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1、钦 州学院本科毕业论文（设计） 基于单片机的数字温度计的设计 院 系 物理与电子工程学院 专 业 自动化 学 生 班 级 2010级1班 姓 名 学 号 指导教师单位 物理与电子工程学院 指导教师姓名 指导教师职称 讲师 2014年4月基于单片机的数字温度计的设计 自动化专业2010级 指导教师 摘 要随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到生活、工作、科研等各个领域，已经成为一种比较成熟的技术。本文将介绍一种基于单片机控制的多功能数字温度计，该设计主要包括温度模块和时钟模块，温度模块实现了温度的上下限设置报警功能，当温度不在设定范围内时，可以报警；时钟模块可以同步显示时间日历，日期和时间都
2、可通过按键校整。本系统显示部分采用LCD液晶显示屏显示，工作方便，外形美观。关键词：单片机STC89C52；LCD1602；DS18B20；DS1302Design of digital thermometer based on single chipAutomation professional 2010InstructorAbstractWith the era of progress and development, single-chip technology has spread to live, work, research and other fields, has become
3、 a relatively mature technology. This paper will introduce a single-chip microcomputer-based control of multifunctional digital thermometer. This design includes a temperature module and a clock module. Temperature modules can achieve alarm function by setting the upper and lower limits of temperatu
4、re. When the temperature is not within the set range, it could alarm. And clock modules can simultaneous display the calendar, which date and time can be corrected through the keys. Parts of the system display use LCD liquid crystal display screen, work convenient with beautiful appearance.Key words
5、: Single Chip STC89C52, LCD1602, DS18B20, DS1302 目录前言11 方案论证与系统总体框图11.1 方案论证11.1.1 方案一11.1.2 方案二11.2 系统设计框图22 主要器件功能介绍22.1 STC89C52RC单片机32.2 LCD1602显示屏42.3 DS1302时钟芯片62.3.1 DS1302的寄存器72.3.2 DS1302的读写方式82.4 温度传感器DS18B2092.4.1 DS18B20接口电路102.4.2 DS18B20工作原理102.4.3 DS18B20工作时序133 硬件电路163.1 单片机主控制模块设计16
6、3.2 显示模块设计183.3 时钟电路模块设计183.4 温度测量电路模块设计183.5 报警和按键模块设计203.6 系统总体硬件电路204 软件设计214.1 系统软件程序设计214.2 液晶显示程序224.3 时钟芯片程序234.4 温度传感器程序24总结26致谢27参考文献27附录A29附录B30附录C31钦州学院本科毕业论文(设计)前言时代在变化，科学技术不断地融入人们的生活中，因此单片机的应用越来越广泛。单片机常作为一个核心部件使用，特别是在自动控制系统和实时检测系统中1。数字温度计和数字钟便是其中的代表之一，把单片机结合到温度计和时钟的设计中，使他们实现数字化，大大方便了人们对
7、温度的测量和时间的记录。科学技术能够让旧的东西焕发新的活力，从而改变人们的生活方式。温度是常用到的一个物理量，特别是在石油、化工、环境保护 、医学、工业等领域更是作为必测参数2。对温度的测量就必须用到温度计，传统的温度计有酒精温度计、水银玻璃温度计、热电偶和热电阻温度计等。传统的温度计反应速度慢、读数麻烦等缺点，因此应用起来比较麻烦，在一些领域，传统的温度计往往达不到测量要求3-4。时代在进步，科学技术也快速发展，新技术推动了温度测量方式的变化，无需人员参与就能够自动检测的测温系统被广泛应用。本设计的数字温度计可以实现数字显示，使得读数变得更加方便快捷，同时也能够达到比较高的测量精度。本设计中
8、采用8位单片机作为主控制器件，添加了8管脚封装的时钟芯片，以实现计时功能。测温元件选用的是一种封装类似于三极管的温度传感器，此温度传感器具备把模拟量转变为数字量的功能，大大简化了本设计的电路，提高了系统的稳定性，同时也降低了设计成本。为了具备比较好的显示界面，显示器件采用的是LCD液晶屏，1 方案论证与系统总体框图1.1 方案论证1.1.1 方案一感温器件选用的是日常生活中比较常见的热敏电阻，温度与时间的数字则用LED数码管显示。本系统的测温电路利用热敏电阻的感温效应，采集随被测温度变化的电流值或者电压值，然后经过A/D芯片把模拟量转换成单片机可以处理的数字量，然后用LED数码管将被测温度显示
9、出来。这样的设计方案需用到比较繁杂的A/D转换电路，要比较完整的显示所有内容需用到多位数码管，电路比较繁杂。1.1.2 方案二 选择DS18B20作为测温器件，把测得的温度和同步的时间日历显示在LCD液晶里。本系统仅使用一只DS18B20传感器，DS18B20不仅可以直接读取被测温度值进行显示，而且温度传感器DS18B20具有独特的单总线接口方式，与单片机连接时仅需要一条线既可实现通讯，无需太多外部元件，简化了外围电路5。1602液晶的显示空间大，完全满足温度和日历的显示要求，电路简单，显示信息完整，可以很好的满足设计要求。综上所述，方案一中的电路比较复杂，器件多，不便于调试；方案二的电路相对
10、简单，器件消耗少，并且程序编写也比较简单，所以本设计选用方案二。1.2 系统设计框图主控器模块、显示模块、测温模块和时钟模块是本系统的主要部分，另外还加有一些简单电路，例如复位电路、报警电路和按键等。测温模块的核心器件是DS18B20温度传感器，其应用电路简单，方便使用。计时芯片使用的是DS1302，它能够精准计时，而且能够在失去主电源的情况下由后备电源对它供电，以保证芯片的正常工作。显示模块采用液晶显示屏LCD1602，简洁美观。主控芯片使用STC公司生产的RC系列STC89C52RC单片机。具体系统设计框图如图1.1所示。LCD显示屏时钟温度传感器报警电路按键 复位电路主控制器图1.1 系
11、统设计框图2 主要器件功能介绍2.1 STC89C52RC单片机 STC89C52RC单片机是国内公司生产的一种8位单片机，属于RC系列单片机中的一种。这种系列单片机在出厂时就已经被完全加密，不可能被解密，用户程序可以用ISP/IAP机制写入。它分有DIP-40，PLCC-44，PQFP-44三种封装类型，第一种封装类型是最普遍的，也是最常用的，所以此系统选择了第一种封装类型。此单片机的功耗比较很低，运行速度也比较快，内部带有多达8K容量的可编程存储器，完全满足了本设计的控制要求。芯片中包含着非常灵巧的8位处理器和大容量的可编程存储器，这特性加快了此单片机在很多不同控制领域的使用。此单片机具有
12、这样的一些标准功能，如32 位I/O口线，512字节随机存储器，8k字节可编程存储器，三个16 位 定时器/计数器，内部复位电路，内置4KB带电可擦写可编程只读存储器，掉电时数据不会丢失，可以同时接收与发送数据的串行口。另外它可降至0Hz 静态逻辑操作，有两种软件节电模式可选择。空闲模式下，CPU不工作，但串口、RAM、中断、定时器/计数器仍然工作6。掉电保护方式下，RAM内容不丢失，振荡器不工作，因此单片机停止所有工作，当新中断或硬件复位时，单片机又开始工作。在此采用的STC公司生产的STC89C52RC单片机，它不仅价格便宜，而且焊接简单方便，并有着比较大的存储空间7。其管脚图如下图2.1
13、所示。图2.1 STC89C52单片机管脚图STC89C52RC各个管脚的功能如下8-9：（1）主电源引脚（2根）VCC(Pin40)：电源输入，接正五伏电源；GND(Pin20)：接地。（2）外接晶振引脚（2根）XTAL1(Pin19)：片内振荡电路的输入端；XTAL2(Pin18)：片内振荡电路的输出端。（3）控制引脚（4根）RST/VPP(Pin9)：复位用的引脚，高电平有效，当高电平持续的时间为24个时钟振荡周期时就可以实现单片机的复位操作，如果高电平的持续时间过短将不能复位成功。ALE/PROG(Pin30)：地址锁存允许信号；PSEN(Pin29)：外部存储器读选通信号。EA/VP
14、P(Pin31)：程序存储器的选择脚，当这个管脚接到高电平时指令被从内部程序存储器读取，当这个管脚接到低电平时指令被从外部程序存储器读取。（4）可编程输入/输出引脚（32根）这种类型的单片机中共32个可编程的I/O引脚，每8位作为一个口，共分为4组，分别为P0、P1、P2、P3口。P0口（Pin39Pin32）：8位双向I/O引脚，名称为P0.0P0.7；P1口（Pin1Pin8）：8位准双向I/O引脚，名称为P1.0P1.7； P2口（Pin21Pin28）：8位准双向I/O引脚，名称为P2.0P2.7 ；P3口（Pin10Pin17）：8位准双向I/O引脚，名称为P3.0P3.7。2.2 LCD1602显示屏LCD1602液晶屏，可以显示两行的内容，共有32小格，每个字符占用一个小格子的空间。可以拿来显示符号、数字、字母等的点阵型液晶模块，也可以显示汉字，但是实现的过程相当复杂，1602液晶也常常被叫为1602字符型液晶，它由若干个57或者511等点阵字符位组成，字符可以显示在任何一个点阵字符位上。这种液晶有不少的优点，例如超薄而轻巧、体积较小、显示的内容比较丰富和微功耗等，所以比较受欢迎，它被越来越广泛的应用到袖珍式仪表以及低功耗应用系统中10。比传统的数码管显示它的显示界面有了很大的改
