单片机温度检测系统设计.docx
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单片机温度检测系统设计
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单片机课程设计说明书
题目：
温度检测系统设计
系部：
专业：
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指导教师:
2021年12月14日
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1
设计任务与要求.................................................................................................................
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设计任务...................................................................................................................
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设计要求...................................................................................................................
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设计方案
..............................................................................................................................
1
设计思路...................................................................................................................
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单片机STC89C52RC.............................................................................................
2
单片机STC89C52RC功能介绍................................................................
2
STC89C52RC管脚介绍..............................................................................
2
STC89C52RC单片机器件参数.................................................................
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温度传感器DS18B20..........................................................................................
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DS18B20
的主要特征.................................................................................
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DS18B20
的外形和内部构造.....................................................................
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液晶显示器LCD1602............................................................................................
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液晶显示器LCD1602功能介绍................................................................
4
LCD1602
管脚介绍.....................................................................................
5
3
硬件电路设计.....................................................................................................................
5
系统框图....................................................................................................................
6
最小的单片机系统...................................................................................................
6
时钟电路........................................................................................................
6
复位电路........................................................................................................
6
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温度检测系统设计...................................................................................................
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液晶显示电路设计...................................................................................................
7
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主要参数计算与剖析.........................................................................................................
8
5
软件设计..............................................................................................................................
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整系统统剖析...........................................................................................................
8
程序流程图...............................................................................................................
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6
proteus软件仿真...........................................................................................................
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实物制作............................................................................................................................
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器械清单.................................................................................................................
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最小系统板制作....................................................................................................
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温度检测系统电路板制作....................................................................................
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温度检测展现.........................................................................................................
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焊接点展现.............................................................................................................
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作品检查.................................................................................................................
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8
结论
....................................................................................................................................
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附录...........................................................................................................................................
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参照文件
..................................................................................................................................
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1设计任务与要求
1．1设计任务
利用电阻、瓷片电容、电解电容、12MHz晶振、STC89C52单片机、DS18B20
温度传感器、液晶显示器、1P杜邦线彩色、排针、最小系统板、电位器、洞洞板等，
达成一个温度检测系统。
1、采纳单片机及温度传感器设计温度检测系统；
2、温度检测结果采纳液晶显示器输出；
3、一定拥有上电自检功能及外接电源，公共地线接口。
1.2设计思路
1、熟习此电路工作原理。
2、掌握组装与调试方法。
3、画出Proteus原理图，PCB图。
4、用Proteus仿真。
5、丈量范围0~99摄氏度，精度偏差小于1摄氏度。
6、一份设计说明书。
7、做出所设计的系统的实物。
2设计方案
2.1设计方案
因为本设计是测温电路，能够使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随
被测温度变化的电压或电流收集过来，进行A/D变换后，就能够用单片机进行数据
的办理，在显示电路上，就能够将被测温度显示出来，这类设计需要用到A/D变换
电路，感温电路比较麻烦。
从而考虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，大多都
是使用传感器，因此能够采纳温度传感器DS18B20，此传感器，能够很简单直接读
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取被测温度值，进行变换，就能够知足设计要求。
故针对上述现象，本文设计了一种由单片机控制的温度收集与显示系统，它以
STC89C52单片机为核心，采纳温度传感器DS18B20实现对温度信号的收集以及运
用LCD1602液晶显示器来显示数据。
在温度信号的收集方面，采纳DS18B20型温
度传感器，与传统的热敏电阻对比，它能够直接读出被测温度，并可依据实质要求通
过简单的编码实现9~12位的数字式读数方式，可在-50℃～＋300℃范围内显示数
据，在-10～+85℃时精度为±0.5℃。
单片机STC89C52RC
单片机STC89C52RC功能介绍
STC89C52RC是STC生产的单时钟/机器周期（1T）的单片机，是高速、低功耗、
超强抗扰乱的新一代8051
单片机，指令代码完整兼容传统
8051，但速度快8-12
倍。
拥有以下标准功能：
8k字节Flash，512字节RAM，32位I/O口线，看门
狗准时器，内置4KBEEPROM，MAX810复位电路，3个16位准时器/计数器，4
个外面中止，一个
7向量4级中止构造〔兼容传统51的5
向量2
级中止构造〕，全
双工串行口。
此外
STC89C52可降至0Hz静态逻辑操作，支持
2种软件可选择节
电模式。
安闲模式下，CPU停止工作，同意RAM、准时器/计数器、串口、中止继
续工作。
掉电保护方式下，RAM内容被保留，振荡器被冻结，单片机全部工作停止，
直到下一此中止或硬件复位为止。
最高运作频次35MHz，6T/12T可选。
2.2.2STC89C52RC管脚介绍
STC89C52RC单片机，采纳PDIP封装。
管脚如图3-1所示:
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图2-1PDIP封装的STC89C52
单片机的引脚功能说明：
1、电源引脚
VCC〔40脚〕：
电源端，工作电压为5V。
GND〔20脚〕：
接地端。
2、时钟电路引脚XTAL1〔19脚〕和XTAL2〔18脚〕。
3、复位RST〔9脚〕。
4、输入输出（I/O）引脚
P0.0-P0.7〔39脚-32脚〕：
输入输出脚，称为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。
P1.0-P1.7〔1脚-8脚〕：
输入输出脚，称为P1口，是一个带内部上拉电阻
的8位双向I/0口。
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P2.0-P2.7〔21脚—28脚〕：
输入输出脚，称为P2口，是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口。
P3.0-P3.7（10脚—17脚〕：
输入输出脚，称为P3口，是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口。
P3端口拥有复用功能。
2.2.3STC89C52RC单片机器件参数
1、加强型8051单片机，6时钟/机器周期和12时钟/机器周期能够随意选择，
指令代码完整兼容传统8051。
2、工作电压：
5.5V～3.3V〔5V单片机〕/3.8V～2.0V〔3V单片机〕。
3、工作频次范围：
0～40MHz，相当于一般8051的0～80MHz，实质工作频
率可达48MHz
4
、用户应用程序空间为8K字节。
5
、片上集成512字节RAM。
6
、通用I/O口〔32个〕，复位后为：
P0/P1/P2/P3
是准双向口/弱上拉，P0
口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O口用时，需加
上拉电阻。
7、ISP〔在系统可编程〕/IAP〔在应用可编程〕，无需专用编程器，无需专用
仿真器，可经过串口〔〕直接下载用户程序，数秒即可达成一
片
8
、拥有EEPROM功能。
9
、共3个16
位准时器/计数器。
即准时器
T0、T1、T2。
10、外面中止
4路，降落沿中止或低电平触发电路，PowerDown
模式可由
外面中止低电平触发中止方式唤醒。
11、通用异步串行口〔UART〕，还可用准时器软件实现多个UART。
12、工作温度范围：
-40～+85℃〔工业级〕/0～75℃〔商业级〕。
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13、PDIP封装。
温度传感器DS18B20
DS18B20数字温度传感器接线方便，封装成后可应用于多种场合，如管道式，
螺纹式，磁铁吸附式，不锈钢封装式，型号多种多样，有LTM8877，LTM8874等
等。
主要依据应用处合的不同而改变其外观。
2.3.1DS18B20的主要特征
1、适应电压范围更宽，电压范围:
3.0~5.5V，在寄生电源方式下可由数据线供
电。
2、独到的单线接口方式，DS18B20在与微办理器连结时仅需要一条口线即可
实现微办理器与DS18B20的双向通信。
3、DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20能够并联在独一的三线上，
实现组网多点测温。
4、DS18B20在使用中不需要任何外头元件，所有传感元件及变换电路集成在
形如一只三极管的集成电路内。
5、温范围-55℃~+125℃，在-10~+85℃时精度为±℃。
6、可编程的分辨率为9~12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、
0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温。
2.3.2DS18B20的外形和内部构造
DS18B20内部构造主要由四局部构成:
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的外形及管脚摆列如图3-2所示:
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图2-2温度传感器DS18B20
DS18B20引脚定义:
（1）GND为电源地;
（2）DQ为数字信号输入/输出端;
（3）VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。
液晶显示器LCD1602
液晶显示器LCD1602功能介绍
1602液晶显示器也叫1602字符型液晶显示器，它是一种特意用来显示字母、
数字、符号等的点阵型液晶模块。
它由假定干个5X7或许5X11等点阵字符位构成，
每个点阵字符位都能够显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间
隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为这样因此它不可以很好地显示图形〔用自
定义CGRAM，显示成效也不好〕。
如图3-3所示：
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图2-3液晶显示器LCD1602
2.4.2LCD1602管脚介绍
LCD1602采纳标准的16脚接口，如图3-3所示，此中从左到右为1-16脚：
第1脚：
GND为电源地
第2脚：
VCC接5V电源正极
第3脚：
V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高〔对比度过高时会产生“鬼影〞，使用时能够经过一个10K的电位器调整对比度〕。
第4脚：
RS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。
第5脚：
RW为读写信号线，高电平
（1）时进行读操作，低电平（0）时进行写操作。
第6脚：
E（或EN）端为使能（enable）端,高电平〔1〕时读守信息，负跳变时履行指令。
第7-14脚：
D0～D7为8位双向数据端。
第15-16脚：
空脚或背灯电源，15脚背光正极，16脚背光负极。
2.4.3LCD1602主要特征
1、3.3V或5V工作电压，对比度可调。
2、内含复位电路。
3、供给各样控制命令,如：
清屏、字符闪耀、光标闪耀、显示移位等多种功能。
4、有80字节显示数据储存器DDRAM。
5
、内建有192个5X7点阵的字型的字符发生器CGROM。
6
、8个可由用户自定义的5X7的字符发生器CGRAM。
3硬件电路设计
系统框图
温度检测系统由USB接口电源，DS18B20温度传感器构成的温度检测模块，
STC89C52单片机构成的核心电路，复位电路、时钟电路及液晶显示器构成的显示电
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路构成。
如图3-4所示：
时钟电路模块
STC89C52
单片机
复位电路模块
LCD1602显
示模块
DS18B20
温度检测模
电源模块
图3-1系统框图
最小的单片机系统
单片机最小系统以AT89C52RC为核心,外加时钟电路和复位电路,电路构造简单,抗扰乱能力强,本钱相对较低,特别切合本设计的所有要求。
时钟电路
时钟电路在单片机的外面经过XTAL1,XTAL2这两个引脚跨接晶体振荡器和微调
电容,构成稳固的自激振荡器。
本系统采纳的为12MHz的晶振,一个机器周期为1us,C1、C2为22pF。
如图3-5所示
图3-2时钟电路仿真图
复位电路
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复位电路分为上电自动复位和按键手动复位,RST引脚是复位信号的输入端,复位
信号是高电平有效。
上电自动复位经过电容C3和电阻R1来实现。
如图3-6所示：
图3-3复位电路原理图
按键手动复位是复位键来实现的，上图3-6中未增添复位键，复位键可增添在正
5V电源与单片机RST管脚之间。
温度检测系统设计
DS18B20采纳单线进行数据传输，第2管脚外接一个4.7k上拉电阻与单片机的P3.6口相连进行数据的双向传输，第3管脚外接正5V电源，第1管脚接地。
如图
3-7所示：
图3-4温度检测仿真图
外面电源供电方式是DS18B20的最正确工
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