基于51单片机的数字温度计课程设计报
摘要
温度的检测与控制是工业生产过程中比较典型的应用。本设计以AT89C52单片机为核心，采用DS18B20温度传感器检测温度，由温度采集、温度显示,温度报警等功能模块组成。基于题目基本要求，本系统对温度采集和温度显示系统行了重点设计。本系统大部分功能能由软件实现，吸收了硬件软件化的思想。实际操作时，各功能在开发板上也能完美实现。本系统实现了要求的基本功能，其余发挥部分也能实现。
关键字：AT89C52单片机、DS18B20温度传感器、数码管显示、温度采集
目录
一．绪论 ............................................................................................... 二．设计目的........................................................................................ 三．设计要求........................................................................................ 四．设计思路........................................................................................ 五．系统的硬件构成及功能 ..............................................................
5.1主控制器 ..................................................................................
5.2显示电路 ..................................................................................
5.3温度传感器 .............................................................................. 六．系统整体硬件电路 ...................................................................... 七．系统程序设计............................................................................... 八．测量及其结果分析......................................................................... 九．设计心得体会 ................................................................................ 十．参考文献........................................................................................ 附录1 源程序
附录2 元件清单及PCB图
一．绪论
随着时代的发展，控制智能化，仪器小型化，功耗微量化得到广泛关注。
单片机控制系统无疑在这些忙面起到了举足轻重的作用。单片机的应用系统
设计业已成为新的技术热点，其中数字温度计就是一个典型的例子。
人民的生活与环境的温度息息相关，在工业生产过程中需要实时测量温度，在农业生产中也离不开温度的测量，因此研究温度的测量方法和装置具
有重要的意义。
测量温度的关键是温度传感器，温度传感器的发展经历了三个发展阶段：
①传统的分立式温度传感器
②模拟集成温度传感器
③智能集成温度传感器。
目前的智能温度传感器(亦称数字温度传感器)是在20世纪90年代中期
问世的，它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术(ATE)的结晶，特点
是能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器(MCU)。社会的
发展使人们对传感器的要求也越来越高，现在的温度传感器正在基于单片机
的基础上从模拟式向数字式，从集成化向智能化、网络化的方向飞速发展，
并朝着高精度、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，与传统的温度
计相比，其具有读数方便，测温范围广，测温准确，输出温度采用数字显示，
主要用于对测温要求比较准确的场所，或科研实验室使用。该设计控制器使
用ATMEL公司的AT89C52单片机，测温传感器使用DALLAS公司
DS18B20，用数码管来实现温度显示。
二．设计目的
1.理解掌握MCS-51系列单片机的功能和实际应用。
2.掌握仿真开发软件的使用。
3.掌握数字式温度计电路的设计、组装与调试方法。
三．设计要求
1.以MCS-51系列单片机为核心器件，组成一个数字式温度计。
2.采用数字式温度传感器为检测器件，进行单点温度检测，检测精度为0.5 C
3.温度显示采用4位LED数码管显示，三位整数，一位小数。
4.具有键盘输入上下限功能，超过上下限温度时，进行声音报警。四．设计思路
1．根据设计要求,选择AT89C52单片机为核心器件。
2.温度检测器件采用DS18B20数字式温度传感器。与单片机的接口为
P3.6引脚。
3.键盘采用独立式按键，由三个按键组成，分别是：设置键（SET）,
加一建（+1），确认键（RET）。
SET键（上下限温度设置键）：当该键按下时，进入上下限温度设置功能。通过P3.1引脚接入。
+1键（加一调整键）：在输入上下限温度时，该键按下一次，被调整
位加一。通过P3.2引脚接入。
RET键（确认键）:当该键按下时，指向下一个要调整的位。通过P3.3
引脚接入。
4.声音报警蜂鸣器通过P1.7引脚接入。
硬件电路设计总体框图为图4.1：
五、系统的硬件构成及功能
1.主控制器
单片机AT89S52具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。很适合便携手持式产品的设计使用。
AT89S52在仿真软件中的图像为图5.1
图5.1
2.显示电路
显示电路采用四位共阳LED数码管，从P3口RXD,TXD串口输出段码。
LED数码管在仿真软件中如图5.2
图5.2
3.温度传感器
DS18B20是美国DALLAS半导体公司最新推出的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９～１２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一个端口引脚进行通讯
?简单的多点分布应用
?无需外部器件
?可通过数据线供电
?零待机功耗
?测温范围-55~+125℃，以0.5℃递增。华氏器件-67~+2570F，以0.90F 递增?温度以9 位数字量读出
?温度数字量转换时间200ms（典型值）
?用户可定义的非易失性温度报警设置
?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。
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。DS18B20的管脚排列、各种封装形式如图3.3.1所示，DQ 为数据输入/输出引脚。开漏单总线接口引脚。当被用着在寄生电源下，也可以向器件提供电源；GND为地信号；VDD为可选择的VDD引脚。当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。其电路图如图5.3.1所示.。
图5.3.1外部封装形式
在仿真软件中如图5.3.2所示
图5.3.2
DS18B20的测温原理如图5.3.3所示，图中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1，高温度系数晶振
随温度变化其震荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入，图中还隐含着计数门，当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲后进行计数，进而完成温度测量.计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将-55 ℃所对应的基数分别置入减法计数器1和温度寄存器中，减法计数器1和温度寄存器被预置在-55 ℃所对应的一个基数值。
减法计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器1的预置值减到0时温度寄存器的值将加1，减法计数器1的预置将重新被装入,减法计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数,如此循环直到减法计数器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图 5.3.3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，于修正减法计数器的预置值，只要计数门仍未关闭就重复上述过程，直至温度寄存器值达到被测温度值，这就是DS18B20的测温原理。
另外，由于DS18B20单线通信功能是分时完成的，有严格的时隙概念，因此读写时序很重要。系统对DS18B20的各种操作必须按协议进行。操作协议为：初始化DS18B20（发复位脉冲）→发ROM功能命令→发存储器操作命令→处理数据。
图5.3.3
在正常测温情况下，DS1820的测温分辨力为0.5℃，可采用下述方法获得高分辨率的温度测量结果：首先用DS1820提供的读暂存器指令（BEH）读出以0.5℃为分辨率的温度测量结果，然后切去测量结果中的最低有效位（LSB），得到所测实际温度的整数部分Tz，然后再用BEH指令取计数器1的计数剩余值Cs和每度
计数值CD。考虑到DS1820测量温度的整数部分以0.25℃、0.75℃为进位界限的关系，实际温度Ts可用下式计算：
℃）
（+
（
Ts
-
=Tz
Cs
CD
.0）／
-
CD
25
六．系统整体硬件电路
根据设计要求与设计思路，硬件电路设计框图如图 6.1所示，在仿真软件Proteus上完成。其中LED数码管以动态扫描法实现温度显示，由四个PNP型晶体管Q2，Q3，Q4，Q5和八个电阻组成，基极与单片机的P1.0，P1.1,P1.2连接。DS18B20的数据I/O端与单片机P3.6引脚连接。外部晶振为12MHz。蜂鸣器通过Q1放大后与引脚P1.7相连。
图中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。图中的按健复位电路是上电复位加手动复位，使用比较方便，在程序跑飞时，可以手动复位，这样就不用在重起单片机电源，就可以实现复位。
图6.1系统总体硬件电路
七．系统程序设计
数字式温度计的应用程序主要包括主程序，温度检测程序，温度转换程序，LED显示程序等。
系统的主程序主要用来初始化一些系统参数，对DS18B20的配置数据进行一系列的设定。温度检测程序是对DS18B20的状态不断地查询，读出RAM中的9字节，在读出时需进行CRC校验，校验有错时不进行温度数据的改写，读取当前的温度值后，进行温度转化程序，对温度符号处理和温度值的BCD码处理，进行温度值正负的判定，将其段码送至显示缓冲区，以备定时扫描服务程序处理。LED显示程序主要对显示缓冲器中的显示数据进行刷新操作，当最高显示位为0
八．测量及其结果分析
1.Proteus仿真结果
软件方面，在Proteus编译下进行，源程序编译及仿真调试。
在软件中选定传感器后可对其进行环境温度设置，如图8.1.1，将环境温度设为34.9。
图8.1.1
然后点击软件执行键，按操作步骤实施后，观察LED数码管示数，此时示数如图8.1.2。
图8.1.2
可见本次软件测试结果良好。
2．硬件测试结果
在硬件测试方面，检查电路板及焊接的质量情况，在检查无误后通电检查LED显示器。
其中DS18B20实物图为8.2.1
在室温下，LED显示器示数如图8.2.2，为26.4摄氏度
图8.2.2
用手盖住温度传感器后，LED显示器示数如图8.2.3，为29.7摄氏度。
比较可知，硬件调试结果也达到了要求。
九．设计心得体会
本次课设对我来说是一次难得的经历，首先是第一次接触了仿真软件Proteus，在使用时经历了很多次失败，因为这款软件与以前使用的各种软件有很多不同，使用时不停出错，接线时由于元件放置不合理而接的杂乱无章；输入源程序时还较为顺利，显示结果比较满意。其次是程序设计，我们在参考别人成功先例的基础上根据自己设计的需要编制程序，其中历经不少曲折，最后我的收获是，编程一定要细心，针对每一个细节，稍有疏忽，程序就不能正常工作。最后是单片机实践操作，由于我自己已买了一块开发板，所以硬件调试比较顺利，效果也不错，就是DS18B20温度传感器灵敏度不太高，示数变化不大。另外，我前期花了一些时间专门学习这块芯片，了解了DS18B20的工作原理的时序图。
在这次的实践与学习中，尽管期间困难重重，但我还是从中学习了不少新的知识与技能和解决困难的方法，也终于体验到了经历困难到最终获得成功的那种无以言表的喜悦之情，总之，本次课设是我收获最多的一次，也希望自己在以后的各项研究活动中能坚持这种精神。
十．参考文献
[1]单片机原理与接口技术（第二版）牛昱光李晓林电子工业出版社. 2010.7
[2]单片机系统设计与应用实例. 韩志军机械工业出版社. 2009.10
[3]《DS18B20数据手册》
附录一源程序
#include
#include "DS18B20.h"
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char //宏定义
#define SET P3_1 //定义调整键
#define DEC P3_2 //定义减少键
#define ADD P3_3 //定义增加键
#define BEEP P3_7 //定义蜂鸣器
bit shanshuo_st; //闪烁间隔标志
bit beep_st; //蜂鸣器间隔标志
sbit DIAN = P2^7; //小数点
uchar x=0; //计数器
signed char m; //温度值全局变量
uchar n; //温度值全局变量
uchar set_st=0; //状态标志
signed char shangxian=38; //上限报警温度，默认值为38
signed char xiaxian=15; //下限报警温度，默认值为5
uchar code LEDData[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90}; /*****延时子程序*****/
void Delay(uint num)
{
while( --num );
}
/*****初始化定时器0*****/
void InitTimer(void)
{
TMOD=0x1;
TH0=0x4c;
TL0=0x00; //50ms（晶振12M）
}
/*****定时器0中断服务程序*****/
void timer0(void) interrupt 1
{
TH0=0x4c;
TL0=0x00;
x++;
}
/*****外部中断0服务程序*****/
void int0(void) interrupt 0
{
EX0=0; //关外部中断0
if(DEC==0&&set_st==1)
{
shangxian--;
if(shangxian } else if(DEC==0&&set_st==2) { xiaxian--; if(xiaxian<0)xiaxian=0; } } /*****外部中断1服务程序*****/ void int1(void) interrupt 2 { EX1=0; //关外部中断1 if(ADD==0&&set_st==1) { shangxian++; if(shangxian>99)shangxian=99; } else if(ADD==0&&set_st==2) { xiaxian++; if(xiaxian>shangxian)xiaxian=shangxian; } } /*****读取温度*****/ void check_wendu(void) { uint a,b,c; c=ReadTemperature()-5; //获取温度值并减去DS18B20的温漂误差a=c/100; //计算得到十位数字 b=c/10-a*10; //计算得到个位数字 m=c/10; //计算得到整数位 n=c-a*100-b*10; //计算得到小数位 if(m<0){m=0;n=0;} //设置温度显示上限 if(m>99){m=99;n=9;} //设置温度显示上限 } /*****显示开机初始化等待画面*****/ Disp_init() { P2=0xbf; P1=0xfe; Delay(200); P1=0xfd; Delay(200); P2=0xbf; P1=0xfb; Delay(200); P2=0xbf; P1=0xf7; //第四 Delay(200); P1=0xff; // 关闭显示 } /*****显示温度子程序*****/ Disp_Temperature() //显示温度 { P2=0xc6; //显示C P1=0xf7; // Delay(300); P2=LEDData[n]; //显示个位 P1=0xfb; // Delay(300); P2=LEDData[m%10]; //显示小数点 DIAN=0; P1=0xfd; Delay(300); P2=LEDData[m/10]; //显示百位 P1=0xfe; Delay(300); P1=0xff; //关闭显示 } /*****显示报警温度子程序*****/ Disp_alarm(uchar baojing) { P2=0xc6; //显示C P1=0xf7; Delay(200); P2=LEDData[baojing%10]; //显示十位 P1=0xfb; Delay(200); P2=LEDData[baojing/10]; //显示百位 P1=0xfd; Delay(200); if(set_st==1)P2=0x89; else if(set_st==2)P2=0xc7; //上限H、下限L标示P1=0xfe; P1=0xff; } /*****报警子程序*****/ void Alarm() { if(x>=10){beep_st=~beep_st;x=0;} if((m>=shangxian&&beep_st==1)||(m } /*****主函数*****/ void main(void) { uint z; InitTimer(); //初始化定时器 EA=1; //全局中断开关 TR0=1; ET0=1; //开启定时器0 IT0=1; IT1=1; check_wendu(); check_wendu(); for(z=0;z<300;z++) { Disp_init(); } while(1) { if(SET==0) { Delay(2000); do{}while(SET==0); set_st++;x=0;shanshuo_st=1; if(set_st>2)set_st=0; } if(set_st==0) { EX0=0; //关闭外部中断0 EX1=0; //关闭外部中断1 check_wendu(); Disp_Temperature(); Alarm(); //报警检测 } else if(set_st==1) { BEEP=1; //关闭蜂鸣器 EX0=1; //开启外部中断0 EX1=1; //开启外部中断1 if(x>=10){shanshuo_st=~shanshuo_st;x=0;} if(shanshuo_st) {Disp_alarm(shangxian);} } else if(set_st==2) { BEEP=1; //关闭蜂鸣器 EX0=1; //开启外部中断0 EX1=1; //开启外部中断1 if(x>=10){shanshuo_st=~shanshuo_st;x=0;} if(shanshuo_st) {Disp_alarm(xiaxian);} } } } /*****END*****/ DS18B20.h: #include #define DQ P3_6 //定义DS18B20总线I/O /*****延时子程序*****/ void Delay_DS18B20(int num) { while(num--) ; } /*****初始化DS18B20*****/ void Init_DS18B20(void) { unsigned char x=0; DQ = 1; //DQ复位 Delay_DS18B20(8); //稍做延时 DQ = 0; //单片机将DQ拉低 Delay_DS18B20(80); //精确延时，大于480us DQ = 1; //拉高总线 Delay_DS18B20(14); x = DQ; //稍做延时后，如果x=0则初始化成功，x=1则初始化失败Delay_DS18B20(20); } /*****读一个字节*****/ unsigned char ReadOneChar(void) { unsigned char i=0; unsigned char dat = 0; for (i=8;i>0;i--) { DQ = 0; // 给脉冲信号 dat>>=1; DQ = 1; // 给脉冲信号 if(DQ) dat|=0x80; Delay_DS18B20(4); } return(dat); } /*****写一个字节*****/ void WriteOneChar(unsigned char dat) { unsigned char i=0; for (i=8; i>0; i--) { DQ = 0; DQ = dat&0x01; Delay_DS18B20(5); DQ = 1; dat>>=1; } } /*****读取温度*****/ int ReadTemperature(void) { unsigned char a=0; unsigned char b=0; int t=0; float tt=0; Init_DS18B20(); WriteOneChar(0xCC); //跳过读序号列号的操作WriteOneChar(0x44); //启动温度转换 Init_DS18B20(); WriteOneChar(0xCC); //跳过读序号列号的操作WriteOneChar(0xBE); //读取温度寄存器 a=ReadOneChar(); //读低8位 b=ReadOneChar(); //读高8位 t=b; t<<=8; t=t|a; tt=t*0.0625; t= tt*10+0.5; //放大10倍输出并四舍五入 return(t); } /*****END*****/ 附录二元件清单及PCB图 PCB图 课程设计说明书 课程设计任务书 电子信息职业技术学院 暨国家示性软件职业技术学院 单片机实训 题目：用MCS-51单片机和 18B20实现数字温度计 姓名： 系别：网络系 专业：计算机控制技术 班级：计控 指导教师： * 伟 时间安排：2013年1月7日至 2013年1月11日 摘要 随着国民经济的发展，人们需要对各中加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中温度进行监测和控制。采用单片机来对他们控制不仅具有控制方便，简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大的提高产品的质量和数量。 在日常生活及工业生产过程中，经常要用到温度的检测及控制，温度是生产过程和科学实验中普遍而且重要的物理参数之一。在生产过程中，为了高效地进行生产，必须对它的主要参数，如温度、压力、流量等进行有效的控制。温度控制在生产过程中占有相当大的比例。温度测量是温度控制的基础，技术已经比较成熟。传统的测温元件有热电偶和二电阻。而热电偶和热电阻测出的一般都是电压，再转换成对应的温度，这些方法相对比较复杂，需要比较多的外部硬件支持。我们用一种相对比较简单的方式来测量。 我们采用美国DALLAS半导体公司继DS18B20之后推出的一种改进型智能温度传感器DS18B20作为检测元件，温度围为-55~125 oC,最高分辨率可达0.0625 oC。DS18B20可以直接读出北侧温度值，而且采用三线制与单片机相连，减少了外部的硬件电路，具有低成本和易使用的特点。 本文介绍一种基于AT89C51单片机的一种温度测量及报警电路,该电路采用DS18B20作为温度监测元件，测量围0℃-～+100℃，使用LED模块显示，能设置温度报警上下限。正文着重给出了软硬件系统的各部分电路，介绍了集成温度传感器DS18B20的原理，AT89C51单片机功能和应用。该电路设计新颖、功能强大、结构简单。 关键词：单片机，数字控制，温度计， DS18B20，AT89S51 《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 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。 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单片机及DS18B20温度传感器的数字温度计程序(详细注释) 电路实物图如下图所示： C 语言程序如下所示： /******************************************************************** zicreate ----------------------------- Copyright (C) https://www.wendangku.net/doc/1718689209.html, -------------------------- * 程序名; 基于DS18B20的测温系统 * 功 能： 实时测量温度，超过上下限报警，报警温度可手动调整。K1是用来 * 进入上下限调节模式的，当按一下K1进入上限调节模式，再按一下进入下限 * 调节模式。在正常模式下，按一下K2进入查看上限温度模式，显示1s 左右自动 * 退出；按一下K3进入查看下限温度模式，显示1s 左右自动退出；按一下K4消除 * 按键音，再按一下启动按键音。在调节上下限温度模式下，K2是实现加1功能， * K1是实现减1功能，K3是用来设定上下限温度正负的。 * 编程者：Jason * 编程时间：2009/10/2 *********************************************************************/ #include 基于51单片机简易电子琴 1 课题背景 单片微型计算机室大规模集成电路技术发展的产物，属于第四代电子计算机它具有高性能、高速度、体积小、价格低廉、稳定可靠、应用广泛的特点。他的应用必定导致传统的控制技术从根本上发生变革。因此，单片机的开发应用已成为高科技和工程领域的一项重大课题。 电子琴是现代电子科技与音乐结合的产物，是一种新型的键盘乐器。它在现代音乐扮演重要的角色，单片机具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性，它已经溶入现代人们的生活中，成为不可替代的一部分。本文的主要内容是用AT89S52单片机为核心控制元件，设计一个电子琴。以单片机作为主控核心，与键盘扬声器等模块组成核心主控制模块，在主控模块上设有8个按键，和一个复位按键。 主要对使用单片机设计简易电子琴进行了分析，并介绍了基于单片机电子琴硬件的组成。利用单片机产生不同频率来获得我们要求的音阶，最终可随意弹奏要表达的音符。并且分别从原理图，主要芯片，个模块原理及各莫奎的程序的调试来详细阐述。 一首音乐是许多不同的音阶组成的，而每个音阶对应着不同的频率，这样我们就可以利用不同的频率的组合，构成我们想演奏的那首曲目。当然对于单片机来产生不同的频率非常方便，我们可以利用单片机的定时/计数器T0来产生这样的方波频率信号，因此，我们只要把一首歌曲的音阶对应频率关系编写正确就可以达到我们想要的曲目。 2 任务要求与总体设计方案 2.1 设计任务与要求 利用所给键盘的1，2，3，4，5，6，7，8八个键，能够发出7个不同的音调，而且有一个按键可以自动播放歌曲，要求按键按下时发声，松开延时一小段时间，中间再按别的键则发另外一音调的声音，当系统扫描到键盘按下，则快速检测出是哪一个按键被按下，然后单片机的定时器启动，发出一定频率的脉冲，该频率的脉冲经喇叭驱动电路放大滤波后，就会发出相应的音调。如果在前一个按下的键发声的同时有另一个按键被按下，则启动中断系统。前面的发音停止，转到后按的键的发音程序。发出后按的键的音调。 2.2 设计方案 2.2.1 播放模块 播放模块是由喇叭构成，它几乎不存在噪声，音响效果较好，而且由于所需驱动功率较小，且价格低廉，所以，被广泛应用。 2.2.2 按键控制模块 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） 目录 前言 (2) 第1章基于51单片机的电子琴设计 (3) 1.1 电子琴的设计要求 (3) 1.2 电子琴设计所用设备及软件 (3) 1.3 总体设计方案 (3) 第2章系统硬件设计 (5) 2.1 琴键控制电路 (5) 2.2 音频功放电路 (6) 2.3 时钟-复位电路 (6) 2.4 LED显示电路 (6) 2.5 整体电路 (6) 第3章电子琴系统软件设计 (7) 3.1 系统硬件接口定义 (7) 3.2 主函数 (8) 3.2.1 主函数程序 (8) 3.3 按键扫描及LED显示函数 (9) 3.3.1 键盘去抖及LED显示子程序 (10) 3.4 中断函数 (11) 3.4.1 中断程序 (12) 第4章电子琴和调试 (12) 4.1 调试工具 (12) 4.2 调试结果 (13) 4.3 电子琴设计中的问题及解决方法 (14) 第5章电子琴设计总结 (15) 参考文献 (16) 附录 (17) 前言 音乐教育是学校美育的主要途径和最重要内容，它在陶冶情操、提高素养、开发智力，特别是在培养学生创新精神和实践能力方面发挥着独特的作用。近年来，我国音乐教育在理论与实践上都取得了有目共睹的成绩，探索并形成了具有中国特色的、较为完整的音乐教育教学体系。但我国音乐教育的改革力度离素质教育发展的要求还存在一定距离。如今，电子琴作为电子时代的新产物以其独特的功能和巨大的兼容性被人们广泛的接受和推崇。而在课堂教学方面，它拥有其它乐器无法比拟的两个瞬间：瞬间多元素思维的特殊的弹奏方法；瞬间多声部(包括多音色)展示的乐队音响效果的特点。结合电子琴自身强大的功能及独特的优点来进行音乐教育的实施，这样就应该大力推广电子琴进入音乐教室，让电子琴教学在音乐教育中发挥巨大的作用。现代乐器中，电子琴是高新科技在音乐领域的一个代表，体现了人类电子技术和艺术的完美结合。电子琴自动伴奏的稳定性、准确性，以及鲜明的强弱规律、随人设置的速度要求，都更便于人们由易到难、深入浅出的准确掌握歌曲节奏和乐曲风格，对其节奏的稳定性和准确性训练能起到非常大的作用。电子琴所包含的巨量的音乐信息和强大的音乐表现力可以帮助音乐教学更好地贯彻和落实素质教育，更有效地提高人们的音乐素质和能力。目前，市场上的电子琴可谓琳琅满目，功能也是越来越完备。以单片机作为主控核心，设计并制作的电子琴系统运行稳定，其优点是硬件电路简单、软件功能完善、控制系统可靠、性价比较高等，具有一定的实用与参考价值。这就为电子琴的普及提供了方便。 二、电子琴设计要求本设计主要是用AT89C51单片机为核心控制元件，设计一台电子琴。以单片机作为主控核心，与键盘、扬声器等模块组成核心主控制模块，在主控模块上设有7个按键和1个复位按键。本系统主要是完成2大功能：音乐自动播放、电子琴弹奏。关于声音的处理，使用单片机C语言，利用定时器来控制频率，而每个音符的符号只是存在自定义的表中。 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， ****大学综合性设计实验 开题报告 ?实验题目：数字温度计的设计 ?学生专业10电气工程与自动化 ?同组人:———————— ?指导老师： 2013年4月 1.国内外现状及研究意义 随着科技的不断发展，现代社会对各种信息参数的准确度和精确度的要求都有了几何级的增长，而如何准确而又迅速的获得这些参数就需要受制于现代信息基础的发展水平。在三大信息信息采集(即传感器技术)、信息传输(通信技术)和信息处理(计算机技术)中，传感器属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是温度传感器技术，在我国各领域已经引用的非常广泛，可以说是渗透到社会的每一个领域，人民的生活与环境的温度息息相关，在工业生产过程中需要实时测量温度，在农业生产中也离不开温度的测量，因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。 测量温度的关键是温度传感器，温度传感器的发展经历了三个发展阶段： ①传统的分立式温度传感器 ②模拟集成温度传感器 ③智能集成温度传感器。 目前的智能温度传感器(亦称数字温度传感器)是在20世纪90年代中期问世的，它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术(ATE)的结晶，特点是能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器(MCU)。社会的发展使人们对传感器的要求也越来越高，现在的温度传感器正在基于单片机的基础上从模拟式向数字式，从集成化向智能化、网络化的方向飞速发展，并朝着高精度、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，本文将介绍智能集成温度传感器DS18B20的结构特征及控制方法，并对以此传感器，AT89S51单片机为控制器构成的数字温度测量装置的工作原理及程序设计作了详细的介绍。与传统的温度计相比，其具有读数方便，测温范围广，测温准确，输出温度采用数字显示，主要用于对测温要求比较准确的场所，或科研实验室使用。该设计控制器使用ATMEL公司的AT89S51单片机，测温传感器使用DALLAS公司DS18B20，用液晶来实现温度显示。 2.方案设计及内容 （一）、方案一 采用热电偶温差电路测温，温度检测部分可以使用低温热偶，热电偶由两个焊接在一起的异金属导线所组成，热电偶产生的热电势由两种金属的接触电势和单一导体的温差电势组成。通过将参考结点保持在已知温度并测量该电压，便可推断出检测结点的温度。数据采集部分则使用带有A/D 通道的单片机，在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，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来。热电偶的优点是工作温度范围非常宽，且体积小， 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 基于51单片机的数字温度计设计 一．课题选择 随着时代的发展，控制智能化，仪器小型化，功耗微量化得到广泛关注。单片机控制系统无疑在这方面起到了举足轻重的作用。单片机的应用系统设计业已成为新的技术热点，其中数字温度计就是一个典型的例子，它可广泛应用与生产生活的各个方面，具有巨大的市场前景。 二．设计目的 1.理解掌握51单片机的功能和实际应用。 2.掌握仿真开发软件的使用。 3.掌握数字式温度计电路的设计、组装与调试方法。 三．实验要求 1.以51系列单片机为核心器件，组成一个数字式温度计。 2.采用数字式温度传感器为检测器件，进行单点温度检测。 3.温度显示采用4位LED数码管显示，三位整数，一位小数。 四．设计思路 1.根据设计要求，选择STC89C51RC单片机为核心器件。 2.温度检测采用DS18B20数字式温度传感器。与单片机的接口为P 3.6引脚。 3.采用usb数据线连接充电宝供电，接电后由按钮开关控制电路供电。 硬件电路设计总体框图为图1： 五．系统的硬件构成及功能 1.主控制器 单片机STC89C51RC具有低电压供电和体积小等特点，有40个引脚,其仿真图像如下图所示： 2.显示电路 显示电路采用4位共阳LED数码管，从P3口RXD,TXD串口输出段码。LED数码管在仿真软件中如下图所示： 3.温度传感器 DS18B20是美国DALLAS半导体公司最新推出的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9~12位的数字值读数方式。DS18B20的性能特点如下： 1.独特的单线接口仅需一个端口引脚进行通讯。 2.简单的多点分布应用。 3.无需外部器件。 4.可通过数据线供电。 5.零待机功耗。 6.测温范围-55~+125摄氏度。 其电路图如下图所示： 单片机双字节十六进制减法实验设计 摘要 本设计是基于51系列的单片机进行的双字节十六进制减法设计，可以完成计 算器的键盘输入，进行加、减、3位无符号数字的简单运算，并在LED上相应的显示结果。 设计过程在硬件与软件方面进行同步设计。硬件方面从功能考虑，首先选择内部存储资源丰富的AT89C51单片机，输入采用5个键盘。显示采用3位7段共阴极LED动态显示。软件方面从分析计算器功能、流程图设计，再到程序的编写进行系统设计。编程语言方面从程序总体设计以及高效性和功能性对C语言和汇编语言进行比较分析，针对计算器四则运算算法特别是乘法和除法运算的实现，最终选用KEIL公司的μVision3软件，采用汇编语言进行编程，并用proteus 仿真。 引言 十六进制减法计算器的原理与设计是单片机课程设计课题中的一个。在完成理论学习和必要的实验后，我们掌握了单片机的基本原理以及编程和各种基本功能的应用，但对单片机的硬件实际应用设计和单片机完整的用户程序设计还不清楚，实际动手能力不够，因此对该课程进行一次课程设计是有必要的。 单片机课程设计既要让学生巩固课本学到的理论，还要让学生学习单片机硬件电路设计和用户程序设计，使所学的知识更深一层的理解，十进制加法计算器原理与硬软件的课程设计主要是通过学生独立设计方案并自己动手用计算机电路设计软件，编写和调试，最后仿真用户程序，来加深对单片机的认识，充分发挥学生的个人创新能力，并提高学生对单片机的兴趣，同时学习查阅资料、参考资料的方法。 关键词：单片机、计算器、AT89C51芯片、汇编语言、数码管、加减 目录 摘要 (01) 引言 (01) 一、设计任务和要求............................. 1、1 设计要求 1、2 性能指标 1、3 设计方案的确定 二、单片机简要原理............................. 2、1 AT89C51的介绍 2、2 单片机最小系统 2、3 七段共阴极数码管 三、硬件设计................................... 3、1 键盘电路的设计 3、2 显示电路的设计 四、软件设计................................... 4、1 系统设计 4、2 显示电路的设计 五、调试与仿真................................. 5、1 Keil C51单片机软件开发系统 5、2 proteus的操作 六、心得体会.................................... 参考文献......................................... 附录1 系统硬件电路图............................ 附录2 程序清单.................................. 一、设计任务和要求 《单片机原理与应用》课程设计题目 1．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．智能温控器 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，两个控制温度设定按键（增大/ 减小），四位数码管分别显示设定温度和实际温度，量程为0～99度，打开电源开关后设定温度值初始化为26度。 按键输入采用中断方式，两个按键分别接INT0和INT1. 采用温度传感器进行温度测量，模数转换采用ADC0809. 单片机根据设定温度S和实测温度P控制继电器R的动作，死区设为2度：当P<=S-1时，控制R接通电加热回路； 当P>S+1时，控制R断开电加热回路； 当S-1 第1章概述 1.1 数字温度计简介 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，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的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。 此次课程设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，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，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用，该设计控制器使用单片机AT89S51，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,能准确达到以上要求。 1.2 设计内容及要求 本次单片机课程设计将以51系列单片机为核心，以开发板为平台；设计一个数字式温度计，要求使用温度传感器（可以采用DS18B20或采用AD590）测量温度，再经单片机处理后，由LED数码管显示测量的温度值。测温范围为0~100℃，精度误差在0.5℃以内。 第2章系统总体方案设计 2.1数字温度计设计的方案 在做数字温度计的单片机电路中，对信号的采集电路大多都是使用传感器，这是非常容易实现的，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。采集之后，通过使用51系列的单片机，可以对数据进行相应的处理，再由LED显示电路对其数据进行显示。 2.2系统设计框图 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AT89S51，温度传感器采用DS18B20，用6位LED数码管以串口传送数据实现温度显示。此外，还添加了报警系统，对温度实施监控。 图2.1 数字温度计框图 课程设计报告 华中师范大学武汉传媒学院 传媒技术学院 电子信息工程2011 仅发布百度文库，版权所有. AD转换 要求： A.使用单片机实现AD转换 B.可以实现一位AD转换，并显示（保留4位数字）设计框图： 方案设计： AD转换时单片机设计比较重要的实验。模数转换芯片种类多，可以满足不同用途和不同精度功耗等。 外部模拟量选择的是简单的电位器，通过控制电位器来改变模拟电压。显示电压值采用一般的四位七段数码管。而AD转换芯片采用使用最广的ADC0809 ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如图所示。 下面说明各引脚功能： ?IN0～IN7：8路模拟量输入端。 ?2-1～2-8：8位数字量输出端。 ?ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路。?ALE：地址锁存允许信号，输入端，高电平有效。 ?START： A/D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns宽）使其启动（脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D转换）。 ?EOC： A/D转换结束信号，输出端，当A/D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。 ?OE：数据输出允许信号，输入端，高电平有效。当A/D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。 ?CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHz。 ?REF（+）、REF（-）：基准电压。 ?Vcc：电源，单一+5V。 ?GND：地 工作原理： 首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动A/D转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行。直到A/D转换完成，EOC 变为高电平，指示A/D转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。当OE输入高电平时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。 本次实验采用中断方式 把表明转换完成的状态信号（EOC）作为中断请求信号，以中断方式进行数据传送。 不管使用上述哪种方式，只要一旦确定转换完成，即可通过指令进行数据传送。 首先送出口地址并以信号有效时，OE信号即有效，把转换数据送上数据总线，供单片机接受。 采用中断可以减轻单片机负担。并可以使程序有更多的空间作二次开发。 基于51单片机的4人抢答器设计 设计要求： 以单片机为核心，设计一个4位竞赛抢答器：同时供4名选手或4个代表队比赛，分别用4个按钮S0～S3表示。 设置一个系统清除和抢答控制开关S，开关由主持人控制。 抢答器具有锁存与显示功能。即选手按按钮，锁存相应的编号，并在优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。 抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如30秒）。 当主持人启动“开始”键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间为0.5s左右。 参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。 如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示00。 工作原理： 通过键盘改变抢答的时间，原理与闹钟时间的设定相同，将定时时间的变量置为全局变量后，通过键盘扫描程序使每按下一次按键，时间加1（超过30时置0）。同时单片机不断进行按键扫描，当参赛选手的按键按下时，用于产生时钟信号的定时计数器停止计数，同时将选手编号（按键号）和抢答时间分别显示在LED上。 #include51单片机课程设计
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 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51单片机的DS18B20数字温度计的实训报告
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