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基于STC89C52单片机的温度检测系统设计
[导读]摘要：为了检测现场温度，并直观反映其变化趋势，设计了基于STC89C52单片机的温度检测系统。利用数字温度传感器DS18B20采集温度信号，该信号送入STC89C52单片机处理，后由液晶显示器LCD12864(ST7920)显示温度值，并绘
摘要：为了检测现场温度，并直观反映其变化趋势，设计了基于STC89C52单片机的温度检测系统。利用数字温度传感器DS18B20采集温度信号，该信号送入STC89C52单片机处理，后由液晶显示器LCD12864(ST7920)显示温度值，并绘制出温度变化曲线。实测结果表明，系统可靠性、测试精度及温度趋势曲线绘制达到设计要求。
关键词：STC89C52单片机；DS18B20；LCD12864(ST7920)；温度检测系统
&&&&在某些检测领域将被测温度数字化显示还不足以完全反应其变化过程和变化规律，而绘制出趋势曲线是有效方法之一。其中一种解决方案是将单片机作为下位机采样现场温度，将其上传给PC机绘制曲线。有鉴于点阵型图形液晶显示器成本逐年降低、显示容量越来越大、工耗越来越小、而且可以方便地与单片机接口，本文设计了一种温度检测系统。利用DS18B20采集温度，LCD12864(ST7920)液晶显示器直接与STC8 9C52单片机接口，在LCD12864(ST7920)上显示被测温度和温度曲线。
1 系统组成
&&&&系统主要由单片机STC89C52，温度传感器DS18B20，点阵型液晶显示器LCD12864(ST7920)，键盘电路和报警电路组成(如图1所示)。本文引用地址:
&&& STC89C52用于实现算法、是整个系统的主控核心；LCD12864用于显示实测温度、温度曲线、时间和日期等参数；DS18B20用于温度采集；键盘电路用于设定相关参数(上下限温度值、时间)；报警电路用于温度超限报警。
2 主要硬件设计
2. 1 STC89C52单片机系统
&&&&STC89C52单片机系统由单片机，时钟电路，复位电路组成。单片机系统如图2所示。
&&& STC89C52单片机具有抗干扰性能强、速度快、功耗低和指令代码完全兼容8051单片机等特点。其主要参数为：时钟频率最高可达80MHz；内置8 KB的FLASH ROM，512 B的RAM和2 KB的E2PROM；3个16位定时器／计数器，一个6向量2级中断结构。
&&& STC89C52的P0口作为普通I／O口使用，与12864液晶显示器DB0～DB7数据口相连，根据P0口硬件特点在其外部必须接上上拉电阻。
&&& 时钟电路采用内部时钟方式，为单片机系统提供时钟信号。
&&& 复位电路采用上电自动复位和按键复位的方式，只要保证加到RST引脚的高电平持续时间大于2个机器周期就能使单片机正常复位。
2．2 DS18B20数字测温电路
&&&&测温电路的传感器选用DS18B20数字式温度传感器，它具有特点为：可通过编程的方式实现9～12位的数字温度直读；测温范围为-55～125℃，最高12位分辨率，精度可达&0．5℃；可设置超限温度报警，并有搜索命令识别报警条件；单总线接口，仅需一条输入输出线(DQ)就能与单片机(P2．0)进行通信。DS18B20数字测温电路如图3所示。
2．3 LCD12864显示电路
&&&&显示电路是人机交互的核心，本系统需同时显示实测温度、上限温度、温度曲线，时间和日期，信息量大，故选择点降图形液晶显示器LCD12864(ST7920)。
&&& LCD12864(ST7920)具有特性为：4位／8位并行、2线或3线串行等多种接口方式；显示分辨率为128x64，内置8 192个16x16点汉字，和128个16&8点ASCII字符集；接口方式灵活、简单，可方便的构成中英文式人机交互图形界面。LCD12864与单片机接口电路如图4所示。
&&& LCD12864(ST7920)由DDRAM(显示数据RAM，CGROM(字型产生ROM)和CGRAM(自定义字型产生RAM)和GDRAM(绘图RAM)等组成，实现显示字符和图形的功能。
&&& DDRAM模块提供64&2个位元组的空间，最多可控制4行16字(64个字)的中文字型显示，当写入显示数据RAM时，可分别显示CGROM与CGRAM的字型；此模块可显示HCGROM字型(半角)、CGRAM字型及CGROM的中文字型3种字型。液晶显示器屏幕坐标(AC地址)与DDRAM地址的对应关系如表1所示。
&&& CGRAM模块提供4组16&16点的自定义图像空间，可以将内部字型没有提供的图像字型自行定义到CGRAM中，便可和CGROM中的定义一样地通过DDRAM显示在屏幕中。
&&& GDRAM提供64&32个字节的空间，实际可控制128&64点阵的二维绘图缓冲空间。GDRAM的二维地址与液晶屏幕坐标的对应关系如图5所示。
2．4 其他电路
2．4．1 报警电路
&&&&报警电路由PNP三极管(9012)，蜂鸣器及单片机的控制引脚(P21)组成。当温度超限，P21引脚输出一定频率的信号，触发蜂鸣器工作从而实现报警。报警电路如图6所示。
2．4．2 键盘电路
&&&&键盘电路采用中断和查询相结合的方式设定温度和调整时间。系统由4个按键组成，分别对应温度／时间设定的功能选择，数字增加和减少的调节。当有键按下时，负跳变引起INT1中断，再查询具体按键，并执行相应功能。这种结构既扩充了外部中断源，减少了CPU的工作负担，又能对按键进行实时处理。键盘电路如图7所示。
2．4．3 电源电路
&&&&LM7805三端集成稳压器和滤波电容组成电源电路，为整个系统提供稳定的工作电压。电源电路如图8所示。
3 软件设计
&&& 主程序流程如图9所示。
3．1 液晶显示器函数
&&&&液晶显示器的读／写数据和数字／字符、温度显示、曲线绘制和时钟显示等功能由驱动函数和界面显示函数完成。
&&& 驱动函数包括：
&&& 界面显示函数包括：
3．2 温度采集函数
&&&&启动DS18B20温度转换和数据传输必须严格按照其时序进行，温度采集函数包括：
3．3 主函数
&&&&主函数包括初始化液晶显示器，定时／计数器等模块，而后调用温度采集，界面显示等函数。
&&& 每50 ms采样一次(即每50 ms调用上述温度采集函数)，共采样6次，利用去极值平均值滤波法得到实测温度(采样的6个数据排序后去掉最大值和最小值再平均)，显示实测温度，绘制曲线，并判断是否超限。
&&&&系统实际运行结果如图10～图13所示。
&&& 左边显示包括：
&&& (1)&12／06／21&为阳历日期，格式为年／月／日。
&&& (2)&16：59：09&为数字时钟，格式为小时：分钟：秒。
&&& (3)&S：30℃&代表设定的上限温度；&&&，&=&，&&&代表上限温度与实测温度的大小关系。
&&& (4)&46．84℃&，&26．35℃&，&31．23℃&，&40．99℃&等代表实测温度。
&&& 图中右边为温度曲线和上限温度线。
&&& 时间和温度上限值可通过程序或键盘设定。
&&& 实测温度的误差范围(单位：℃)在(-0．5～0．5)／100内，绘制的温度曲线能够直观地反映其变化情况。
&&&&利用点阵型液晶显示器和单片机直接接口显示被测温度和绘制曲线，可以更直观地反映其变化趋势，为后续研究其变化规律奠定基础。实际运行表明，系统测试精度、曲线绘制、超限报警等功能达到设计要求，整个电路简单实用，稳定可靠。
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文档介绍：
毕业论文基于STC89C52RC单片机的电子时钟设计学号姓名学院机电工程学院专业电气自动化导师时间日目录摘要…………………………………………………….…………….....1一、本系统主要原器件的介绍及选择….…………………………….2(一)系统硬件概述…………………………………………….….2二、系统硬件电路设计………………….……………….....................4(一)功能要求………………………………….…………...........4(二)总体方案………………………………………......................4(三)主要单元电路的设计………………………………………..5三、印制电路板的制作……………………………….………………11(一)PCB图的生成……………………………….……………….11(二)铜板的.转印、腐蚀、钻孔、焊接……………....................13(三)焊接好的电子时钟……………………………………….......14四、系统的软件设计…………………………………….…………….14(一)程序设计……………………………….................................14五、系统的调试……………………......................................................17六、总结……………………………......................................................18&致谢&……………………………………….………………….....18附录一(程序)……………………………..……….............................19附录二(电路原理图)…………………………………………….......32参考文献………………………...............................................................33基于STC89C52RC单片机的电子时钟设计摘要该电子时钟主要采用STC89C52RC单片机作为主控核心,由DS1302时钟芯片提供时钟、LED动态扫描显示屏显示。STC89C52RC单片机是由Atmel公司推出的,功耗小,电压可选用4~6V电压供电;DS1302时钟芯片是美国DALLAS公司推出的具有涓细电流充电功能的低功耗实时时钟芯片,它可以对年、月、日、星期、时、分、秒进行计时,还具有闰年补偿等多种功能,而且DS1302的使用寿命长,误差小;数字显示是采用的LED显示屏来显示,可以同时显示年、月、日、星期、时、分、秒和温度等信息。此外,该电子时钟还具有时间校准等功能。本文介绍了基于STC89C52RC单片机设计的电子时钟。将先介绍STC89C52RC单片机的硬件结构和本毕业设计所要外扩的LED显示方法,并在此基础上实现了时钟基本电路的设计;然后使用单片机C语言进行时钟程序的设计,程序采用模块化结构,使得逻辑关系简单明了,维护方便。关键词:时钟电路时钟芯片STC89C52RCDS1302LED动态扫描单片机一、本系统主要原器件的介绍及选择本文提出了一种基于STC89C52RC单片机的时钟设计方案,本方案以STC89C52RC单片机作为主控核心,与时钟芯片DS1302、按键、LED显示等模块组成硬件系统。在硬件系统中设有独立按键和LED显示器,能显示丰富的信息,根据使用者的需要可以随时对时间进行校准、选择时间等,综上所述此电子时钟具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简洁、成本低廉特点。(一)系统硬件概述1.主控制器STC89C52RCSTC89C52RC单片机是宏晶科技推出的新一代高速、低功耗、超强抗干扰的单片机,指令代码完全兼容传统8051单片机,12时钟、机器周和6时钟、机器周期可以任意选择。主要特性如下:●增强型8051单片机,6时钟、机器周期和12时钟、机器周期可以任意选择,指令代码完全兼容传统8051单片机。●工作电压:5.5V~3.3V●工作频率范围:0~44MHz。●用户应用程序空间为8K字节●片上集成512字节RAM●通用I/O口32个,复位后为:P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上位,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。●ISP(在系统可编程)/IAP(再应用可编程),无需专用编程器,无需专用仿真器,可通过串口(RXD/P3.0,TXD/P3.1)直接下载用户程序,数秒即可完成一片。●具有EEPROM功能●具有看门狗功能●共3个16位定时器/计数器。及定时器T0、T1、T2●外部中断4路,下降沿中断或低电平触发电路,PowerDown模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒●通用异步串行口(UART),还可用定时器实现多个UART●工作温度范围:-40~+85度(工业级)/0~75度(商业级)●PDIP封装图1:STC89C52RC单片机芯片2.时钟芯片DS的性能特性:●实时时钟,可对秒、分、时、日、周、月以及带闰年补偿的年进行比较;●用于高速数据暂存的31*8位RAM;●最少引脚的串行I/O;●2.5~5.5V电压工作范围;●2.5V时耗小于300nA;●用于时钟或RAM数据读/写的单字节或多字节(脉冲方式)数据传送方式;●简单的三线接口;●可选的慢速充电(1)的能力。图2:Ds1302芯片二、系统硬件电路设计(一)功能要求设计要求能精确的动态显示时间、日期、及静态显示报警时间,各种时间以按键切换的方式显示,具有任何具体时间的报警功能。(二)总体方案按照系统设计功能的要求,初步确定系统由主控模块、时控模块、及显示模块和键盘接口模块共4个模块组成。主控芯片使用51系列STC89C52RC单片机,时钟芯片使用美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟DS1302。采用DS1302作为计时芯片,可以做到计时准确。更重要的是,DS1302可以在很小电流的后备电源(2.5~5.5V电源,再2.5V时耗电小于300nA),而且DS1302可以编程选择多种充电电流来为后备电源进行慢速充电,可以保证后备电源基本不耗电。显示模块采用普通的共阳极四位一体八段LED数码管。(三)主要单元电路的设计1.单片机该系统以STC89C52RC单片机为核心,外主要接Ds1302、数码管、按键、晶振等构成的小系统。图3:单片机外围接线图图4:LED数码管接线图2.显示电路显示部分采用普通的共阳数码管显示,采用动态扫描,以减少硬件电路。年月日、时分秒、报警共需要24位数码显示,用8位数码管以按键切换的方式来显示。考虑到一次扫描24位数码管显示时会出现闪烁情况,故采用动态扫描,可将数码管数量减少至8位,显示时采用串行口输出。3.按键电路数码管显示电子时钟的设计共需五个按键k1~k4、RST:k1~k4是时间、日期、报警时间的调整按键、R1
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