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1、上海第二工业大学 机器人2课程设计 机器人2课程设计题 目: 基于单片机的温度传感器学 号：20134823091,20134823143，20134823188 姓 名：_王秀峰、付帅、雷强 班 级： 13自动C1 专 业：自动化专业 _学 院：工学部 _入学时间： 2013.9 _指导教师： 马良伟 _日 期： 2015年6 月 1日摘要该系统是设计一个能在液晶屏幕上显示当前日期和温度的单片机控制系统。本设计多功能数字始终系统是由中央控制器、始终系统、温度检测器、显示器和键盘部分主成。控制器采用单片机AT89C52，温度检测部分采用DS18B20温度传感器，其温度测量范围为55125，精确
2、到0.5。数字温度计所测量的温度采用数字显示时钟系统采用时钟芯片DS1302，用LCD液晶1602作为显示器。关键词：传感器；控制器；显示器；时钟芯片目录1绪论11.1设计目的及意义11.2设计任务11.3设计系统的主要功能12系统总体方案及硬件设计22.1系统总体方案22.2系统设计总框图22.3硬件设计22.3.1单片机最小系统设计22.3.2 时钟电路42.3.3报警电路设计52.3.4 LCD1602液晶屏介绍及电路62.3.5 DS18B20温度传感器介绍及电路设计83.软件设计153.1主程序流程图153.2定时中断子程序流程图173.3 DS18B20程序流程图173.4程序设计
3、204设计总结和感悟21参考文献23附录241绪论1.1设计目的及意义学习并使用单片机才能使自己学过的知识得到巩固，有更深层次的理解，使用各种传感器的同时还能加强对传感器的认识，在完成电子设计的同时还能学到很多的电子技术的知识。学会独立深入的思考，提高自己的自学能力和独立分析问题的能力，把理论知识运用到实际的问题当中，做到学以致用，同时培养科学严谨的态度。1.2设计任务本文设计的基于STC89C52单片机温度时间显示器 采用STCT89C52单片机，月、日、时、分、秒、星期、温度等信息使用LCD1602液晶屏显示。本系统共有7种模式，在电路中通过四个按键key1、key2、key3和key4来
4、进行模式选择1.3设计系统的主要功能(1)能显示时分秒星期温度模式。(2)利用key1-4修改时间，进行模式选择。2系统总体方案及硬件设计2.1系统总体方案(1)由于LED1602液晶显示屏体积较小、功耗低、显示操作简单，得到广泛的使用，本设计的显示内容在LCD1602上进行输出。(2)时间的定时用单片机的定时器中断。修改时间和闹钟手动按键控制，报警声通过蜂鸣器发出。这样可以使得硬件电路设计较为简单，且软件设计也易于实现，并能够降低成本。(3)核心控制器采用STC89C52单片机，该芯片稳定性高，操作简单，功能强、通用性好、价格便宜，且易于控制。加上外围器件（数码管、排阻、按键和蜂鸣器）和应用
5、程序，便构成了相应的应用系统。2.2系统设计总框图（如图1所示）图1系统设计总框图2.3硬件设计2.3.1单片机最小系统设计（1）芯片：STC89C52STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案，所以本设计采用该芯片。具有以下标准功能： 8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O
6、 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，3个16 位定时器/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。图2 STC89C52单片机引脚图STC89C52管脚说明如下：供电电压端。：接地端。P0口：P0口为三态双向口，能
7、带8个TTL电路。P1口：P1口是一个内部带上拉电阻的8位准双向I/O口（使用前有一个准备动作），负载能力为4个TTL电路。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口：P2口为一个内部带上拉电阻的8位准双向I/O口，P2口缓冲器可接收、输出4个TTL门电流。P3口：P3口是一个内部带上拉电阻的准双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。：为复位信号输入端。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期(24个时钟周期)以上的高电平时间。：为地址锁存允许信号，当访问外部存储器时，用来锁存口送出的低8位地址信号。：外部程序存储器的读选通信号。在由外部程序存储器取指期间，产生负脉冲做
8、为外部的选通信号，每个机器周期两次有效。 ：访问外部程序存储器控制信号。：晶体振荡电路的反向器输入端。：晶体振荡电路的反向器输出端。2.3.2 时钟电路（1）单片机的时钟产生方法有两种: 内部时钟方式和外部时钟方式。 本系统中AT89C51单片机采用内部时钟方式。最常用的内部时钟方式是采用外接晶体和电容组成的并联谐振回路。振荡晶体可在1.2MHz12MHz之间。电容值无严格要求，但电容取值对振荡频率输出的稳定性、大小和振荡电路起振速度有少许影响，一般可在20pF100pF之间取值。STC89C52单片机的时钟电路如图3所示。图3 STC89C52单片机的时钟电路(2) 复位电路复位是单片机的初
9、始化操作。单片机系统在上电启动运行时，都需要先复位。其作用是使CPU和系统中其他部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。单片机的外部复位电路有上电自动复位和按键手动复位两种。本系统中STC89C52单片机采用上电加按键手动复位电路，如图4所示。图4 STC89C52单片机的复位电路2.3.3报警电路设计为实现设计的定时闹钟系统在定时时间到时发出报警声，采用蜂鸣器作为报警发声装置。在本设计中有多种报警声可供选择，可选择报警时播放音乐。报警电路设计如图5所示。图5报警电路2.3.4 LCD1602液晶屏介绍及电路本系统采用LCD1602液晶屏显示时间、温度、留言等信息，本次使用的LCD
10、1602液晶为5V电压驱动，带背光，可显示两行，每行16个字符，不能显示汉字，内置含128个字符的ASII字符集字库，只有并行接口，无串行接口。（1）液晶显示器液晶是一种高分子材料，因为其特殊的物理、化学、光学特性，20世纪中叶开始广泛应用在轻薄显示器上。液晶显示器的主要原理是以电流刺激液晶分子产生点、线、面并配合背景灯管构成的画面。为叙述简便，通常把各种液晶显示器都直接叫做液晶。1602LCD分为带背光和不带背光两种，基控制器大部分为HD44780，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别，两者尺寸差别如图6所示图6 带背光与不带背光尺寸差别1602LCD主要技术参数：显示容量:1
11、62个字符芯片工作电压:4.55.5V工作电流:2.0mA(5.0V)模块最佳工作电压:5.0V字符尺寸:2.954.35(WH)mm引脚功能说明1602LCD采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表二所示:表1 LCD1602引脚说明编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液晶显示偏压11D4数据4RS数据/命令选择12D5数据5R/W读/写选择13D6数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA背光源正极8D1数据16BLK背光源负极第1脚：VSS为地电源。第2脚：VDD接5V正电源。第3脚：VL为液晶显示器
12、对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，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，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第714脚：D0D7为8位双向数据线。第15脚：背光源正极。第16脚：背光源负极。（2） 硬件原理图1602液晶显示模块
13、可以和单片机STC89C52直接接口，电路如图7所示。图7 LCD1602硬件原理图2.3.5 DS18B20温度传感器介绍及电路设计单总线数字温度传感器芯片DS18B20是美国DALLAS半导体公司（现已并入MAXIM公司）于20世纪90年代新推出的一种串行总线技术。该技术只需要一根信号线（将计算机的地址线、数据线、控制线合为一根信号线）便可完成串行通信。单根信号线，既传输时钟，又传输数据，而且数据传输是双向的，在信号线上可挂上许多测控对象，电源也由这根信号线供给，所以在单片机的低速（约100kbps以下的速率）测控系统中，使用单根总线技术可以简化线路结构，减少硬件开销（1）DS18B20温
14、度传感器特性适应电压范围宽，电压范围在3.05.5V，在寄生电源方式下可由数据线供电。独特的单线接口方式，它与微处理器连接在一起的时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通信。支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三条线上，实现组网多点测温。在使用中不需要任何外围元件，全部传感器元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。测温范围-55C+125C，在-10C +85C时精度为0.5C。可编程分辨率为912位，对应的可分辨温度分别为0.5C，0.25C，0.125C和0.0625C，可实现高精度测温。在9位分辨率时，最多在93.75ms内把温度转换为数字；12位分辨率时，最多在750ms内把温度转换为数字，显然速度更快。测量温度结果直接输出数字温度信号，以“一线总线”串行传送给CPU，同时可传送CRC检验码，具有极强的抗干扰纠错能力。负压性。电源极性接反时，芯片不会因发热二烧毁，但不能正常工作。（2）工作原理DS18B20的测温原理如图8所示，图中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1，高温度系数晶振随温度变化其震
