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1、1摘要摘要本论文介绍的是基于 AT89S51 单片机数字钟和数字温度计设计，体现模块化设计思想。论文重点阐述了硬件模块MCU 模块、温度的感应模块、时钟模块、控制模块、显示模块的设计。软件同样采用模块化设计，软件模块中断模块、温度转化模块、时间调整模块的设计。温度是生产过程和科学实验中普遍而且重要的物理参数之一。在生产过程中，为了高效地进行生产，必须对它的主要参数，如温度、压力、流量等进行有效的控制。温度控制在生产过程中占有相当大的比例。温度测量是温度控制的基础，技术已经比较成熟。传统的测温元件有热电偶和二电阻。而热电偶和热电阻测出的一般都是电压，再转换成对应的温度，这些方法相对比较复杂，需要
2、比较多的外部硬件支持。我们用一种相对比较简单的方式来测量。我们采用美国 DALLAS 半导体公司继DS1820 之后推出的一种改进型智能温度传感器 DS18B20 作为检测元件，温度范围为-55125 C,最高分辨率可达 0.0625 C。DS18B20 可以直接读出北侧温度值，而且采用三线制与单片机相连，减少了外部的硬件电路，具有低成本和易使用的特点。关键字：微控制器，数字控制；温度计，数字钟，AT89S51，DS18B20。AbstractThis paper introduced the design of digital clock and digital thermometer ba
3、sed on MCU of AT89S51. the specific process of how the system hardware and software achieved were detailed description through the design of multifunction digital clock and digital thermometer. The modular design and production, which consisted of MCU module,temperature sensor module, clock module a
4、nd the associated control module. As well as hardware designing，software design use 2the same method, consists suspension module，time adjust module and temperature conersion module.temperature is the production process and scientific experiments in general and one of the important physical parameter
5、. In the production process, in order to efficiently carry out the production, to be its main parameters, such as temperature, pressure, flow control, etc. Temperature control in the production process of a large proportion. Temperature measurement is the basis of temperature-controlled, more mature
6、 technology. Traditional thermocouple and temperature components are the second resistor. The thermocouple and thermal resistance are generally measured voltage, and then replaced by the corresponding temperature, these methods are relatively complex, requiring a relatively large number of external
7、hardware support. We use a relatively simple way to measure. We use the United States following DALLAS Semiconductor DS1820 improved after the introduction of a smart temperature sensor DS18B20 as the detection element, a temperature range of -55 125 C, up to a maximum resolution of 0.0625 C. DS18B2
8、0 can be directly read out the temperature on the north side, and three-wire system with single-chip connected to a decrease of the external hardware circuit, with low-cost and easy use.KeyKey wordswords ：AT89S51 microcontroller; digital control; thermometer; digital clock; DS18B20.目录目录第一章 绪论4 第二章 设
9、计任务与要求.632.1 设计任务62.2 设计要求6 第三章 总体设计方案.73.1 总体设计方案73.1.1 方案一.73.1.2 方案二.73.2 方案二的总体设计图73.2.1 主控电路设计83.2.2 显示电路设计83.2.3 温度传感器 DS18B20 介绍.83.3 DS18B20 温度传感器与单片机的接口电路123.4 系统整体硬件电路13 第四章 系统软件设计.154.1 源程序154.2 主程序244.3 读出温度子程序244.4 温度转换命令子程序254.5 计算温度子程序254.6 显示数据刷新子程序264.7 时钟显示子程序26 第五章 调试过程.27 第六章 总结与
10、体会.28 致 谢29 参考文献30第一章第一章 绪论绪论4随着“信息时代”的到来，作为获取信息的手段传感器技术得到了显著的进步，其应用领域越来越广泛，对其要求越来越高，需求越来越迫切。传感器技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。因此，了解并掌握各类传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。由于传感器能将各种物理量、化学量和生物量等信号转变为电信号，使得人们可以利用计算机实现自动测量、信息处理和自动控制，但是它们都不同程度地存在温漂和非线性等影响因素。传感器主要用于测量和控制系统，它的性能好坏直接影响系统的性能。因此，不仅必须掌握各类传感器的结构、原理及其性能指标，还必须懂
11、得传感器经过适当的接口电路调整才能满足信号的处理、显示和控制的要求，而且只有通过对传感器应用实例的原理和智能传感器实例的分析了解，才能将传感器和信息通信和信息处理结合起来，适应传感器的生产、研制、开发和应用。另一方面，传感器的被测信号来自于各个应用领域，每个领域都为了改革生产力、提高工效和时效，各自都在开发研制适合应用的传感器，于是种类繁多的新型传感器及传感器系统不断涌现。温度传感器是其中重要的一类传感器。其发展速度之快，以及其应用之广，并且还有很大潜力。为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对温度传感器的深入研究以及其用法与用途，基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。本文利用单片机结合传感
12、器技术而开发设计了这一温度监控系统。20 世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。 时间对人们来说总是那么宝贵，工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间。忘记了要做的事情，当事情不是很重要的时候，这种遗忘无伤大雅。但是，一旦重要事情，一时的耽误可能酿成大祸。例如，许多火灾都是由于人们一时忘记了关闭煤气或是忘记充电时间。手表当然是一个好的选择，但是，随着接受皮试的人数增加，到底是哪个人的皮试到时间却难以判断。所以，要制作一个定时系统。
13、随时提醒这些容易忘记时间的人。 钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、定时启闭电路、定时开关烘箱、通断动力设备，甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。5第二章第二章 设计任务与要求设计任务与要求2.12.1 设计任务设计任务设计基于单片机控制的数字温度计和电子钟，本温度计属于多功能温度计。2.22.2 设计要求设计要求6（1）输出温度和时钟采用 4 位 LED 数码管显示。（2）设计控制器使用 MCS-51 系列单片
14、机，温度传感受器使用 DS18B20，用 4 位数码管以并行传送数据。（3）采用数字式温度计传感受器为检测元件，进行单点温度检测。第三章第三章 总体方案设计总体方案设计 3.13.1 总体设计方案总体设计方案3.1.13.1.1 方案一方案一由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行 A/D 转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到 A/D 转换电路感温电路比较麻烦。在设计时钟电路时，可以用时钟芯片，DS1302 是 DALLAS 公司推出的涓流7充电时钟芯片，内部包含实时时
15、钟/日历和 31 字节的静态 RAM 。它可以与微处理器通过简单的串行接口。实时时钟/日历提供秒，分钟，小时，日期，月份，和一年的信息。本月底日期会自动调整几个月少于 31 天，包括更正为闰年。时钟运行或者在 24 小时或 12 小时格式的上午/下午指标。 接口的 DS1302 与微处理器简化使用同步串行通信。只有三个电线需要沟通的时钟/内存： I / O （数据线） ，以及时钟（串行时钟） 。数据还可以转到和时钟/ RAM 的 1 字节的时间或在突发的多达 31 个字节。在 DS1302 的设计操作非常低的功耗和保存数据和时钟信息不到 1W 。 在 DS1302 的前身是在 DS1202 。
16、除了基本的报时功能， DS1202 ， DS1302 具有的附加功能的双电源引脚的主要和备用电源，可编程的涓流充电器 VCC1 ，并增设 7 个字节的暂存记忆。3.1.23.1.2 方案二方案二由于用 A/D 转换比较麻烦，进而考虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常容易直接读取温度值，进行转换，就可以满足设计要求。在设计时钟电路时，由于实现的功能比较少，利用单片机内部资源，定时/计数器，中断系统就可以完成，需要在用时钟芯片，而且会增加外围电路。3.23.2 方案二的总体设计图方案二的总体设计图温度计、时钟电路设计总体设计框图如图 1 所示，控制器采用单片机AT89S51，温度传感器采用 DS18B20，用 4 位 LED 数码管以并行传送数据实现温度、时钟的显示。851 单片机DS18B20按键控制数码管显示时钟振荡复位电路图图 1 13.2.13.2.1 主控制器主控制器单片机 AT89S51 具有低电压供电和体积小等特点，只需要少量 I/O 口就能满足要求，很适合便携
