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1、北京电子科技职业学院 Beijing Electronic Science and Technology Vocational College毕 业 设 计设计题目智能温度系统的设计与制作系 部 电子工程系 专 业 应用电子技术 班 级 08应用电子技术 姓 名 指导教师 2011年 4 月基于单片机温度控制电路的设计与制作摘 要：单片机在检测和控制系统中得到广泛的应用, 温度则是系统常需要测量、控制和保持的一个量。本设计以AT89S52单片机为控制核心，由实时时钟芯片DS1302和数字温度传感器DS18B20构成了一个高温和低温时,分别对相应的器件进行控制的系统。详细地介绍了整个系统的硬件组
2、成结构、工作原理和系统的软件程序设计，重点阐述了时钟模块、显示模块、温度检测模块及相关控制模块等的模块化设计思路与制作。系统采用液晶LCD1602作为显示器，具有实时时间显示、环境温度显示，显示系统连续工作前24小时整点的温度值。关键词：AT89S52单片机；DS1302；DS18B20；LCD1602；AD；智能温控；Abstract：Microcomputer in the detection and control system has been widely used in the temperature is system, usually need to be measuremen
3、t, control and maintain a quantity. This design with AT89S52 microcontroller as control core, by real time clock chip DS1302 and digital temperature sensor DS18B20 constitute a high temperature and low temperature respectively on the corresponding device to control system. Introduced the whole syste
4、ms hardware structure, working principle and system software program design in detail, expounds the clock module, display module, temperature detecting module and related control module of modularization design and production. System adopts LCD monitor, LCD1602 as with real-time time display, enviro
5、nmental temperature display, display the system worked 24 hours before the temperature on the hour value. Key words: AT89S52single-chip； ds1302；ds18b20； lcd1602；AD；Intelligent temperature controller ；目录v 第一章 单片机介绍v 1.1单片机v 1.2单片机的特点v 1.3单片机的分类v 1.4单片机的发展v 第二章 设计方案v 2.1硬件设计方案v 2.2 软件设计方案v 第三章 系统硬件设计v
6、 3.1总体电路框图v 3.2单元电路设计v 3.2.1单片机模块v 3.2.2时钟模块v 3.2.3温度采集模块v 3.2.4液晶显示模块v 3.2.5 电源电路v 第四章 系统软件设计v 4.1总体软件设计图v 4.2时钟驱动程序：v 4.3温度数据采集：v 4.4液晶驱动程序：v 第五章 综合调试v 第六章 总结v 附录第一章单片机介绍1.1 单片机单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电
7、路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。 1.2 单片机的特点1、芯片虽小，五脏俱全，是单片机主要特点之一。其内部设有程序存储器、数据存储器、各种接口电路。而大型的处理器运算速度较高，运算器位数较多，处理能力较强，但需要在外部配置接口电路。2、单片机主频一般在100MHZ以下，适合用于独立工作的小型产品之中，引脚数量从几个到百余个。3、应用简单、灵活，可用汇编语言及C语言开发单片机产品。1.3 单片机的分类1.按应用领域可分为：家电类，工控类，通信类，个人信息终端类等等；2.按通用性可分为：通用型和专用型。 通用型单片机的主要特点是：内部资源比较丰富，性能全面，而且通用性强，可履盖
8、多种应用要求。所谓资源丰富就是指功能强。性能全面通用性强就是指可以应用在非常广泛的领域。通用型单片机的用途很广泛，使用不同的接口电路及编制不同的应用程序就可完成不同的功能。小到家用电器仪器仪表，大到机器设备和整套生产线都可用单片机来实现自动化控制。 专用型单片机的主要特点是：针对某一种产品或某一种控制应用而专门设计的，设计时已使结构最简，软硬件应用最优，可靠性及应用成本最佳。专用型单片机用途比较专一，出厂时程序已经一次性固化好，不能再修该的单片机。例如电子表里的单片机就是其中的一种。其生产成本很低。3.按总线结构可分为总线型和非总线型。如我们常常见到的89C51单片机就是总线结构。89C51单
9、片机内部有数据总线，地址总线，还有控制总线（WR，RD，EA，ALE等）。1.4 单片机的发展与前景现在可以说单片机是百花齐放，百家争鸣的时期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的单片机，从8位、16位到32位，数不胜数，应有尽有，有与主流C51系列兼容的，也有不兼容的，但它们各具特色，互成互补，为单片机的应用提供广阔的天地。纵观单片机的发展过程，可以预示单片机的发展趋势，大致有：1.低功耗CMOS化 MCS-51系列的8031推出时的功耗达630mW，而现在的单片机普遍都在100mW左右，随着对单片机功耗要求越来越低，现在的各个单片机制造商基本都采用了CMOS(互补金属氧化物半导体工艺)。象
10、80C51就采用了HMOS(即高密度金属氧化物半导体工艺)和CHMOS(互补高密度金属氧化物半导体工艺)。CMOS虽然功耗较低，但由于其物理特征决定其工作速度不够高，而CHMOS则具备了高速和低功耗的特点，这些特征，更适合于在要求低功耗象电池供电的应用场合。所以这种工艺将是今后一段时期单片机发展的主要途径2.微型单片化 现在常规的单片机普遍都是将中央处理器(CPU)、随机存取数据存储(RAM)、只读程序存储器(ROM)、并行和串行通信接口，中断系统、定时电路、时钟电路集成在一块单一的芯片上，增强型的单片机集成了如A/D转换器、PMW(脉宽调制电路)、WDT(看门狗)、有些单片机将LCD(液晶)
11、驱动电路都集成在单一的芯片上，这样单片机包含的单元电路就更多，功能就越强大。甚至单片机厂商还可以根据用户的要求量身定做，制造出具有自己特色的单片机芯片。此外，现在的产品普遍要求体积小、重量轻，这就要求单片机除了功能强和功耗低外，还要求其体积要小。现在的许多单片机都具有多种封装形式，其中SMD(表面封装)越来越受欢迎，使得由单片机构成的系统正朝微型化方向发展。3.主流与多品种共存 现在虽然单片机的品种繁多，各具特色，但仍以80C51为核心的单片机占主流，兼容其结构和指令系统的有PHILIPS公司的产品，ATMEL公司的产品和中国台湾的Winbond系列单片机。所以C8051为核心的单片机占据了半
12、壁江山。而Microchip公司的PIC精简指令集(RISC)也有着强劲的发展势头，中国台湾的HOLTEK公司近年的单片机产量与日俱增，与其低价质优的优势，占据一定的市场分额。此外还有MOTOROLA公司的产品，日本几大公司的专用单片机。在一定的时期内，这种情形将得以延续，将不存在某个单片机一统天下的垄断局面，走的是依存互补，相辅相成、共同发展的道路。单片机的发展趋势 目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。下面是单片机的主要发展趋势。 CMOS化 近年，由于CHMOS技术的进小，大大地促进了单
13、片机的CMOS化。CMOS芯片除了低功耗特性之外，还具有功耗的可控性，使单片机可以工作在功耗精细管理状态。这也是今后以80C51取代8051为标准MCU芯片的原因。因为单片机芯片多数是采用CMOS（金属栅氧化物）半导体工艺生产。CMOS电路的特点是低功耗、高密度、低速度、低价格。采用双极型半导体工艺的TTL电路速度快，但功耗和芯片面积较大。随着技术和工艺水平的提高，又出现了HMOS（高密度、高速度MOS）和CHMOS工艺。CHMOS和HMOS工艺的结合。目前生产的CHMOS电路已达到LSTTL的速度，传输延迟时间小于2ns，它的综合优势已在于TTL电路。因而，在单片机领域CMOS正在逐渐取代T
14、TL电路。 低功耗化 单片机的功耗已从Ma级，甚至1uA以下；使用电压在36V之间，完全适应电池工作。低功耗化的效应不仅是功耗低，而且带来了产品的高可靠性、高抗干扰能力以及产品的便携化。 低电压化 几乎所有的单片机都有WAIT、STOP等省电运行方式。允许使用的电压范围越来越宽，一般在36V范围内工作。低电压供电的单片机电源下限已可达12V。目前0.8V供电的单片机已经问世。 低噪声与高可靠性 为提高单片机的抗电磁干扰能力，使产品能适应恶劣的工作环境，满足电磁兼容性方面更高标准的要求，各单片厂家在单片机内部电路中都采用了新的技术措施。 大容量化 以往单片机内的ROM为1KB4KB，RAM为64
15、128B。但在需要复杂控制的场合，该存储容量是不够的，必须进行外接扩充。为了适应这种领域的要求，须运用新的工艺，使片内存储器大容量化。目前，单片机内ROM最大可达64KB，RAM最大为2KB。 高性能化 主要是指进一步改进CPU的性能，加快指令运算的速度和提高系统控制的可靠性。采用精简指令集（RISC）结构和流水线技术，可以大幅度提高运行速度。现指令速度最高者已达100MIPS（Million Instruction Per Seconds，即兆指令每秒），并加强了位处理功能、中断和定时控制功能。这类单片机的运算速度比标准的单片机高出10倍以上。由于这类单片机有极高的指令速度，就可以用软件模拟其I/O功能，由此引入了虚拟外设的新概念。 小容量、低价格化 与上述相反，以4位、8位机为中心的小容量、低价格化也是发展动向之一。这类单片机的用途是把以往用数字逻辑集成电路组成的控制电路单片化，可广泛
