课程设计题目：温度采集及显示系统

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1、 课程设计题目：温度采集与显示系统1 课程设计内容1.1设计要求利用STC89C52、DS18B20、LCD1602、AT24C02等元器件设计温度采集与显示系统。系统具有以下功能：1) 能正确检测温度；2) 在1602上实时显示温度；3) 每隔10秒采集一次温度数据并保存到AT24C02；4) 按键按下后，可逐个显示之前采集到的数据；5) 其他功能可根据系统上的资源自行设定。1.2设计任务1) 根据设计内容与要求，弄清系统及各个模块的工作流程，完成电路原理图，包括单片机最小系统模块、LCD显示模块、存储模块、串行口下载模块和电源模块，最终在万用板上焊接，完成整个系统硬件设计。2) 根据设计内

2、容与要求，弄清系统及各个模块的工作流程，完成系统的软件设计，包括系统主程序、温度读取子程序、LCD显示子程序、存储子程序等，可使用汇编语言或是C语言编写，建议使用C语言编写。3) 完成系统的仿真与调试，使得系统在脱机情况下，能稳定可靠的工作。1.3 课程设计原理 基于DS18B20的数字温度计设计主要由数字温度传感器、单片机控制电路、数码显示电路组成。DS18B20 测量温度采用了特有的温度测量技术。它是通过计数时钟周期来实现的。低温度系数振荡器输出的时钟信号通过由高温度系数振荡器产生的门周期而被计数。计数器被预置在与- 55 相对应的一个基权值。如果计数器在高温度系数振荡周期结束前计数到零,

3、表示测量的温度值高于- 55,被预置在- 55 的温度寄存器的值就增加1,然后重复这个过程,直到高温度系数振荡周期结为止这时温度寄存器中的值就是被测温度值,这个值以16 位形式存放在便笺式存贮器中,此温度值可由主机通过发存贮器读命令而读出,读取时低位在前,高位在后。斜率累加器用于补偿温度振荡器的抛物线特性。读出的二进制数可以直接转换为十进制由单片机驱动数码管显示输出。 DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现位的数字值读数方式。温范围55125，在-10+8

4、5时精度为0.5；可编程 的分辨率为912位，对应的可分辨温度分别为0.5、0.25、0.125和0.0625，可实现高精度测温，典型的转换时间为200ms；用户可以设定温度的上下限；独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。DS1820具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少等优点，所以在测量领域得到广泛的运用。2 课程设计思路 3 硬件设计3.1单元模块设计 本节主要介绍系统中单片机STC89C52外围电路重要模块的功能和电路原理图分析。并对电路中的核心器件进行必要的说明单元模块设计3.1.1 时钟电路 图3.1

5、晶振电路 3.1.2 复位电路 图3.2 复位电路 3.1.3 报警电路 图3.3 报警电路3.1.4 温度采集电路图3.4温度采集电路3.1.5 存储电路 图3.5存储电路 3.1.6 LCD显示模块 图3.6LCD模块电路3.1.7按键部分图3.7按键电路3.1.8 串口通信电路图3.8串口通信电路 3.2核心器件介绍3.2.1单片机STC89C52介绍n STC89C52RC 单片机是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机,12 时钟/机器周期和6时钟/机器周 期可以任意选择。 主要特性如下： 工作电压：5.5V3.3V（5V 单片机）/

6、3.8V2.0V（3V 单片机。 1 工作频率范围：040MHz，相当于普通 8051 的 080MHz，实际工作频率可达 48MHz。2 用户应用程序空间为 8K 字节。3 片上集成 512 字节 RAM。 4 通用 I/O 口（32 个）复位后为FFH ，P1/P2/P3/P4 是准双向口/弱上拉,P0 口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为 I/O 口用时，需加上拉电阻。5 ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程） ，无需专用编程器，无 需专用仿真器，可通过串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下载用户程 序，数秒即可完成一片6 具有 EEPROM 功能

7、。7 具有看门狗功能 。8 共 3 个16位定时器/计数器。即定时器 T0、T1、T2。9 外部中断 4 路，下降沿中断或低电平触发电路，Power Down 模式可 由外部中断低电平触发中断方式唤醒。n STC89C52RC 引脚功能说明VCC（40 引脚）：电源电压。 VSS（20 引脚）：接地。 P0 端口（P0.0P0.7 P0.7，3932 引脚） ：P0 口是一个漏极开路的 8 位双向 I/O 口。作为输出端口，每个引脚能驱动 8 个 TTL 负载，对端口 P0 写入 每个引脚能驱动 写入“1”时，可 以作为高阻抗输入。在访问外部程序和数据存储器时 在访问外部程序和数据存储器时，P

8、0 口也可以提供低 8 位 地址和 8 位数据的复用总线 位数据的复用总线。此时，P0 口内部上拉电阻有效。在 Flash ROM 编 在 程时，P0 端口接收指令字节 端口接收指令字节；而在校验程序时，则输出指令字节 则输出指令字节。验证时，要求外接上拉电阻。 P1 端口（P1.0P1.7，18 引脚） ：P1 口是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口。P1 的输出缓冲器可驱动（吸收或者输出电流方式）4 个 TTL 输入。对端 口写入 1 时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这是可用作输入口。P1 口作输入口使用时，因为有内部上拉电阻，那些被外部拉低的引脚会输出一个电 流（ ）

9、。 此外，P1.0 和 P1.1 还可以作为定时器/计数器 2 的外部技术输入（P1.0/T2） 和定时器/计数器 2 的触发输入（P1.1/T2EX） ，具体参见下表： 在对 Flash ROM 编程和程序校验时，P1 接收低 8 位地址。 P2 端口（P2.0P2.7，2128 引脚） ：P2 口是一个带内部上拉电阻的 8 位双 向 I/O 端口。P2 的输出缓冲器可以驱动（吸收或输出电流方式）4 个 TTL 输入。 对端口写入 1 时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，这时可用作输入口。 P2 作为输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会 输出一个电流（I） 。

10、在访问外部程序存储器和 16 位地址的外部数据存储器（如执行“MOVX DPTR”指令）时，P2 送出高 8 位地址。在访问 8 位地址的外部数据存储器（如 执行“MOVX R1”指令）时，P2 口引脚上的内容（就是专用寄存器（SFR）区 中的 P2 寄存器的内容） ，在整个访问期间不会改变。 在对 Flash ROM 编程和程序校验期间， P2也接收高位地址和一些控制信号。 P3 端口（P3.0P3.7，1017 引脚） ：P3 是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 端口。P3 的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4 个 TTL 输入。对端 口写入 1 时，通过内部的上拉电阻把端口

11、拉到高电位，这时可用作输入口。P3 做输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输入一 个电流（ ） 。 在对 Flash ROM 编程或程序校验时，P3 还接收一些控制信号。 P3 口除作为一般 I/O 口外，还有其他一些复用功能，如下所示： RST（9 引脚） ：复位输入。当输入连续两个机器周期以上高电平时为有效， 复位高电平有效。 ALE/ ROG （30 引脚） 地址锁存控制信号 ： （ALE） 是访问外部程序存储器时， 锁存低 8 位地址的输出脉冲。在 Flash 编程时，此引脚（ ROG）也用作编程输入 脉冲。 在一般情况下，ALE 以晶振六分之一的固定频率输出

12、脉冲，可用来作为外部 定时器或时钟使用。然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ALE 脉冲 将会跳过。 XTAL1（19 引脚） ：振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。 XTAL2（18 引脚） ：振荡器反相放大器的输入端。 图3.9 AT89C52引脚图 图3.11 LCD1602引脚图3.2.2 DS18B20介绍 DS18B20是DALLAS公司生产的一线式传感器，具有3引脚TO-92小体积封装形式；温度测量范围为-55摄氏度到+125摄氏度，可编程为9到12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625摄氏度，被侧温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出；其工作电源既可在远

13、端引入，也可采用寄生电源方式产生。CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信，占用问处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。DS18B20主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH个TL、配置寄存器。DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量，用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以0.0625摄氏度/LSB形式表达，其中S为符号位。例如+125摄氏度的数字输出为07DOH，+25.0625摄氏度的数字输出为0191H,-25.0625摄氏度的数字输出为FF6FH,-55摄氏度的数字输出为FC90H.图3.10 DS18B20的两种封装形式

14、DS18B20采用一线通信接口。因为一线通信接口，必须在先完成ROM设定，否则记忆和控制功能将无法使用。主要首先提供以下功能命令之一：读ROM指令0X33， ROM匹配指令0X55，搜索ROM指令0XF0， 跳过ROM指令0XCC， 报警检查指令0XEC。这些指令操作作用在没有一个器件的64位光刻ROM序列号。 3.2.3 LCD1602介绍（LCD1602引脚图见图3.11)1602液晶也叫1602字符型液晶 它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块 它有若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符。每位之间有一个点距的间隔 每行之间也有也有间隔 起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此 所以他不能显示图形。1602LCD是指显示的内容为16X2,即可以显示两行，每行16个字符液晶模块（显示字符和数字）。 液晶显示器各种图形的显示原理:线段的显示 点阵图形式液晶由MN个显示单元组成，假设LCD显示屏有64行，每行有128列，每8列对应1字节的8位，即每行由16字节，共16