1、课程设计(论文)题 目 名 称 基于单片机温度测量系统设计 课 程 名 称 单片机原理及在电气测控学科中的应用 学 生 姓 名 学 号 系 、 专 业 课程设计（论文）任务书年级专业 学生姓名 学 号题目名称 基于单片机的温度测量系统设计 设计时间课程名称单片机原理及在电气测控学科中的应用课程编号 121200105 设计地点一、课程设计（论文）目的单片机原理课程是一门实践性、应用性很强的课程。通过课程设计使学生较系统的掌握有关单片机控制的设计思想和设计方法，为学生今后从事单片机控制系统开发工作打下坚实的基础。本课程设计的基本要求是使学生全面。单片机控制系统的基本理论，熟熟悉掌握 MCS-51
2、 系列单片机的编程方法，让学生在接近实际工作环境下，完成一个简单的单片机控制系统设计。二、已知技术参数和条件1、加热炉、温度控制范围：50100；2、开发环境：MCS-51 系列单片机开发系统、Proteus 单片机仿真系统3、硬件：实验室提供 PC 机、温度传感器、电风扇、设计控制系统所需的电子元器件、可调直流电源等。4、单 片 机 设 计 相 关 书 籍 资 料 。三、任务和要求设计任务：利用 MCS-51 系列单片机设计一个温度自动控制系统，利用数码管实时的显示当前温度，并能根据设定的温度值控制温度。加温设备利用加热炉实现，降温时利用电风扇进行降温。设计要求1、要求进行方案论证，说明控制
3、系统的工作原理。2、要求设计测量系统的硬件电路，给出电路原理图和元器件清单。3、要求给出软件流程图并编写程序源代码。4、完成系统的调试，给出调试结果并分析。5、撰写符合要求的课程设计说明书。注：1此表由指导教师填写，经系、教研室审批，指导教师、学生签字后生效；2此表 1 式 3 份，学生、指导教师、教研室各 1 份。四、参考资料和现有基础条件（包括实验室、主要仪器设备等）1、 THKSCM-1 型 单 片 机 实 验 系 统 实 验 指 导 书 、 KEIL 软 件 ， WAVE 软 件2、数字控制与 PLC 实验室“T HKSCM-1 型 单 片 机 实 验 系 统 ”。五、进度安排2011
4、 年 6 月 7 日-8 日：收集和课程设计有关的资料，熟悉课题任务和要求2011 年 6 月 9 日：总体方案设计2011 年 6 月 10 日-12 日：硬件电路设计2011 年 6 月 13 日-15 日：软件设计2011 年 6 月 15 日-17 日：系统调试改进2011 年 6 月 18 日-21 日：整理书写设计说明书2011 年 6 月 22 日-23 日：答辩并考核六、教研室审批意见教研室主任（签字）： 年 月 日七|、主管教学主任意见主管主任（签字）： 年 月 日八、备注指导教师（签字）： 学生（签字）：学生姓名 学 号 系 专业班级 题目名称 基于单片机的温度测量系统设计
5、 课程名称 单片机原理及在电气测控学科中的应用 一、学生自我总结经过此次的课程设计，我学会了很多，特别是独立思考能力和动手能力。这次的课程设计巩固了我的单片机知识，比如使用 DS18B20 传感器，怎样把 220V 的交流电压变成 5V 直流稳压电源，让我真正掌握了用 protues 绘画硬件图，并进行仿真和调试。但是在此次的课程设计中也发现了自己很多的不足，特别是硬件设计方面，不知道如何去设计硬件以及外部接线图。不过我会在以后的学习中好好努力，把自己没学好的方面学好。学生签名： 年 月 日二、指导教师评定评分项目 平时成绩 论文 答辩 综合成绩权 重 30 40 30单项成绩指导教师评语：指
6、导教师（签名）： 年 月 日注：1、本表是学生课程设计（论文）成绩评定的依据，装订在设计说明书（或论文）的“任务书”页后面；2、表中的“评分项目”及“权重”根据各系的考核细则和评分标准确定。 摘 要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。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得到了迅速的发展和广泛的应用。 采用单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态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，从而能够大大提高产品的质量和数量。MSP430 系列单片机具有处理能强、运行速度快、功耗低等优点
7、，应用在温度测量与控制方面，控制简单方便，测量范围广，精度较高。本设计主要做了如下几方面的工作：一是确定系统的的总设计方案，给出系统框图。本设计以 AT89S51 单片机为核心的温度测量系统的工作原理和设计方法。温度信号由温度芯片 DD18B20 采集，并以数字信号的方式传送给单片机。单片机通过对信号进行相应处理，从而实现温度测量的目的。二是硬件设计，在这里采用模块设计方法，设计各单元电路原理图及元器件参数。主要模块有：单片机最下系统设计模块、传感器温度采集设计模块、A/D 模数转换设计模块、液晶显示设计模块。三是软件设计，包括绘制软件主程序流程图、和编写程序源代码。四是进行调试及仿真实验，为
8、了验证该温度测量系统设计的正确性，在 protues 进行硬件软件联合调试并完成该测量系统的仿真实验，仿真结果表明本设计是正确的。 关键词: AT89C51；单片机；DS18B20；温度测量目 录摘要 .1 总体方案论证 12 硬件电路设计 22.1 最小系统模块22.2 电源电路设计72.3 温度传感器 DS18B20 温度采集模块 72.4 A/D 模数转换102.5 液晶显示器 LM016L 显示模块 112.6 系统总体硬件原理图 133 系统软件设计 153.1 软件流程图153.2 程序源代码164 系统仿真调试及实物 .215 设计总结及心得 .23参考文献24附录25附录33附
9、录351 总体方案论证本设计以 AT89S51 单片机为核心的温度测量系统的工作原理和设计方法。温度信号由温度芯片 DD18B20 采集，并以数字信号的方式传送给单片机。单片机通过对信号进行相应处理，从而实现温度测量的目的。系统通过运用用复位按钮实现测量控制，按下按键复位按钮则刷新测量的温度值。系统的硬件设计，在这里采用模块设计方法，设计各单元电路原理图及元器件参数。主要模块有：单片机最下系统设计模块、传感器温度采集设计模块、A/D 模数转换设计模块、液晶显示设计模块。对于软件设计部分，包括绘制软件主程序流程图、和编写程序源代码。最后可以通过对系统整体进行调试及仿真实来验证该系统设计的正确性。
10、系统总体框图如图 1.1 所示。图 1.1 系统总体框图AT89C51 数字显示LCD5V 稳压电源时钟复位温度传感器 DS18B20（信号的调理转换）2 硬件电路设计2.1 最小系统模块设计所谓单片机最小系统，是指在单片机外部增加尽可能少的原件电路，组成一个让单片机可独立工作的系统。XTAL218 XTAL119ALE30 EA31 PSEN29RST9P0.0/AD0 39P0.1/AD1 38P0.2/AD2 37P0.3/AD3 36P0.4/AD4 35P0.5/AD5 34P0.6/AD6 3P0.7/AD7 32P1.01 P1.12 P1.23 P1.34P1.45 P1.56
11、 P1.67 P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD1P3.2/INT0 12P3.3/INT1 13P3.4/T0 14P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T1 15P2.7/A15 28P2.0/A8 21P2.1/A9 2P2.2/A10 23P2.3/A1 24P2.4/A12 25P2.5/A13 26P2.6/A14 27U1AT89C51C120pC220pX1CRYSTALR310kC310u图 2.1 最小系统电路图2.1.1 AT89C51 芯片介绍AT89C51 是一种带 4K 字节闪存可编程可擦除只读存储器（FPEROM Flash Programma
12、ble and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8 位微处理器，俗称单片机。AT89C51 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 ATMEL 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，ATMEL 的 AT89C51 是一种高效微控制器， AT89C51 是它的一种精简版本。AT89C51 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。外形及引脚排列如图 2
13、.2 所示。XTAL218XTAL119ALE30 EA31 PSEN29RST9P0.0/AD0 39P0.1/AD1 38P0.2/AD2 37P0.3/AD3 36P0.4/AD4 35P0.5/AD5 34P0.6/AD6 33P0.7/AD7 32P1.01 P1.12 P1.23P1.34 P1.45 P1.56P1.67 P1.78P3.0/RXD 10P3.1/TXD 11P3.2/INT0 12P3.3/INT1 13P3.4/T0 14P3.7/RD 17P3.6/WR 16P3.5/T115P2.7/A15 28P2.0/A8 21P2.1/A9 22P2.2/A10 2
14、3P2.3/A11 24P2.4/A12 25P2.5/A13 26P2.6/A14 27U1AT89C51图 2.2 AT89C2051 引脚图（1）主要特性 与 MCS-51 单片机产品兼容 4K 字节在系统可编程 Flash 存储器 1000 次擦写周期 全静态工作：0Hz24MHz 32 个可编程 I/O 口线 2 个 16 位定时器/计数器 5 个中断源 全双工 UART 串行通道 低功耗空闲和掉电模式 掉电后中断可唤醒 看门狗定时器 双数据指针 灵活的 ISP 编程（字或字节模式） 4.0-5.5V 电压工作范围 数据保留时间：10 年 三级程序存储器锁定 1288 位内部 RAM
15、 可编程串行通道 片内振荡器和时钟电路（2）内部结构组成单片机 AT89C51 可以划分为 CPU、存储器、并行口、串行口、定时/计数器和中断逻辑几个部分。 CPU 由运算器和控制逻辑构成。其中包括若干特殊功能寄存器（SFR） AT89C51 时钟有两种方式产生，即内部方式和外部方式。 AT89C51 在物理上有四个存储空间：片内/片外程序存储大路、片内/片外数据存储器。片内有 256B 数据存储器 RAM 和 4KB 的程序存储器 ROM。除此之外，还可以在片外扩展 RAM 和 ROM，并且和有 64KB 的寻址范围。 AT89C51 内部有一个可编程的、全双工的串行接口。它串行收发存储在特
16、殊功能寄存器 SFR 的串行数据缓冲器 SBUF 中的数据。 AT89C51 共有 4 个（P0、P1、P2 、P3 口）8 位并行 I/O 端口，共 32个引脚。P0 口双向 I/O 口，用于分时传送低 8 位地址和 8 位数据信号；P1、 P2、P3 口均为准双向 I/O 口；其中 P2 口还用于传送高 8 位地址信号；P3口每一引脚还具有特殊功能，用于特殊信号的输入输出和控制信号。 AT89C51 内部有两个 16 位可编程定时器/计数器 T0、T1。最大计数值为216-1。工作方式和定时器或计数器的选择由指令来确定。中断系统允许接受 5 个独立的中断源，即两个外部中断，两个定时器/计数器中断以及一个串行口中断。（3）管脚说明：VCC：供电电压。 GND：接地。 P0 口：P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。当P0 口的管脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。P0 能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在 FIASH 编程时，P0 口作为原码输入口，当 FIASH 进行校验时，P0 输出原码，此时 P0 外部必须被拉高。 P1 口：P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 口缓冲器能接
