二极管反向接到三机管的两端。连接方法如图 2.5 所示。K1RELAY-SPDTD9DIODER185.1KQ7PNP1VCCP36图 2.5 其原理是： 当继电器突然断电时， 继电器产生很大的反向电流。 二极管的作用是将反向电流分流， 使流过三级管 8050 的电流比较小， 达到保护三极管 8050 的作用2.6 七段数码管显示电路具体见实际连线图如图 3.5 ，当位选打开时，送入相应的段码，则相应的数码管打开，关掉位选，打开另一个位选，送入相应的段码，则数码管打开，而每次打开关掉相
10、应的位选时，时间间隔低于 20ms，从人类视觉的角度上看，就仿佛是全部数码管同时显示的一样。Q5PNPQ4PNPQ6PNPQ3PNPVcca1b2c3d4e5f6g7dp89 10 11 12DS1SMGR5510R6510R7510R8510R9510R10510R1151R12510P1.5 P1.6P0.0 P0.1 P0.2 P0.7P0.3 P0.4 P0.5 P0.6R135.1KR145.1KR155.1KR165.1KP1.7P1.4图 2.6 2.7 串口通信电路串 口 是 计 算 机 上 一 种 非 常 通 用 设 备 通 信 的 协 议 （ 不 要 与 通 用 串 行 总
11、 线Universal Serial Bus 或者 USB混淆） 。大多数计算机包含两个基于 RS232的串口。串口同时也是仪器仪表设备通用的通信协议；很多 GPIB兼容的设备也带有RS-232口。同时，串口通信协议也可以用于获取远程采集设备的数据。串口通信的概念非常简单， 串口按位 （ bit ） 发送和接收字节。 尽管比按字节 （ byte ）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。 它很简单并且能够实现远距离通信。 比如 IEEE488定义并行通行状态时， 规定设备线总常不得超过 20 米，并且任意两个设备间的长度不得超过 2 米；而对于串口而言，长度可达
12、 1200 米。RS-232（ ANSI/EIA-232 标准）是 IBM-PC及其兼容机上的串行连接标准。可用于许多用途，比如连接鼠标、打印机或者 Modem，同时也可以接工业仪器仪表。用于驱动和连线的改进，实际应用中 RS-232 的传输长度或者速度常常超过标准的值。 RS-232只限于 PC串口和设备间点对点的通信。 RS-232串口通信最远距离是50 英尺。DB-9针连接头 1 2 3 4 5 / 6 7 8 9 / 从计算机连出的线的截面。RS-232针脚的功能：数据：TXD（ pin 3 ） ：串口数据输出RXD（ pin 2 ） ：串口数据输入握手：RTS（ pin 7 ） ：发送数据请求CTS（ pin 8 ） ：清除发送DSR（ pin 6 ） ：数据发送就绪DCD（ pin 1 ） ：数据载波检测DTR（ pin 4 ） ：数据终端就绪地线：GND（ pin 5 ） ：地线其他RI（ pin 9 ）
