目录毕业设计任务书 (1)一、概述 (2)1.1、毕业设计的目的和意义 (3)1.2、任务及要求 (3)1.2.1 (3)1.2.2 (3)1.2.3 (3)1.2.4 (3)1.2.5 (3)1.3、主要温度模块功能 (3)1.4、研究现状 (3)二、总体设计要求 (4)2.1、功能简介 (4)2.3、设计思路（器件的选择） (4)2.4、芯片器件 (5)三、硬件设计 (5)3.1、89C516芯片引脚图 (6)3.2温度获取 (6)DS18B20特点 (7)3.3、时钟芯片特点 (7)四、系统组成及原理 (10)4.1、复位电路 (10)4.2、时钟电路 (11)4.3、系统硬件框图 (12)4.4、总体电路图 (12)五、系统调试与结论 (13)5.1、出现的问题 (13)5.2、调试结果 (14)一概述【摘要】本系统是基于单片机的智能温度报警控制器的设计。

以STC89C516为核心，采用温度传感器DS18B20作为温度检测器，在液晶显示屏上显示实时温度。

本温度计属于多功能温度计，它不仅可以实时显示温度，还可以设置上下限报警温度。

当温度超过设置的上限温度或者低于下限温度时，蜂鸣器鸣响报警.而且还带有万年历，秒表等具有菜单功能的报警器。

1.1 毕业设计的目的和意义通过这次毕业设计,更进一步熟悉了单片机的内部结构和工作原理，掌握了单片机应用系统设计的基本方法和步骤；通过利用单片机，理解单片机在自动化装置中的作用以及掌握单片机的编程调试方法；通过设计一个简单的实际应用输入控制及显示系统，掌握protues和keil以及各种仿真软件的使用。

目前温度计的发展很快，从原始的玻璃管温度计发展到了现在的热电阻温度计、热电偶温度计、数字温度计、电子温度计等等，温度计中传感器是它的重要组成部分，它的精度、灵敏度基本决定了温度计的精度、测量范围、控制范围和用途等。

传感器应用极其广泛，目前已经研制出多种新型传感器。

但是，作为应用系统设计人员需要根据系统要求选用适宜的传感器，并与自己设计的系统连接起来，从而构成性能优良的监控系统。

1.2 任务及要求1.2.1设计内容：（1）所设计带温度多功能显示应具有以下功能：（2）可以测量能够精确测量0.5摄氏度以内的温度的温度。

（3）在液晶上显示调时，闹钟，秒表，查询，报警温度，菜单选项等功能。

1.2.2设计要求：（1）根据题目要求进行系统总体设计。

（2）完成系统硬件电路的设计。

（3）硬件电路图。

（4）硬件电路说明。

1.2.3系统程序的设计：（1）程序流程图。

（2）完整源程序。

1.2.4完成的控制系统能达到题目的要求。

1.2.5书写设计说明书。

1.3主要温度模块功能：1.3.1温度测量报警系统的设计要满足以下情况：（1）能及时从温度传感器获取精度较高的温度数值，并将数值传送至单片微型计算机（以下简称单片机）进行数额显示处理。

（2）将进行数字显示处理过的温度数据在液晶显示屏上即时显示。

对温度报警系统而言，显示现在温度是最基本的功能。

（3）能从键盘上输入需要设定的上下限温度。

（4）程序自动对输入的上下限温度进行判断。

当输入的下限温度高于上限温度时，给出警报提示。

（5）将从温度传感器上获得的温度处于用户设定的上下限温度范围内时，不触发报警器报警；当从温度传感器上获得的温度高于用户设定或者低于下限温度设定时，触发报警器。

（6）在温度报警系统工作过程中，随时可以对需要设定的上下限温度进行修改。

（7）当报警器被触发报警后，可进行用户手动停止报警。

如果不手动停止报警，当温度回落至用户设定的上下限温度范围内时，能自动停止报警。

1.4研究现状1.4.1温度测量报警系统的中心设备是温度传感器，温度传感器的发展大致经过了以下的3个阶段：（1）传统的分立式温度传感器（含敏感元件），主要是能够进行非电量和电量之间的转换。

（2）模拟集成温度传感器/控制器。

（3）智能温度传感器。

目前，国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式、集成化向智能化及网络化的方向发展。

数字式温度传感器（亦称智能温度传感器）是在20世纪90年代中期问世。

它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术（ATE）的结晶。

目前，国际上已开发出多种智能温度传感器系列产品。

智能温度创拿起内部包含温度传感器、A/D传感器型号处理器、信号处理器、存储器（或寄存器）和接口电路。

有的产品还带多路选择器、中央控制器（CPU）、随机存取储存器（RAM）和只读存储器（ROM）。

数字式温度传感器能传输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器（MCU），并且可通过软件来实现测试功能，即智能化取决于软件的开发水平。

进入21世纪后，温度传感器正朝着高精度、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。

二总体设计方案2.1功能简介本设计采用AT89C516单片机为主控制器、DS1302时钟芯片和DS18B20、12864显示屏组成一个系统。

LCD12864显示的万年历，带温度和星期显示，……平时看成是时钟（时间，日期，星期，当前温度提示）。

实际是实现对环境温度的实时检测（报警温度可以设置上下限）当温度高于或低于预设温度时可通过蜂鸣器进行报警。

设置多个个功能菜单按键（调时，闹钟，报警温度，万年历查询和秒表等功能）。

2.2设计思路（器件的选择）AT89C516作为温度控制系统设计的核心器件，具有低电压供电和体积小等特点。

STC 单片机的理由：降低成本，提升性能，原有程序直接使用,硬件无需改动。

时钟信号用来控制单片机内各种微操作的时间基准，通常有两种形式得到，即内部震荡方式和外部震荡方式。

外部震荡方式所得的信号比较稳定，故设计数字温度计的时钟信号选用外部震荡方式，晶振选用36.728KHz。

复位电路使片内单片机的片内寄存器初始化，使单片机从一种确定的状态开始运行。

复位电路有两种基本形式，即上电复位和开关复位。

为了保证温度计的正常工作，采用上电且开关复位，也就是CR复位。

温度传感器选用达拉斯公司的单线数字温度传感芯片DS18B20。

它将地址线、数据线和控制线合为一根双向串行传输数据的信号线，允许在这根信号线上挂接多个DS18B20。

每个芯片内有一个64位的ROM，其中存有各个器件自身的序列号，作为器件独有的ID号码。

其测温范围是-55~128℃，测温分辨率在12位时精度为0.0625℃。

DS18B20简化了温度器件与计算机的接口电路，使得电路简单，使用更加方便。

显示部分使用LCD12864来作为温度的直接输出。

带中文字库的128X64是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为128×64, 内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII 字符集.利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。

可以显示8×4行16×16点阵的汉字. 也可完成图形显示.低电压低功耗是其又一显著特点。

由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。

采用单片机汇编程序语言设计温度计的程序，对DS18B20进行初始化、读、写，读取温度，数据的转换，温度显示和报警处理等等。

2.3芯片器材主机：单片机AT89C516一片；温度传感器：DS18B20一片；显示电路：LCD128*64液晶显示器；时钟电路：电容，晶振片一个；复位电路：电容，按键；导线若干，+5V电源等等。

三硬件设计3.1 89C516图如图图1 AT89C516引脚图3.2温度获取使用美国Dallas半导体公司的数字化温度传感器DS1820,支持“一线总线”接口的温度传感器，在其内部使用了在板（ON-B0ARD）专利技术。

全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。

“一线总线”独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。

现在，新一代的DS18B20体积更小、更经济、更灵活。

使你可以充分发挥“一线总线”的优点。

同DS1820一样，DS18B20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。

与前一代产品不同，新的产品支持3V ～5.5V 的电压范围，使系统设计更灵活、方便。

而且新一代产品更便宜，体积更小3.2.1 DS18B20产品的特点 :（1）、只要求一个端口即可实现通信。

（2）、在DS18B20中的每个器件上都有独一无二的序列号。

（3）、实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温。

（4）、测量温度范围在－55。

C 到＋125。

C 之间。

（5）、数字温度计的分辨率用户可以从9位到12位选择。

（6）、内部有温度上、下限告警设置。

DS18B20内部结构[2]如图3所示：图3 DS18B20内部结构 3.2.3 DS18B20功能命令[2]如表1所示：表1 DS18B20功能命令表命令功能描述 代码 CONVERT启动温度转换 44H READ SCRATCHPAD读取温度寄存器 BEH READ ROM读DS18B20的序列号 33H WRITE SCRATPAD将数据写入暂存器的第2、3字节中 4EH MATCH ROM匹配ROM 55H SEARCH ROM搜索ROM F0H ALARM SEARCH报警搜索 ECH SKIP ROM跳过读序列号的操作 CCH READ POWER SUPPLY读电源供给方式，0寄生，1外部电源 B4H存储和控制逻辑高速暂存器 温度传感器高温触发器TH低温触发器TL配置寄存器8位CRC 生成器64位R O M 和一线端口 供电方式由于DS18B20单线通信功能是分时完成的，所以有严格的时隙概念，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。

3.3 时钟芯片DS1302 简介：DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗的实时时钟芯片，附加31字节静态RAM，采用SPI三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号和RAM数据。

实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月和年，一个月小与31天时可以自动调整，且具有闰年补偿功能。