1、 机 器 人 2 课 程 设 计题 目: 基于单片机的温度传感器学 号：20134823091,20134823143，20134823188 姓 名： _王秀峰、付帅、雷强 班 级： 13 自动 C1 专 业： 自动化专业 _学 院： 工学部 _入学时间： 2013.9 _指导教师： 马良伟 _日 期： 2015 年 6 月 1 日上海第二工业大学 机器人 2 课程设计摘要该系统是设计一个能在液晶屏幕上显示当前日期和温度的单片机控制系统。本设计多功能数字始终系统是由中央控制器、始终系统、温度检测器、显示器和键盘部分主成。控制器采用单片机 AT89C52，温度检测部分采用 DS18B20温度传
2、感器，其温度测量范围为55125，精确到 0.5。数字温度计所测量的温度采用数字显示时钟系统采用时钟芯片 DS1302，用 LCD液晶 1602作为显示器。关键词：传感器；控制器；显示器；时钟芯片上海第二工业大学 机器人 2 课程设计目录1 绪论 .11.1 设计目的及意义 .11.2 设计任务 .11.3 设计系统的主要功能 .12 系统总体方案及硬件设计 .22.1 系统总体方案 .22.2 系统设计总框图 .22.3 硬件设计 .22.3.1 单片机最小系统设计 .22.3.2 时钟电路 .42.3.3 报警电路设计 .52.3.4 LCD1602 液晶屏介绍及电路 .62.3.5 DS
3、18B20 温度传感器介绍及电路设计 .83.软件设计 .153.1 主程序流程图 .153.2 定时中断子程序流程图 .173.3 DS18B20 程序流程图 .173.4 程序设计 .204 设计总结和感悟 .21参考文献 .23附录 .24上海第二工业大学 机器人 2 课程设计11 绪论1.1 设计目的及意义学习并使用单片机才能使自己学过的知识得到巩固，有更深层次的理解，使用各种传感器的同时还能加强对传感器的认识，在完成电子设计的同时还能学到很多的电子技术的知识。学会独立深入的思考，提高自己的自学能力和独立分析问题的能力，把理论知识运用到实际的问题当中，做到学以致用，同时培养科学严谨的态
4、度。1.2 设计任务本文设计的基于STC89C52单片机温度时间显示器 采用STCT89C52单片机，月、日、时、分、秒、星期、温度等信息使用LCD1602液晶屏显示。本系统共有7种模式，在电路中通过四个按键key1、key2、key3和key4来进行模式选择1.3 设计系统的主要功能(1)能显示时分秒星期温度模式。(2)利用 key1-4修改时间，进行模式选择。上海第二工业大学 机器人 2 课程设计22 系统总体方案及硬件设计2.1 系统总体方案(1)由于 LED1602液晶显示屏体积较小、功耗低、显示操作简单，得到广泛的使用，本设计的显示内容在 LCD1602上进行输出。(2)时间的定时用
5、单片机的定时器中断。修改时间和闹钟手动按键控制，报警声通过蜂鸣器发出。这样可以使得硬件电路设计较为简单，且软件设计也易于实现，并能够降低成本。(3)核心控制器采用 STC89C52单片机，该芯片稳定性高，操作简单，功能强、通用性好、价格便宜，且易于控制。加上外围器件（数码管、排阻、按键和蜂鸣器）和应用程序，便构成了相应的应用系统。2.2 系统设计总框图（如图 1 所示）STC89C52单 片 机电 源晶 振按 键蜂 鸣 器LCD1602液 晶 屏DS18B20温度 传 感 器图 1系统设计总框图上海第二工业大学 机器人 2 课程设计32.3 硬件设计2.3.1 单片机最小系统设计（1）芯片：S
6、TC89C52STC89C52是 STC公司生产的一种低功耗、高性能 CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程 Flash存储器。STC89C52 使用经典的 MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统 51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程Flash，使得 STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案，所以本设计采用该芯片。具有以下标准功能： 8k 字节 Flash，512 字节 RAM， 32 位 I/O 口线，看门狗定时器，内置 4KB EEPROM，MAX810 复位电路，3 个 16 位定时器/计数器，4
7、个外部中断，一个 7向量 4级中断结构（兼容传统 51的 5向量 2级中断结构） ，全双工串行口。另外 STC89C52 可降至 0Hz 静态逻辑操作，支持 2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许 RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率 35MHz，6T/12T 可选。上海第二工业大学 机器人 2 课程设计4图 2 STC89C52单片机引脚图STC89C52管脚说明如下：供电电压端。CV：接地端。GNDP0口：P0 口为三态双向口，能带 8个 TTL电路。
8、P1 口：P1 口是一个内部带上拉电阻的 8位准双向 I/O口（使用前有一个准备动作） ，负载能力为 4个 TTL电路。在 FLASH编程和校验时，P1 口作为第八位地址接收。P2 口：P2 口为一个内部带上拉电阻的 8位准双向 I/O口，P2 口缓冲器可接收、输出 4个 TTL门电流。P3 口：P3 口是一个内部带上拉电阻的准双向 I/O口，可接收输出 4个 TTL门电流。 ： 为复位信号输入端。/PDRSTV当振荡器复位器件时，要保持 RST脚两个机器周期(24 个时钟周期)以上的高电平时间。： 为地址锁存允许信号，当访问外部存储器时， 用来锁存 口送/ALEPROGALE ALE0P出的
9、低 8位地址信号。 ：外部程序存储器的读选通信号。在由外部程序存储器取指PSN期间， 产生负脉冲做为外部 的选通信号，每个机器周期两次 有效。 SROMSN：访问外部程序存储器控制信号。/PEAV：晶体振荡电路的反向器输入端。1XTL上海第二工业大学 机器人 2 课程设计5：晶体振荡电路的反向器输出端。XTAL2.3.2 时钟电路（1）单片机的时钟产生方法有两种: 内部时钟方式和外部时钟方式。 本系统中AT89C51单片机采用内部时钟方式。最常用的内部时钟方式是采用外接晶体和电容组成的并联谐振回路。振荡晶体可在 1.2MHz12MHz 之间。电容值无严格要求，但电容取值对振荡频率输出的稳定性、
10、大小和振荡电路起振速度有少许影响，一般可在 20pF100pF之间取值。STC89C52 单片机的时钟电路如图 3所示。STC89C52C1XTAL1XTAL2C2图 3 STC89C52单片机的时钟电路(2) 复位电路复位是单片机的初始化操作。单片机系统在上电启动运行时，都需要先复位。其作用是使 CPU和系统中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。单片机的外部复位电路有上电自动复位和按键手动复位两种。本系统中 STC89C52单片机采用上电加按键手动复位电路，如图 4所示。STC89C52VCCRST图 4 STC89C52单片机的复位电路上海第二工业大学 机器人 2 课程
11、设计62.3.3 报警电路设计为实现设计的定时闹钟系统在定时时间到时发出报警声，采用蜂鸣器作为报警发声装置。在本设计中有多种报警声可供选择，可选择报警时播放音乐。报警电路设计如图 5所示。I/OV CC1 KBe e p图 5报警电路2.3.4 LCD1602 液晶屏介绍及电路本系统采用 LCD1602液晶屏显示时间、温度、留言等信息，本次使用的 LCD1602液晶为5V电压驱动，带背光，可显示两行，每行 16个字符，不能显示汉字，内置含 128个字符的 ASII字符集字库，只有并行接口，无串行接口。（1）液晶显示器液晶是一种高分子材料，因为其特殊的物理、化学、光学特性，20 世纪中叶开始广泛
12、应用在轻薄显示器上。液晶显示器的主要原理是以电流刺激液晶分子产生点、线、面并配合背景灯管构成的画面。为叙述简便，通常把各种液晶显示器都直接叫做液晶。1602LCD分为带背光和不带背光两种，基控制器大部分为 HD44780，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别，两者尺寸差别如图 6所示上海第二工业大学 机器人 2 课程设计7图 6 带背光与不带背光尺寸差别1602LCD主要技术参数：显示容量:162 个字符芯片工作电压:4.55.5V工作电流:2.0mA(5.0V)模块最佳工作电压:5.0V字符尺寸:2.954.35(WH)mm引脚功能说明1602LCD采用标准的 14脚（无背光）或 16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表二所示:表 1 LCD1602引脚说明编号 符号 引脚说明 编号 符号 引脚说明1 VSS 电源地 9 D2 数据2 VDD 电源正极 10 D3 数据
