课程名称：微机原理课程设计题目：温度检测课程设计
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温度检测仪。本设计使用简便，功能丰富。可以实现温度采集，温度报警，重设上下限温度值等功能。
在现代化的工业生产中，需要对周围环境的温度进行检测和控制。本设计对温控报警问题展开思考，设计一个能根据需求设置低温到高温进行报警并通过数码管显示的系统。该系统使用STC89C51单片机，同时运用单线数字温度传感器DS18B20，四位共阴数码管显示，按键控制等模块可实现温度的检测与设置。课题经过实验验证达到设计要求，具有一定的使用价值和推广价值。本作品使用四位共阴数码管显示，可以清晰地显示当前的报警温度，一定程度避免使用者使用时出错，安全可靠，可使用于各种食品储存室，植物养殖所等地方，实用性很高。
关键字：温度报警器STC89C51单片机数码管DS18B20
一、课程设计目的和要求 (1)
1.1 设计目的 (1)
1.2 设计要求 (1)
二、总体设计方案 (1)
三、硬件设计 (2)
3.1 DS18B20传感器 (2)
3.2 STC89C51功能介绍 (5)
3.3 时钟电路 (7)
3.4 复位电路 (8)
3.5 LED显示系统电路 (8)
3.6 按键控制电路 (10)
3.7 蜂鸣器电路 (10)
3.8 总体电路设计 (11)
四、软件设计 (13)
4.1 keil软件 (13)
4.2 系统主程序设计 (13)
4.3 系统子程序设计 (14)
五、仿真与实现 (16)
5.1 PROTEUS仿真软件 (16)
5.2 STC-ISP程序烧录软件 (17)
5.3 使用说明 (17)
六、总结 (18)
一、课程设计目的和要求
1.1 设计目的
熟悉典型51单片机，加深对51单片机课程的全面认识和掌握，对51单片机及其接口的应用作进一步的了解，掌握基于51单片机的系统设计的一般流程、方法和技巧，为我们解决工程实际问题打下坚实的基础。同时课程设计也是让我们熟练掌握了课本上的一些理论知识，是一个学习新知识、巩固加深所学课本理论知识的过程，它培养了我们综合运用知识、独立思考和解决问题的能力，加深了我们对单片机原理与应用课程的理解。所以此次设计目的具体如下：
● 掌握温度检测仪的设计、组装与调试方法；
● 熟悉集成电路DS18B20的使用方法，并掌握其工作原理；
1.2 设计要求
根据单片机原理及应用课程的要求，主要进行两个方面的设计，即单片机最小系统和外围电路扩展设计、接口技术应用设计。其中，单片机最小系统主要要求学生熟悉单片机的内部结构和引脚功能、引脚的使用、复位电路、时钟电路、4个并行接口和一个串行接口的实际应用，从而可构成最小应用系统，并编程进行简单使用。在采集温度时，为了具有一种反应准确且显示方便的检测温度的装置，下面设计了一种可调节的温度检测仪，也可称作温度报警器。设计要求如下：
? 完成温度进行测量，理论测量范围-55°C~+125°C ；
? 将温度测量值通过四位共阴数码管显示模块显示，显示精度为0.5°C ；
? 可以通过按键进行对上下限报警温度，自行设定并实现功能；
二、总体设计方案
硬件电路设计由7个部分组成；DS18B20传感器模块，STC89C51单片机系统，LED 显示系统、时钟电路、复位电路以及按键控制电路。其系统框图如下图1所示： 复位电路时钟电路按键控制
STC89C51
DS18B20
传感器
温度采集
蜂鸣器电路显示电路
图1 系统框图
三、硬件设计
3.1 DS18B20传感器
1) DS18B20简介
DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。该装置信号线高的时候，内部电容器储存能量通由1线通信线路给片子供电，而且在低电平期间为片子供电直至下一个高电平的到来重新充电。DS18B20的电源也可以从外部3V-5.5V的电压得到。
DS18B20采用一线通信接口。因为一线通信接口，必须在先完成ROM设定，否则记忆和控制功能将无法使用。主要首先提供以下功能命令之一：1）读ROM；2）ROM匹配；3）搜索ROM；4）跳过ROM；5）报警检查。这些指令操作作用在没有一个器件的64位光刻ROM序列号，可以在挂在一线上多个器件选定某一个器件，同时，总线也可以知道总线上挂有有多少，什么样的设备。
若指令成功地使DS18B20完成温度测量，数据存储在DS18B20的存储器。一个控制功能指挥指示DS18B20的演出测温。测量结果将被放置在DS18B20内存中，并可以让阅读发出记忆功能的指挥，阅读内容的片上存储器。温度报警触发器TH和TL都有一字节EEPROM 的数据。如果DS18B20不使用报警检查指令，这些寄存器可作为一般的用户记忆用途。在片上还载有配置字节以理想的解决温度数字转换。写TH,TL指令以及配置字节利用一个记忆功能的指令完成。通过缓存器读寄存器。所有数据的读，写都是从最低位开始。
采用DALLAS最新单线数字温度传感器DS18B20。DS18B20“一线总线”数字化温度传感器也支持“一线总线”接口，测量温度范围为-55°C~+125°C，在-10~+85°C范围内,精度为±0.5°C。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。DS18B20的特性：DS18B20可以程序设定9~12位的分辨率，精度为±0.5°C。可选更小的封装方式，更宽的电压适用范围。分辨率设定，及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。
2) DS18B20主要特性
独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯；测温范围－55℃～+125℃，固有测温误差1℃；支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，最多只能并联8个，实现多点测温，如果数量过多，会使供电电源电压过低，从而造成信号传输的不稳定；工作电源：3~5V/DC（可以数据线寄生电源）；在使用中不需要任何外围元件；测量结果以9~12位数字量方式串行传送；不锈钢保护管直径Φ6；适用于DN15~25,DN40~DN250各种介质工业管道和狭小空间设备测温；标准安装螺纹M10X1,M12X1.5,G1/2”任选；PVC电缆直接出线或德式球型接线盒出线,便于与其它电器设备连接。
3) DS18B20芯片引脚说明
DS18B20只有三个引脚，如下图所示
图2 DS18B20引脚
DS18B20有3个引脚，其每个引脚都有着特定的功能：GND（1引脚）为电源地；DQ （2引脚）为数字信号输入/输出端；VDD（3引脚）为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。如图2。左负右正，一旦接反就会立刻发热，有可能烧毁！接反是导致该传感器总是显示85℃的原因。面对着扁平的那一面，左负右正。如图3为寄生电源供电方式：
图3 DS18B20寄生电源供电方式
4) DS18B20工作原理
独特的单线接口方式使其工作是必须按照严格的时序才能进行。DS18B20的所有通信都由由复位脉冲组成的初始化序列开始。该初始化序列由主机发出，后跟由DS18B20发出的存在脉冲（presence pulse）。当发出应答复位脉冲的存在脉冲后，DS18B20通知主机它在总线上并且准备好操作了。在初始化步骤中，总线上的主机通过拉低单总线至少480μs 来产生复位脉冲。然后总线主机释放总线并进入接收模式。主机将总线拉低最短480us，之后释放总线。由于5kΩ上拉电阻的作用，总线恢复到高电平。DS18B20检测到上升沿后等待15到60us，发出存在脉冲：拉低总线60-240us。至此，初始化和存在时序完毕。
其时序如下图所示：
图4 DS18B20初始化时序
主机在写时序向DS18B20写入数据，并在读时序从DS18B20读入数据。在单总线上每个时序只传送一位数据。写时序分为两种：写“0”时间隙和写“1”时间隙。总线主机使用写“1”时间隙向DS18B20写入逻辑1，使用写“0”时间隙向DS18B20写入逻辑0所有的写时序必须有最少60us的持续时间，相邻两个写时序必须要有最少1us的恢复时间。两种写时序都通过主机拉低总线产生。为产生写1时序，在拉低总线后主机必须在15μs内释放总线。在总线被释放后，由于5kΩ上拉电阻的作用，总线恢复为高电平。为产生写0时序，在拉低总线后主机必须继续拉低总线以满足时序持续时间的要求(至少60μs)。在主机产生写时序后，DS18B20会在其后的15到60us的一个时间窗口内采样单总线。在采样的时间窗口内，如果总线为高电平，主机会向DS18B20写入1；如果总线为低电平，主机会向DS18B20写入0。写0时序和写1时序如图5所示：
图5 写“0”时序和写“1”时序
DS18B20只有在主机发出读时序后才会向主机发送数据。因此，在发出读暂存器命令[BEh]或读电源命令[B4h]后，主机必须立即产生读时序以便DS18B20提供所需数据。另外，主机可在发出温度转换命令。所有的读时序必须至少有60us的持续时间。相邻两个读时序必须要有最少1us的恢复时间。所有的读时序都由拉低总线，持续至少1us后再释放总线（由于上拉电阻的作用，总线恢复为高电平）产生。在主机产生读时序后，DS18B20开始发送0或1到总线上。DS18B20让总线保持高电平的方式发送1，以拉低总线的方式表示发送0当发送0的时候，DS18B20在读时序的末期将会释放总线，总线将会被上拉电阻拉回高电平（也是总线空闲的状态）。DS18B20输出的数据在下降沿（下降沿产生读时序）产生后
15us后有效。因此，主机释放总线和采样总线等动作要在15μs内完成。图6为DS18B20的读时序图：
图6 读“0”时序和读“1”时序
表明了对于读时序，TINIT（下降沿后低电平持续时间），TRC（上升沿）和TSAMPLE （主机采样总线）的时间和要在15μs以内。
5) DS18B20模块电路图
本设计的DS18B20模块负责电路功能是温度采集与转化（DS18B20芯片能自动将采集的温度模拟量转化为数字量），其具体连接电路如下图所示：
图7 DS18B20连接电路
DS18B20只有三个引脚，因此硬件连线上较为简单。其单总线连接是单片机的P1.1口，因此在程序中可以通过控制P1.1口从而来控制DS18B20的功能。如上图所示，上图是DS18B20在proteus中的元件图。该元件上有一个向上和向下箭头，它表示控制传感器的温度，并且温度在传感器能显示出来。这只是仿真上的一个形式，当然实际的元件不是这样的。并且此处为了连接采用的是外接电源的方式，没有使用寄生电源。若在实际工程使用中，如果连接线路更长，为防止电路受外界干扰，可在DQ这条线路上接一个5k的上拉电阻，这样即可使电路更加稳定。
3.2 STC89C51功能介绍
1) 简单概述
STC89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。STC89C51是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组
合在单个芯片中，STC的89C51是一种高效微控制器。STC89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。外形及仿真引脚排列如图8所示：
图8 89C51单片机引脚
2) 主要功能特性
带有增强型1T流水线/精简指令集结构8051CPU；工作电压为3.4V-5.5V（5V单片机）或2.0V-3.8V（3V单片机）；工作频率范围是0-35MHz，相当于普通8051的0～420MHz，实际工作频率可达48MHz；用户应用程序空间有12K/10K/8K/6K/4K/2K字节等多种选择；片上集成512字节RAM；通用I/O口（27/23个），复位后为准双向口/弱上拉（普通8051传统I/O口）；可设置成四种模式：准双向口/弱上拉，推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏；每个I/O口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不得超过55mA；ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器；可通过串口（P3.0/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成；内部集成MAX810专用复位电路（外部晶体20M以下时，可省外部复位电路）；时钟源特点是外部高精度晶体/时钟，内部R/C振荡器，用户在下载用户程序时，可选择是使用内部R/C振荡器还是外部晶体/时钟。常温下内部R/C振荡器频率为：5.2MHz～6.8MHz。精度要求不高时，可选择使用内部时钟，因为有温漂，所一般选4MHz～8MHz；有2个16位定时器/计数器；外部中断2路,下降沿中断或低电平触发中断，Power Down 模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒；PWM(4路）/PCA（可编程计数器阵列），也可用来再实现4个定时器或4个外部中断(上升沿中断/下降沿中断均可支持)；STC89C51具有ADC功能。10位精度ADC，共8路；通用异步串行口(UART)，SPI同步通信口，主模式/从模式工作温度范围：0-75℃/-40-+85℃；封装类型有PDIP-28，SOP-28，PDIP-20，SOP-20，PLCC-32，TSSOP-20等。
3) STC89C51引脚
89C51单片机多采用40只引脚的双列直插封装(DIP)方式，下面分别简单介绍。首先电源引脚VCC是40引脚，单片机正是通过它接入+5V工作电源。与之相对的是GND(20引脚)，它是接地端，有了VCC与GND整体电路才能形成回路。时钟引脚有两个，分别是XTAL1(19引脚)和XTAL2(20引脚)，其中XTAL1是片内振荡器反相放大器和时钟发生器电路的输入端，而XTAL2是片内振荡器反相放大器的输出端；复位RST(9引脚)在振荡器运
行时，当有两个机器周期（24个振荡周期）以上的高电平出现在此引脚时，将使单片机复位，只要这个引脚保持高电平，51芯片便可循环复位；EA/Vpp(31引脚)为外部程序存储器访问允许控制端。当它为高电平时，单片机读片内程序存储器，在PC值超过0FFFH后将自动转向外部程序存储器。当它为低电平时，只限定在外部程序存储器，地址为0000H~FFFFH。Vpp为该引脚的第二功能，为编程电压输入端；ALE/PROG(30引脚)其中ALE为低八位地址锁存允许信号。在系统扩展时，ALE的负跳变沿P0口发出的第八位地址锁存在外接的地址锁存器，然后再作为数据端口。PROG为该引脚的第二功能，在对片外存储器编程时，此引脚为编程脉冲输入端；PSEN(29引脚)为片外程序存储器的读选通信号端。在单片机读片外程序存储器时，此引脚输出脉冲的负跳变沿作为读片外程序存储器的选通信号；Pin39-Pin32为P0.0-P0.7输入输出脚，P0口是一个8位漏极开路型双向I/O口，内部不带上拉电阻，当外接上拉电阻时，P0口能以吸收电流的方式驱动八个TTL负载电路。通常在使用时外接上拉电阻，用来驱动多个数码管。在访问外部程序和外部数据存储器时，P0口是分时转换的地址(低8位)/数据总线，不需要外接上拉电阻；Pin1-Pin8为P1.0-P1.7输入输出脚是一个带内部上拉电阻的8位双向I/0口。P1口能驱动4个TTL负载；Pin21-Pin28为P2.0-P2.7输入输出脚，P2口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口能驱动4个TTL负载。端口置1时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用。对内部Flash程序存储器编程时，接收高8位地址和控制信息。在访问外部程序和16位外部数据存储器时，P2口送出高8位地址。而在访问8位地址的外部数据存储器时其引脚上的内容在此期间不会改变；Pin10-Pin17为P3.0-P3.7输入输出脚，P3口是一个内部带上拉电阻的8位双向I/O口，P3口能驱动4个TTL负载，这8个引脚还用于专门的第二功能。端口置1时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用。对内部Flash程序存储器编程时，接控制信息。
3.3 时钟电路
单片机中CPU每执行一条指令，都必须在统一的时钟脉冲的控制下严格按时间节拍进行，而这个时钟脉冲是单片机控制中的时序电路发出的。CPU执行一条指令的各个微操作所对应时间顺序称为单片机的时序。MCS-51单片机芯片内部有一个高增益反相放大器，用于构成震荡器，XTAL1为该放大器的输入端，XTAL2为该放大器输出端，但形成时钟电路还需附加其他电路。
本设计系统采用内部时钟方式，利用单片机内部的高增益反相放大器，外部电路简，只需要一个晶振和2个电容即可，如图9所示：
图9 时钟电路
电路中的器件选择可以通过计算和实验确定，也可以参考一些典型电路的参数，电路中，
电容器C1和C2对震荡频率有微调作用，通常的取值范围是30±10pF，在这个系统中选择了22pF；石英晶振选择范围最高可选24MHz，它决定了单片机电路产生的时钟信号震荡频率，在本系统中选择的是12MHz，因而时钟信号的震荡频率为12MHz。
3.4 复位电路
单片机在启动运行时都需要复位，使CPU和系统中的其他部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。MCS-51单片机有一个复位引脚RST,采用施密特触发输入。当震荡器起振后，只要该引脚上出现2个机器周期以上的高电平即可确保时器件复位。复位完成后，如果RST端继续保持高电平，MCS-51就一直处于复位状态，只要RST恢复低电平后，单片机才能进入其他工作状态。单片机的复位方式有上电自动复位和手动复位两种，图10是51系列单片机统常用的上电复位和手动复位组合电路，只要Vcc上升时间不超过1ms，它们都能很好的工作。
图10 复位电路
3.5 LED显示系统电路
LED是发光二极管显示器的缩写。LED由于结构简单、价格便宜、与单片机接口方便等优点而得到广泛应用。LED显示器是由若干个发光二极管组成显示字段的显示器件。1) LED基本结构
在单片机中使用最多的是七段数码显示器。LED七段数码显示器由8个发光二极管组成显示字段，其中7个长条形的发光二极管排列成“日”字形，另一个圆点形的发光二极管在显示器的右下角作为显示小数点用，其通过不同的组合可用来显示各种数字。LED引脚排列如下图11所示：
图11 LED引脚
2) LED显示器的选择
在应用系统中，设计要求不同，使用的LED显示器的位数也不同，因此就生产了位数，尺寸，型号不同的LED显示器供选择，在本设计中，选择4位一体的数码型LED显示器，简称“4-LED”。本系统中前一位显示电压的整数位，即个位，后两位显示电压的小数位。
4-LED显示器引脚如图11所示，是一个共阴极接法的4位LED数码显示管，其中a，b，c，e，f，g为4位LED各段的公共输出端，1、2、3、4分别是每一位的位选端，dp是小数点引出端，4位一体LED数码显示管的内部结构是由4个单独的LED显示器组成，每个LED显示器的段输出引脚在内部都并联后，引出到器件的外部。
图12 四位LED引脚
对于这种结构的LED显示器，它的体积和结构都符合设计要求，由于4位LED阴极的各段已经在内部连接在一起，所以必须使用动态扫描方式（将所有数码管的段选线并联在一起，用一个I/O接口控制）显示。
3) 数码管显示电路
本设计采用的如图12所示的四位共阴极数码管，采用了动态扫描的方式让数码显示出输入通道的电压值。其连接如图13所示：
图13 数码管显示电路
图13中P0口接的上拉电阻是1k的排阻，关于排阻的介绍如下：常用排阻有A型和B 型的区别。A型排阻的引脚总是奇数的。它的左端有一个公共端（用白色的圆点表示），常见的排阻有4、7、8个电阻，所以引脚共有5或8或9个。B型排阻的引脚总是偶数的。它没有公共端，常见的排阻有4个电阻，所以引脚共有8个。排阻的阻值读法如下：“103”表示：10kΩ，“510”表示：51Ω。以此类推。排阻的阻值与内部电路结构通常可以从型号上识别出来。选用时要注意，有的排阻内有两种阻值的电阻，在其表面会标注这两种电阻值，如220Ω／330Ω，所以SIP排阻在应用时有方向性，使用时要小心。这里使用的排阻是A09-102型号的排阻，它的读读数值方法是：1023表示的是10的平方，10乘以10的平方，该排阻阻值为1k欧。
图13中数码管是四位共阴数码管P2.4～P2.7分别接的是数码管的位选，P0.0～P0.7是
数码管的段选，动态扫描时在程序中先打开第一位数码管的位选，再打开此位数码管段选，然后短暂延时（延时尽量不要超过15ms，否则最终效果会使数码管闪烁）。
3.6 按键控制电路
本设计除了实现温度检测功能外，设计者也丰富了其功能，另外还设计了可调节温度上下限的模块，因为DS1B820内部可存储用上下限值，也可实现温度报警的功能。其按键控制电路连接如下图所示：
图14 按键控制
如图所示，K1,K2,K3,K4实现的功能分别是增加温度数值，减少温度数值，确认，上下限警报切换。每按一次K1键，数码管显示的温度值加1，按下确认键后，那么这个值就成了一个界限，每按一次K2键，数码管显示的温度值减1，按下确认键后，那么这个值也成了一个界限，最终温度的允许范围只能在这两个界限内，一旦超出或低于这两个界限，蜂鸣器报警电路将会发“嘟嘟嘟嘟”的响声。
3.7 蜂鸣器电路
蜂鸣器分为有源蜂鸣器和无源蜂鸣器，该电路中蜂鸣器用的是无源蜂鸣器，如图15蜂鸣器驱动模块：
图15 蜂鸣器模块电路
有源蜂鸣器与无源蜂鸣器的区别：注意：这里的“源”不是指电源，而是指震荡源。也就是说，有源蜂鸣器内部带震荡源，所以只要一通电就会响，而无源内部不带震荡源，所以如果用直流信号无法令其鸣叫。必须用2K-5K的方波去驱动它有源蜂鸣器往往比无源的贵，就是因为里面多个震荡电路
●无源蜂鸣器的优点是：便宜，内部无振荡源，价格上相比更为便宜。声音频率可控，可
以做出“多来米发索拉西”的效果。在一些特例中，可以和LED复用一个控制口，因为它要求音频输入的信号才能发响。
●有源蜂鸣器的优点是：程序控制方便。
此处驱动蜂鸣器用的三极管采用的是s9012(pnp)型号三极管，由于PROTEUS仿真中没
有s9012这个三极管，所以选用了一个相似的pnp型号三极管，其中基极接的限流电阻大小和实物也不一样，实际接的是1k的限流电阻。但实际效果和仿真效果是一样的，如图所示，蜂鸣器接在了三极管的集电极，这里的三极管实际就是运用开关管的功能。关于三极管的引脚分辨方法如下：
1）判定基极，用万用表R×100或R×1k挡测量三极管三个电极中每两个极之间的正、反向电阻值。当用第一根表笔接某一电极，而第二表笔先后接触另外两个电极均测得低阻值时，则第一根表笔所接的那个电极即为基极b。这时，要注意万用表表笔的极性，如果红表笔接的是基极b。黑表笔分别接在其他两极时，测得的阻值都较小，则可判定被测三极管为PNP型管；如果黑表笔接的是基极b，红表笔分别接触其他两极时，测得的阻值较小，则被测三极管为NPN型管。
2）判定集电极c和发射极e。(以PNP为例)将万用表置于R×100或R×1k挡，红表笔基极b，用黑表笔分别接触另外两个管脚时，所测得的两个电阻值会是一个大一些，一个小一些。在阻值小的一次测量中，黑表笔所接管脚为集电极；在阻值较大的一次测量中，黑表笔所接管脚为发射极。
图16 pnp三极管引脚
3.8 总体电路设计
经过以上的设计过程，可设计出基于单片机的简易温度检测仪硬件电路原理图如图17所示：
图17 整体电路
从图中可以看出整体电路是以STC89C52单片机为核心设计的。在数码管部分用的是网
络标号与P0口连接，这样比较美观，避免了太多线的麻烦。8按键全部整使用的P1口，因为其他的P0都有扩展东西，所以利用P1口扩展按键将单片机的I/O口合理利用。整体电路的布局也更为合理，也方便了在实际焊接步骤。
经过将近一周的单片机课程设计，终于完成了温度检测仪的设计，虽然没有完全达到设计要求，但还是收获良多。通过这次课程设计，使我更进一步地熟悉了单片机芯片的工作原理和其具体的使用方法。单片机课程设计重点就在于软件算法的设计，需要有很巧妙的程序算法，这锻炼了自己独立思考问题的能力和通过查看相关资料来解决问题的习惯。还有了解了课程设计的一般步骤，和设计中应注意的问题，做这个设计我有了很多教训，首先在洞洞板的布线上面思考了很久，之前是比较随意的用软件将器件布在了洞洞板软件上，所以很多的问题没有考虑周全，包括一些器件空间的大小，还有包括布局的合理安排等，一开始都做得不够好，在老师指导下，将器件重新布置一番，使得最终效果比以前看上去更工整，这样不仅外观看着更舒服，而且有利于后面出问题的检查与调试。
四、软件设计
4.1 keil软件
1）Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部分组合在一起。运行Keil软件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系统。如果你使用C语言编程，那么Keil 几乎就是你的不二之选，即使不使用C语言而仅用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令人事半功倍。
2）C51工具包的整体结构，uVision与Ishell分别是C51 for Windows和for Dos的集成开发环境(IDE），可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。开发人员可用IDE本身或其它编辑器编辑C或汇编源文件。然后分别由C51及C51编译器编译生成目标文件（.OBJ）。目标文件可由LIB51创建生成库文件，也可以与库文件一起经L51连接定位生成绝对目标文件(.ABS）。ABS文件由OH51转换成标准的Hex文件，以供调试器dScope51或tScope51使用进行源代码级调试，也可由仿真器使用直接对目标板进行调试，也可以直接写入程序存贮器如EPROM中。
调试程序通过Keil软件编译，产生HEX文件如图18所示：
图18 keil编译产生HEX文件
4.2 系统主程序设计
根据模块的划分原则，将该程序划分为初始化模块，按键控制模块，DS18B20传感器模块，显示模块。当然还有一个蜂鸣器模块，其在主程序中没标出，因为它是执行报警功能，其详细情况，可到蜂鸣器模块查。主程序流程如图19所示：
开始
初始化模块
按键模块
读取温度
显示温度
结束
图19 主程序流程
4.3 系统子程序设计
1) 初始化程序
所谓初始化，是对将要用到的MCS-51系列单片机内部部件或扩展芯片进行初始工作状态设定，初始化子程序的主要工作是设置定时器的工作模式，初值预置，开中断和打开定时器等。本设计程序中的初始化就有一些关于定时器的处理及初始操作，另外还加了一些开机LOGO 程序，即刚上电时，该段程序会让数码管显示一些数字，蜂鸣器响一到两秒。
2) 按键控制程序
因为本设计中有四个控制按键，所以程序中必然少不了按键扫描的程序，按键控制电路部分程序流程图如下图所示： 开始
k1是否
按下调用K1函数
功能
是否数码管相应显示返回k2是否按下是调用K2函数功能数码管相应
显示
返回否k3是否按下执行相应功能返回否k4是否按下执行相应
功能
返回
图20 按键控制程序流程
因本设计中所使用的四脚轻触卧式开关，所以在按键过程中，必然产生一些抖动干扰，因此在程序中必须对按键控制程序进行消抖处理，具体操作一般采用控制其发生，一般这种按键抖动在按下时会有20ms 左右时间，在释放时也会存在20ms 左右时间，因此，当检测到按键按下时，让其延时10ms 后再次检测是否按下，如果按下则进入下一段程序。通过这种方法可以达到去抖的作用。而且这也是比较通用的简便去抖方法。
3) DS18B20传感器模块程序
此模块的程序主要功能是读取采集的温度，其流程图如下所示：
开始
初始化
DS18B20
输入指令
读取温度
处理数据
返回
图21 读取温度流程
3) 显示模块程序
因本设计是一个温度检测仪，即要显示的是温度值，而且温度数值有正有负，因此本设计中对这些情况都有所考虑，具体流程如下图所示： 开始
判断温度
是否大于0
是
否正温度显示
送数码管
返回负温度显示送数码管
图22 显示模块流程
因显示模块使用的是四位共阴数码实现的，并且段选都是接一个I/O 口上，所以，要让其显示不同的数字时，必须采用动态扫描的方式方能实现。在采用动态扫描时，要非常注意动态扫描的时间长度，一般来讲延时不要超过20ms ，因为超过20ms 可能看上去会导致数码管闪烁造成显示效果不好。但延时也不能太短，太短会造成显示亮度太低甚致无显示等结果。所以，延时时间上要掌握好，一般来讲延时10ms 左右就可以。
4) 蜂鸣器模块程序
此模块程序功能是执行报警提示。即当温度不在设定的上下限范围之内时，蜂鸣器便会发出“嘟嘟嘟”的响声。其具体流程如下图所示： 开始
温度是否
在范围之内
是
否蜂鸣器发响执行其他相关操作
返回
图23 蜂鸣器模块程序流程 此处所用蜂鸣器为无源蜂鸣器，因此在程序编写中应注意，要将控制该I/O 口的电平设成方波形式才能使蜂鸣器发响。
五、仿真与实现
5.1 PROTEUS仿真软件
1）PROTEUS软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。迄今为止是世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、A VR、ARM、8086和MSP430等，2010年即将增加Cortex 和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil 和MA TLAB等多种编译
2）在PROTEUS绘制好原理图后，调入已编译好的目标代码文件：*.HEX，可以在PROTEUS的原理图中看到模拟的实物运行状态和过程。PROTEUS 是单片机课堂教学的先进助手。PROTEUS不仅可将许多单片机实例功能形象化，也可将许多单片机实例运行过程形象化。前者可在相当程度上得到实物演示实验的效果，后者则是实物演示实验难以达到的效果。它的元器件、连接线路等却和传统的单片机实验硬件高度对应。这在相当程度上替代了传统的单片机实验教学的功能，例：元器件选择、电路连接、电路检测、电路修改、软件调试、运行结果等。课程设计、毕业设计是学生走向就业的重要实践环节。由于PROTEUS 提供了实验室无法相比的大量的元器件库，提供了修改电路设计的灵活性、提供了实验室在数量、质量上难以相比的虚拟仪器、仪表，因而也提供了培养学生实践精神、创造精神的平台。随着科技的发展“计算机仿真技术”已成为许多设计部门重要的前期设计手段。它具有设计灵活，结果、过程的统一的特点。可使设计时间大为缩短、耗资大为减少，也可降低工程制造的风险。相信在单片机开发应用中PROTEUS也能茯得愈来愈广泛的应用。
通过Proteus进行仿真，如仿真结果所示：
图24 启动时整体状态
图24显示的是刚启动时的电路状态，从电路中可以看到，每个引旁边都有一些红色或者绿色的小方块，其中红色方块代表此处是高电平，绿色方块代表此处是低电平，在整个电路工作时，基上就可以很清晰地看出电路中每个引脚的电平变化情况。此时数码显示的是一横亮的状态，这是开机时的一个LOGO，在程序中有设定，并且刚开机时，蜂鸣器也会响一到两秒。
5.2 STC-ISP程序烧录软件
STC-ISP是一款单片机下载编程烧录软件，是针对STC系列单片机而设计的，可下载STC89系列、12C2052系列和12C5410等系列的STC单片机，使用非常简便，现在已被广泛使用。
1) 其使用方法步骤如下：
打开STC-ISP，在MCU Type栏目下选中单片机，如STC89C52RC；
根据您的9针数据线连接情况选中COM端口，波特率一般保持默认，如果遇到下载问题，可以适当下调一些；
2) 按图示选中各项：
先确认硬件连接正确，按如图点击“打开文件”并在对话框内找到您要下载的HEX 文件；
按下图选中两个条件项，这样可以使您在每次编译KEIL时HEX代码能自动加载到STC-ISP，点击“Download/下载”；
手动按下电源开关便即可把可执行文件HEX写入到单片机内，如图25是正在写入程序截图；
如下图25是将温度检测仪程序成功烧录到单片机中的情况
图25 STC-ISP程序烧录
5.3 使用说明
接上电源，按下电源键，即蓝白自锁开关，此时数码管将显示一段数字，随后才显示采集的温度，开始显示的一段数字为开机LOGO。并且此期间蜂鸣器也会发响，此过程大约维持两秒钟左右。此过程结束后，数码管将显示DS18B20温度传感器上的数值，如果DS18B20温度值增加，即输入温度值增加，数码显示的温度也会相应增加，这就实现了实时检测。按k1键时，数码管上显示值将增加，增加到你想设定的值后，再按下k3确认键，此时这个值将成为设定温度的上限，再按k4上下限切换键，之后按k2键，数码管上显示的值又将减小，减小到你想设定的值后，再按下k3确认键，此时这个值将成为设定温度的下限。并且按下确认键后，数码管随即显示采集到的温度值。设定好上下限后，若调节DS18B20的温度，若温度值不在设定的上下限之内，蜂鸣器马上会发出“嘟嘟嘟”响声。
课程设计说明书
课程设计名称
专
业
班
级
学
号
学生姓名
指导教师
单片机原理及应用课程设计 电子信息工程 140405 20141329 李延琦 胡黄水
2016 年 12 月 26 日
课程设计任务书
课程设计 题目
酒精测试仪
起止日期
2016 年 12 月 26 日— 2017 年 1 月 6 日
设计地点
计算机科学与工程学 院单片机实验室 3409
设计任务及日程安排： 设计任务：分两部分： （一）、设计实现类：进行软、硬件设计，并上机编程、联线、调试、 实现； 1.电子钟的设计 2.交通灯的设计 3.温度计的设计 4.点阵显示 5.电机调速 6.电子音乐发声（自己选曲） 7.键盘液晶显示系统 （二）、应用系统设计类：不须上机，查资料完成软、硬件设计画图。 查资料选定题目。 说明：第 1--7 题任选其二即可。（二）里题目自拟。 日程安排： 本次设计共二周时间，日程安排如下： 第 1 天：查阅资料，确定题目。 第 2--4 天：进实验室做实验，连接硬件并编写程序作相关的模块实验。 第 5--7 天：编写程序，并调试通过。观察及总结硬件实验现象和结果。 第 8--9 天：整理资料，撰写课程设计报告，准备答辩。 第 10 天：上交课程设计报告，答辩。 设计报告要求：
1. 设计报告里有两个内容，自选题目内容+附录（实验内容），每 位同学独立完成。 2. 自选题目不须上机实现，要求能正确完成硬件电路和软件程序 设计。内容包括： 1） 设计题目、任务与要求 2）硬件框图与电路图 3） 软件及流程图 （a）主要模块流程图 （b）源程序清单与注释 4） 总结 5） 参考资料 6）附录 实验上机调试内容
注：此任务书由指导教师在课程设计前填写，发给学生做为本门课程设计 的依据。
基于AT89C51单片机的温度传感器 目录 摘要.............................................................. I ABSTRACT........................................................... I I 第一章绪论 (1) 1.1 课题背景 (1) 1.2本课题研究意义 (2) 1.3本课题的任务 (2) 1.4系统整体目标 (2) 第二章方案论证比较与选择 (3) 2.1引言 (3) 2.2方案设计 (3) 2.2.1 设计方案一 (3) 2.2.2 设计方案二 (3) 2.2.3 设计方案三 (3) 2.3方案的比较与选择 (4) 2.4方案的阐述与论证 (4) 第三章硬件设计 (6) 3.1 温度传感器 (6) 3.1.1 温度传感器选用细则 (6) 3.1.2 温度传感器DS18B20 (7) 3.2.单片机系统设计 (13)
3.3显示电路设计.................................错误！未定义书签。 3.4键盘电路设计................................错误！未定义书签。 3.5报警电路设计.................................错误！未定义书签。 3.6通信模块设计.................................错误！未定义书签。 3.6.1 RS-232接口简介..............................错误！未定义书签。 3.6.2 MAX232芯片简介.............................错误！未定义书签。 3.6.3 PC机与单片机的串行通信接口电路.............错误！未定义书签。 第四章软件设计..................................错误！未定义书签。 4.1 软件开发工具的选择..........................错误！未定义书签。 4.2系统软件设计的一般原则.......................错误！未定义书签。 4..3系统软件设计的一般步骤......................错误！未定义书签。 4.4软件实现....................................错误！未定义书签。 4.4.1系统主程序流程图.........................错误！未定义书签。 4.4.2 传感器程序设计...........................错误！未定义书签。 4.4.3 显示程序设计.............................错误！未定义书签。 4.4.4 键盘程序设计.............................错误！未定义书签。 4.4.5 报警程序设计.............................错误！未定义书签。 4.4.6 通信模块程序设计.........................错误！未定义书签。 第五章调试与小结..................................错误！未定义书签。致谢...............................................错误！未定义书签。参考文献...........................................错误！未定义书签。附录...............................................错误！未定义书签。系统电路图.......................................错误！未定义书签。系统程序.........................................错误！未定义书签。
《单片机技术》 课程设计报告 题目：基于MCU-51单片机的秒表设计班级： 学号： 姓名： 同组人员： 指导教师：王瑞瑛、汪淳 2014年6月17日
目录 1课程设计的目的 (3) 2 课程设计题目描述和要求 (3) 2.1实验题目 (4) 2.2设计指标 (4) 2.3设计要求 (4) 2.4增加功能 (4) 2.5课程设计的难点 (4) 2.6课程设计容提要 (4) 3 课程设计报告容 (5) 3.1设计思路 (5) 3.2设计过程 (6) 3.3 程序流程及实验效果 (7) 3.4 实验效果 (16) 4 心得体会 (17)
基于MCS-51单片机的秒表设计 摘要：单片机控制秒表是集于单片机技术、模拟电子技术、数字技术为一体的机电一体化高科技产品，具有功耗低，安全性高，使用方便等优点。本次设计容为以8051 单片机为核心的秒表，它采用键盘输入，单片机技术控制。设计容以硬件电路设计，软件设计和PCB 板制作三部分来设计。利用单片机的定时器/计数器定时和计数的原理，用集成电路芯片、LED 数码管以及按键来设计计时器。将软、硬件有机地结合起来，使他拥有正确的计时、暂停、清零、并同时可以用数码管显示，在现实生中应用广泛。 关键词:秒表;8051;定时器;计数器 1 课程设计的目的 《单片机应用基础》课程设计是学好本门课程的又一重要实践性教学环节，课程设计的目的就是配合本课程的教学和平时实验，以达到巩固消化课程的容，进一步加强综合应用能力及单片机应用系统开发和设计能力的训练，启发创新思维，使之具有独立单片机产品和科研的基本技能，是以培养学生综合运用所学知识的过程，是知识转化为能力和能力转化为工程素质的重要阶段。 2 课程设计题目描述和要求
单片机课程设计报告 题目：温度监控系统设计 学院：能源与动力工程学院 专业：测控技术与仪器专业 班级： 2班 成员：魏振杰 二〇一五年十二月
一、引言 温度是工业控制中主要的被控参数之一，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足重轻的作用。对于不同场所、不同工艺、所需温度高低范围不同、精度不同，则采用的测温元件、测方法以及对温度的控制方法也将不同；产品工艺不同、控制温度的精度不同、时效不同，则对数据采集的精度和采用的控制算法也不同，因而，对温度的测控方法多种多样。 随着电子技术和微型计算机的迅速发展，微机测量和控制技术也得到了迅速的发展和广泛的应用。利用微机对温度进行测控的技术，也便随之而生，并得到日益发展和完善，越来越显示出其优越性。 作为获取信息的手段——传感器技术得到了显著的进步，其应用领域较广泛。传感器技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。因此，了解并掌握各类传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。 为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对温度传感器的深入研究以及其用法与用途，基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。本系统利用传感器与单片机相结合，应用性比较强，本系统可以作为仓库温度监控系统，如果稍微改装可以做热水器温度调节系统、实验室温度监控系统，以及构成智能电饭煲等等。课题主要任务是完成环境温度监测，利用单片机实现温度监测并通过报警信号提示温度异常。本设计具有操作方便，控制灵活等优点。 本设计系统包括单片机，温度采集模块，显示模块，按键控制模块，报警和指示模块五个部分。文中对每个部分功能、实现过程作了详细介绍。整个系统的核心是进行温度监控，完成了课题所有要求。 二、实验目的和要求 2.1学习DS18B20温度传感芯片的结构和工作原理。 2.2掌握LED数码管显示的原理及编程方法。 2.3掌握独立式键盘的原理及使用方法。 2.4掌握51系列单片机数据采集及处理的方法。 三、方案设计
基于51单片机的水温自动控制系统 0 引言 在现代的各种工业生产中 ,很多地方都需要用到温度控制系统。而智能化的控制系统成为一种发展的趋势。本文所阐述的就是一种基于89C51单片机的温度控制系统。本温控系统可应用于温度范围30℃到96℃。 1 设计任务、要求和技术指标 1.1任务 设计并制作一水温自动控制系统，可以在一定范围（30℃到96℃）内自动调节温度，使水温保持在一定的范围（30℃到96℃）内。 1.2要求 （1）利用模拟温度传感器检测温度，要求检测电路尽可能简单。 （2）当液位低于某一值时，停止加热。 （3）用AD转换器把采集到的模拟温度值送入单片机。 （4）无竞争-冒险，无抖动。 1.3技术指标 （1）温度显示误差不超过1℃。 （2）温度显示范围为0℃—99℃。 （3）程序部分用PID算法实现温度自动控制。 （4）检测信号为电压信号。 2 方案分析与论证 2.1主控系统分析与论证 根据设计要求和所学的专业知识，采用AT89C51为本系统的核心控制器件。AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS 8位微处理器。其引脚图如图1所示。 2.2显示系统分析与论证 显示模块主要用于显示时间，由于显示范围为0～99℃，因此可采用两个共阴的数码管作为显示元件。在显示驱动电路中拟订了两种设计方案： 方案一：采用静态显示的方案 采用三片移位寄存器74LS164作为显示电路，其优点在于占用主控系统的I/O口少，编程简单且静态显示的内容无闪烁，但电路消耗的电流较大。 方案二：采用动态显示的方案 由单片机的I/O口直接带数码管实现动态显示，占用资源少，动态控制节省了驱动芯片的成本，节省了电 ,但编程比较复杂，亮度不如静态的好。 由于对电路的功耗要求不大，因此就在尽量节省I/O口线的前提下选用方案一的静态显示。
《单片机原理与应用》课程设计题目 1．基于单片机的电子秒表 本设计以MCS-51系列单片机为核心，采用常用电子器件设计，一个电源开关，两个按键，三位数码管显示，打开电源开关后显示8，每秒循环左移一位，即□□8—>□8□—>8□□—>□□8—>…，按A键开始计时，实时显示所经历的时间，按B键停止计时并显示从开始到当前时刻的时间，要求精确到0.1秒，量程为0～99.9秒。 要求按键输入采用中断方式，按键A接INT0，按键B接INT1。 2．智能电动百叶窗 本设计以MCS-51系列单片机为核心，采用常用电子器件设计，一个电源开关，用一台直流电机控制百叶窗叶片的旋转（正转/反转），用一个光敏电阻传感器测量室内光强度，并用两位数码管显示测量结果，设置三个按键：手动/自动切换、手动正转和手动反转，用一个发光二极管显示手动/自动状态，自动状态时二极管亮。 设置两个极限位置保护行程开关，用于保护百叶窗叶片：当正转到极限位置压下行程开关时，电机停止正转，但还可以反转；当反转到极限位置压下行程开关时，电机停止反转，但还可以正转。 按键输入采用中断方式，按键中断请求信号接INT0. 单片机根据设定光强S1和S2（S2 > S1）和实测光强P控制电机M的动作：当P<=S1时，控制M正转以增加进光量； 当P>S2时，控制M反转以减少进光量； 当S1 基于51单片机课程设计报告 院系：电子通信工程 团组：电子设计大赛1组 姓名： 指导老师： 目录 一、摘要 (3) 二、系统方案的设计 (3) 三、硬件资源 (5) 四、硬件总体电路搭建 (13) 五、程序流程图 (14) 六、设计感想 (14) 七、参考文献 (16) 附录 (17) 附录 1 程序代码 (17) 一、摘要 本设计以STC89C51单片机为核心的温度控制系统的工作原理和设计方法。温度信号由温度芯片DS18B20采集，并以数字信号的方式传送给单片机。文中介绍了该控制系统的硬件部分，包括：温度检测电路、温度控制电路。单片机通过对信号进行相应处理，从而实现温度控制的目的。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、led控制程序、超温报警程序。 关键词：STC89C51单片机 DS18B20温度芯片温度控制 ,LED报警提示. 二、系统方案的设计 1、设计要求 基本功能： 不加热时实时显示时间，并可手动设置时间； 设定加热水温功能。人工设定热水器烧水的温度，范围在20～70度之间，打开开关后，根据设定温度与水温确定是否加热，及何时停止加热，可实时显示温度； 设定加热时间功能。限定烧水时间，加热时间内超过温度上限或低于温度下限报警，并可实时显示温度。 2、系统设计的框架 本课题设计的是一种以STC89C51单片机为主控制单元，以DS18B20为温度传感器的温度控制系统。该控制系统可以实时存储相关的温度数据并记录当前的时间。其主要包括：电源模块、温度测量及调理电路、键盘、数码管显示、指示灯、报警、继电器及单片机最小系统。 图1 系统设计框架 3 工作原理 温度传感器 DS18B20 从设备环境的不同位置采集温度，单片机STC8951获取采集的温度值，经处理后得到当前环境中一个比较稳定的温度值，再根据当前设定的温度上下限值，通过加热和降温对当前温度进行调整。当采集的温度经处理后超过设定温度的上限时，单片机通过三极管驱动继电器开启降温设备(压缩制冷器) ，当采集的温度经处理后低于设定温度的下时 , 单片机通过三极管驱动继电器开启升温设备 (加热器) ，这里采用通过LED1和LED2取代！！！ 当由于环境温度变化太剧烈或由于加热或降温设备出现故障，或者温度传感头出现故障导致在一段时间内不能将环境温度调整到规定的温度限内的时候，单片机通过三极管驱动扬声器发出警笛声，这里采用HLLED提示。 基于51单片机SHT11温湿度传感器检测程序(含电路图) ? 下面是原理图： 下面是SHT11与MCU连接的典型电路： 下面是源代码： #include 单片机课程设计题目 1 基于单片机的数字电压表设计 2 基于单片机的智能电压表设计(温度检测器) 3 基于单片机的智能船模设计 4 基于单片机的电梯控制模型设计 5 基于单片机的水位控制系统设计（STC89—51型） 6 基于单片机的多路数据采集系统设计 7 基于单片机的8路抢答器设计 9 基于单片机的数字温度计设计 10 基于单片机的智能小车设计 11 基于单片机的数字温度计设计 12 基于单片机的遥控器设计 13 基于单片机的串行通信发射机设计 14 基于单片机的简易智能电动车设计 15 基于单片机的太阳能热水器控制器设计 16 基于单片机的太阳能热水器控制器设计 17 MCS-51单片机温度控制系统的设计 18 直流电动机的转速检测与脉宽调速 19 基于单片机的智能机器人的设计 20 基于单片机的简易无线竞赛系统的设计 21 基于单片机的车辆闯红灯监控系统设计（89C51） 22 基于单片机控制的井下瓦斯监控系统设计 23 基于单片机的煤气泄漏检测报警装置设计 24 基于单片机的井式渗碳炉控制系统设计 25 基于单片机的蔬菜大棚温湿度智能控制系统设计 26 基于单片机的电子钟设计 27 基于单片机的电力线载波节电群控设计 28 基于单片机的液位控制器设计 29 基于单片机的串行通信发射机设计 30 基于单片机的智能八路抢答器设计 32 基于单片机的水位监控器设计(STC12C2052AD) 32 基于单片机的点阵电子显示屏设计 33 基于单片机的智能温度控制系统设计 34 基于单片机的智能时钟控制器设计 35 基于单片机的智能温控系统设计 36 基于单片机的智能寻迹避障小车设计 37 基于单片机的家用太阳能热水器控制器设计 38 基于单片机的新型抢答计分器设计 39 基于单片机的热敏电阻测温系统设计 40 基于单片机的林火监测系统-飞艇姿态控制系统设计 41 基于单片机的人性化时钟控制器设计 42 基于单片机的智能型电话远程遥控器设计 43 基于单片机的远程通讯控制器设计 45 基于单片机的智能水位控制器设计 46 基于单片机的水位控制系统设计 47 基于单片机的智能电动小车设计 48 基于单片机的数码电子时钟设计 49 -基于单片机的数控直流电源设计 50 基于单片机的交通灯控制器设计 51 基于单片机的数字温度计设计(STC89C51) 52 基于单片机的智能小车设计 53 基于单片机的温度控制器设计 54 基于单片机的串行通信发射机设计(版本3) 55 基于单片机的温度控制系统设计(版本1) 56 基于单片机的交通灯控制系统设计 D58-基于单片机的电子万年历设计 D59-基于单片机的水位控制器设计 D60-基于单片机的水位控制系统设计（版本2） 基于单片机的温度控制系统设计 1.设计要求 要求设计一个温度测量系统，在超过限制值的时候能进行声光报警。具体设计要求如下： ①数码管或液晶显示屏显示室内当前的温度； ②在不超过最高温度的情况下，能够通过按键设置想要的温度并显示；设有四个按键，分别是设置键、加1键、减1键和启动/复位键； ③DS18B20温度采集； ④超过设置值的±5℃时发出超限报警，采用声光报警，上限报警用红灯指示，下限报警用黄灯指示，正常用绿灯指示。 2.方案论证 根据设计要求，本次设计是基于单片机的课程设计，由于实现功能比较简单，我们学习中接触到的51系列单片机完全可以实现上述功能，因此可以选用AT89C51单片机。温度采集直接可以用设计要求中所要求的DS18B20。报警和指示模块中，可以选用3种不同颜色的LED灯作为指示灯，报警鸣笛采用蜂鸣器。显示模块有两种方案可供选择。 方案一：使用LED数码管显示采集温度和设定温度； 方案二：使用LCD液晶显示屏来显示采集温度和设定温度。 LED数码管结构简单，使用方便，但在使用时，若用动态显示则需要不断更改位选和段选信号，且显示时数码管不断闪动，使人眼容易疲劳；若采用静态显示则又需要更多硬件支持。LCD显示屏可识别性较好，背光亮度可调，而且比LED 数码管显示更多字符，但是编程要求比LED数码管要高。综合考虑之后，我选用了LCD显示屏作为温度显示器件，由于显示字符多，在进行上下限警戒值设定时同样可以采集并显示当前温度，可以直观的看到实际温度与警戒温度的对比。LCD 显示模块可以选用RT1602C。 3.硬件设计 根据设计要求，硬件系统主要包含6个部分，即单片机时钟电路、复位电路、键盘接口模块、温度采集模块、LCD 显示模块、报警与指示模块。其相互联系如下图1所示： 图1 硬件电路设计框图 单片机时钟电路 形成单片机时钟信号的方式有内部时钟方式和外部时钟方式。本次设计采用内部时钟方式，如图2所示。 单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别为此放大器的输入端和输出端，其频率范围为~12MHz ，经由片外晶体振荡器或陶瓷振荡器与两个匹配电容一 起形成了一个自激振荡电路，为单片机提供时钟源。 复位电路 复位是单片机的初始化操作，其作用是使CPU 和系统中的其他部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作，以防止电源系统不稳定造成CPU 工作不正常。在系统中，有时会出现工作不正常的情况，为了从异常状态中恢复，同时也为了系统调试方便，需要设计一个复位电路。 单片机的复位电路有上电复位和按键复位两种形式，因为本次设计要求需要有启动/复位键，因此本次设计采用按键复位，如图3。复位电路主要完成系统 图2 单片机内部时钟方式电路 图3 单片机按键复位电路 //本程序是通过热敏电阻测温度（30c-50c），采用六位串行数码管显示，前三位显示ds18b20测得数据，后三位是热敏电阻测得数据 #include 1.电子秒表设计：设计一个4位LED数码显示“秒表”，显示时间为00.00~99.99秒，每0.01 秒自动加一。另设计一个“开始”按键和一个“复位”按键。（2人） 2.简易4位（0—9999）计算器（+、-、*、/、四种运算）设计：设计一个能实现0-9整数 加法运算的计算器，利用LCD显示。键盘包括0-9及“+、-、*、/”和“=”及“清除” 16个按键。（除法应保留足够的的小数，满足共4位的显示）要有错误显示Err。（2人） 3.频率数显表：设计一个能实现对脉冲频率测量显示的电路。输入频率范围（0-10k），显 示为xxx.xx，用两个指示灯指示显示数字的单位，Hz和KHz两档，根据输入频率自动切换显示档。（脉冲信号是由外部信号发生器提供）（2人） 4.信号灯控制系统：南北线有红黄绿三只信号灯，东西线有红黄绿三只信号灯。 要求：（闪烁3次，每次亮灭时间各1s）时序要求如下（原始状态） 设计一个递增键和一个递减键，用于调节功能键选定的方向的绿灯时间，时间范围（10s-50s），每次以0.5S为增量。（2人） 5.简易电子时钟：用4位LED数码管分别显示小时数分钟和秒数，两个按键,一个为功能 键，用于切换显示界面（两个显示界面，一个是小时分钟，一个是秒数）长按此键3S 进入当前界面的参数修改界面。另一个按键用于参数修改（参数递增或递减），长按此键3s退参数修改，时间要求用单片机自带的定时器得到。（2人） 6.智能电子钟（LCD显示）：以A T89C51单片机为核心，制作一个LCD显示的智能电子 钟：(1) 计时：秒、分、时、天、周、月、年。(2) 闰年自动判别。(3) 五路定时输出，可任意关断（最大可到16路）。(4) 时间、月、日交替显示。(5) 自定任意时刻自动开/关屏。(6) 计时精度：误差≤1秒/月（具有微调设置）。(7) 键盘采用动态扫描方式查询。所有的查询、设置功能均由功能键K1、K2完成。采用时钟芯片DS1302进行制作 7.多路报警器设计。用AT89C51单片机设计报警系统，用16个开关模拟报警点，当有 开关闭合时，用P1.0产生方波信号驱动蜂鸣器作为报警信号，同时用2位数码管显示报警点（即是第几个开关）。（2人） 8.简易数字电压表设计。利用单片机AT89S51与AD设计一个数字电压表，能够测量0－ 36V之间的直流电压值，用LCE显示（根据测量精度，自定显示的位数）。（2人） 9.波形发生器。三种信号：正弦波、方波、三角波。利用DA转换器设计一波形发生器， 摘要 本文介绍了一种基于51单片机的心率体温采集系统。首先介绍了51系列单片机的内部相关配置、工作原理以及编程方法，其次介绍了温度传感器PT100的相关测温方法以及通过红外光电传感器TCRT5000对射的方法来抓取人体脉搏信号。此次设计的电路部分主要包括：传感测量电路、放大电路、滤波整形电路、AD转换电路、计数显示电路、控制电路、电源供电电路等。通过按键开始测试，将PT100及TCRT5000输入的微弱信号进行放大整形，最后AD采集转换传送给单片机，在LCD1602上显示相关体温及心率信息。 本次硬件设计基于比较稳定可行、低成本的设计思想，软件设计采用模块化的设计方法，并且详细分析了红外传感器TCRT5000应用于心率测量上以及PT100应用于温度测量上的原理及优点，阐述了其他各配合电路的组成与工作特点，并且通过仿真进行电路的可行性验证，最后完成实物电路的设计，使得本次课题的预期结果得以实现。 关键词：51单片机；传感器；仿真；AD转换 -I Abstract This paper introduced a heart rate and body temperature acquisition system that based on 51 single chip microcomputer. First the internal configurations of 51 single chip microcomputer are introduced. And the paper also tell how 51 single chip microcomputer works and how can we program on it. Then the method of using temperature sensor PT100 to get body temperature is introduced, and we use infrared photoelectric sensor TCRT5000 to get the pulse signal of human body.The design of the circuit mainly comprises sensing circuit , amplifying circuit, filtering and shaping circuit, AD converting circuit, counting and displaying circuit, controlling circuit, power supplying circuit and so on. When the keyboard is pressed, the system starts to get signal. The small signal from PT100 and TCRT5000 will be amplified and shaped. Then ad converter will change the analog signal into digital signal and send to 51 single chip microcomputer . At last LCD1602 will display the information of body temperature and heart rate. Keywords: Piezoelectric sensors；control circuit；counters；Multisim2001 simulation software control circuit. -II TIME0_DOWN EQU F0 ;将F0设置为定时器0定时到标志 FINISH_ID EQU 30H ;学号发送标志 KEY_FLAG BIT 00H ;有键按下标志 KEY_LONG BIT 01H ;键长按 KEY_D EQU 31H ;键值存放地址 ADC0809_AD EQU 8000H ;设置ADC0809地址 DAC0832_AD EQU 0000H ;设置DAC0832地址 ADC_FLAG BIT 02H ;设置ADC0809读数据标志 ADC_DATE EQU 32H ;设置ADC0809数据地址 ADC_0 EQU 33H ;ADC0809转化为BCD码后个位存放地址 ADC_1 EQU 34H ;十分位存放地址 ADC_2 EQU 35H ;百分位存放地址 ADC_3 EQU 36H ;千分位存放地址 ORG 0000H ;程序开始，跳转至主程序 0000 020030 LJMP MAIN ORG 0003H ;外部中断0入口0003 020141 LJMP INT0_IN ORG 000BH ;设置定时器0中断入口地址 000B 020132 LJMP TIME0 ORG 0013H ;外部中断1入口0013 020151 LJMP INT1_IN ORG 0030H ;主程序开始地址 0030 758169 MAIN: MOV SP,#69H ;初始化堆栈指针 0033 C292 CLR P1.2 ;显示器清零 0035 D292 SETB P1.2 0037 753000 MOV FINISH_ID,#0 ;将标志位清零 003A C2D5 C LR TIME0_DOWN 003C C200 CLR KEY_FLAG 003E C201 CLR KEY_LONG 0040 753100 MOV KEY_D,#0 0043 C202 CLR ADC_FLAG 0045 753200 MOV ADC_DATE,#0 0048 753300 MOV ADC_0,#0 004B 753400 MOV ADC_1,#0 004E 753500 MOV ADC_2,#0 0051 753600 MOV ADC_3,#0 0054 C291 CLR P1.1 ;初始化键盘，行线置零，有键按下触发中断 0056 C293 CLR P1.3 1 电源提供方案 为使模块稳定工作，须有可靠电源。因此考虑了两种电源方案：方案一：采用独立的稳压电源。此方案的优点是稳定可靠，且有各种成熟电路可供选用；缺点是各模块都采用独立电源，会使系统复杂，且可能影响电路电平。 方案二：采用单片机控制模块提供电源。改方案的优点是系统简明扼要，节约成本；缺点是输出功率不高。综上所述，选择方案二。 2 显示界面方案 该系统要求完成倒计时功能。基于上述原因，我考虑了二种方案：方案一：采用数码管显示。这种方案只显示有限的符号和数码字符，简单，方便。方案二：采用点阵式LED 显示。这种方案虽然功能强大，并可方便的显示各种英文字符，汉字，图形等，但实现复杂，成本较高。 综上所述，选择方案一。 3 输入方案： 设计要求系统能调节灯亮时间，并可处理紧急情况，我研究了两种方案：方案一：采用8155扩展I/O 口及键盘，显示等。 该方案的优点是：使用灵活可编程，并且有RAM,及计数器。若用该方案，可提供较多I/O 口,但操作起来稍显复杂。 方案二：直接在I/O口线上接上按键开关。 由于该系统对于交通灯及数码管的控制，只用单片机本身的I/O 口就可实现，且本身的计数器及RAM已经够用。 综上所述，选择方案二。 3.1单片机交通控制系统的通行方案设计 设在十字路口，分为东西向和南北向，在任一时刻只有一个方向通行，另一方向禁行，持续一定时间，经过短暂的过渡时间，将通行禁行方向对换。其具体状态如下图所示。说明：黑色表示亮，白色表示灭。交通状态从状态1开始变换，直至状态6然后循环至状态1，周而复始，即如图2.1所示： 图1 交通状态 本系统采用MSC-51系列单片机AT89C51作为中心器件来设计交通灯控制器。实现以下功能： 题目1 电子时钟（LCD显示） 设计要求 以AT89C51单片机为核心的时钟，在LCD显示器上显示当前的时间： ●使用字符型LCD显示器显示当前时间。 ●显示格式为“时时：分分：秒秒”。 ●用4个功能键操作来设置当前时间，4个功能键接在P1.0～P1.3引 脚上。 功能键K1～K4功能如下。 ●K1—进入设置现在的时间。 ●K2—设置小时。 ●K3—设置分钟。 ●K4—确认完成设置。 程序执行后工作指示灯LED闪动，表示程序开始执行，LCD显示“00：00：00”，然后开始计时。 题目2 基于数字温度传感器的数字温度计 设计要求 利用数字温度传感器DS18B20与单片机结合来测量温度。利用数字温度传感器DS18B20测量温度信号，计算后在LED数码管上显示相应的温度值。其温度测量范围为?55℃～125℃，精确到0.5℃。所测量的温度采用数字显示，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。 题目3 十字路口交通灯控制 设计要求 设计一个十字路口交通灯控制器。用单片机控制LED模拟交通灯。东西 向通行时间为80s，南北向通行时间为60s，缓冲时间为3s。 本项目为典型的LED显示和中断定时电路。利用定时器T0产生每10ms 一次的中断，每100次中断为1s。对两个方向分别显示红、绿、黄灯，并显示相应的剩余时间。值得注意的是，A方向红灯时间=B方向绿灯时间+黄灯缓冲时间。 题目4 节日彩灯控制器的设计 设计要求 以单片机为核心，设计一个LED显示的节日彩灯控制器，P1.2～P1.5引脚上接有4个按键，4个按键的各自的功能如下： ●P1.2—开始键，按此键则灯开始流动（由上而下）。 ●P1.3—停止键，按此键则停止流动，所有灯为暗。 ●P1.4—上，按此键则灯由上向下流动。 ●P1.5—下，按此键则灯由下向上流动。 本题目本质上是由按键控制功能的流水灯，LED工作的方式通过键盘的扫描实现。其中的LED采取共阳极接法，通过依次向连接LED的Ｉ/Ｏ口送出低电平，即可实现所要求的功能。 题目5 数字音乐盒的设计 设计要求 以单片机为核心，设计一个数字音乐盒： 利用I/O口产生一定频率的方波，驱动蜂鸣器，发出不同的音调，从而演奏乐曲（最少3首乐曲，每首不少于30s）。采用LCD显示信息。开机时有英文欢迎提示字符，播放时显示歌曲序号（或名称）。可通过功能键选择乐曲、暂停、播放。 题目6 单片机控制步进电机 设计要求 毕业设计论文 基于51单片机温湿度检测+电子万年历的设计 [摘要]：温湿度检测是生活生产中的重要的参数。本设计为基于51单片机的温湿度检测与控制系统，采用模块化、层次化设计。用新型的智能温湿度传感器SHT10主要实现对温度、湿度的检测，将温度湿度信号通过传感器进行信号的采集并转换成数字信号，再运用单片机STC89C52RC进行数据的分析和处理，为显示提供信号，显示部分采用LCD1602液晶显示所测温湿度值。系统电路简单、集成度高、工作稳定、调试方便、检测精度高，具有一定的实用价值。 [关键字]：STC89C52RC SHT10 LCD1602 按键指示灯蜂鸣器电子万年历Based on 51 single chip microcomputer temperature and humidity detection + electronic calendar design Abstract：Temperature and humidity detection is important parameters in the production of life. This design is based on 51 single chip microcomputer temperature and humidity detection and control system, adopting modular, hierarchical design. With new type of intelligent temperature and humidity sensor SHT10 main realization about the detection of temperature, humidity, temperature humidity signal acquisition is converted into digital signals through the sensor signal, using SCM STC89C52RC for data analysis and processing, provides the signal for display, display part adopts LCD1602 LCD display the measured temperature and humidity values. Simple circuit, high integration, work stability, convenient debugging, high detection precision, has certain practical value. Key words：STC89C52RC SHT10 LCD1602 key indicator light buzzer The electronic calendar基于51单片机课程设计
基于51单片机SHT11温湿度传感器检测程序.doc
单片机课程设计题目..(DOC)
基于51单片机的温度控制系统的设计
51单片机热敏电阻测温程序
单片机课程设计题目
基于51单片机的心率体温测试系统
51单片机课程设计源程序
51单片机红绿灯课程设计
单片机课程设计题目11级1
基于51单片机温湿度检测+电子万年历的毕业设计论文
相关主题
文本预览