数字温度表工作方案设计书刘彩琴.doc

数字温度表设计 摘 要 本设计的主要内容是应用单片机和温度传感器设计一个数字温度表，DS18B20是一种可组网的高精度数字温度传感器，由于其具有单总线的独特优点，可以使用户轻松地组建起传感器网络，并可使多点温度测量电路变得简单、可靠。本设计基于数字温度传感器DS18B20，以AT89S52单片机为核心设计此测试系统，具有结构简单、测温精度高、稳定可靠的优点。可实现温度的实时检测和显示，并可设置温度上下极限，配置报警范围。本文给出了系统的硬件电路详细设计和软件设计方法，完成了实验板的制作，经过调试和实验验证，实现了预期的全部功能。 关键词 单片机 温度传感器 温度 1 硬件电路设计 1.1 设备整机结构及硬件电路框图 根据设计要求与设计思路，设计硬件电路框图如图3-1所示，硬件电路由以下8部分组成，即电源电路，单片机最小系统，时钟电路，复位电路，LED显示器驱动电路，4位LED显示器，蜂鸣电路和温度检测电路。系统中AT89S52完成对DS18B20初始化、温度采集、温度转换、温度送显、超温报警及数码显示。 本装置详细组成部分如下： （1）主控模块：AT89S52单片机； （2）传感器电路：DS18B20温度传感器； （3）供电系统：7805稳压电路； （4）报警电路：蜂鸣器电路； （5）显示电路：LED数码管显示。 图3-1 硬件设计电路图 1.2 主控电路中单片机的选型 早期的单片机都是8位或4位的。随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大的提高。而传统的8位单片机的性能也得到了飞速提高，处理能力比起80年代提高了数百倍。 根据初步设计方案的分析，设计一个应用系统，可以选择带有可编程Flash的低功耗、高性能单片机，应用程序直接存储在片内，不用在外部扩展程序存储器，可以简化电路，且提高产品的可靠性。INTEL公司的8051和8751芯片均可选用，还有其他一些厂家生产与51系列相兼容的芯片，例如ATMEL公司生产的AT89SXX系列单片机。鉴于以上要求和比较，本毕业设计采用AT89S52单片机。 AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash。此外还有1000次擦写周期、32个可编程I/O口线、三个16位定时器/计数器、八个中断源、全双工UART串行通道、低功耗空闲和掉电模式、掉电后中断可唤醒、看门狗定时器、双数据指针、掉电标识符 。 AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32 位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 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。 本次毕业设计主要用到P0口、P1口和P2口，所以把相关端口及其连接电路做一下说明： P0口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。 在本设计中用P0口连接上拉电阻和限流电阻后，再连接到LED显示电路的各个段的接口，即用做温度数据的输出口。 P1口：P1口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O口，P1 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。 在本设计中用P1口连接有电流放大驱动作用的三极管，然后再连接到LED显示电路的各个位的接口，用来作位选的输出口。 　　P2口：P2口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。 在本设计中用到P2口的两个端口，一个用来接温度传感器DS18B20,另一个用来接蜂鸣器。 P3口：P3口是一个具有内部上拉电阻的