1、 学生毕业设计（论文）报告 系 别： 电 子与电气工程学院 专 业： 电 子信息工程 班 号： 电 子 0 8 5 学 生 姓 名： 傅浩 学 生 学 号： 080012212 设计（论文）题目： 基 于 AT89C51 的数字温度计的设计 指 导 教 师 ： 傅浩 设 计 地 点： 起 迄 日 期： 2010.5.4-2010.7.3 毕业设计（论文）任务书 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 专业 电子信息工程 班级 电子 085 姓名 傅浩 一、课题名称：基于 AT 89C51 的数字温度计的设计 二、主要技术指标： 1、 测温范围 -50 -110 2、精度误差小于
2、0.5 3、 LED 数码直读显示 4、可通过人机接口任意设定温度报警阀值 三、工作内容和要求： （ 1） 、 要求数字温度计能对环境的温度进行实时监测。 （ 2） 、 数字温度计要能够实时显示环境的温度信息，使用户及时了解到环境温度情况。 （ 3） 、 数字温度计能够在程序跑飞的情况下自动重启，对环境温度进行正确的测量。 四、主要参考： 1.李勋 .刘源单片机实用教程 M.北京航空航天大学出版社， 2000 2.李朝青 .单片机原理及接口技术（简明修订版） M.杭州：北京航空航天大学出版社， 1998 3.李广弟 .单片机基础 M.北京：北京航空航天大学出版社， 1994 4.阎石 .数字电
3、子技术基础（第三版） M.北京：高等教育出版社， 1989 5.廖常初 .现场总线概述 J.电工技术， 1999 6.王 津 .单片机原理与应用 M.重庆大学出版社， 2000 学 生（签名） 年 月 日 指 导 教师（签名） 年 月 日 教研室主任（签名） 年 月 日 系 主 任（签名） 年 月 日 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 毕业设计（论文）开题报告 设计（论文）题目 基于 AT 89C51 的数字温度计的设计 一、 选题的背景和意义： 随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活 、 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
4、一种基于单片机控制的数字温度计， 它 给人带来的方便也是不 可否定的 。 要为现代人生活 提供更好 、 更方便的设施就 需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。 本文将要设计的数字温度计具有 性能稳定、灵敏度高、抗干扰能力强、使用方便等优点，广泛应用于冰箱、空调器、粮仓等日常生活中温度的测量和控制 中 ，为人们生活水平的提高做出了巨大的贡献。 二、课题研究的主要内容： 1 本文是以单片机 AT89C51 为核心 进行设计。 2 通过 DALLAS 公司的单总线数字温度传感器 DS18B20 来实现环境温度的采集和 A/D转换 。 3 其输出温度采用数字显示 ， 用 3
5、位共阳极 LED 数码管以串口传送数据 ， 实现温度显示 ， 能准确达到以 上要求。 4 此温度计 属于多功能温度计 可以 用来测量环境温度， 还 可以设置上下报警温度，当温度不在设置范围内时，可以报警。 三、主要研究（设计）方法论述： 1. 通过查阅书籍了解 数字温度计 的基本概念等信息， 结合以前所学的电子专业知识认真研究课题。 2. 借助强大的网络功能，借鉴前人的研究成果更好的帮助自己更好地理解所需掌握的内容。 3. 通过与老师与同学的讨论研究，及时地发现问题反复地检查修改最终完成 。 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 四、设计（论文）进度安排： 时间（迄止日期） 工
6、 作 内 容 2010.05.04 2010.05.05 查找资料，确定 论文题目 2010.05.06 2010.05.07 根据选题方向查资料，确定基本框架和设计方法 2010.05.08 2010.05.10 完成 开题报告 2010.05.11 2010.05.31 完成初稿并交指导老师审阅 2010.06.01 2010.06.26 根据指导老师意见修改 论文 2010.06.26 2010.06.29 根据模板将论文排版 2010.06.30 2010.07.03 仔细阅读论文并作细节完善后上交 五、指导教师 意见： 指导教师签名： 年 月 日 六、系部意见： 系主任签名： 年 月
7、 日 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 目录 摘要 Abstract 第 1 章 前言 . 1 第 2 章 数字温度计总体设计方案 . 2 2.1 数字温度计设计方案 . 2 2.2 总体设计框图 . 2 第 3 章 数字温度计的硬件设计 . 3 3.1 主控制器 AT89C51 . 3 3.1.1 AT89C51 的特点及特征 . 3 3.1.2 管脚功能说明 . 3 3.1.3 片内 振荡器 . 5 3.1.4 芯片擦除 . 5 3.2 单片机的主板电路 . 6 3.3 温度采集部分的设计 . 6 3.3.1 温度传感器 DS18B20 . 6 3.3.2 DS18B2
8、0 温度传感器与单片机的接口电路 . 10 3.4 显示部分设计 . 10 3.4.1 74LS164 引脚功能及特征 . 10 3.4.2 温度 显示电路 . 11 3.5 报警 系统 电路 . 12 第 4 章 数字温度计的软件设计 . 13 4.1 系统软件设计流程图 . 13 4.2 数字温度计部分程序清单 . 15 第 5 章 结束语 . 20 答谢辞 参考文献 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 摘 要 随着人们生活水平的不断提高，单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，其中数字温度计就是一个典型的例子。 本设计所介绍的数字温度计与传
9、统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，其输出温度采用数字显示。该设计控制器使用单片机 AT89C51，测温传感器使用 DS18B20，用 3 位共阳极 LED 数码管以串口传送数据，实 现温度显示。本温度计属于多功能温度计，可以设置上下报警温度，当温度不在设置范围内时，可以报警。 此外本文还介绍了数字温度计的硬件设计和软件设计，硬件设计主要包括主控制器、单片机的主板电路、温度采集部分电路、显示电路以及报警系统电路。 软件设计包括系统软件的流程图和数字温度计的部分程序清单。 关键词： AT89C51 单片机，数字控制，测温传感器，多功能温度计 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院
10、 毕业设计论文 Abstract As peoples living standard rising, SCM is undoubtedly one of the objectives pursued by the people, the convenience it brings is equally negative, and one digital thermometer is a typical example. The design presented in the traditional thermometer digital thermometer and compared wi
11、th a reading convenience, a wide range of temperature measurement, temperature measurement accuracy, the output of the temperature digital display. The design of the controller using microcontroller AT89C51, temperature sensor uses DS18B20, with three common anode LED digital tube to serial transmis
12、sion of data, to achieve temperature display. The thermometer is multi-functional thermometer, you can set the upper and lower alarm temperature range when the temperature is not set, you can alarm. Besides, the paper also describes the digital thermometer in hardware design and software design, har
13、dware design includes the main controller, microcontroller circuit board, the temperature acquisition part of the circuit, display circuit and the alarm system circuit. Software design, including system software flow chart and the digital thermometer in the part of the program list. Key words: AT89C
14、51 microcontroller, digital control, temperature sensor, multi-function thermometer 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 - 1 - 第 1 章 前言 随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活，工作，科研，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数字温度计，本温度计属于多功能温度计，可以设置上下报警温度，当温度不在设置范围内时，可以报警。 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应用于诸多领域 。 传统的温度
15、检测以热敏电阻为温度敏感元件。热敏电阻的成本低，但需后续信号处理 电路，而且可靠性相对较差，测温准确度低，检测系统也有一定的误差 ，所以 传统的温度计有反应速度慢、读数麻烦、测量精度不高、误差大等缺点 。 本文是以单片机 AT89C51 为核心，通过 DALLAS 公 司的单总线数字温度传感器 DS18B20 来实现环境温度的采集和 A/D 转换，用来测量环境温度， 温度分辨率为 0.0625 ，并能数码显示 。因此 本文设计的数字温度计具有读数方便，测温范围广，测温精确，数字显示，适用范围宽 其电路简单，软硬件结构模块化，易于实现 等特点。 数字式温度计的设 计将给人们的生活带来很大的方便，
16、为人们生活水平的提高做出了 贡献。 数字温度计在以后将应用于我们生产和生活的各个方面 ，数字式温度计的众多优点告诉我们：数字温度计将在我们的未来生活中应用于各个领域 ， 它将会 是传统温度计的理想 的 替代产品 。 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 - 2 - 第 2 章 数字温度计总体设计方案 2.1 数字温度计设计方案 方案 一： 采用热敏电阻器件，利用其感温效应，再将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行 A/D 转换后，利用单片机进行数据的处理，然后在显示电路上，将被测温度显示出来。 方案 二： 利 用温度传感器，在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非
17、常容易想到的，所以可以采用一只温度传感器 DS18B20，此传感器 ， 可以很容易直接读取被测温度值，进行转换 就可以满足设计要求。 分析上述两种方案可以看出 方案一是 使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应， 进行 A/D 转换后， 利 用单片机进行数据的处理，在显示电路上被测温度显示出来，这种设计需要用到 A/D 转换电路，感温电路比较麻烦。 方案二是利用温度传感器直接读取被测温度， 读数方便，测温范围广，测温精确， 适用范围宽 而且 电路简单 易于实现 。 综合方案一和方案二的优缺点，我们选择方案二。 2.2 总体设计框图 温度计电路设计总体设计方框图如图 2-1所示 ， 控制器采用单片机
18、 AT89C51，温度传感器采用 DS18B20，用 4 位 LED 数码管以串口传送数据实现温度显示 。 图 2-1 总体设计方框图 主 控 制 器 L E D 显 示 温度传感器 单片机复位 时钟振荡 报警点按键调整 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 - 3 - 第 3 章 数字温度计硬件设计 3.1 主控制器 AT 89C51 3.1.1 AT89C51 的特点及特性： 40 个引脚， 4K Bytes FLASH 片内程序 存储器 ， 128 Bytes 的随机存取数据 存储器 （ RAM）， 32 个外部双向输入 /输出（ I/O）口， 5 个中断优先级 2 层中
19、断嵌套中断， 2 个 16 位可编程定时 计数器 ， 2 个全双工串行通信口，看门狗（ WDT）电路，片内时钟 振荡器 。 此外， AT89C51 在 空闲模式下， CPU 暂停工作，而 RAM 定时 计数器 ，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结 振荡器 而保存 RAM 的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位 。 同时该芯片还具有 PDIP、 TQFP 和 PLCC等三种封装形式，以适 应不同产品的需求。 主要功能特性： 兼容 MCS-51 指令系统 4k 可反复擦写 (1000 次） ISP FLASH ROM 32 个双向 I/O 口 4.5-5.5V 工作 电压 2 个 16 位可编程定时 /计数 器 时钟频率 0-33MHZ 全双工 UART 串行中断口线 128X8 BIT 内部 RAM 2 个外部中断源 低功耗空闲和省电模式 中断唤醒省电模式 3 级加密位 看门狗（ WDT）电路 软件设置空闲和省电功能 灵活的 ISP 字节和分页编程 双数据寄存器指针 3.1.2 管脚功能说明： AT89C51 管脚如图 3-1 所示：
