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1、单片机课程设计说明书 题 目： 温度检测系统设计 系 部： 专 业： 班 级： 学生姓名: 学 号: 指导教师: 2015年 12 月 14 日单片机课程设计说明书目 录1 设计任务与要求11.1 设计任务11.2 设计要求12 设计方案12.1 设计思路12.2 单片机STC89C52RC22.2.1 单片机STC89C52RC功能介绍22.2.2 STC89C52RC管脚介绍2 2.2.3 STC89C52RC单片机器件参数32.3 温度传感器DS18B2032.3.1 DS18B20的主要特性32.3.2 DS18B20的外形和内部结构32.4 液晶显示器LCD160242.4.1 液晶
2、显示器LCD1602功能介绍4 2.4.2 LCD1602管脚介绍53 硬件电路设计5 3.1 系统框图6 3.2 最小的单片机系统63.2.1 时钟电路6 3.2.2 复位电路6 3.3 温度检测系统设计7 3.4 液晶显示电路设计74 主要参数计算与分析85 软件设计85.1 整体系统分析85.2 程序流程图96 proteus软件仿真107 实物制作117.1 器材清单117.2 最小系统板制作127.3 温度检测系统电路板制作127.4 温度检测展示127.5 焊接点展示137.6 作品检查138 结论14附录15参考文献201 设计任务与要求11 设计任务 利用电阻、瓷片电容、电解电
3、容、12MHz晶振、STC89C52单片机、DS18B20温度传感器、液晶显示器、1P杜邦线彩色、排针、最小系统板、电位器、洞洞板等，完成一个温度检测系统。 1、采用单片机及温度传感器设计温度检测系统； 2、温度检测结果采用液晶显示器输出； 3、必须具有上电自检功能及外接电源，公共地线接口。1. 2 设计思路 1、熟悉此电路工作原理。 2、掌握组装与调试方法。 3、画出Proteus原理图，PCB图。 4、用Proteus仿真。 5、测量范围099摄氏度，精度误差小于1摄氏度。 6、一份设计说明书。 7、做出所设计的系统的实物。2 设计方案2. 1 设计方案 由于本设计是测温电路，可以使用热敏
4、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。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，所以可以采用温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。 故针对上述现象，本文设计了一种由单片机控制的温度采集与显示系统，它以STC89C52单片机为核心，采用温度传感器DS18B20实现对温度信号的采集以及运用LCD1602液晶显示器来显示数据。在温度信号的采集方面，采用D
5、S18B20型温度传感器，与传统的热敏电阻相比，它能够直接读出被测温度，并可根据实际要求通过简单的编码实现912位的数字式读数方式，可在-50300范围内显示数据，在-10+85时精度为0.5。2.2 单片机STC89C52RC2.2.1 单片机STC89C52RC功能介绍 STC89C52RC是STC生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍。具有以下标准功能： 8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，3个16 位
6、定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。另外 STC89C52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，6T/12T可选。2.2.2 STC89C52RC管脚介绍STC89C52RC单片机，选用PDIP封装。管脚如图3-1所示:图2-1 PDIP封装的STC89C52 单片机的引脚功能说明： 1、电源引脚 VCC（40
7、 脚）：电源端，工作电压为5V。 GND（20脚）： 接地端。 2、时钟电路引脚XTAL1（19 脚）和XTAL2（18 脚）。 3、复位 RST（9 脚）。 4、输入输出(I/O)引脚 P0.0-P0.7（39脚-32脚）：输入输出脚，称为P0 口，是一个8 位漏极开路型双向I/O 口，内部不带上拉电阻。 P1.0-P1.7（1脚 - 8脚）：输入输出脚，称为P1 口，是一个带内部上拉电阻的8 位双向I/0 口。 P2.0-P2.7（21脚28脚）：输入输出脚，称为P2 口，是一个带内部上拉电阻的8 位双向I/O 口。 P3.0-P3.7 (10脚17脚）：输入输出脚，称为P3 口，是一个带
8、内部上拉电阻的8 位双向I/O 口。P3 端口具有复用功能。 2.2.3 STC89C52RC单片机器件参数 1、增强型8051单片机，6 时钟/机器周期和12 时钟/机器周期可以任意 选择，指令代码完全兼容传统8051。 2、工作电压：5.5V3.3V（5V单片机）/3.8V2.0V（3V 单片机）。 3、工作频率范围：040MHz，相当于普通8051 的080MHz，实际工作 频率可达48MHz 4、用户应用程序空间为8K字节。 5、片上集成512 字节RAM。 6、通用I/O 口（32 个），复位后为：P0/P1/P2/P3 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
9、，不用加上拉电阻，作为 I/O 口用时，需加上拉电阻。 7、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 8、具有EEPROM 功能。 9、共3 个16 位定时器/计数器。即定时器T0、T1、T2。 10、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。 11、通用异步串行口（UART），还可用定时器软件实现多个UART。 12、工作温度范围：-40+85（工业级）/075（商业级）。 13、PDIP封装。2.3
10、温度传感器DS18B20 DS18B20数字温度传感器接线方便，封装成后可应用于多种场合，如管道式，螺纹式，磁铁吸附式，不锈钢封装式，型号多种多样，有LTM8877，LTM8874等等。主要根据应用场合的不同而改变其外观。2.3.1 DS18B20的主要特性 1、适应电压范围更宽，电压范围:3.05.5V，在寄生电源方式下可由数 据线供电。 2、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。 3、 DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温。 4、DS18B20在使用中不需要任何外围
11、元件，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。 5、温范围-55+125，在-10+85时精度为0.5。 6、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。2.3.2 DS18B20的外形和内部结构 DS18B20内部结构主要由四部分组成:64位光刻ROM 、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的外形及管脚排列如图3-2所示:图2-2 温度传感器DS18B20 DS18B20引脚定义: (1)GND为电源地; (2)DQ为数字信号输入/输出端; (3)VDD为外接供电电源输入
12、端(在寄生电源接线方式时接地)。2.4 液晶显示器LCD16022.4.1 液晶显示器LCD1602功能介绍 1602液晶显示器也叫1602字符型液晶显示器，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。它由若干个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，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形（用自定义CGRAM，显示效果也不好）。如图3-3所示：图2-3液晶显示器LCD16022.4.2 LCD1602管脚介绍LCD1602采用标准的16脚接口，如图3-3所示，其中从左到右为1-16脚
13、： 第1脚：GND为电源地 第2脚：VCC接5V电源正极 第3脚：V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高（对比度过高时会 产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度）。 第4脚：RS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。 第5脚：RW为读写信号线，高电平(1)时进行读操作，低电平(0)时进行写操作。 第6脚：E(或EN)端为使能(enable)端,高电平（1）时读取信息，负跳变时执行指令。 第7-14脚：D0D7为8位双向数据端。第15-16脚：空脚或背灯电源，15脚背光正极，16脚背光负极。2.4.3 LCD1602主要特性 1、3.3V或5V工作电压，对比度可调。 2、内含复位电路。 3、提供各种控制命令,如：清屏、字符闪烁、光标闪烁、显示移位等多种功能。 4、有80字节显示数据存储器DDRAM。 5、内建有192个5X7点阵的字型的字符发生器CGROM。6、8个可由用户自定义的5X7的字符发生器CGRAM。3 硬件电路设计3.1 系统框图温度检测系统由USB接口电源，DS18B20温度传感器组成的温度检测模块，STC89C52单片机组成的核心电路，复位电路、时钟电路及液晶显示器组成的显示电路构成。如图3-
