毕业论文答辩(李艳婷)

1、目录研究背景及意义研究背景及意义芯片功能简介芯片功能简介硬件设计硬件设计软件设计软件设计1.1研究背景和意义 随着新技术的不断开发与应用，近年来单片机发展十分迅速，一个以微机应用为主的新技术革命浪潮正在蓬勃兴起，单片机的应用已经渗透到电力、冶金、化工、建材、机械、食品、石油等各个行业。 目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。近年来，新型单片机内的接口，无论从类型和数量上都有很大的发展单片机从功能到形态都有了飞速的发展。 本设计使用单片机作为核心进行控制。单片机具有集成度高，通用性好，功能强，特

2、别是体积小，重量轻，耗能低，可靠性高，抗干扰能力强和使用方便等独特优点，在数字、智能化方面有广泛的用途。1.2目的及意义 温度是一个十分重要的物理量，对它的测量与控制有十分重要的意义。 通过本次设计可以巩固、加深和扩大单片机应用的知识面，提高综合及灵活运用所学知识解决工业控制的能力。培养针对课题需要，选择和查阅有关手册、图表及文献资料的自学能力，提高组成系统、编程、调试的动手能力。 通过对课题设计方案的分析、选择、比较、熟悉单片机用系统开发、研制的过程，软硬件设计的方法、内容及步骤。1.3思路和主要内容 把DS18B20作为温度传感元件，将环境温度数据转换成数字信号发送给AT89C52，AT8

3、9C52通过程序内部的运算将转换好的温度数值发送给LCD显示出来。根据系统设计的功能，本时钟温度系统的设计必须采用单片机软件系统实现，用单片机的自动控制能力来测量、显示温度数值。初步确定设计系统由单片机主控模块、测温模块、显示模块、报警模块共4个模块组成。2.1单片机的选择 对于单片机的选择，如果用8051系列，由于它没有内部RAM，系统又需要一定的内存存储数据。AT89C52是一个低功耗、高性能CMOS 8位的单片机，片内含8k Bytes ISP的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，功能强大的AT89C52可为许多嵌入式控制应用

4、系统提供高性价比的解决方案。而AT89C52与AT89C51相比，外型管脚完全相同，AT89C51的HEX程序无须任何转换可直接在AT89C52运行，且AT89C52比AT89C51新增了一些功能，相比较后，在本设计中选用AT89C52更能很好的实现温度计控制功能。2.2温度传感器的选择 DS18B20温度传感器是一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现912位的数字值读数方式。DS18B20的性能特点如下： 独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信； 多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能； 无须

5、外部器件； 可通过数据线供电，电压范围为3.05.5V； 零待机功耗； 温度以9或12位数字； 用户可定义报警设置； 报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件； 负电压特性，电极接反时，温度计不会因发热而烧毁，只是不能正常工作。2.3DS18B20的测温原理 DS18B20的温度值的位数因分辨率不同而不同，温度转换时的最大延时为750ms。 DS18B20测温原理如图2-5所示。图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在55所对

6、应的一个基数值。计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，计数器1的预置将重新被装入，计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。图中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正计数器1的预置值。 DS18B20测温原理图3.1时钟震荡电路 MCS-51内部有一个用于构成震荡器的高增益反向放大器，此放大器的输入端和输出端分别是XTAL1和XTAL2，在XTAL1和XTAL2上外接晶振可构成时钟电路，晶振频率的大小决定

7、了单片机系统工作的快慢。时钟振荡电路图3.2显示电路 温度的显示可以采用LED数码管来显示，LED亮度高、醒目，但是电路复杂，占资源多且信息量小。而采用液晶显示器有明显的优点：工作电流比LED小几个数量级，功耗低；尺寸小，厚度约为LED的1/3；字迹清晰、美观、使人舒服；寿命长，使用方便，可得性强。故本设计采用LCD来显示温度。显示电路只用P0口,采用LCD1602液晶。温度显示电路图3.3温度采集电路 DS18B20温度传感器与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现912位的数字值读数方式。 如果采用温度传感器DS18B20可以减少外部硬件电路，而且可以很容易直接读取被测温度值，进而转换，还可以在高温报警，且成本低、易使用，可以很好的满足设计要求。所以本文采用传感器DS18B20代替传统的测温电路。温度采集电路图4.1主程序设计 整个系统的功能是由硬件电路配合软件来实现的，当硬件基本定型后，软件的功能也就基本定下来了。从软件的功能不同可分为两大类：一是监控软件（主程序），它是整个控制系统的核心，专门用来协调各执行模块和操作者的关系。二是执行软件（子程序），它是用来完成各种实质性的功能如测量、计算、显示、通讯等。主程序流程图4.2 DS18B20工作流程4.