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1、目录一、设计任务及要求 . 11.1 任务： . 11.2 基本要求（难度系数0.4 ）： . 11.3 发挥部分： . 1二、硬件设计 . 12.1 MCS51 系列单片机 . 12.1.1 部分引脚介绍： . 12.1.2 8051中断引脚 . 22.1.3 8051中断源 . 22.2 DS18B20 工作原理 . 22.2.1 温度检测 . 22.2.2 数值计算 . 3三、软件设计 . 43.1 总体设计 . 43.2 单元电路设计 . 43.2.1 测温电路设计 . 43.2.2 控制、键盘和显示电路设计. 43.2.3 加热装置和功率电路设计. 53.2.4 打印设计 . 5四、
2、小结 . 6五、参考文献 . 7六、附录 . 7附 1：元器件明细表： . 7附 2：仪器设备清单 . 7附 3：程序清单 . 7名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 12 页 - - - - - - - - - 常熟理工学院课程设计报告1 一、设计任务及要求1.1 任务：使用 DS18B20 、数码管和单片机实现温度采集和控制系统的设计。1.2 基本要求（难度系数0.4 ） ：（ 1）使用 DS18B20传感器实现温度测量，并使用数码管显示当前测量结果；（ 1
3、）做好隔水处理，要求进行水温测量；1.3 发挥部分：（ 1） 使用 DS18B20和简易加热装置， 实现一个水温控制系统，具有水温设定和恒温控制功能。(+0.6)二、硬件设计2.1 MCS51系列单片机图 1 MCS-51 系列单片机引脚图2.1.1 部分引脚介绍：（1）主电源引脚VCC 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 12 页 - - - - - - - - - 常熟理工学院课程设计报告2 VCC正常工作电压 +5V。（2）时钟电路引脚XTAL1 、XY
4、AL2 XTAL1 片内振荡电路输入端XTAL2 片内振荡电路输出端（3）控制信号引脚RST/Vpd、ALE 。RST/Vpd 复位控制输入 / 断电时，提供备用电源输入。ALE 允许地址锁存输出。（4）输入输出引脚P0.0 P0.7、P1.0 P1.7、P2.0 P2.7、 P3.0 P3.7 其中 P3 口具有双重功能。2.1.2 8051中断引脚AT89S51单片机的 P3.0P3.5 构成了 8051 单片的中断引脚。2.1.3 8051中断源表 1中断服务程序中断号（n）中断源名称中断优先级中断入口 ROM地址（ 8n+3）void INT0_ISR(void) interrupt
5、0 0 外部中断0（INT0）高0 x0003 void TIMER0_ISR(void) interrupt 1 1 定 时 / 计 数 器 中 断0（T0）0 x000B void INT1_ISR(void) interrupt 2 2 外部中断 1（INT1）0 x0013 void TIMER1_ISR(void) interrupt 3 3 定 时 / 计 数 器 中 断1（T1）0 x001B void UART_ISR(void) interrupt 4 4 串行口中断 （TXD 、RXD ）低0 x0023 2.2 DS18B20 工作原理DS18B20 的温度检测与数字数据
6、输出全集成于一个芯片之上，从而抗干扰力更强。其一个工作周期可分为两个部分，即温度检测和数据处理。它的内在原理是电桥一个桥臂用对温度敏感的材料做成,在温度改变的时候电阻随着改变,使得电桥失去平衡,达到测量温度的效果。2.2.1 温度检测 DS18B20 中的温度传感器可完成对温度的测量，以12位转化为例 :用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供， 以0.0625 /LSB形式表达， 其中 S为符号位。这是 12位转化后得到的12位数据， 存储在 18B20名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - -
7、- - - - 第 3 页，共 12 页 - - - - - - - - - 常熟理工学院课程设计报告3 的两个 8比特的 RAM 中，二进制中的前面5位是符号位，如果测得的温度大于0，这5位为0，只要将测到的数值乘于 0.0625 即可得到实际温度；如果温度小于 0，这5位为 1，测到的数值需要取反加1再乘于 0.0625即可得到实际温度。表2 Bit7 bit6 bit5 bit4 bit3 bit2 bit1 bit0 Ls Byte 232221202-12-22-32-4Bit15 bit14 bit13 bit12 bit11 bit10 bit9 bit8 Ms Byte S S
8、 S S S 2625242.2.2 数值计算例如 +125的数字输出为07D0H ， +25.0625 的数字输出为0191H，-25.0625 的数字输出为FF6FH ，-55 的数字输出为FC90H 。表3 温度二进制值十六进制值+125C 0000 0111 1101 0000 07D0H +85C 0000 0101 0101 0000 0550H +25.0625 C 0000 0001 1001 0001 0191H +10.125 C 0000 0000 1010 0010 00A2H +0.5 C 0000 0000 0000 1000 0008H 0C 0000 0000
9、0000 0000 0000H -0.5 C 1111 1111 1111 1000 FFF8H -10.125 C 1111 1111 0101 1110 FF5EH -25.0625 C 1111 1110 0110 1111 FE6FH -55 C 1111 1100 1001 0000 FC90H DS18B20 的主要特征：（1）全数字温度转换及输出。（2）先进的单总线数据通信。（3）最高 12位分辨率，精度可达土0.5 摄氏度。（4）12位分辨率时的最大工作周期为750毫秒。（5）可选择寄生工作方式。（6）检测温度范围为55C +125C ( 67 F +257 F) （7）内置
10、EEPROM，限温报警功能。（8）64位光刻 ROM ，内置产品序列号，方便多机挂接。（9）多样封装形式，适应不同硬件系统。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 12 页 - - - - - - - - - 常熟理工学院课程设计报告4 三、软件设计3.1 总体设计对题目进行深入的分析和思考，可将整个系统分为以下几个部分：测温电路、控制电路、功率电路和加热装置。统框图如下所示。3.2 单元电路设计3.2.1 测温电路设计如下图：利用温度传感器DS18B20直接对水
11、温进行测量，直接输出数字量。可直接与单片机进行通信，读取测温数据，电路结构简单，它能够达到0.5 摄氏度的固有分辨率。3.2.2 控制、键盘和显示电路设计如下图：控制、键盘和显示电路这部分是一个单片机最小系统的基本电路，这里我们选用了AT89C51来满足系统需求。测温电路控制电路显示功率电路加热装置水输入打印显示名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 12 页 - - - - - - - - - 常熟理工学院课程设计报告5 键盘部分由2 个，来实现用户自行设定温度
12、，上面的实现十位加一，下面的实现个位加一，左边显示器显示实际温度，直接通过传感器显示实际温度，右边的显示自行设定的温度，操作简单D2D3D4D1D1D2D3D4P1.7P1.0P1.7P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6B0B7B0B7B1B2B3B4B5B6B1B2B3B4B5B6DQD4D3D2P2.0P2.1P2.2P2.0P2.1P2.2P2.3D1P2.3DQXTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD
13、435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C51A02B018A13B117A24B216A35B315A46B414A57B513A68B612A79B711CE19AB
14、/BA1U274HC245A02B018A13B117A24B216A35B315A46B414A57B513A68B612A79B711CE19AB/BA1U374HC24563.0DQ2VCC3GND1U4DS18B207623U5The default value of the water temperatureThe water temperature measured valueSET DEFAULT WARTER TEMPERATUREHeating instructionsU9NOT3.2.3 加热装置和功率电路设计如下图：利用继电器可以很容易的通过较高的电压和电流，在正常的情况
15、下，工作十分可靠，使用继电器无需外加光耦，自身就可实现电气隔离。3.2.4 打印设计如下图：利用MAX232对 RS-232 和 TTL 点平进行转换实现数据的通信名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 12 页 - - - - - - - - - 常熟理工学院课程设计报告6 四、小结完成这次单片机课程设计，我们学到了很多书本上学不到的知识。首先是在网上查找资料，找到原器件，再进行软件的模拟连接和调试，每一步，我们都在很用心的去做，终于在努力的调试和修改下，我们达
16、到了自己想要的结果。在这次的单片机课程设计中我感觉受益匪浅。不用说我们在其中学到的新知识是多么有价值，也不用说它拓宽了我们多少的眼界，只是说它让我们的能力得到了提高就已足以成为我们努力付出的回报。通过这次单片机课程设计还增强了我们查阅资料的方法和技巧，更是大大的提高了我们的自学的能力， “授之以鱼，不若授之以渔”，这为我们以后学习新的知识提供了有效的方法，这才是我们最值得高兴的收获。其次， 通过这次课程设计，我们知道了团队合作的重要性，我们小组的成员每个人都在尽力的查找各种资料，这会使得我们的效率变得更加高效。理论与现实总是要通过实践联系起来的，我们在这次课程设计中不再是局限于课本或是参考资料
17、中的理论知识，而是把所有的实验都按部就班的做过，并通过实验结果对所理解的知识进行了加强巩固，更是对原来的理解偏差进行了改正，使我们对所学的AT89S51 芯片板理解的更加透彻。通过这次机会，我感觉收获很多，希望以后能有更多的机会去做这些有意义的工作和设计。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 12 页 - - - - - - - - - 常熟理工学院课程设计报告7 五、参考文献1康华光等 .电子技术基础( 数字部分）m. 北京 : 高等教育出版社，2008 2王
18、 楚 、 余 道 衡 ， 电 子 线 路 ， 北 京 大 学 出 版 社3王 楚 、 沈 伯 弘 ， 数 字 逻 辑 电 路 北 京 大 学 出 版 社 ，1999年4蔡 美 琴 等 ， MCS-51系 列 单 片 机 系 统 及 其 应 用 第 二 版 ， 高 等 教 育 出 版 社5常 熟 理 工 学 院 物 电 学 院 单 片 机 技 术 实 验 与 指 导 书六、附录附 1：元器件明细表：1、4 位共阳数码管 2 2、74HC245 1 3、AT89C51 1 4、按钮 2 5、电解电容 1uf 4 6、MAX232 1 7、电炉丝 1 8、发光二极管 1 9、温度传感器DS18B20
19、 1 10、固态继电器TLP521 1 附 2：仪器设备清单1、 数字示波器2、 稳压电源3、 数字万用表4、 温度计5、 打印机6、 秒表附 3：程序清单 TMPL EQU 29H TMPH EQU 28H FLAG1 EQU 38H DATAIN BIT P3.7 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 12 页 - - - - - - - - - 常熟理工学院课程设计报告8 ORG 00H LJMP MAIN1 ORG 03H LJMP ZINT0 ORG
20、13H LJMP ZINT1 ORG 30H MAIN1: SETB IT0 SETB EA SETB EX0 SETB IT1 SETB EX1 SETB P3.6 SETB P3.2 MOV 74H,#0 MOV 75H,#0 MOV 76H,#9 MOV 77H,#0 MAIN: LCALL GET_TEMPER LCALL CVTTMP LCALL DISP1 AJMP MAIN INIT_1820: SETB DATAIN NOP CLR DATAIN MOV R1,#3 TSR1: MOV R0,#107 DJNZ R0,$ DJNZ R1,TSR1 SETB DATAIN NOP
21、 NOP NOP MOV R0,#25H TSR2: JNB DATAIN,TSR3 DJNZ R0,TSR2 CLR FLAG1 SJMP TSR7 TSR3: SETB FLAG1 CLR P1.7 MOV R0,#117 TSR6: DJNZ R0,$ TSR7: SETB DATAIN RET GET_TEMPER: SETB DATAIN LCALL INIT_1820 JB FLAG1,TSS2 NOP RET TSS2: MOV A,#0CCH LCALL WRITE_1820 MOV A,#44H LCALL WRITE_1820 ACALL DISP1 LCALL INIT_
22、1820 MOV A,#0CCH LCALL WRITE_1820 MOV A,#0BEH LCALL WRITE_1820 LCALL READ_1820 RET WRITE_1820: MOV R2,#8 CLR C WR1: CLR DATAIN MOV R3,#6 DJNZ R3,$ RRC A MOV DATAIN,C MOV R3,#23 DJNZ R3,$ SETB DATAIN NOP DJNZ R2,WR1 SETB DATAIN RET READ_1820: MOV R4,#2 MOV R1,#29H RE00: MOV R2,#8 RE01: CLR C SETB DAT
23、AIN NOP NOP CLR DATAIN 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 12 页 - - - - - - - - - 常熟理工学院课程设计报告9 NOP NOP NOP SETB DATAIN MOV R3,#9 RE10: DJNZ R3,RE10 MOV C,DATAIN MOV R3,#23 RE20: DJNZ R3,RE20 RRC A DJNZ R2,RE01 MOV R1,A DEC R1 DJNZ R4,RE00 RET CVTTMP
24、: MOV A,TMPH ANL A,#80H JZ TMPC1 CLR C MOV A,TMPL CPL A ADD A,#1 MOV TMPL,A MOV A,TMPH CPL A ADDC A,#0 MOV TMPH,A MOV 73H,#0BH SJMP TMPC11 TMPC1: MOV 73H,#0AH TMPC11: MOV A,TMPL ANL A,#0FH MOV DPTR,#TMPTAB MOVC A,A+DPTR MOV 70H,A MOV A,TMPL ANL A,#0F0H SWAP A MOV TMPL,A MOV A,TMPH ANL A,#0FH SWAP A
25、ORL A,TMPL H2BCD: MOV B,#100 DIV AB JZ B2BCD1 MOV 73H,A B2BCD1: MOV A,#10 XCH A,B DIV AB MOV 72H,A MOV 71H,B TMPC12: NOP DISBCD: MOV A,73H ANL A,#0FH CJNE A,#1,DISBCD0 SJMP DISBCD1 DISBCD0: MOV A,72H ANL A,#0FH JNZ DISBCD1 MOV A,73H MOV 72H,A MOV 73H,#0AH DISBCD1: RET TMPTAB: DB 0,1,1,2,3,3,4,4,5,6,
26、6,7,8,8,9,9 DISP1: MOV R1,#70H MOV R0,#74H MOV R5,#0FEH PLAY: MOV P1,#0FFH MOV A,R5 MOV P2,A MOV A,R1 MOV DPTR,#TAB MOVC A,A+DPTR MOV P1,A MOV A,R0 MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV A,R5 JB ACC.1,LOOP1 CLR P1.7 CLR P0.7 LOOP1: LCALL DL1MS INC R1 INC R0 MOV A,R5 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - -
27、- - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 12 页 - - - - - - - - - 常熟理工学院课程设计报告10 JNB ACC.3,ENDOUT RL A MOV R5,A MOV A,73H CJNE A,#1,DD2 SJMP LEDH DD2: MOV A,72H CJNE A,#0AH,DD3 MOV 72H,#0 DD3: MOV A,76H CJNE A,72H,DDH SJMP DDL DDH: JNC PLAY1 SJMP LEDH DDL: MOV A,75H CJNE A,71H,DDL1 SJMP LEDH DDL1: JN
28、C PLAY1 LEDH: CLR P3.6 SJMP PLAY PLAY1: SETB P3.6 SJMP PLAY ENDOUT: MOV P1,#0FFH MOV P2,#0FFH RET TAB: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H DB 92H,82H,0F8H,80H,90H,0FFH,0BFH DL1MS: MOV R6,#50 DL1: MOV R7,#100 DJNZ R7,$ DJNZ R6,DL1 RET ZINT0: PUSH ACC INC 75H MOV A,75H CJNE A,#10,ZINT01 MOV 75H,#0 ZINT01: POP
29、ACC RETI ZINT1: PUSH ACC INC 76H MOV A,76H CJNE A,#10,ZINT11 MOV 76H,#0 ZINT11: POP ACC RETI ZZZ1: MOV DPTR,#TAB MOVC A,A+DPTR MOV P0,A RETI END 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 12 页 - - - - - - - - - 常熟理工学院课程设计报告1 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 12 页 - - - - - - - - -