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1、1课程设计课程设计课程名称：课程名称： 基于单片机的温度监测系统设计基于单片机的温度监测系统设计 学学 院：院： 明德学院明德学院 专专 业：业： 电自电自 10152 姓姓 名：名： 郭贵方郭贵方 号：号： 102003110228 年年 级：级： 大三大三 任课教师：任课教师： 杨靖杨靖 20132013 年年 7 7 月月 6 6 日日2目目 录录前前 言言第一章第一章 单片机概述单片机概述*3第二章第二章 总体方案设计总体方案设计*52.1 课题的意义课题的意义*52.2 系统整体硬件电路系统整体硬件电路*52.2.1 芯片简介芯片简介*52.2.2 硬件电路设计及描述硬件电路设计及描
2、述*6第三章第三章 系统软件算法设计系统软件算法设计*11心得体会心得体会*20参考文献参考文献*213第一章第一章 单片机概述单片机概述单单片片机机诞诞生生于于 2 20 0 世世纪纪 7 70 0 年年代代末末，经经历历了了 S SC CM M、M MC CU U、S So oC C 三三大大阶阶段段。单单片片机机由由运运算算器器、控控制制器器、存存储储器器、输输入入输输出出设设备备构构成成 。单单片片机机是是一一种种集集成成在在 电电路路芯芯片片，是是采采用用 超超大大规规模模集集成成电电路路 技技术术把把具具有有数数据据处处理理能能力力的的中中央央处处理理器器 C CP PU U 随随
3、机机存存储储器器 R RA AM M、只只读读存存储储器器 R RO OM M、多多种种I I/ /O O 口口和和中中断断系系统统、定定时时器器 / /计计时时器器等等功功能能（可可能能还还包包括括显显示示驱驱动动电电路路、 脉脉宽宽调调制制电电路路、模模拟拟多多路路转转换换器器、 A A/ /D D 转转换换器器等等电电路路）集集成成到到一一块块硅硅片片上上构构成成的的一一个个小小而而完完善善的的 计计算算机机系系统统。早早期期单单片片机机主主要要由由于于工工艺艺及及设设计计水水平平不不高高、功功耗耗高高和和抗抗干干扰扰性性能能差差等等原原因因，所所以以采采取取稳稳妥妥方方案案：即即采采用
4、用较较高高的的分分频频系系数数对对时时钟钟分分频频，使使得得指指令令周周期期长长，执执行行速速度度慢慢。以以后后的的 C CM MO OS S 单单片片机机虽虽然然采采用用提提高高时时钟钟频频率率和和缩缩小小分分频频系系数数等等措措施施，但但这这种种状状态态并并未未被被彻彻底底改改观观( (5 51 1以以及及 5 51 1 兼兼容容) )。此此间间虽虽有有某某些些精精简简指指令令集集单单片片机机 ( (R RI IS SC C) )问问世世, ,但但依依然然沿沿袭袭对对时时钟钟分分频频的的作作法法。 单单片片机机问问世世以以来来所所走走的的路路与与 微微处处理理器器是是不不同同的的。微微处处
5、理理器器向向着着高高速速运运算算、数数据据分分析析与与处处理理能能力力、大大规规模模容容量量存存储储等等方方向向发发展展，以以提提高高通通用用计计算算机机的的性性能能。其其 接接口口界界面面也也是是为为了了满满足足外外设设和和 网网络络接接口口而而设设计计的的 。单单片片机机则则是是从从工工业业测测控控对对象象、环环境境、接接口口特特点点出出发发，向向着着增增强强控控制制功功能能、提提高高工工业业环环境境下下的的可可靠靠性性、灵灵活活方方便便的的构构成成应应用用计计算算机机系系统统的的界界面面接接口口的的方方向向发发展展。因因此此，单单片片机机有有着着自自已已的的特特点点，主主要要是是：1 1
6、2 2 品品种种多多样样，型型号号繁繁多多。品品种种型型号号逐逐年年扩扩充充以以适适应应各各种种需需要要。使使系系统统开开发发者者有有很很大大的的选选择择自自由由。提提高高性性能能，扩扩大大容容量量。集集成成度度已已达达2 20 00 0 万万个个晶晶体体管管以以上上。总总线线工工作作速速度度已已达达数数十十微微秒秒。工工作作频频率率达达到到 3 30 0M MH Hz z 甚甚至至 4 40 0M MH Hz z。指指令令执执行行周周期期减减到到数数十十微微秒秒。存存储储器器容容量量 R RA AM M 发发展展到到 1 1K K、2 2K K，R RO O M M 发发展展到到 3 32
7、2K K、6 64 4K K；增增加加控控制制功功能能，向向外外部部接接口口延延伸伸。把把原原属属外外围围芯芯片片的的功功能能集集成成到到本本芯芯片片内内。现现今今的的单单片片机机已已发发展展到到在在一一块块含含有有C CP PU U 的的芯芯片片上上，除除嵌嵌入入 R RA AM M、R RO OM M存存储储器器和和 I IO O 接接口口外外，还还有有 A AD D、P PW WM M、U U A AR RT T、T Ti im me er rC Co ou un nt te er r、D DM MA A、W Wa at tc ch hd do og g、S Se er ri ia al
8、 l P Po or rt t、S Se en ns so or r、d dr ri iv ve er r、还还有有显显示示驱驱动动、键键盘盘控控制制、函函数数 发发生生器器、比比较较器器4等等，构构成成一一个个完完整整的的功功能能强强的的计计算算机机应应用用系系统统；低低功功耗耗。供供电电电电压压从从 5 5V V 降降到到 3 3V V、2 2V V 甚甚至至 1 1V V 左左右右。工工作作电电流流从从 m mA A级级降降到到 A A 级级。在在生生产产工工艺艺上上以以 C CM MO OS S 代代替替 N NM MO OS S，并并向向 H HC CM MO OS S 过过渡渡；应
9、应用用软软件件配配套套。提提供供了了软软件件库库，包包括括标标准准应应用用软软件件，示示范范设设计计方方法法。使使用用户户开开发发单单片片机机应应用用系系统统时时更更快快速速、方方便便。使使有有可可能能做做到到用用一一周周时时间间开开发发一一个个新新的的应应用用产产品品；系系统统扩扩展展与与配配置置。有有供供扩扩展展外外部部 电电路路用用的的三三总总线线结结构构 D DB B、A AB B、C CB B，以以方方便便构构成成各各种种应应用用系系统统。根根据据单单片片机机网网络络系系统统、多多机机系系统统的的特特点点专专门门开开发发出出单单片片机机串串行行总总线线。此此外外，还还特特别别配配置置
10、有有 传传感感器器，人人机机对对话话 、网网络络多多通通道道等等接接口口，以以便便构构成成网网络络和和多多机机系系统统。目目前前单单片片机机渗渗透透到到我我们们生生活活的的各各个个领领域域，几几乎乎很很难难找找到到哪哪个个领领域域没没有有单单片片机机的的踪踪迹迹全全保保障障系系统统， 录录像像机机、摄摄像像机机、全全自自动动洗洗衣衣机机的的控控制制，以以及及程程控控玩玩具具、电电子子宠宠物物等等等等，这这些些都都离离不不开开单单片片机机。更更不不用用说说自自动动控控制制领领域域的的机机器器人人、智智能能仪仪表表、。 导导弹弹的的导导航航装装置置，飞飞机机上上各各种种仪仪表表的的控控制制，计计算
11、算机机的的网网络络通通讯讯与与数数据据传传输输，工工业业自自动动化化过过程程的的实实时时控控制制和和数数据据处处理理，广广泛泛使使用用的的各各种种智智能能 I IC C 卡卡，民民用用豪豪华华轿轿车车的的安安医医疗疗器器械械以以及及各各种种智智能能机机械械了了。因因此此，单单片片机机的的学学习习、开开发发与与应应用用将将造造就就一一批批计计算算机机应应用用与与智智能能化化控控制制的的科科学学家家、工工程程师师。单单片片机机广广泛泛应应用用于于仪仪器器仪仪表表、家家用用电电器器、医医用用设设备备、航航空空航航天天、专专用用设设备备的的智智能能化化管管理理及及过过程程控控制制等等领领域域 。5第二
12、章第二章 总体方案设计总体方案设计2.1 课题设计的意义课题设计的意义一：消化与巩固一：消化与巩固单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术课程所学的知识。课程所学的知识。一切问题来源于书本，在做课题的时候，有很多的问题都需要在课本中找到答一切问题来源于书本，在做课题的时候，有很多的问题都需要在课本中找到答案，这就使得把这学期的案，这就使得把这学期的单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术有了一次系统的复习，对有了一次系统的复习，对所学的知识进行了巩固与消化。所学的知识进行了巩固与消化。二：理论联系实际，用理论知识解决实际的问题。二：理论联系实际，用理论知识解决实际的问题。三：培养设计能力，初步
13、掌握设计的步骤和方法。三：培养设计能力，初步掌握设计的步骤和方法。四：设计一个具有一定功能的温度检测系统，该系统上电或按键复位后监四：设计一个具有一定功能的温度检测系统，该系统上电或按键复位后监测准备状态，按监测启动键，系统开始监测温度，并将温度通过串行口方式传测准备状态，按监测启动键，系统开始监测温度，并将温度通过串行口方式传送给计算机，按下停止键，系统停止监测。要求使用送给计算机，按下停止键，系统停止监测。要求使用 DS18B20DS18B20 监测温度，有上监测温度，有上电复位和按键复位，要有声光报警。电复位和按键复位，要有声光报警。2.22.2 系统整体硬件电路系统整体硬件电路2.2.
14、12.2.1 芯片介绍芯片介绍本次设计一共用到了以下几个芯片：本次设计一共用到了以下几个芯片：80C5180C51、DS18B20DS18B20、74LS13874LS138、LEDLED 数码管显数码管显示器。示器。80C5180C51 的介绍：的介绍：MCS-51MCS-51 系列单片机的硬件结构基本相同，主要区别在于芯片系列单片机的硬件结构基本相同，主要区别在于芯片上上 ROMROM 的形式和配置。的形式和配置。80518051 的基本结构由：的基本结构由：1 1 个个 8 8 位的位的 CPUCPU、1 1 个片内时钟振荡个片内时钟振荡器、器、4KB4KB 的片内程序存储器、的片内程序存储器、128128 个字节的片内数据存储器、个字节的片内数据存储器、4 4 个并行的个并行的 I/OI/O 口，口，具有具有 3232 个双向的、可独立操作的个双向的、可独立操作的 I/OI/O 线、线、2 2 个个 1616 位的定时位的定时/ /计数器、计数器、1 1 个
