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1、 微机原理及应用课程设计说明书仿真 C语言程序 原理图 等，联系 153893706交通与汽车工程学院课程设计说明书课 程 名 称: 微机原理及应用课程设计 课 程 代 码: 8234570 题 目: 基于单片机数字温度计设计 年级/专业/班: 2009级汽电四班 学 生 姓 名: 学 号: 开 始 时 间: 2012 年 07 月 02 日完 成 时 间: 2012 年 07 月 06 日课程设计成绩：学习态度及平时成绩（30）技术水平与实际能力（20）创新（5）说明书（计算书、图纸、分析报告）撰写质量（45）总 分（100）指导教师签名： 年 月 日 目 录摘 要2 1 引 言3 1.1
2、问题的提出31.2任务与分析 3 2 系统方案设计5 2.1 系统设计方案 5 2.2 系统总体框图6 3 系统硬件电路设计73.1 89C51单片机7 3.2 数字温度传感器DS18B209 4 系统软件设计144.1 proteus软件环境介绍14 4.2 Protel软件环境介绍15 4.3 程序流程图155 系统调试过程23 结 论27 致 谢28参考文献29 附录30 摘 要 本文设计了一种基于单片机AT89C51的温度测量、显示及报警的装置，系统采用AT89C51进行智能控制，利用DS18B20芯片实现了温度的测量，并将测量的温度使用4位LED数码管进行显示。当测量的温度超出251
3、00时，利用蜂鸣器进行报警，此外用户还可以通过独立按键电路，根据需要自行设计水温稳定报警限值。系统硬件主要由控制电路、温度采集电路、显示电路和报警电路等部分组成；系统软件采用C语言编程；该系统能实现水温温度的测量、显示及限值报警功能，在现代小型轿车上具有一定的应用价值。关键词：温度测量，AT89C51单片机，DS18B20温度传感器1 引 言 1.1 问题的提出 随着人们生活水平的提高，对生活环境的要求也越来越高，家用轿车的电器装置越来越趋于自动控制乃至于智能控制，现代轿车上对冷却水温度的显示只是一个模糊的范围，没有具体的水温温度值显示，而冷却水的温度对发动机的正常工作温度影响很大。通常水冷式
4、发动机正常的工作温度在8090，水温过高，会引起金属材料膨胀，破坏正常的工作间隙，容易导致活塞咬死、拉缸等故障，并且还会使润滑油变稀，从而加速油液氧化变质，进一步加速气缸磨损；水温过低，同样也会损坏发动机。而造成冷却水水温异常的原因也有很多，比如说：水箱风扇不转，散热器散热不良，节温器无法正常打开，冷却液不足，水泵工作不良，水温传感器、仪表及电路异常等，如果不及时发现冷却水温度异常，不及时处理造成温度异常的原因，那么给轿车发动机带来的危害有可能会进一步扩大，同时也会轿车用户带来很多不必要的损失。针对目前的这种情况，发动机冷却水水温的数字显示显得尤为重要，为了能够为轿车用户提供比较方便、直观的冷
5、却水温度，本文就通过51系列单片机AT89C51来设计了一个发动机冷却水水温的测量与数字显示装置。该设计可以实现发动机冷却水水温的实时测量，温度信息通过数码管直观的显示给轿车用户，轿车用户也可以根据需求，适当的通过独立按键自行设定温度的报警值，当测量的水温超过用户设置的报警温度限值时，蜂鸣器发声报警，以此提醒用户注意发动机冷却水水温异常，以便轿车用户可以及时的检查水温异常的原因，避免轿车因水温异常出现故障，甚至导致某些交通事故，提高了轿车的使用性能，为轿车用户增加了安全性。1.2任务与分析 本次设计的系统的控制中心是89C51单片机。首先，在Protel软件环境中进行硬件电路图的设计。然后在8
6、051软件环境中进行系统的软件编程，并进行程序源文件的编译和调试，最后生成.hex文件。此.hex文件是硬件电路运行实现的源代码来源。把.hex文件加载到AT89C51单片机芯片，然后在Proteus软件环境中运行硬件电路，温度的大小就可以正常显示了。 本设计的系统主要由:AT89C51为中央处理芯片，用于数据处理，初值设定。时钟芯片DS1302是本例的核心模块，由他提供时钟信息并由LED显示，用C语言进行编程。本系统可以分为以下4大模块： 能用汇编语言或其它可编译的语言（如C51语言）编写51系列的单片计算机系统程序。 能用一种工具软件绘制电路原理图，对硬件系统电路各个器件能正确地标出连接编
7、号。 对软件的各个子程序能顺利的调试通过。 调试整个系统，使其能按设计要求正确的工作。 完成毕业设计的说明书一份。 完成与毕业设计内容相关的英文资料翻译。 对温度传感器的测量精度要求达到误差小于12 系统方案设计2.1 系统设计方案2.1.1 温度测量电路的设计方案论证与选择方案一：采用传统的温度传感器测量水温。传统的单片机温度检测系统采用热电偶和热电阻测量温度，而热电偶和热电阻测出的一般都是电压，须包含模拟测量电路及A/D转换电路将其转换成对应的温度，且占用单片机的引脚多，有时还需要I/O扩展接口芯片，需要比较多的外部硬件电路支持，硬件电路复杂，软件调试复杂，降低了系统的可靠性，且制作成本高
8、。方案二：采用DALLAS公司生产的数字温度传感器DS18B20测量水温。使用DS18B20测量温度，能代替模拟温度传感器和信号处理电路，完成温度的采集，并在其内部就能进行A/D转换处理测量到的数据，输出的数字量能直接与单片机AT89C51进行通信，无需外加A/D转换器，转换速度快，简化了系统的外围电路，降低了制作成本，提高了系统的集成度，且其测量精度能达到设计要求的1。综上所述，选择方案二采用数字温度传感器DS18B20完成温度的采集和数据的处理，组成温度测量电路。2.1.2 温度显示方式选择方案一：采用字符型LCD显示。LCD具有轻薄短小、低耗电量、无辐射危险，平面直角显示以及影像稳定不闪
9、烁等优势，可视面积大，画面效果好，分辨率高，抗干扰能力强等特点。但由于只显示水温这样的数字，信息量比较小，且由于LCD液晶是以点阵的模式显示各种符号，需要利用控制芯片创建字符库，编程工作量大，控制器的资源占用较多，其制作成本也偏高。在使用时，不能有静电干扰，否则容易烧坏液晶的显示芯片，不易维护。方案二：采用LED数码管显示。LED数码管具有：低能耗、低损耗、低压、寿命长、耐老化、防晒、防潮、防火、防高（低）温，对外界环境要求低，易于维护的优点，同时其精度比较高，称量快，精确可靠，操作简单。数码管采用BCD编码显示数字，程序编译容易，资源占用较少，制作成本也较低。综上所述，选择方案二采用LED数
10、码管显示测量的水温。2.2 系统总体框图2.1 系统组成 经过方案的比较与论证，最终确定的系统框图如图1.2.1所示。其中由温度传感器DS18B20完成温度数据的采集和处理，直接与单片机通信，将测量的温度送入4位LED数码管显示电路中显示，当测量的水温超过设定的正常范围时，利用蜂鸣器报警电路进行报警提示。图2-1 系统设计框图3 系统硬件电路设计3.1 89C51单片机 AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT8
11、9C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。图3-1 89C51单片机引脚图 89C51单片机与早期Intel的8051/8751/8031芯片的外部引脚和指令系统完全兼容，只不过用Flash ROM 替代了ROM/EPROM
12、而已3。89C51单片机内部结构如图所示。图3-2 89C51单片机内部结构示意图各引脚的功能如下：VCC：供电电压。 GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高3。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输
13、出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口：P3口管脚是
14、8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR 8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。 /EA：当/EA保持低电平时，则在此期间CPU只访问外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，则执行内部程序存储器中的程序。在FLASH编程期间，此引脚
