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设计题目：_____基于 80C51 单片机和 DS18B20 的数字温度计__ 设计内容与要求：

设计内容：采用 STC89C51 单片机，DS18B20 数字温度采集器件，单 总线驱动等电路设计制作一个点在温度计，能利用 1602LCD 液晶显示 温度。 设计要求：1）单片机系统扩展设计； 、 2）温度采集设计； 3）显示功能设计；

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本次的设计主要是利用了单片机 80C51 和数字温度传感器 DS18B20 测量温度 信号，计算后可以在 LCD 数码管 1602 上显示相应的温度值。

温度测量范围为-55~125℃，精确度为 0.1℃。

初 始 化、 设 置常量

调 用 数据 处 理子程序

四、功能模块及原理说明

温度计采用 80C51 单片机作为微处理器， 温度计系统的外围接口电路由晶振、 LCD 显示电路、复位电路、温度检测电路、LCD 驱动电路。温度计系统的的硬件

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温度计的工作过程是：初始化其接收需要检测的温度，并一直处于检测状态， 并将检测到的温度值读取，并转化为十进制数值，通过 LCD 显示出来，再显示温 度,方便用户来读数使用记录数据。 具体实现方法是：单片机将从 P3.3 管脚读进来的数据进行处理，P0.1 到 P0.7 为数码管的段选端口，通过 RP1 的驱动对 LCD 进行驱动。

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//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 //R/W 为读写信号,低电平时进行写操作。当 RS 和 R/W 共同为低电 //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 //写指令

平时可以写入指令或者显示地址。

//RS 为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器 //R/W 为读写信号线,低电平时进行写操作.当 RS 为高电平 R/W 为

低电平时可以写入数据 //写数据

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通过本次课程设计我感觉自己收获很多，本次实验是我们在上次做的一个用 1602 显示时间程序的基础上改进而来的，我们上次实验中遇到了很多问题，运行 结果一直显示不出来，最后在老师的帮助下解决了，这个过程中我学会了一些解 决问题的方法。本次试验过程中我了解了 DS18B20 的相关知识和应用，并通过烧 写程序用单片机显示温度，感觉不仅收获了知识而且整个过程比较有意思。当然 我们还有一些不足，程序设计功能单一，使用范围有限，一些错误信息考虑不到 位，有待于进一步改进，例如利用本次实验设计的整体思路还可以测量空气中的 湿度，颗粒物含量等。能够顺利完成本次实验设计我还要感谢我的团队成员，在 和我团队成员的相处中我们有过不一致的意见和看法，因为我的急躁，甚至还发 生过一些小小的不愉快，但最后我们都以大局为重，整个过程相处比较和睦，这 对我以后与人相处都有所帮助。

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题 目 热敏电阻温度控制系统设计 院 系 信息与电气工程学院 专 业 电子信息工程 2 班 姓 名 王月香

指导教师 常新华 日 期

第一部分：设计背景………………………………………………………3 第二部分：系统主要功能…………………………………………………5 第三部分：电路设计与参数选择…………………………………………5 第四部分：系统软件设计…………………………………………………11 第五部分：系统调试与仪器使用…………………………………………21 第六部分：测试数据与结果分析…………………………………………23 第七部分：使用说明书……………………………………………………23 第八部分：总结……………………………………………………………24

热敏电阻温度采集系统设计

温度在人类的生活中扮演着极其重要的角色,在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等行业温度的测量及为重要。本次课程设计采用单片机了

STC12C5A60S2和50K NTC热敏电阻为核心器件来设计热敏电阻测温系统。通过NTC热敏电阻对外界温度信号进行采集，由于热敏电阻的阻值随外界温度变化而变化，再通过测量电路把阻值的变化转换为电压的变化，利用STC12C5A60S2单片机的集成AD把采集到的模拟电压信号转换为数字信号，利用单片机对数字信号进行处理后就可以得到相应的温度值，从而完成了对温度的测量。

该系统采用了STC12C5A60S2单片机、NTC热敏电阻、共阴极数码管显示、电容、排阻、晶振、电阻等元器件。

关键字：STC12C5A60S2单片机、热敏电阻、测温系统

在人类的生活环境中，温度扮演着极其重要的角色。无论你生活在哪里，从事什么工作，无时无刻不在与温度打着交道。自18世纪工业革命以来，工业发展对是否能掌握温度有着绝对的联系。在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等等行业，可以说几乎80%的工业部门都不得不考虑着温度的因素。温度对于工业如此重要，由此推进了温度传感器的发展。进入21世纪后，温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。

在工农业生产中，温度检测及其控制占有举足轻重的地位，随着现代信息技术的飞速发展和传统工业改造的逐步实现 ，能够独立工作的温度检测和显示系统已经应用于诸多领域。要达到较高的测量精度需要很好的解决引线误差补偿问题、多点测量切换误差问题和放大电路零点漂移误差等问题，使温度检测复杂化。模拟信号在长距离传输过程中，抗电磁干扰时令设计者伤脑筋的问题，对于多点温度检测的场合，各被检测点到监测装置之间引线距离往往不同，此外，各敏感元件参数的不一致，这些都是造成误差的原因，并且难以完全清除。

单片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等优点，成为自动化和各个测控领域中必不可少且广泛应用的器件，尤其在日常生活中也发挥越来越大的作用。采用单片机对温度采集进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控数据的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。

本系统测量的温度范围为0-99摄氏度,可以通过数码管直观地显示出当前温度值。

如图1所示，当外界温度变化时，热敏电阻的阻值随着发生变化，热敏电阻上分得的电压发生变化，通过单片机的IO口和集成AD可以获得热敏电阻的电压值为V，通过计算得出热敏电阻的阻值变化规律R=V*R1/(5-V)。由于热敏电阻的阻值与温度有表1的对应关系，将各对应值用数组形式写入程序，通过查表便可以得到此时外界的温度值。

由已经给出的温度与电阻的数据写成两个矩阵，然后把这两个矩阵写入到Matlab中，然后使用matlab2013中的拟合工具进行曲线的拟合和图形的绘制

下表为温度与电阻的关系：

由上述表格绘制的温度与电阻的特性曲线：

下一步使用VC6.0进行数学建模，并且对算法的正确性进行验证： 程序代码为：

3、 元器件选用及连接

系统所用的元器件及说明如表2所示。引脚连接安排为：P1.1引脚接热敏

热敏电阻器的热敏电阻有电阻值随温度升高而升高的正温度系数（简称PTC）热敏电阻和电阻值随温度升高而降低的负温度系数（简称NTC）热敏电阻。

NTC热敏电阻器，是一种以过渡金属氧化物为主要原材料，采用电子陶瓷工艺制成的热敏半导体陶瓷组件。这种组件的电阻值随温度升高而降低，利用这一特性可制成测温、温度补偿和控温组件，又可以制成功率型组件，抑制电路的浪涌电流。

电阻温度特性可以近似地用下式来表示： R= R*EXP[B*(1/T-1/T)] 式中：RT、RN分别表示NTC在温度T(K)和额定额定温度TN (K)下的电阻值，单位Ω，T、TN 为温度，单位K（TN(k)=273.15+TN(℃)）。B，称作B值，NTC热敏电阻特定的材料常数(Beta)。由于B值同样是随温度而变化的，因此NTC热敏电阻的实际特性，只能粗略地用指数关系来描述，所以这种方法只能以一定的精度来描述额定温度或电阻值附近的有限的范围。

电阻－温度关系： NTC热敏电阻器CWF2-502F3950各温度点的电阻值，即电阻－温度关系表。NTC热敏电阻器CWF2-502F3950的测温范围为[-55℃,125℃]，其电阻值的变化范围为[250062Ω,242.64Ω]。如表1所示，列举了2-42摄氏度的电阻－温度关系。

⒉ STC12C5A60S2单片机的选用及单片机资源安排

本次课程设计核心元件是单片机STC12C5A60S2，下面对STC12C5A60S2做简单的概述。

STC12C5A60S2单片机中包含中央处理器（CPU）、程序存储器（Flash）、数据存储区（SRAM）、定时/计数器、UART串口、串口2、I/O接口、高速A/D转换、SPI接口、PCA、看门狗及片内R/C振动器和外部晶振等模块。STC12C5A60S2系列单片机几乎包含了数据采集和控制中所需的所有单元模块，可称得上一个片内系统。

60KB的Flash片内程序存储器、256字节的内部随机存取数据存储器（RAM）、1024字节的外部存储器、1K字节的数据Flash存储（EEPROM）、ISP（在系统可编程）/IAP(在应用可编程)、

、内部集成MAX810专用复位电路、外部掉电检测电路、时钟源：外部精度晶体/时钟，内部R/C振荡器、4个16位定时器、3个时钟输出口、7个外部中断I/O口、PWM(2路)/PCA(可编程计数器阵列，2路)、A/D转换，10位精度ADC,共8路.

本次课程设计，主要应用了STC12C5A60S2单片机中中央处理器（CPU）、高速A/D转换、外部晶振等模块。

C语言程序流程图及代码

1、系统调试的仪器选用及其使用

2、系统调试及调试故障的检测与分析

第一步 用下载程序的电路板和电脑给单片机下载编写好的程序

第二步 将下载好的单片机安装在设计的电路板上，给电路板接上5V的电源（接上电源后，数码管没有显示。分析：电路出现短路或者断路或者连线有误 ；检测：用万用表测量单片机正负引脚有电压，测量各引脚之间的电阻，核对电路图及其电路板上的连线，一切正常。分析：电路板焊接无误，程序出现问题）

第三步 在电脑上修改原有的程序，并且将程序下载到下载电路板上，用下载电路板上的热敏电阻测温系统进行检测（修改程序后，数码管有显示，但是没有规律 分析：程序出现错误）

第四步 在电脑上继续修改原有的程序，并且将程序下载到下载电路板上，用下载电路板上的热敏电阻测温系统进行检测（修改程序后，数码管有显示，且运行正常） 第五步 将修改好的程序用下载程序的电路板和电脑下载到单片机（数码管显示正常，但是与下载电路板上的热敏电阻测温系统有1摄氏度的温度差距，并且显示的温度数字不停地左右跳动 分析：实际电路使用的电阻和程序里给定的电阻有差距，A/D转换扫描的频率太快；检测：修改程序，将温度计算公式加1，减小A/D转换扫描的频率）

第六步 将修改好的程序用下载程序的电路板和电脑下载到单片机（成功正确显示）

①让该热敏电阻测温系统处于空气中时，温度显示为23摄氏度左右

②用手触摸该热敏电阻时，温度显示31摄氏度左右

该热敏电阻测温系统能够正常工作，且灵敏度比较高，但是显示温度不太稳定，会有数据的稍微跳动，总体来说是合格的。

该热敏电阻测温系统测量温度在0-99摄氏度范围内，超出范围则无效，主要用于室内测温。该热敏电阻测温系统能显示温度数据和温度单位符号，但是只能显示温度数据的整数部分，所以不能用于高精度的温度测量

2、系统软件和应用软件列表

3、小组成员及所做的工作

王月香：负责电路焊接及电路调试与检测

刘远山：负责程序编写及电路调试与检测

王炎炎：负责报告编写及电路调试与检测

这次课程设计将单片机与传感器进行了结合跟进一步想我展示了单片机得强大功能此外还接触了模数转换器件，了解了有关AD转换的知识，同时也温习了汇编知识。通过这次课程设计，我希望老师上课可以多给我们讲些理论外的知识来拓宽我们的视野。最后，感谢为我们解答问题并且提供帮助的常新华老师，在此次课程设计中是他在一遍一遍的给为我们答疑解惑，并且提供帮助。

[1] 谭浩强.C语言程序设计教程.清华大学出版社

[2] 陈勇、程月波、荆蕾、常新华 单片机原理与应用 高等教育出版社 2014年

单片机课程设计 LCD1602的应用

本系统主要是应用 LCD1602, 通过软件编程把需要写入的字符数据利用飞思卡尔 HCS12X 系列单片机写入 LCD1602并通过单片机控制 LCD 实时刷新显示。经过测 试本系统能够很好的显示字符,并且能够循环显示本组所有成员的学号。 关键字:LCD1602;单片机;字符;

单片机即单片微型计算机。是集 CPU、RAM、ROM、定时、计数和多种接口于 一体的微型控制仪器。它体积小,成本低,功能强,广泛应用于工业自动化和智 能产品。

近年来,随着电子技术和微机计算机的迅速发展,单片机的档次正在不断提 高,其应用领域也在不断扩大。例如工业控制、尖端科学、智能仪器仪表、日常 家用、 汽车电子系统等方面。 在实时检测和自动控制的单片机应用系统中, 单片 机往往是作为一个核心部件来使用。 因此, 仅单片机的知识是不够的, 还应根据 硬件结构, 以及针对具体应用对象特点的软件结合, 加以完善, 本系统就是采用 单片机和液晶屏结合使用。

在 1888年,奥地利布拉格德国大学的植物学家 Reinitzer 斐德烈·莱尼茨 尔在加热安息香酸胆固醇酯时发现:党胆固醇酯加加热到 145℃时融化,会经历 一个不透明的呈白色粘稠浑浊液体状态, 并发出多彩且美丽的珍珠光泽; 温度加 热到 175℃时,它似乎再次熔化,变成清澈透明的液体;当温度下降时,再次出 现混作状态并变成紫色, 最终由恢复成白色的固体。 后来, 德国亚深大学物理学 教授奥托·雷曼发现了这种白浊物质具有多种弯曲性质, 认为这种物质是流动性 结晶的一种,由此而取名为 Liquid Crystal,即液晶。

在 1961年, 美国 RCA 公司普林斯顿试验室有一个年轻电子学者 F·Heimeier 正在准备博士论文的答辩, 为了研究外部电场对晶体内部电场的作用, 他想到了 液晶。 他将两片透明导电玻璃之间夹上掺有染料的向列液晶。 当在液晶层的两面 施以几伏电压时, 液晶层就由红色变成了透明态。 出身于电子学的他立刻意识到 这不就是彩色平板电视吗?

RCA 公司对他们的研究极为重视,一直将其列为企业的重大机密项目,直到 1968年,才在一项最新科技成果的广播报导中向世界报导。这一报导立刻引起 了日本科技界、 工业界的重视。 日本将当时正在兴起的大规模集成电路与液晶相 结合, 以

显示实用化的局面, 掌握了主动, 致使这一发展势头促成了日本微电子业的惊人 发展。而在美国,RCA 公司中一些生产间部门的领导人一方面局限于传统的半导 体产品, 一方面又过分强调了初出茅庐的液晶显示器件的缺点, 以市场还未开拓 为借口,极力诋毁液晶显示的产业化。为此,液晶小组成员开始外流,液晶显示 的专利也被卖出。据说,当 70年代中期,液晶显示已经形成一个产业的时候, RCA 公司在一次董事会上沉痛地总结, 在 RCA 百年发展历史上液晶显示技术的流 失是巨大的一次失误。

1602液晶也叫 1602字符型液晶,它是一种专门用来显示字母、数字、符号 等的 点阵 型液晶模块。它由若干个 5X7或者 5X11等点阵字符位组成,每个点阵 字符位都可以显示一个字符,每位之间有一个点距的间隔,每行之间也有间隔, 起到了字符间距和行间距的作用,正因为如此所以它不能很好地显示图形。

LCD 的应用市场应该说是潜力巨大。但就液晶面板生产能力而言,全世界的 LCD 主要集中在中国台湾、韩国和日本三个主要生产基地。亚洲是 LCD 面板研发 及生产制造的中心,而台、日、韩三大产地的发展情况各有不同。

在 a-Si 方面,三个生产基地的技术各有千秋。日本厂商曾经研制出分辨率 高达 的 LCD 产品。因此,有些人认为,a-Si TFT 技术完全可满足高 分辨率的产品需要, 但是, 由于技术的不成熟, 它还不能满足高速视频影像或动 画等的需要。LTPS TFT 相对可以节约成本,这对于 TFT LCD 的推广有着重要意 义。目前,日本厂商已经有量产 12.1英寸 LTPS TFT LCD 的能力。而中国台湾已 开发完成 LTPS 组件制造技术与 LTPS SXGA 面板技术。韩国在这方面缺少专门的 设计人员和研发专家,但像三星等主要企业已经推出了 LTPS 产品,显示出韩国 厂商的实力。不过,目前 LTPS 技术尚不成熟,产品集中在小屏幕,而且良品率 低,成本优势尚无从谈起。

与 LTPS 相比,a-Si 无疑是目前 TFT LCD 的主流。日本公司的 a-Si TFT 投 资策略上几乎都以第三代 LCD 产品为主, 通过制造技术及良品率的改善来提高产 量,降低成本。日本一直走高端路线,其技术无疑是最先进的。由于研发力量有 限,台湾的 a-Si TFT 技术主要来自日本厂商的转让,但由于台湾企业一般属于 劳动密集型,技术含量价低,以生产低端产品为主。韩国在 a-Si 方面有着强大 的研发实力,比如三星公司就量产了全球第一台 24寸 a-Si TFT LCD—240T,它 的响应时间小于 25ms,可以满足一般应用需要;而可视角度达到了 160度,使得 LCD 在传统弱项上不输给 CRT。三星 240T 标志着大屏幕 TFT LCD 技术走向成熟, 也向世人展示了韩国厂商的实力不容置疑。

除了以上两种 TFT 技术之间的竞争,SED 将会成为 TFT LCD 的强大敌人。然 而,SED 目前仍属于概念型产品,短时间内难以进入主流市场。

虽然目前 LCD 已经大幅降价, 但是相对于 CRT 仍然价格较高。 因此成本问题 是大家关注的焦点。实际上,TFT 的生产成本与 CRT 不相上下,但良品率极低造 成了 TFT 面板成本居高不下的情况。TFT 面板是由一块较大的基板切割而成。而 LCD 产品还要有大量的晶体管阵列来控制三原色, 现在的制造技术很难保证在一 大块基板上数千万甚至上亿的晶体管不出一个问题。如果有一个晶体管出现问 题,那么那个晶体管对应的点的对应色彩就会出问题(只能显示某种固定色彩), 那么这个点就是通常称的

LCD 技术仍处在不断发展、完善的阶段,三大产地的发展方向各有不同,它 们之间既存在竞争,又有着合作。正是这些因素促使了 LCD 向前发展。

2.1理论分析与框图设计

2.1.1显示模块选择

本系统主要功能是显示学号与年级和组别,显示模块主要考虑 LCD1602与 LCD12864。LCD1602能够显示 192个字符常用的为 26个英文字母和是个阿拉伯 数字与常用英文标点符号。LCD12864显示功能更为丰富除 LCD1602能够显示的 字符外还带有中文字库, 并且分辨率更高, 能够显示简单的图案, 但是本次系统 设计功能简单从经济和实用性,此次选择

主控系统的选择方案分为飞思卡尔和 STM32。 飞思卡尔编程简单, 经济实用, 其 12MHZ 的频率完全能够控制 LCD1602的刷新显示。 STM32芯片经过倍频主系统 处理速度能够达到 72MHZ 系统运行速度快,LCD 刷新快,但是成本较高,况且本 系统要求功能不多,所以主控芯片选择飞思卡尔芯片的 HCS-12X 系列单片机。

最终选择为 LCD1602作为显示模块 , 飞思卡尔测的芯片为主控模块, 系统框 图如下:

图 3IO 借口引脚图

图 4电源、复位等电路

3.1程序功能描述与设计思路

根据题目要求软件设计分为显示“年级”、“组号”、“学号”。由于年级 组号都是固定不变的所以在程序中把它设置为静态显示。 把 5个人的学号设置为 循环显示。

1)显示“年级”、“组号”、“学号”三组英文字符,分别设置三个字符 数组用来保存字符。

2)显示学号由于学号只有最后两位不同所以本系统只显示最后两位,分别 用除余法,保存学号十位和个位然后再显示。

利用单片机控制 LCD1602输出本组成员的组别“group:10”并且循环显示本 组成员学号“6051.”、“6050”、“6049”、“6048”、“6047”。

调试过程中发现正面看 LCD 只能看到一个个方格, 经过查询 LCD1602数据手 册发现 LCD 液晶屏幕的三号脚可以调整对比电压, 于是接一个滑动变阻器调节三 号脚电压, 再次上电时后可以正常显示字符。 调整滑动变阻器, 可以发现字符与 背景显示的对比度不同。

初次调试发现在学号后面会出现乱码, 检查程序后把存储学号的数组多加一 位用来存储空位“/0”,成功解决问题。

本次设计的系统使用了飞思卡尔系列单片机控制 LCD1602显示字符。 通过软 件在程序中预设字符然后利用单片机控制并传输数据给 LCD1602并且成功显示, 经过测试本次设计成功实现循环显示本组成员学号与英文字符。由于 LCD1602自身的局限性,决定了其只能实现简单的英文字母、数子、及几种字符显示。

如果要实现稍微复杂的显示, 我们可以把 LCD1602更换成 LCD12864或者 TFT 屏幕, 但是屏幕显示功能越强大, 其成本也就越高, 所以在选用屏幕的时候应该

结合我们设计的系统选择合适的屏幕,这样才能兼顾系统性能与成本的关系。 6. 附录

【 1】《嵌入式系统 -使用 HCS12微控制器的设计与应用》(2008)王宜怀 苏州大学 北 京航空航天大学出版社

【 2】《单片机与嵌入式系统开发方法 -HCS12XS 》(2009)薛涛 清华大学 清华大学出版 社

【 3】《传感器原理与应用 第二版》(2011) 孟立凡 蓝金辉 电子工业出版社

题目名称：多路数字温度测量系统设计

专 业： 建筑电气及智能化

本设计是AT89S51.单片机为核心的温度测量系统，温度信号由模拟温度传感器采集后传送给单片机AT89S51.。文中介绍了该控制系统的硬件部分，包括：单片机最小系统、温度传感电路、报警电路、键盘电路、显示电路。文中还着重介绍了软件设计部分，在这里采用模块化结构，主要模块有：数码管显示程序、键盘扫描及按键处理程序、温度信号处理程序、超温报警程序。整个系统结构紧凑、简单可靠、操作灵活、功能强、

本温度计功能：1、可以监测8路环境温度；2、键盘控制，可随时查看指定通道的温度值；

3、可以设置上下报警温度，当温度超过设置范围时报警。

关键词 单片机 温度传感器 A/D转换器 实时显示

二、 系统总体方案设计

温度计电路设计系统总体方框图如图2.1所示，控制器采用单片机AT89S51，AD转换器ADC0809，温度传感器采用LM35，用单片机的串口和74LS164扩展并口实现LED静态驱动温度显示。

2.2 基本原理及设计思想

根据系统的设计要求，选择LM35作为本系统的温度传感器，选择单片机为测控系统的核心来完成数据采集、处理、显示、报警等功能。选用模拟温度传感器LM35，具有线性好、精度适中、灵敏度高、体积小、使用方便等优点。

该系统的总体设计思路如下：温度传感器LM35把所测得的温度发送到AD转换器ADC0809，然后再传送到AT89S51单片机上，经过51单片机处理，将把温度在显示电路上显示，本系统使用单片机的串口和74LS164扩展并口实现LED静态驱动温度显示。检测范围—55摄氏度到125摄氏度。本系统除了显示温度以外还可以设置温度上下限值，对所测温度进行监控，当温度高于或低于设定温度时，开始报警。

司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，

芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，AT89S51在众多嵌入式

控制应用系统中得到广泛应用。 主要性能特点

2、128 bytes的随机存取数据存储器（RAM）；

3、32个外部双向输入/输出（I/O）口；

4、5个中断优先级、2层中断嵌套中断；

6、2个16位可编程定时器/计数器；

7、2个全双工串行通信口；

8、看门狗（WDT）电路；

9、片内振荡器和时钟电路；

12、三级程序存储器保密锁定；

13、可编程串行通道；

14、低功耗的闲置和掉电模式。

VCC：电源电压输入端。

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/地址的低八位。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。

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。P3口除了作为普通I/O口，还有第二功能：

P3.4 T0（T0定时器的外部计数输入）

P3.5 T1（T1定时器的外部计数输入）

P3.6 /WR（外部数据存储器的写选通）

P3.7 /RD（外部数据存储器的读选通）

P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。

I/O口作为输入口时有两种工作方式，即所谓的读端口与读引脚。读端口时

实际上并不从外部读入数据，而是把端口锁存器的内容读入到内部总线，经过

某种运算或变换后再写回到端口锁存器。只有读端口时才真正地把外部的数据

读入到内部总线。89C51的P0、P1、P2、P3口作为输入时都是准双向口。除了

P1口外P0、P2、P3口都还有其他的功能。

RST：复位输入端，高电平有效。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：地址锁存允许/编程脉冲信号端。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低位字节。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

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

PSEN：外部程序存储器的选通信号，低电平有效。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/VPP:外部程序存储器访问允许。当/EA保持低电平时，则在此期间外部程

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，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）

XTAL1：片内振荡器反相放大器和时钟发生器的输入端。

XTAL1：片内振荡器反相放大器的输出端。

3.2 温度传感电路设计

选用模拟温度传感器LM35作为温度感应器，然后通过放大器LM358，将信号放大传给AD转换器，原理图如下图，

图3.2温度传感器电路设计

本设计采用了蜂鸣器和警示灯来构成整个报警系统。对于采集到的8路温

度进行判断，如果通道的温度高于设定的温度，通道指示灯闪烁10次后一直亮，

指示灯闪烁时喇叭发声，以示警告。

风鸣器的驱动原理是：利用三极管的开关特性，当三极管的b极出现低电

平“0” 时，三极管导通；当b极出现高电平“1”时，三极管截止。通过三极

管的导通与截止之间的时间差产生的脉冲，使蜂鸣器发出“滴答”的响声。

3.4 显示电路的设计

本部分电路主要使用七段数码管和移位寄存器芯片74LS164。单片机通过I2C总线将要显示的数据信号传送到移位寄存器芯片74LS164寄存，再由移位寄存器控制数码管的显示，从而实现移位寄存点亮数码管显示。由于单片机的时钟频率达到12M，移位寄存器的移位速度相当快，所以我们根本看不到数据是一位一位传输的。从人类视觉的角度上看，就仿佛是全部数码管同时显示的一样。具体见实际连线图如图3.5。

引出端符号：CLOCK 时钟输入端；CLEAR 同步清除输入端（低电平有效）；A，B 串行数据输入端；QA－QH 输出端。

单片机检测按键的原理是：单片机的I/O口既可作为输出也可以作为输入使用，

当检测按键时用的是它的输入功能，我们把按键的一端接地，另一端与单片机的某个I/O口相连，开始时先给该I/O口赋一高电平，然后让单片机不断地检测该I/O口是否变为低电平，当按键闭合时，即相当于该I/O口通过按键与地相连，变成低电平，程序一旦检测到I/O口变为低电平则说明按键被按下。

有三个独立式按键可以分别调整温度计的上下限报警设置，图中蜂鸣器可以在被

测温度不在上下限范围内时，发出报警鸣叫声音，同时LED数码管将没有被测温度值显示，这时可以调整报警上下限，从而测出被测的温度值。

按键调整过程使用了4个独立键盘，各个按键的含义是：key1是通道切换键，

该键按下时，即进入手动模式，同时定时器关闭，按第一次时，显示通道A的数值；按下第二次时，显示通道B的数值，同时，键值清0，再次按下时又显示通道1的数值，按下第三次时，显示通道C的数值,如此循环。Key2为温度值增加键，当该键按下一次，温度值加1，第二次再加1，直到数值加到125，即清0 ，重新开始加。Key3为温度值减少键，当该键按下一次，温度值减1，第二次再减1，直到数值减少为-55，即重新置125 ，重新开始减。Key4是确定键，该键按下时，定时器启动（系统刚开

始时，定时器不工作），自动切换到自动模式，循环显示8个通道的数值。

图3.5.独立键盘电路

晶振电路:XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。

3.7单片机I/O口图功能说明

2）对温度传感器输出数据量进行采样。（P1.0，P1.1；

P1.1并从这个单片机复位是使CP?合系统中的其它功能都处于一个确定的初始状态，

P1.2初始的状态开始工作。单片机在刚接通电源、断电后以及发生故障后都需要复位。复

P1.3位在该电路中不仅起到了上电复位的作用，同时对系统的可控性有很大的作用。本设

P1.4计中的复位电路原理图如图3。8所示：

图 4.1 系统总体设计流程图

键盘管理软件包括键盘消息接收和键盘消息处理两个部分。

键盘消息接收是指当用户按下某个键后，通过对键盘端口的分析，接收到按键的编码信息，然后查询键值表获得相应的键值并保存。

键盘消息处理是取出所得到的键值，并按照键值的定义分别处理。在本系统中，包括“+”、“-”、“功能”三个键位，各个键位处理程序都将在主控机程序中执行。 键值具体定义 “+”：设置从机的上限值；“-”：设置从机的下限值；“功能”：设置从机的执行功能，其流程图如图4.2.

由于干扰的存在，可能导致A／D转换的结果与炉温出现差异，为了提高系统的可靠性和信号的真实性，采用程序计算的方法对采样信号进行平滑加工，从而克服虚假信号，这种算法称为数字滤波。其数据处理流程图如图4.3.

图4.3 数据处理流程图

从这次的课程设计中，我真真正正的意识到，在以后的学习中，要理论联系实际，把我们所学的理论知识用到实际当中，学习单机片机更是如此，程序只有在经常的写与读的过程中才能提高，这就是我在这次课程设计中的最大收获。通过这次对数字温度计的设计与制作，让我了解了设计电路的程序，也让我了解了关于数字温度计的原理与设计理念，要设计一个电路总要先用仿真仿真成功之后才实际接线的。但是最后的成品却不一定与仿真时完全一样，因为，再实际接线中有着各种各样的条件制约着。而且，在仿真中无法成功的电路接法，在实际中因为芯片本身的特性而能够成功。所以，在设计时应考虑两者的差异，从中找出最适合的设计方法。

[1] 沙占友. 集成温度传感器原理与应用[M]. 北京：机械工业出版社，2002， 84~95. [2] 刘君华. 智能传感器系统[M]. 西安：西安电子科技大学出版社，1999，83~105. [3] 沙占友. 智能化传感器原理与应用[M]. 北京：电子工业出版社，2004，99~108. [4] 赵负图. 传感器集成电路手册[M].

[5] 张毅刚. MCS-51单片机原理及应用[M]. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2004，81~94 [6] 李玉峰，倪虹霞 MCS-51系列单片机原理与接口技术[M]. 北京：人民邮电出版社，2004，187~216.

[7] 林伸茂. 8051单片机彻底研究经验篇[J]. 北京：人民邮电出版社，2004，7~14. [8] 沙占友. 单片机外围电路设计[J]. 北京：电子工业出版社，2003，37~48. [9] 何希才. 传感器及其应用电路[M]. 北京：电子工业出版社，2001，36~47.

7.2附录2（系统主电路图）

课程设计 (论文)任务书

专业班级:自动化 1002班 学生姓名:李松 指导教师(签名):闫秀英 1、课程设计(论文)题目

单片机与 PC 机的串口通信

2、本次课程设计(论文)应达到的目的

课程设计的基本教学目的是培养学生综合运用所学的基础理论、 专业知识和基本技能,提高分析与解决实际问题的能力以及科技写作 或设计能力。要求学生在做课程设计的过程中要有意识地培养自己的 实际能力。通过本次课程设计的实践,了解单片机工作的原理及应用 技术,掌握根据硬件电路设计软件的方法,了解设计过程中的各个基 本环节,也为今后的实际应用奠定基础。

3、本次 课程设计 (论文)任务的主要内容和要求(包括原始数据、技术 参数、设计要求等)

设计任务:设计单片机与 PC 机的串口通信。

1》利用 MCS51单片机系统完成系统需求分析及功能定义。

5》进行硬件线路连接。

6》进行代码的在线调试。

7》撰写课程设计报告。

4、应收集的资料及主要参考文献:

1)单片机教材及相关元器件数据手册

一、 摘要 ……………………………………………………… 4

二、 引言 ……………………………………………………… 5

三、 实验设备 ………………………………………………… 6

四、 相关参考程序内容 ……………………………………… 6

五、 相关硬件内容 …………………………………………… 8

六、 流程图 …………………………………………………… 9

七、 程序设计 ……………………………………………… ..10

八、 电路连接 …………………………………………… .. … 11

九、 小结 ………………………………………………… .. … 11

十、 参考文献 ……………………………………………… ..12

本单片机系统采用 AT89S52控制,整个硬件系统由 A/D、 D/A转换、 LED 显示、键盘、串行通信等模块组成。本设计只完成了单 片机部分的开发设计, 没有设计外部的采集和控制电路。 因为没有外 部采集电路, 所以不能完成具体的测量功能, 要完成具体的测量功能 (如测量压力、温度、湿度)还要配上外部的各种传感器采集电路和 相应的软件。若配上采集电路和相应的软件就能将测量结果用 LED 数码管十进制显示出来,其中包括了 A/D、 D/A转换,还可以用按键 来控制, 进行人机对话; 系统中设置了 5个按键, 其中 1个是复位键, 其余的 4个键, 用程序来控制实现不同的功能。 之所以没有设计外部 采集电路是因为设计了外部采集电路系统的功能就比较单一, 不方便 系统功能的外部扩展。该系统还能实现单片机与 PC 机的串行通信和 编程的下载、软件设计的时钟显示。

单片机与 PC 机串行通信研究背景

近年来,随着科学技术的发展, PC 机以其优越的性价比和丰富的软件资源 成为计算机应用的主流机种。 在工业控制中单片机得到广泛的应用, 现代化集中 管理需要对现场数据进行统计、分析、制表、打印、绘图、报警等 , 同时,又要 求对现场装置进行实时控制, 完成各种规定操作, 达到集中管理的目的。 由于单 片机的计算能力有限, 难以进行复杂的数据处理。 因此在功能比较复杂的控制系 统中,通常以 PC 机为上位机,单片机为下位机,由单片机完成数据的采集及对 装置的控制, 而由上位机完成各种复杂的数据处理及对单片机的控制, 二者结合, 使得单片机的应用已不仅仅局限于传统意义上的自动监测或控制, 而形成了向以 网络为核心的分布式多点系统发展的趋势。

单片机与 PC 机串行通信研究目的和意义

现代信息网络技术的一个突出特点, 就是使工业控制系统中的所有设备连接 成网, 从而在一个核心软件管理下工作, 形成一个有机的整体。 这种整体网络方 式在现代工业控制系统具有传统独立控制系统所无法比拟的先进性, 不仅能极大 地提高工业设备的生产效率,还可以大大提高系统的安全性和可靠性。

单片机自诞生以来以其性能稳定、价格低廉、功能强大,在智能仪器、工业 装备以及日用电子消费品中得到了广泛的应用。 在单片机的输入输出控制中, 除 直接接上小键盘和 LCD 显示屏等方法外,一般都通过串口和上位机 PC 进行通 信。这样不仅能够实现远程控制,而且能够利用 PC 机强大的数据处理功能以及 友好的控制界面。在一般的利用 PC 机对单片机进行控制的场合,都是采用 Windows 作为上位机的平台, 其优点是界面友好, 编程和操作都比较容易。 因此 研究 PC 机与单片机串行通信具有重要的现实及工业意义。

MOVC 程式记忆体移动

MUL (MUL AB 乘法指令仅此一条)相乘指令,所得的 16位二进制数低 8位 存累加器 A 高 8位存 B

XRL 做(逻辑异或)运算

JBC 位元 =1时跳且清除此位元

ACALL 绝对调用子程序

RETI 由中断副程式返回

CJNE 二数比较 , 不相等时跳

ORG 程序开始,规定程序的起始地址

DS 定义保留一定的存贮单元数目

RET 子程序返回指令

RETI 中断子程序返回指令

,内有 128个 RAM 单元及 4K 的 ROM 。 80C51有两个 16位定时计数器, 两个外中断,两个定时计数中断,及一个串行中断, 并有 4个 8位并行输入口。 80C51内部有时钟电路,

但需要石英晶体和微调电容外接, 本系统中采用 12MHz 的晶振频率。 由于 80C51的系统性能满足系统数据采集及时间精度的要求, 而且产品产量丰富来源广, 应 用也很成熟,故采用来作为控制核心。

虚拟终端 (VT)是一种提供类似于 Internet 的 Telnet 协议的远 程终端仿真的国际标准化组织 (ISO)协议。在远程终端的用 户, 可以在远程计算机上运行应用程序, 就象他们是坐在这 台计算机前面一样。 虚拟终端是在个人电脑上虚拟的

一个终端以及为此目的而写的软件。 虚拟终端的目的是达到个人电脑及其用户能 够与大型计算机的连接。一般来说需要连接的大型计算机是 IBM 的大型计算机 或者所谓的超小型计算机(过去往往是迪吉多的 V AX ) 。 虚拟终端使得个 人电脑的用户可以直接使用他的个人电脑来与大型计算机联系, 而不必使用专门 的终端。 通过虚拟终端的软件虚拟终端还可以扩展大型计算机的标准终端 的功能, 通过虚拟终端不但可以将个人电脑上的数据传递给大型计算机, 而且还 可以将大型计算机的数据传递给个人电脑,并在个人电脑上继续加工。 一 般大型计算机的终端是字母式的输入和输出接口, 因此一个虚拟终端至少需要一 个能够模拟这样的字母式(比如

ASCII )输入和输出接口的能力。最常见的平台

是图像式的用户表面。 要使得新的、 图像式的程序能够使用老的字母式的或者没 有图像式输入和输出能力的程序也需要虚拟终端。 现代的大型计算机也内 部使用虚拟终端, 这样它们可以向老的、 需要终端的程序假装一个终端, 而实际 上它则将程序的显示转到显示卡上。 比如 Linux 以及其它大多数基于个人电脑的 类似 Unix 的操作系统假装有六至十个这样的 “ 虚拟 ” 的终端。 字母程序 虚拟终端 图像显示

在 protues 里面 COMPIM 可以调用实际的串口和外部通信。 比如台式机有个串口 COM1,我在 protues 里添加 COMPIM 后设置属性,就能在仿真里通过 COM1和外部实际的东西进 行通信

通过本次课程设计,我有对 51单片机有了更进一步的了解,对 51单片机的 更能结构更记得熟悉了。 课程设计是在原有的学科基础上所进行的更深层次的综 合性较强的学习。在本次课程设计中,我们 4个人分为一组,彼此合作,经过几 天的努力,终于基本上完成了本次课程设计。

在本次课程设计中,我们的课程设计题目为:基于单片机 AT89C51的数字 温度计设计。刚一接触这个题目,我们觉得找不到具体的着手点。但在 4个人的 努力思考下, 我们决定彼此分工, 各自完成自己的任务。 我的任务是硬件电路的 温度传感器 DS18B20。利用网络以及图书的资源,我了解了我的任务的具体内 容,并借助所获取的信息完成了相关的设计。

这一学期我们学习了《单片机原理及应用》 。但由于所学时间不长,外加书 本上的内容相对简单, 我不太清楚如何去利用从中所学的知识, 很难将书本上的 基本理论与实际的问题结合起来。 但在这次单片机的课程设计中, 我加深了对单 片机原理及应用的认识, 并结合自己学到的知识, 掌握了根据硬件电路设计软件

的方法,培养了自己的实际能力。这也为我今后的实际应用奠定了基础。 总之, 本次课程设计我完成了自己的任务, 达到了课程设计的目的, 为小组 设计的成功贡献了自己的一份力量,并从中受益匪浅。

1、 书名 :《单片机原理使用教程—基于 Proeus 虚拟仿真》 作者:徐爱钧

出版社:电子工业出版社

2、 书名:《单片机原理、应用与 PROTEUS 仿真》

作者:张靖武 周灵彬 方曙光

出版社:电子工业出版社

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课 程 设 计 报 告

课 程 设 计 任 务 书

设计题目：_____基于 80C51 单片机和 DS18B20 的数字温度计__ 设计内容与要求：

设计内容：采用 STC89C51 单片机，DS18B20 数字温度采集器件，单 总线驱动等电路设计制作一个点在温度计，能利用 1602LCD 液晶显示 温度。 设计要求：1）单片机系统扩展设计； 、 2）温度采集设计； 3）显示功能设计；

课 程 设 计 评 语

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课 程 设 计 报 告

本次的设计主要是利用了单片机 80C51 和数字温度传感器 DS18B20 测量温度 信号，计算后可以在 LCD 数码管 1602 上显示相应的温度值。

温度测量范围为-55~125℃，精确度为 0.1℃。

初 始 化、 设 置常量

调 用 数据 处 理子程序

四、功能模块及原理说明

温度计采用 80C51 单片机作为微处理器， 温度计系统的外围接口电路由晶振、 LCD 显示电路、复位电路、温度检测电路、LCD 驱动电路。温度计系统的的硬件

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课 程 设 计 报 告

温度计的工作过程是：初始化其接收需要检测的温度，并一直处于检测状态， 并将检测到的温度值读取，并转化为十进制数值，通过 LCD 显示出来，再显示温 度,方便用户来读数使用记录数据。 具体实现方法是：单片机将从 P3.3 管脚读进来的数据进行处理，P0.1 到 P0.7 为数码管的段选端口，通过 RP1 的驱动对 LCD 进行驱动。

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//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 //R/W 为读写信号,低电平时进行写操作。当 RS 和 R/W 共同为低电 //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 //写指令

平时可以写入指令或者显示地址。

//RS 为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器 //R/W 为读写信号线,低电平时进行写操作.当 RS 为高电平 R/W 为

低电平时可以写入数据 //写数据

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通过本次课程设计我感觉自己收获很多，本次实验是我们在上次做的一个用 1602 显示时间程序的基础上改进而来的，我们上次实验中遇到了很多问题，运行 结果一直显示不出来，最后在老师的帮助下解决了，这个过程中我学会了一些解 决问题的方法。本次试验过程中我了解了 DS18B20 的相关知识和应用，并通过烧 写程序用单片机显示温度，感觉不仅收获了知识而且整个过程比较有意思。当然 我们还有一些不足，程序设计功能单一，使用范围有限，一些错误信息考虑不到 位，有待于进一步改进，例如利用本次实验设计的整体思路还可以测量空气中的 湿度，颗粒物含量等。能够顺利完成本次实验设计我还要感谢我的团队成员，在 和我团队成员的相处中我们有过不一致的意见和看法，因为我的急躁，甚至还发 生过一些小小的不愉快，但最后我们都以大局为重，整个过程相处比较和睦，这 对我以后与人相处都有所帮助。

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课 程 设 计 报 告

题 目 热敏电阻温度控制系统设计 院 系 信息与电气工程学院 专 业 电子信息工程 2 班 姓 名 王月香

指导教师 常新华 日 期

第一部分：设计背景………………………………………………………3 第二部分：系统主要功能…………………………………………………5 第三部分：电路设计与参数选择…………………………………………5 第四部分：系统软件设计…………………………………………………11 第五部分：系统调试与仪器使用…………………………………………21 第六部分：测试数据与结果分析…………………………………………23 第七部分：使用说明书……………………………………………………23 第八部分：总结……………………………………………………………24

热敏电阻温度采集系统设计

温度在人类的生活中扮演着极其重要的角色,在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等行业温度的测量及为重要。本次课程设计采用单片机了

STC12C5A60S2和50K NTC热敏电阻为核心器件来设计热敏电阻测温系统。通过NTC热敏电阻对外界温度信号进行采集，由于热敏电阻的阻值随外界温度变化而变化，再通过测量电路把阻值的变化转换为电压的变化，利用STC12C5A60S2单片机的集成AD把采集到的模拟电压信号转换为数字信号，利用单片机对数字信号进行处理后就可以得到相应的温度值，从而完成了对温度的测量。

该系统采用了STC12C5A60S2单片机、NTC热敏电阻、共阴极数码管显示、电容、排阻、晶振、电阻等元器件。

关键字：STC12C5A60S2单片机、热敏电阻、测温系统

在人类的生活环境中，温度扮演着极其重要的角色。无论你生活在哪里，从事什么工作，无时无刻不在与温度打着交道。自18世纪工业革命以来，工业发展对是否能掌握温度有着绝对的联系。在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等等行业，可以说几乎80%的工业部门都不得不考虑着温度的因素。温度对于工业如此重要，由此推进了温度传感器的发展。进入21世纪后，温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。

在工农业生产中，温度检测及其控制占有举足轻重的地位，随着现代信息技术的飞速发展和传统工业改造的逐步实现 ，能够独立工作的温度检测和显示系统已经应用于诸多领域。要达到较高的测量精度需要很好的解决引线误差补偿问题、多点测量切换误差问题和放大电路零点漂移误差等问题，使温度检测复杂化。模拟信号在长距离传输过程中，抗电磁干扰时令设计者伤脑筋的问题，对于多点温度检测的场合，各被检测点到监测装置之间引线距离往往不同，此外，各敏感元件参数的不一致，这些都是造成误差的原因，并且难以完全清除。

单片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等优点，成为自动化和各个测控领域中必不可少且广泛应用的器件，尤其在日常生活中也发挥越来越大的作用。采用单片机对温度采集进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控数据的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。

本系统测量的温度范围为0-99摄氏度,可以通过数码管直观地显示出当前温度值。

如图1所示，当外界温度变化时，热敏电阻的阻值随着发生变化，热敏电阻上分得的电压发生变化，通过单片机的IO口和集成AD可以获得热敏电阻的电压值为V，通过计算得出热敏电阻的阻值变化规律R=V*R1/(5-V)。由于热敏电阻的阻值与温度有表1的对应关系，将各对应值用数组形式写入程序，通过查表便可以得到此时外界的温度值。

由已经给出的温度与电阻的数据写成两个矩阵，然后把这两个矩阵写入到Matlab中，然后使用matlab2013中的拟合工具进行曲线的拟合和图形的绘制

下表为温度与电阻的关系：

由上述表格绘制的温度与电阻的特性曲线：

下一步使用VC6.0进行数学建模，并且对算法的正确性进行验证： 程序代码为：

3、 元器件选用及连接

系统所用的元器件及说明如表2所示。引脚连接安排为：P1.1引脚接热敏

热敏电阻器的热敏电阻有电阻值随温度升高而升高的正温度系数（简称PTC）热敏电阻和电阻值随温度升高而降低的负温度系数（简称NTC）热敏电阻。

NTC热敏电阻器，是一种以过渡金属氧化物为主要原材料，采用电子陶瓷工艺制成的热敏半导体陶瓷组件。这种组件的电阻值随温度升高而降低，利用这一特性可制成测温、温度补偿和控温组件，又可以制成功率型组件，抑制电路的浪涌电流。

电阻温度特性可以近似地用下式来表示： R= R*EXP[B*(1/T-1/T)] 式中：RT、RN分别表示NTC在温度T(K)和额定额定温度TN (K)下的电阻值，单位Ω，T、TN 为温度，单位K（TN(k)=273.15+TN(℃)）。B，称作B值，NTC热敏电阻特定的材料常数(Beta)。由于B值同样是随温度而变化的，因此NTC热敏电阻的实际特性，只能粗略地用指数关系来描述，所以这种方法只能以一定的精度来描述额定温度或电阻值附近的有限的范围。

电阻－温度关系： NTC热敏电阻器CWF2-502F3950各温度点的电阻值，即电阻－温度关系表。NTC热敏电阻器CWF2-502F3950的测温范围为[-55℃,125℃]，其电阻值的变化范围为[250062Ω,242.64Ω]。如表1所示，列举了2-42摄氏度的电阻－温度关系。

⒉ STC12C5A60S2单片机的选用及单片机资源安排

本次课程设计核心元件是单片机STC12C5A60S2，下面对STC12C5A60S2做简单的概述。

STC12C5A60S2单片机中包含中央处理器（CPU）、程序存储器（Flash）、数据存储区（SRAM）、定时/计数器、UART串口、串口2、I/O接口、高速A/D转换、SPI接口、PCA、看门狗及片内R/C振动器和外部晶振等模块。STC12C5A60S2系列单片机几乎包含了数据采集和控制中所需的所有单元模块，可称得上一个片内系统。

60KB的Flash片内程序存储器、256字节的内部随机存取数据存储器（RAM）、1024字节的外部存储器、1K字节的数据Flash存储（EEPROM）、ISP（在系统可编程）/IAP(在应用可编程)、

、内部集成MAX810专用复位电路、外部掉电检测电路、时钟源：外部精度晶体/时钟，内部R/C振荡器、4个16位定时器、3个时钟输出口、7个外部中断I/O口、PWM(2路)/PCA(可编程计数器阵列，2路)、A/D转换，10位精度ADC,共8路.

本次课程设计，主要应用了STC12C5A60S2单片机中中央处理器（CPU）、高速A/D转换、外部晶振等模块。

C语言程序流程图及代码

1、系统调试的仪器选用及其使用

2、系统调试及调试故障的检测与分析

第一步 用下载程序的电路板和电脑给单片机下载编写好的程序

第二步 将下载好的单片机安装在设计的电路板上，给电路板接上5V的电源（接上电源后，数码管没有显示。分析：电路出现短路或者断路或者连线有误 ；检测：用万用表测量单片机正负引脚有电压，测量各引脚之间的电阻，核对电路图及其电路板上的连线，一切正常。分析：电路板焊接无误，程序出现问题）

第三步 在电脑上修改原有的程序，并且将程序下载到下载电路板上，用下载电路板上的热敏电阻测温系统进行检测（修改程序后，数码管有显示，但是没有规律 分析：程序出现错误）

第四步 在电脑上继续修改原有的程序，并且将程序下载到下载电路板上，用下载电路板上的热敏电阻测温系统进行检测（修改程序后，数码管有显示，且运行正常） 第五步 将修改好的程序用下载程序的电路板和电脑下载到单片机（数码管显示正常，但是与下载电路板上的热敏电阻测温系统有1摄氏度的温度差距，并且显示的温度数字不停地左右跳动 分析：实际电路使用的电阻和程序里给定的电阻有差距，A/D转换扫描的频率太快；检测：修改程序，将温度计算公式加1，减小A/D转换扫描的频率）

第六步 将修改好的程序用下载程序的电路板和电脑下载到单片机（成功正确显示）

①让该热敏电阻测温系统处于空气中时，温度显示为23摄氏度左右

②用手触摸该热敏电阻时，温度显示31摄氏度左右

该热敏电阻测温系统能够正常工作，且灵敏度比较高，但是显示温度不太稳定，会有数据的稍微跳动，总体来说是合格的。

该热敏电阻测温系统测量温度在0-99摄氏度范围内，超出范围则无效，主要用于室内测温。该热敏电阻测温系统能显示温度数据和温度单位符号，但是只能显示温度数据的整数部分，所以不能用于高精度的温度测量

2、系统软件和应用软件列表

3、小组成员及所做的工作

王月香：负责电路焊接及电路调试与检测

刘远山：负责程序编写及电路调试与检测

王炎炎：负责报告编写及电路调试与检测

这次课程设计将单片机与传感器进行了结合跟进一步想我展示了单片机得强大功能此外还接触了模数转换器件，了解了有关AD转换的知识，同时也温习了汇编知识。通过这次课程设计，我希望老师上课可以多给我们讲些理论外的知识来拓宽我们的视野。最后，感谢为我们解答问题并且提供帮助的常新华老师，在此次课程设计中是他在一遍一遍的给为我们答疑解惑，并且提供帮助。

[1] 谭浩强.C语言程序设计教程.清华大学出版社

[2] 陈勇、程月波、荆蕾、常新华 单片机原理与应用 高等教育出版社 2014年

单片机课程设计 LCD1602的应用

本系统主要是应用 LCD1602, 通过软件编程把需要写入的字符数据利用飞思卡尔 HCS12X 系列单片机写入 LCD1602并通过单片机控制 LCD 实时刷新显示。经过测 试本系统能够很好的显示字符,并且能够循环显示本组所有成员的学号。 关键字:LCD1602;单片机;字符;

单片机即单片微型计算机。是集 CPU、RAM、ROM、定时、计数和多种接口于 一体的微型控制仪器。它体积小,成本低,功能强,广泛应用于工业自动化和智 能产品。

近年来,随着电子技术和微机计算机的迅速发展,单片机的档次正在不断提 高,其应用领域也在不断扩大。例如工业控制、尖端科学、智能仪器仪表、日常 家用、 汽车电子系统等方面。 在实时检测和自动控制的单片机应用系统中, 单片 机往往是作为一个核心部件来使用。 因此, 仅单片机的知识是不够的, 还应根据 硬件结构, 以及针对具体应用对象特点的软件结合, 加以完善, 本系统就是采用 单片机和液晶屏结合使用。

在 1888年,奥地利布拉格德国大学的植物学家 Reinitzer 斐德烈·莱尼茨 尔在加热安息香酸胆固醇酯时发现:党胆固醇酯加加热到 145℃时融化,会经历 一个不透明的呈白色粘稠浑浊液体状态, 并发出多彩且美丽的珍珠光泽; 温度加 热到 175℃时,它似乎再次熔化,变成清澈透明的液体;当温度下降时,再次出 现混作状态并变成紫色, 最终由恢复成白色的固体。 后来, 德国亚深大学物理学 教授奥托·雷曼发现了这种白浊物质具有多种弯曲性质, 认为这种物质是流动性 结晶的一种,由此而取名为 Liquid Crystal,即液晶。

在 1961年, 美国 RCA 公司普林斯顿试验室有一个年轻电子学者 F·Heimeier 正在准备博士论文的答辩, 为了研究外部电场对晶体内部电场的作用, 他想到了 液晶。 他将两片透明导电玻璃之间夹上掺有染料的向列液晶。 当在液晶层的两面 施以几伏电压时, 液晶层就由红色变成了透明态。 出身于电子学的他立刻意识到 这不就是彩色平板电视吗?

RCA 公司对他们的研究极为重视,一直将其列为企业的重大机密项目,直到 1968年,才在一项最新科技成果的广播报导中向世界报导。这一报导立刻引起 了日本科技界、 工业界的重视。 日本将当时正在兴起的大规模集成电路与液晶相 结合, 以

显示实用化的局面, 掌握了主动, 致使这一发展势头促成了日本微电子业的惊人 发展。而在美国,RCA 公司中一些生产间部门的领导人一方面局限于传统的半导 体产品, 一方面又过分强调了初出茅庐的液晶显示器件的缺点, 以市场还未开拓 为借口,极力诋毁液晶显示的产业化。为此,液晶小组成员开始外流,液晶显示 的专利也被卖出。据说,当 70年代中期,液晶显示已经形成一个产业的时候, RCA 公司在一次董事会上沉痛地总结, 在 RCA 百年发展历史上液晶显示技术的流 失是巨大的一次失误。

1602液晶也叫 1602字符型液晶,它是一种专门用来显示字母、数字、符号 等的 点阵 型液晶模块。它由若干个 5X7或者 5X11等点阵字符位组成,每个点阵 字符位都可以显示一个字符,每位之间有一个点距的间隔,每行之间也有间隔, 起到了字符间距和行间距的作用,正因为如此所以它不能很好地显示图形。

LCD 的应用市场应该说是潜力巨大。但就液晶面板生产能力而言,全世界的 LCD 主要集中在中国台湾、韩国和日本三个主要生产基地。亚洲是 LCD 面板研发 及生产制造的中心,而台、日、韩三大产地的发展情况各有不同。

在 a-Si 方面,三个生产基地的技术各有千秋。日本厂商曾经研制出分辨率 高达 的 LCD 产品。因此,有些人认为,a-Si TFT 技术完全可满足高 分辨率的产品需要, 但是, 由于技术的不成熟, 它还不能满足高速视频影像或动 画等的需要。LTPS TFT 相对可以节约成本,这对于 TFT LCD 的推广有着重要意 义。目前,日本厂商已经有量产 12.1英寸 LTPS TFT LCD 的能力。而中国台湾已 开发完成 LTPS 组件制造技术与 LTPS SXGA 面板技术。韩国在这方面缺少专门的 设计人员和研发专家,但像三星等主要企业已经推出了 LTPS 产品,显示出韩国 厂商的实力。不过,目前 LTPS 技术尚不成熟,产品集中在小屏幕,而且良品率 低,成本优势尚无从谈起。

与 LTPS 相比,a-Si 无疑是目前 TFT LCD 的主流。日本公司的 a-Si TFT 投 资策略上几乎都以第三代 LCD 产品为主, 通过制造技术及良品率的改善来提高产 量,降低成本。日本一直走高端路线,其技术无疑是最先进的。由于研发力量有 限,台湾的 a-Si TFT 技术主要来自日本厂商的转让,但由于台湾企业一般属于 劳动密集型,技术含量价低,以生产低端产品为主。韩国在 a-Si 方面有着强大 的研发实力,比如三星公司就量产了全球第一台 24寸 a-Si TFT LCD—240T,它 的响应时间小于 25ms,可以满足一般应用需要;而可视角度达到了 160度,使得 LCD 在传统弱项上不输给 CRT。三星 240T 标志着大屏幕 TFT LCD 技术走向成熟, 也向世人展示了韩国厂商的实力不容置疑。

除了以上两种 TFT 技术之间的竞争,SED 将会成为 TFT LCD 的强大敌人。然 而,SED 目前仍属于概念型产品,短时间内难以进入主流市场。

虽然目前 LCD 已经大幅降价, 但是相对于 CRT 仍然价格较高。 因此成本问题 是大家关注的焦点。实际上,TFT 的生产成本与 CRT 不相上下,但良品率极低造 成了 TFT 面板成本居高不下的情况。TFT 面板是由一块较大的基板切割而成。而 LCD 产品还要有大量的晶体管阵列来控制三原色, 现在的制造技术很难保证在一 大块基板上数千万甚至上亿的晶体管不出一个问题。如果有一个晶体管出现问 题,那么那个晶体管对应的点的对应色彩就会出问题(只能显示某种固定色彩), 那么这个点就是通常称的

LCD 技术仍处在不断发展、完善的阶段,三大产地的发展方向各有不同,它 们之间既存在竞争,又有着合作。正是这些因素促使了 LCD 向前发展。

2.1理论分析与框图设计

2.1.1显示模块选择

本系统主要功能是显示学号与年级和组别,显示模块主要考虑 LCD1602与 LCD12864。LCD1602能够显示 192个字符常用的为 26个英文字母和是个阿拉伯 数字与常用英文标点符号。LCD12864显示功能更为丰富除 LCD1602能够显示的 字符外还带有中文字库, 并且分辨率更高, 能够显示简单的图案, 但是本次系统 设计功能简单从经济和实用性,此次选择

主控系统的选择方案分为飞思卡尔和 STM32。 飞思卡尔编程简单, 经济实用, 其 12MHZ 的频率完全能够控制 LCD1602的刷新显示。 STM32芯片经过倍频主系统 处理速度能够达到 72MHZ 系统运行速度快,LCD 刷新快,但是成本较高,况且本 系统要求功能不多,所以主控芯片选择飞思卡尔芯片的 HCS-12X 系列单片机。

最终选择为 LCD1602作为显示模块 , 飞思卡尔测的芯片为主控模块, 系统框 图如下:

图 3IO 借口引脚图

图 4电源、复位等电路

3.1程序功能描述与设计思路

根据题目要求软件设计分为显示“年级”、“组号”、“学号”。由于年级 组号都是固定不变的所以在程序中把它设置为静态显示。 把 5个人的学号设置为 循环显示。

1)显示“年级”、“组号”、“学号”三组英文字符,分别设置三个字符 数组用来保存字符。

2)显示学号由于学号只有最后两位不同所以本系统只显示最后两位,分别 用除余法,保存学号十位和个位然后再显示。

利用单片机控制 LCD1602输出本组成员的组别“group:10”并且循环显示本 组成员学号“6051.”、“6050”、“6049”、“6048”、“6047”。

调试过程中发现正面看 LCD 只能看到一个个方格, 经过查询 LCD1602数据手 册发现 LCD 液晶屏幕的三号脚可以调整对比电压, 于是接一个滑动变阻器调节三 号脚电压, 再次上电时后可以正常显示字符。 调整滑动变阻器, 可以发现字符与 背景显示的对比度不同。

初次调试发现在学号后面会出现乱码, 检查程序后把存储学号的数组多加一 位用来存储空位“/0”,成功解决问题。

本次设计的系统使用了飞思卡尔系列单片机控制 LCD1602显示字符。 通过软 件在程序中预设字符然后利用单片机控制并传输数据给 LCD1602并且成功显示, 经过测试本次设计成功实现循环显示本组成员学号与英文字符。由于 LCD1602自身的局限性,决定了其只能实现简单的英文字母、数子、及几种字符显示。

如果要实现稍微复杂的显示, 我们可以把 LCD1602更换成 LCD12864或者 TFT 屏幕, 但是屏幕显示功能越强大, 其成本也就越高, 所以在选用屏幕的时候应该

结合我们设计的系统选择合适的屏幕,这样才能兼顾系统性能与成本的关系。 6. 附录

【 1】《嵌入式系统 -使用 HCS12微控制器的设计与应用》(2008)王宜怀 苏州大学 北 京航空航天大学出版社

【 2】《单片机与嵌入式系统开发方法 -HCS12XS 》(2009)薛涛 清华大学 清华大学出版 社

【 3】《传感器原理与应用 第二版》(2011) 孟立凡 蓝金辉 电子工业出版社

题目名称：多路数字温度测量系统设计

专 业： 建筑电气及智能化

本设计是AT89S51.单片机为核心的温度测量系统，温度信号由模拟温度传感器采集后传送给单片机AT89S51.。文中介绍了该控制系统的硬件部分，包括：单片机最小系统、温度传感电路、报警电路、键盘电路、显示电路。文中还着重介绍了软件设计部分，在这里采用模块化结构，主要模块有：数码管显示程序、键盘扫描及按键处理程序、温度信号处理程序、超温报警程序。整个系统结构紧凑、简单可靠、操作灵活、功能强、

本温度计功能：1、可以监测8路环境温度；2、键盘控制，可随时查看指定通道的温度值；

3、可以设置上下报警温度，当温度超过设置范围时报警。

关键词 单片机 温度传感器 A/D转换器 实时显示

二、 系统总体方案设计

温度计电路设计系统总体方框图如图2.1所示，控制器采用单片机AT89S51，AD转换器ADC0809，温度传感器采用LM35，用单片机的串口和74LS164扩展并口实现LED静态驱动温度显示。

2.2 基本原理及设计思想

根据系统的设计要求，选择LM35作为本系统的温度传感器，选择单片机为测控系统的核心来完成数据采集、处理、显示、报警等功能。选用模拟温度传感器LM35，具有线性好、精度适中、灵敏度高、体积小、使用方便等优点。

该系统的总体设计思路如下：温度传感器LM35把所测得的温度发送到AD转换器ADC0809，然后再传送到AT89S51单片机上，经过51单片机处理，将把温度在显示电路上显示，本系统使用单片机的串口和74LS164扩展并口实现LED静态驱动温度显示。检测范围—55摄氏度到125摄氏度。本系统除了显示温度以外还可以设置温度上下限值，对所测温度进行监控，当温度高于或低于设定温度时，开始报警。

司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，

芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，AT89S51在众多嵌入式

控制应用系统中得到广泛应用。 主要性能特点

2、128 bytes的随机存取数据存储器（RAM）；

3、32个外部双向输入/输出（I/O）口；

4、5个中断优先级、2层中断嵌套中断；

6、2个16位可编程定时器/计数器；

7、2个全双工串行通信口；

8、看门狗（WDT）电路；

9、片内振荡器和时钟电路；

12、三级程序存储器保密锁定；

13、可编程串行通道；

14、低功耗的闲置和掉电模式。

VCC：电源电压输入端。

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/地址的低八位。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。

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。P3口除了作为普通I/O口，还有第二功能：

P3.4 T0（T0定时器的外部计数输入）

P3.5 T1（T1定时器的外部计数输入）

P3.6 /WR（外部数据存储器的写选通）

P3.7 /RD（外部数据存储器的读选通）

P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。

I/O口作为输入口时有两种工作方式，即所谓的读端口与读引脚。读端口时

实际上并不从外部读入数据，而是把端口锁存器的内容读入到内部总线，经过

某种运算或变换后再写回到端口锁存器。只有读端口时才真正地把外部的数据

读入到内部总线。89C51的P0、P1、P2、P3口作为输入时都是准双向口。除了

P1口外P0、P2、P3口都还有其他的功能。

RST：复位输入端，高电平有效。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：地址锁存允许/编程脉冲信号端。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低位字节。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

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

PSEN：外部程序存储器的选通信号，低电平有效。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/VPP:外部程序存储器访问允许。当/EA保持低电平时，则在此期间外部程

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，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）

XTAL1：片内振荡器反相放大器和时钟发生器的输入端。

XTAL1：片内振荡器反相放大器的输出端。

3.2 温度传感电路设计

选用模拟温度传感器LM35作为温度感应器，然后通过放大器LM358，将信号放大传给AD转换器，原理图如下图，

图3.2温度传感器电路设计

本设计采用了蜂鸣器和警示灯来构成整个报警系统。对于采集到的8路温

度进行判断，如果通道的温度高于设定的温度，通道指示灯闪烁10次后一直亮，

指示灯闪烁时喇叭发声，以示警告。

风鸣器的驱动原理是：利用三极管的开关特性，当三极管的b极出现低电

平“0” 时，三极管导通；当b极出现高电平“1”时，三极管截止。通过三极

管的导通与截止之间的时间差产生的脉冲，使蜂鸣器发出“滴答”的响声。

3.4 显示电路的设计

本部分电路主要使用七段数码管和移位寄存器芯片74LS164。单片机通过I2C总线将要显示的数据信号传送到移位寄存器芯片74LS164寄存，再由移位寄存器控制数码管的显示，从而实现移位寄存点亮数码管显示。由于单片机的时钟频率达到12M，移位寄存器的移位速度相当快，所以我们根本看不到数据是一位一位传输的。从人类视觉的角度上看，就仿佛是全部数码管同时显示的一样。具体见实际连线图如图3.5。

引出端符号：CLOCK 时钟输入端；CLEAR 同步清除输入端（低电平有效）；A，B 串行数据输入端；QA－QH 输出端。

单片机检测按键的原理是：单片机的I/O口既可作为输出也可以作为输入使用，

当检测按键时用的是它的输入功能，我们把按键的一端接地，另一端与单片机的某个I/O口相连，开始时先给该I/O口赋一高电平，然后让单片机不断地检测该I/O口是否变为低电平，当按键闭合时，即相当于该I/O口通过按键与地相连，变成低电平，程序一旦检测到I/O口变为低电平则说明按键被按下。

有三个独立式按键可以分别调整温度计的上下限报警设置，图中蜂鸣器可以在被

测温度不在上下限范围内时，发出报警鸣叫声音，同时LED数码管将没有被测温度值显示，这时可以调整报警上下限，从而测出被测的温度值。

按键调整过程使用了4个独立键盘，各个按键的含义是：key1是通道切换键，

该键按下时，即进入手动模式，同时定时器关闭，按第一次时，显示通道A的数值；按下第二次时，显示通道B的数值，同时，键值清0，再次按下时又显示通道1的数值，按下第三次时，显示通道C的数值,如此循环。Key2为温度值增加键，当该键按下一次，温度值加1，第二次再加1，直到数值加到125，即清0 ，重新开始加。Key3为温度值减少键，当该键按下一次，温度值减1，第二次再减1，直到数值减少为-55，即重新置125 ，重新开始减。Key4是确定键，该键按下时，定时器启动（系统刚开

始时，定时器不工作），自动切换到自动模式，循环显示8个通道的数值。

图3.5.独立键盘电路

晶振电路:XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。

3.7单片机I/O口图功能说明

2）对温度传感器输出数据量进行采样。（P1.0，P1.1；

P1.1并从这个单片机复位是使CP?合系统中的其它功能都处于一个确定的初始状态，

P1.2初始的状态开始工作。单片机在刚接通电源、断电后以及发生故障后都需要复位。复

P1.3位在该电路中不仅起到了上电复位的作用，同时对系统的可控性有很大的作用。本设

P1.4计中的复位电路原理图如图3。8所示：

图 4.1 系统总体设计流程图

键盘管理软件包括键盘消息接收和键盘消息处理两个部分。

键盘消息接收是指当用户按下某个键后，通过对键盘端口的分析，接收到按键的编码信息，然后查询键值表获得相应的键值并保存。

键盘消息处理是取出所得到的键值，并按照键值的定义分别处理。在本系统中，包括“+”、“-”、“功能”三个键位，各个键位处理程序都将在主控机程序中执行。 键值具体定义 “+”：设置从机的上限值；“-”：设置从机的下限值；“功能”：设置从机的执行功能，其流程图如图4.2.

由于干扰的存在，可能导致A／D转换的结果与炉温出现差异，为了提高系统的可靠性和信号的真实性，采用程序计算的方法对采样信号进行平滑加工，从而克服虚假信号，这种算法称为数字滤波。其数据处理流程图如图4.3.

图4.3 数据处理流程图

从这次的课程设计中，我真真正正的意识到，在以后的学习中，要理论联系实际，把我们所学的理论知识用到实际当中，学习单机片机更是如此，程序只有在经常的写与读的过程中才能提高，这就是我在这次课程设计中的最大收获。通过这次对数字温度计的设计与制作，让我了解了设计电路的程序，也让我了解了关于数字温度计的原理与设计理念，要设计一个电路总要先用仿真仿真成功之后才实际接线的。但是最后的成品却不一定与仿真时完全一样，因为，再实际接线中有着各种各样的条件制约着。而且，在仿真中无法成功的电路接法，在实际中因为芯片本身的特性而能够成功。所以，在设计时应考虑两者的差异，从中找出最适合的设计方法。

[1] 沙占友. 集成温度传感器原理与应用[M]. 北京：机械工业出版社，2002， 84~95. [2] 刘君华. 智能传感器系统[M]. 西安：西安电子科技大学出版社，1999，83~105. [3] 沙占友. 智能化传感器原理与应用[M]. 北京：电子工业出版社，2004，99~108. [4] 赵负图. 传感器集成电路手册[M].

[5] 张毅刚. MCS-51单片机原理及应用[M]. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2004，81~94 [6] 李玉峰，倪虹霞 MCS-51系列单片机原理与接口技术[M]. 北京：人民邮电出版社，2004，187~216.

[7] 林伸茂. 8051单片机彻底研究经验篇[J]. 北京：人民邮电出版社，2004，7~14. [8] 沙占友. 单片机外围电路设计[J]. 北京：电子工业出版社，2003，37~48. [9] 何希才. 传感器及其应用电路[M]. 北京：电子工业出版社，2001，36~47.

7.2附录2（系统主电路图）

课程设计 (论文)任务书

专业班级:自动化 1002班 学生姓名:李松 指导教师(签名):闫秀英 1、课程设计(论文)题目

单片机与 PC 机的串口通信

2、本次课程设计(论文)应达到的目的

课程设计的基本教学目的是培养学生综合运用所学的基础理论、 专业知识和基本技能,提高分析与解决实际问题的能力以及科技写作 或设计能力。要求学生在做课程设计的过程中要有意识地培养自己的 实际能力。通过本次课程设计的实践,了解单片机工作的原理及应用 技术,掌握根据硬件电路设计软件的方法,了解设计过程中的各个基 本环节,也为今后的实际应用奠定基础。

3、本次 课程设计 (论文)任务的主要内容和要求(包括原始数据、技术 参数、设计要求等)

设计任务:设计单片机与 PC 机的串口通信。

1》利用 MCS51单片机系统完成系统需求分析及功能定义。

5》进行硬件线路连接。

6》进行代码的在线调试。

7》撰写课程设计报告。

4、应收集的资料及主要参考文献:

1)单片机教材及相关元器件数据手册

一、 摘要 ……………………………………………………… 4

二、 引言 ……………………………………………………… 5

三、 实验设备 ………………………………………………… 6

四、 相关参考程序内容 ……………………………………… 6

五、 相关硬件内容 …………………………………………… 8

六、 流程图 …………………………………………………… 9

七、 程序设计 ……………………………………………… ..10

八、 电路连接 …………………………………………… .. … 11

九、 小结 ………………………………………………… .. … 11

十、 参考文献 ……………………………………………… ..12

本单片机系统采用 AT89S52控制,整个硬件系统由 A/D、 D/A转换、 LED 显示、键盘、串行通信等模块组成。本设计只完成了单 片机部分的开发设计, 没有设计外部的采集和控制电路。 因为没有外 部采集电路, 所以不能完成具体的测量功能, 要完成具体的测量功能 (如测量压力、温度、湿度)还要配上外部的各种传感器采集电路和 相应的软件。若配上采集电路和相应的软件就能将测量结果用 LED 数码管十进制显示出来,其中包括了 A/D、 D/A转换,还可以用按键 来控制, 进行人机对话; 系统中设置了 5个按键, 其中 1个是复位键, 其余的 4个键, 用程序来控制实现不同的功能。 之所以没有设计外部 采集电路是因为设计了外部采集电路系统的功能就比较单一, 不方便 系统功能的外部扩展。该系统还能实现单片机与 PC 机的串行通信和 编程的下载、软件设计的时钟显示。

单片机与 PC 机串行通信研究背景

近年来,随着科学技术的发展, PC 机以其优越的性价比和丰富的软件资源 成为计算机应用的主流机种。 在工业控制中单片机得到广泛的应用, 现代化集中 管理需要对现场数据进行统计、分析、制表、打印、绘图、报警等 , 同时,又要 求对现场装置进行实时控制, 完成各种规定操作, 达到集中管理的目的。 由于单 片机的计算能力有限, 难以进行复杂的数据处理。 因此在功能比较复杂的控制系 统中,通常以 PC 机为上位机,单片机为下位机,由单片机完成数据的采集及对 装置的控制, 而由上位机完成各种复杂的数据处理及对单片机的控制, 二者结合, 使得单片机的应用已不仅仅局限于传统意义上的自动监测或控制, 而形成了向以 网络为核心的分布式多点系统发展的趋势。

单片机与 PC 机串行通信研究目的和意义

现代信息网络技术的一个突出特点, 就是使工业控制系统中的所有设备连接 成网, 从而在一个核心软件管理下工作, 形成一个有机的整体。 这种整体网络方 式在现代工业控制系统具有传统独立控制系统所无法比拟的先进性, 不仅能极大 地提高工业设备的生产效率,还可以大大提高系统的安全性和可靠性。

单片机自诞生以来以其性能稳定、价格低廉、功能强大,在智能仪器、工业 装备以及日用电子消费品中得到了广泛的应用。 在单片机的输入输出控制中, 除 直接接上小键盘和 LCD 显示屏等方法外,一般都通过串口和上位机 PC 进行通 信。这样不仅能够实现远程控制,而且能够利用 PC 机强大的数据处理功能以及 友好的控制界面。在一般的利用 PC 机对单片机进行控制的场合,都是采用 Windows 作为上位机的平台, 其优点是界面友好, 编程和操作都比较容易。 因此 研究 PC 机与单片机串行通信具有重要的现实及工业意义。

MOVC 程式记忆体移动

MUL (MUL AB 乘法指令仅此一条)相乘指令,所得的 16位二进制数低 8位 存累加器 A 高 8位存 B

XRL 做(逻辑异或)运算

JBC 位元 =1时跳且清除此位元

ACALL 绝对调用子程序

RETI 由中断副程式返回

CJNE 二数比较 , 不相等时跳

ORG 程序开始,规定程序的起始地址

DS 定义保留一定的存贮单元数目

RET 子程序返回指令

RETI 中断子程序返回指令

,内有 128个 RAM 单元及 4K 的 ROM 。 80C51有两个 16位定时计数器, 两个外中断,两个定时计数中断,及一个串行中断, 并有 4个 8位并行输入口。 80C51内部有时钟电路,

但需要石英晶体和微调电容外接, 本系统中采用 12MHz 的晶振频率。 由于 80C51的系统性能满足系统数据采集及时间精度的要求, 而且产品产量丰富来源广, 应 用也很成熟,故采用来作为控制核心。

虚拟终端 (VT)是一种提供类似于 Internet 的 Telnet 协议的远 程终端仿真的国际标准化组织 (ISO)协议。在远程终端的用 户, 可以在远程计算机上运行应用程序, 就象他们是坐在这 台计算机前面一样。 虚拟终端是在个人电脑上虚拟的

一个终端以及为此目的而写的软件。 虚拟终端的目的是达到个人电脑及其用户能 够与大型计算机的连接。一般来说需要连接的大型计算机是 IBM 的大型计算机 或者所谓的超小型计算机(过去往往是迪吉多的 V AX ) 。 虚拟终端使得个 人电脑的用户可以直接使用他的个人电脑来与大型计算机联系, 而不必使用专门 的终端。 通过虚拟终端的软件虚拟终端还可以扩展大型计算机的标准终端 的功能, 通过虚拟终端不但可以将个人电脑上的数据传递给大型计算机, 而且还 可以将大型计算机的数据传递给个人电脑,并在个人电脑上继续加工。 一 般大型计算机的终端是字母式的输入和输出接口, 因此一个虚拟终端至少需要一 个能够模拟这样的字母式(比如

ASCII )输入和输出接口的能力。最常见的平台

是图像式的用户表面。 要使得新的、 图像式的程序能够使用老的字母式的或者没 有图像式输入和输出能力的程序也需要虚拟终端。 现代的大型计算机也内 部使用虚拟终端, 这样它们可以向老的、 需要终端的程序假装一个终端, 而实际 上它则将程序的显示转到显示卡上。 比如 Linux 以及其它大多数基于个人电脑的 类似 Unix 的操作系统假装有六至十个这样的 “ 虚拟 ” 的终端。 字母程序 虚拟终端 图像显示

在 protues 里面 COMPIM 可以调用实际的串口和外部通信。 比如台式机有个串口 COM1,我在 protues 里添加 COMPIM 后设置属性,就能在仿真里通过 COM1和外部实际的东西进 行通信

通过本次课程设计,我有对 51单片机有了更进一步的了解,对 51单片机的 更能结构更记得熟悉了。 课程设计是在原有的学科基础上所进行的更深层次的综 合性较强的学习。在本次课程设计中,我们 4个人分为一组,彼此合作,经过几 天的努力,终于基本上完成了本次课程设计。

在本次课程设计中,我们的课程设计题目为:基于单片机 AT89C51的数字 温度计设计。刚一接触这个题目,我们觉得找不到具体的着手点。但在 4个人的 努力思考下, 我们决定彼此分工, 各自完成自己的任务。 我的任务是硬件电路的 温度传感器 DS18B20。利用网络以及图书的资源,我了解了我的任务的具体内 容,并借助所获取的信息完成了相关的设计。

这一学期我们学习了《单片机原理及应用》 。但由于所学时间不长,外加书 本上的内容相对简单, 我不太清楚如何去利用从中所学的知识, 很难将书本上的 基本理论与实际的问题结合起来。 但在这次单片机的课程设计中, 我加深了对单 片机原理及应用的认识, 并结合自己学到的知识, 掌握了根据硬件电路设计软件

的方法,培养了自己的实际能力。这也为我今后的实际应用奠定了基础。 总之, 本次课程设计我完成了自己的任务, 达到了课程设计的目的, 为小组 设计的成功贡献了自己的一份力量,并从中受益匪浅。

1、 书名 :《单片机原理使用教程—基于 Proeus 虚拟仿真》 作者:徐爱钧

出版社:电子工业出版社

2、 书名:《单片机原理、应用与 PROTEUS 仿真》

作者:张靖武 周灵彬 方曙光

出版社:电子工业出版社