最新武汉职业技术学院毕业设计论文供参考Word文件下载.docx
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1引言
目前单片机已经渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的足迹，而在单片机的世界里，单片机8051系列是既具有经典性，又不乏生命力的一种单片机系列，因此许多的单片机学习书籍和公司都相续推出了单片机入门开发板或单片机教学开发平台，单片机实验系统主要是利用现成的单片机和外围一些接口电路进行实验，其工作主要集中在编辑和调试单片机的软件，控制其外围接口设备的工作，学生所获得的知识也主要是单片机的软件编程能力，使学生硬件设计方面得到锻炼。
随着现代信息技术的飞速发展和传统工业改造的逐步实现，能够独立工作的温度检测和显示系统应用于诸多领域。
传统的温度检测都是以热敏电阻为温度敏感元件。
热敏电阻的成本低，但需后续处理电路，而且可靠性相对较差，测温准确度低，检测系统也有一定的误差。
与传统的温度计不同的是，本次设计的数字温度计使用的是美国DALLAS半导体公司推出的一种改进型智能温度传感器——DS18B20温度传感器，它能直接读出被测温度信息，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。
2方案设计与论证
2.1总体设计方案
方案一：
由于本设计是测温电路，可以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。
这种设计需要很好地解决引线误差补偿和放大电路零点漂移等问题。
在接口上需要A/D转换，因而结构复杂且成本高，调试繁琐，测量温度的精度也很低。
方案二：
进而考虑到用数字集成温度传感器DS18B20，可以用单片机直接读出温度信息，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，另外现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。
这种设计结构简单，成本低，调试方便，测量准确度可达±
0.5℃。
综上所述，选用方案二，利用数字可编程温度传感器测量温度。
2.2方案二的总体设计框图
温度计电路设计总体设计方框图如图1所示，控制器采用单片机STC89C52RC，温度传感器采用DS18B20，经译码器CD4511输出给3位LED数码管实现温度显示。
图1 总体设计方框图
2.2.1主控制器
单片机STC89C52RC具有低电压供电、体积小、速度快、寿命长、价格低等特点，可以完成ISP在线编程功能。
2.2.2温度传感器
DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司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要一个端口引脚进行通信；
●多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能；
●无须外部器件；
●可通过数据线供电，电压范围为3.0~5.5Ｖ；
●零待机功耗；
●温度以９或１２位数字；
●用户可定义报警设置；
●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；
●负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作；
本设计中使用的DS18B20采用３脚TO-92封装，引脚排序如图2所示，其内部结构框图如图3所示。
图2DS18B20的引脚排序
图3DS18B20内部结构图
64位ROM中开始8位是产品类型的编号，接着是每个器件的唯一的序号，共有48位，最后8位是前面56位的CRC检验码，这也是多个DS18B20可以采用一线进行通信的原因。
温度报警触发器ＴＨ和ＴＬ，可通过软件写入报警上下限。
DS18B20温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的EERAM。
高速暂存RAM的结构为8字节的存储器，结构如图4所示。
温度LSB
温度MSB
TH用户字节1
TL用户字节2
配置寄存器
保留
保留
CRC
图4DS18B20存储器
由图4可知，头2个字节包含测得的温度信息，第3和第4字节TH和TL的拷贝，是易失的，每次上电复位时被刷新。
第5个字节，为配置寄存器，它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率。
DS18B20工作时寄存器中的分辨率转换为相应精度的温度数值。
该字节各位的定义如图5所示。
低5位一直为１，TM是工作模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式，DS18B20出厂时该位被设置为0，R1和R0决定温度转换的精度位数，来设置分辨率，具体设置如表1所示。
图5 配置寄存器字节定义
表1DS18B20温度转换时间表
由表1可见，DS18B20温度转换的时间比较长，而且分辨率越高，所需要的温度数据转换时间越长。
因此，在实际应用中要将分辨率和转换时间权衡考虑。
高速暂存RAM的第6、7、8字节保留未用，表现为全逻辑1。
第9字节读出前面所有８字节的CRC码，可用来检验数据，从而保证通信数据的正确性。
当DS18B20接收到温度转换命令后，开始启动转换。
转换完成后的温度值就以16位带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存存储器的第１、２字节。
单片机可以通过单线接口读出该数据，读数据时低位在先，高位在后，数据格式以0.0625℃／LSB形式表示。
当符号位Ｓ＝０时，表示测得的温度值为正值，可以直接将二进制位转换为十进制；
当符号位Ｓ＝１时，表示测得的温度值为负值，要先将补码变成原码，再计算十进制数值。
表2是一部分温度值对应的二进制温度数据。
表2 一部分温度对应值表
温度/℃
二进制表示
十六进制表示
+125
0000011111010000
07D0H
+85
0000010101010000
0550H
+25.0625
0000000110010000
0191H
+10.125
0000000010100001
00A2H
+0.5
0000000000000010
0008H
0000000000001000
0000H
-0.5
1111111111110000
FFF8H
-10.125
1111111101011110
FF5EH
-25.0625
1111111001101111
FE6FH
-55
1111110010010000
FC90H
DS18B20可以采用两种方式供电，一种是采用电源供电方式，此时DS18B20的1脚接地，2脚作为信号线，3脚接电源。
另一种是寄生电源供电方式。
在室温数显温度计中，DS18B20采用第一种电源供电方式。
另外，由于DS18B20单线通信功能是分时完成的，它有严格的时序关系，因此读写时序很重要。
2.2.2显示电路
温度信息由单片机读出并进行处理，然后经CD4511输出段码，驱动3位共阴LED数码管显示所测的温度数值。
CD4511是一个用于驱动共阴极LED（数码管）显示器的BCD码——七段码译码器，特点如下：
具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路，能提供较大的拉电流，可直接驱动LED显示器。
CD4511的引脚排列如图6所示。
图6CD4511的引脚排列
引脚功能如下：
BI：
4脚是消隐输入控制端，当BI=0时，不管其它输入端状态如何，七段数码管均处于熄灭（消隐）状态，不显示数字。
LT：
3脚是测试输入端，当BI=1，LT=0时，译码输出全为1，不管输入DCBA状态如何，七段均发亮，显示“8”。
它主要用来检测数码管是否损坏。
LE：
锁定控制端，当LE=0时，允许译码输出。
LE=1时译码器是锁定保持状态，译码器输出被保持在LE=0时的数值。
A1、A2、A3、A4：
8421BCD码输入端。
a、b、c、d、e、f、g：
为译码输出端，输出为高电平1有效。
CD4511的真值表如下表所示。
8421BCD码对应的显示如下所示。
2.3系统整体硬件电路
系统整体硬件电路包括单片机主板电路、传感器数据采集电路和温度显示电路。
制作完成的室温数显温度计如图7所示。
图7室温数显温度计
2.3.1主板电路
单片机主板电路如图8所示。
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8单片机主板电路图
2.3.2传感器数据采集电路
传感器数据采集电路如图9所示。
与单片机间采用单总线连接，硬件连接非常简单。
图9DS18B20与单片机的接口电路
2.3.3显示电路
显示电路是采用3片CD4511驱动3位共阴极七段数码管显示温度数值，显示非常清晰稳定，如图10所示。
图10显示电路
3系统软件算法分析
室温数显温度计程序采用C51编写，主要由主函数、单总线初始化函数、字节读操作函数、字节写操作函数、温度计算函数等组成。
3.1主函数
主函数的主要功能是负责温度的采集、计算和显示。
温度测量每1s进行一次。
其程序流程见图11所示。
图11主函数流程图
3.2单总线初始化函数
单总线初始化函数代码如下所示。
staticvoidOneWire_Init（void）
{
DQ=1;
NOP（）;
DQ=0;
Delay_Xus（125）;
Delay_Xus（15）;
while（DQ）
}
Delay_Xus（60）;
3.3字节读操作函数
字节读操作函数代码如下所示。
staticint8uOneWire_ReadByte（void）
int8ui;
int8utmp=0;
for（i=0;
i<
8;
i++）
tmp>
>
=1;
Delay_Xus
（2）;
if（DQ）tmp|=0x80;
Delay_Xus（30）;
returntmp;
3.4字节写操作函数
字节写操作函数代码如下所示。
staticvoidOneWire_WriteByte（int8ucmd）
if（cmd&
0x01）
else
cmd>
3.5温度计算函数
温度计算函数的功能是将读取值进行BCD码的转换运算，并进行温度值正负的判定，其流程图如图12所示。
图12温度计算流程图
4总结与体会
（总结与体会中最好不要有时间相关的文字）
2010年11月，我开始了我的毕业论文工作，时至今日，论文基本完成。
从最初的茫然，到慢慢的进入状态，再到对思路逐渐的清晰，整个写作过程难以用语言来表达。
历经了几个月的奋战，紧张而又充实的毕业设计终于落下了帷幕。
回想这段日子的经历和感受，我感慨万千，在这次毕业设计的过程中，我拥有了无数难忘的回忆和收获。
11月底，我们是以团队的形式进行分工合作。
在与指导老师的交流讨论中我的题目定了下来，题目为室温数显温度计。
当选题、毕业设计任务书定下来的时候，我们当时便立刻着手资料的收集工作中，当时面对浩瀚的书海真是有些茫然，不知如何下手。
我们将这一困难告诉了指导老师，在指导老师细心的指导下，终于使我们对自己现在的工作方向和方法有了掌握。
在搜集资料的过程中，我们分工合作。
在学校图书馆搜集资料，还在网上查找各类相关资料，将这些宝贵的资料全部整理出来，尽量使我们的资料完整、精确、数量多，这有利于论文的撰写。
然后我们将收集到的资料仔细整理分类，及时拿给指导老师进行沟通。
12月初，我们开始对之前学习过的知识进行系统地复习，课余时间，我们积极地温习《单片机》，《C语言》，《微机接口技术与原理》，《电子CAD》，《EDA技术》，《智能仪器》，《传感器》等有关科目。
由于指导老师李琼老师，曾经带过我们上述科目的绝大多数的课程，所以我们的沟通很方便，在有利的情况下，我们快速过了一遍前面的技术上面的障碍。
12月中旬，开始进行相关图形的绘制工作和电路的设计工作。
为了画出自己满意的电路图，图表等，我仔细回顾了Protel99SE软件的应用，在绘制初期，由于没有设计经验，觉得无从下手，空有很多设计思想，却不知道应该选哪个，经过指导老师的指导，我的设计渐渐有了头绪，通过查阅资料，逐渐确立系统方案。
………………
12月底，资料已经查找完毕了，我开始着手论文的写作。
在写作过程中遇到困难我就及时和指导老师联系，并和同学互相交流，请教专业课老师。
在大家的帮助下，困难一个一个解决掉，论文也慢慢成型。
1月初，论文的文字叙述已经完成。
当我终于完成了所有打字、绘图、排版、校对的任务后整个人都很累，但同时看着电脑荧屏上的毕业设计稿件我的心里是甜的，我觉得这一切都值了。
这次毕业论文的制作过程是我的一次再学习，再提高的过程。
在论文中我充分地运用了大学期间所学到的知识。
毕业论文的制作给了我难忘的回忆。
在我徜徉书海查找资料的日子里，面对无数书本的罗列，最难忘的是每次找到资料时的激动和兴奋；
亲手设计电路图的时间里，记忆最深的是每一步小小思路实现时那幸福的心情；
为了论文我曾赶稿到深夜，但看着亲手打出的一字一句，心里满满的只有喜悦毫无疲惫。
这段旅程看似荆棘密布，实则蕴藏着无尽的宝藏。
我从资料的收集中，掌握了很多单片机、数码管显示的知识，让我对我所学过的知识有所巩固和提高，并且让我对当今单片机的最新发展技术有所了解。
在整个过程中，我学到了新知识，增长了见识。
在今后的日子里，我仍然要不断地充实自己，争取在所学领域有所作为。
脚踏实地，认真严谨，实事求是的学习态度，不怕困难、坚持不懈、吃苦耐劳的精神是我在这次设计中最大的收益。
我想这是一次意志的磨练，是对我实际能力的一次提升，也会对我未来的学习和工作有很大的帮助。
在这次毕业设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，我们懂得，没有完美的个人，只有优秀的团队。
所以在这里非常感谢帮助我的同学。
在此更要感谢我的指导老师和专业老师，是你们的细心指导和关怀，使我能够顺利的完成毕业论文。
在我的学业和论文的研究工作中无不倾注着老师们辛勤的汗水和心血。
老师的严谨治学态度、渊博的知识、无私的奉献精神使我深受启迪。
从尊敬的指导老师身上，我不仅学到了扎实、宽广的专业知识，也学到了做人的道理。
参考文献
[1] 李朝青.单片机原理及接口技术（简明修订版）.杭州：
北京航空航天大学出版社，1998
[2] 李广弟.单片机基础［Ｍ］.北京：
北京航空航天大学出版社，1994
[3] 阎石.数字电子技术基础（第三版）.北京：
高等教育出版社，1989
[4] 廖常初.现场总线概述［J］.电工技术，1999
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