单片机优秀课程设计简易温度计系统.doc

信息和电气工程学院课程设计说明书（/第二学期）课程名称： 单片机应用 题 目： 数字温度计系统 专业班级 ： 自动化10-02班 学生姓名 ： 学 号： 指导老师 ： 苗敬利等 设计周数 ： 16-17 设计成绩 ： 6月24日摘要伴随时代进步和科技发展，单片机技术已经普及到我们生活、工作、科研等各个领域，现在单片机渗透到我们生活各个领域，几乎极难找到哪个领域没有单片机踪迹。导弹导航装置，飞机上多种仪表控制，计算机网络通讯和数据传输，工业自动化过程实时控制和数据处理，广泛使用多种智能IC卡，民用豪华轿车安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机控制，和程控玩具、电子宠物等等，这些全部离不开单片机。更不用说自动控制领域机器人、智能仪表、医疗器械和多种智能机械已经成为一个比较成熟技术，本文关键介绍一个基于51单片机测温系统，具体地描述了利用51单片机和DS18B20进行温度测试原理及过程，对各部分电路也进行了比较具体介绍。该系统能够很方便地进行温度测量，使用起来很方便，含有精度高，体积小，功耗低，价格廉价等特点。适合我们日常生活及部分基础工农生产温度测量需要，也能够当做温度处理模块嵌入到其它系统中，作为其它主系统扩展。51单片机和DS18B20结合实现了温度检测最简单系统，该系统结构简单，抗干扰性强，含有广泛应用前景。关键词：单片机；温度检测；三位数码管；AT89C51；DS18B20。一、绪论课题背景在人类生活环境中，温度饰演着极其关键角色，全部无时无刻不在和温度打交道。自18世纪工业革命以来，工业发展和是否掌握温度有着紧密联络。在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等等行业，能够说几乎%80工业部门全部不得不考虑着温度原因。温度对于工业如此关键，由此推进了温度传感器发展。1.1传感器三个发展阶段：一是模拟集成温度传感器。该传感器是采取硅半导体集成工艺制成，所以亦称硅传感器或单片集成温度传感器。此种传感器含有功效单一(仅测量温度)、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等特点，适合远距离测温、控温，不需要进行非线性校准，且外围电路简单。它是现在在中国外应用最为普遍一个集成传感器，经典产品有AD590、AD592、TMP17、LM135等。二是模拟集成温度控制器。模拟集成温度控制器关键包含温控开关、可编程温度控制器，经典产品有LM56、AD22105和MAX6509。一些增强型集成温度控制器(比如TC652/653)中还包含了A/D转换器和固化好程序，这和智能温度传感器有一些相同之处。但它自成系统，工作时并不受微处理器控制，这是二者关键区分。三是智能温度传感器。智能温度传感器内部全部包含温度传感器、A/D转换器、信号处理器、存放器(或寄存器)和接口电路。有产品还带多路选择器、中央控制器(CPU)、随 机存取存放器(RAM)和只读存放器(ROM)。智能温度传感器特点是能输出温度数据及相关温度控制量，适配多种微控制器(MCU)；而且它是在硬件基础上经过软件来实现测试功效，当然，其智能化程度也取决于软件开发水平。1.2温度传感器发展趋势进入二十一世纪后，温度传感器正朝着高精度、多功效、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方向快速发展。1.3传感器在温控系统中应用现在市场关键存在单点和多点两种温度测量仪表。对于单点温测仪表，关键采取传统模拟集成温度传感器，其中又以热电阻、热电偶等传感器测量精度高，测量范围大，而得到了普遍应用。此种产品测温范围大全部在-200800之间，分辨率12位，最小分辨温度在0.0010.01之间。自带LED显示模块，显示4位到16位不等。有仪表还含有存放功效，可存放几百到几千组数据。该类仪表可很好满足单个用户单点测量需要。多点温度测量仪表，相对和单点测量精度有一定差距，即使实现了多路温度测控，但价格昂贵。 针对现在市场现实状况，本设计提出了一个可满足要求、可扩展而且性价比高单片机多路测温系统。1.4设计研究意义伴随科学技术不停进步和发展，温度控制在工业控制、电子测温计、家用电器等多种温度控制系统中被广泛应用，且由过去单点测量向多点测量发展。现在温度传感器有模拟和数字两类传感器两种，为克服模拟传感器和微处理器接口时所需信号调理电路或AD转换器缺点，多点检测温度控制系统多采取智能数字温度传感器，是系统设计愈加方便。常见智能数字温度传感器有DS18B20、MAX6575、DS1722、MAX6635 等等。在传统温度测量系统设计中，往往采取模拟技术，这么就不可避免地碰到引线误差赔偿、多点测量中切换误差和信号调整电路误差等问题；而其中某一步骤处理不妥，就会造成系统性能降低。伴随现代科学技术飞速发展，尤其是大规模集成电路设计技术发展，微型化、集成化、数字化正成为传感器发展一个关键方向。美国Dallas半导体企业推出数字温度传感器DS18B20，含有独特单总线接口，仅需占用一个通用I/0端口即可完成和微处理器间通信；在-10+85 温度范围内含有05 精度；用户可编程设定912位分辨率。这些特征使得DS18B20很适适用于高精度、多点温度测量系统设计。1.5设计任务目标本设计关键是实现对温度进行测量并正确显示。整个系统由MCU(单片机)控制，用于接收传感器采集温度数据并加以显示出来。二、硬件设计本课程设计多点测温系统是以单片机和单总线数字温度传感器DS18B20为关键，充足利用单片机优越内部和外部资源及智能温度传感器DS18B20优越性能组成一个完备测温系统，实现对温度多点测量。整个系统由单片机控制，能够接收传感器温度数据并显示出来，能够从键盘输入命令，系统依据命令，选择对应温度传感器，并由驱动电路驱动温度显示。本课程设计了一个合理、可行单片机监控软件，完成测量和显示任务。因为单片机含有强大运算和控制功效，使得整个系统含有模块化、硬件电路简单和操作方便等优点。2.1.1 AT89S51单片机功效结构AT89S51有40个引脚，4个8位并行I/O口，1个全双工异步串行口，同时内含5个中止源，2个优先级，2个16位定时/计数器。AT89S51存放器系统由4K程序存放器(掩膜ROM)，和128B数据存放器(RAM)组成。XTAL2XTAL1P0 P1 P2 P3PSENRSTEAALE总线控制CPURAM128BSFR 21个定时器/计数器时钟电路中止系统5个中止源2个优先级串行口4个并行口ROM/EPROM/Flash 4KB其基础组成结构框图如：图3-1。图2-1 AT89S51组成结构框图AT89S51单片机为40引脚双列直插式封装。其引脚排列和逻辑符号图3-2 所表示。各引脚功效简单介绍以下：VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每个管脚可吸收8TTL门电流。当P1口管脚写“1”时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存放器，它能够被定义为数据/地址第八位。在FLASH编程时，P0口作为原码输入口，当FLASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部电位必需被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入“1”后，电位被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是因为内部上拉缘故。P2口：P2口为一个内部上拉电阻8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚电位被内部上拉电阻拉高，且作为输入。作为输入时，P2口管脚电位被外部拉低，将输出电流，这是因为内部上拉缘故。P2口当用于外部程序存放器或16位地址外部数据存放器进行存取时，P2口输出地址高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存放器进行读写时，P2口输出其特殊功效寄存器内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。图2-2 AT89S51引脚图P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入时，因为外部下拉为低电平，P3口将输出电流(ILL)，也是因为上拉缘故。P3口也可作为AT89C51部分特殊功效口：* P3.0：RXD(串行输入口)。* P3.1：TXD(串行输出口)。* P3.2：INT0(外部中止0)。* P3.3：INT1(外部中止1)。* P3.4：T0(记时器0外部输入)。* P3.5：T1(记时器1外部输入)。* P3.6：WR(外部数据存放器写选通)。* P3.7：RD(外部数据存放器读选通)。同时P3口同时为闪烁编程和编程校验接收部分控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存放器时，地址锁存许可输出电平用于锁存地址地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率1/6。所以它可用作对外部输出脉冲或用于定时目标。然而要注意是：每当用作外部数据存放器时，将跳过一个ALE脉冲。如想严禁ALE输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在实施MOVX，MOVC指令时ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。假如微处理器在外部实施状态ALE严禁，置位无效。PSEN：外部程序存放器选通信号。在由外部程序存放器取址期间，每个机器周期PSEN两次有效。但在访问外部数据存放器时，这两次有效PSEN信号将不出现。EA/VPP：当EA保持低电平时，访问外部ROM；注意加密方法1时，EA将内部锁定为RESET；当EA端保持高电平时，访问内部ROM。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。XTAL1：反向振荡放大器输入及内部时钟工作电路输入。XTAL2：来自反向振荡器输出。2.2 温度传感器2.2.1 温度传感器选择细则 现代传感器在原理和结构上千差万别，怎样依据具体测量目标、测量对象和测量环境合理地选择传感器，是在进行某个量测量时首先要处理问题。当传感器确定以后，和之相配套测量方法和测量设备也就能够确定了。测量结果成败，在很大程度上取决于传感器选择是否合理。（1）依据测量对象和测量环境确定传感器类型要进行个具体测量工作，首先要考虑采取何种原理传感器，这需要分析多方面原因以后才能确定。因为，即使是测量同一物理量，也有多个原理传感器可供选择，哪一个原理传感器更为适宜，则需要依据被测量特点和传感器使用条件考虑以下部分具体问题：量程大小；被测位置对传感器体积要求；测量方法为接触式还是非接触式；信号引出方法，有线或是非接触测量；传感器起源，国产还是进口，价格能否承受，还是自行研制。（2）灵敏度选择通常，在传感器线性范围内，期望传感器灵敏度越高越好。因为只有灵敏度高时，和被测量改变对应输出信号值才比较大，有利于信号处理。但要注意是，传感器灵敏度高，和被测量无关外界噪声也轻易混入，也会被放大系统放大，影响测量精度。所以，要求传感器本身应含有较高信噪比，尽员降低从外界引入串扰信号（3）频率响应特征 传感器频率响应特征决定了被测量频率范围，必需在许可频率范围内保持不失真测量条件，实际上传感器响应总有定延迟，期望延迟时间越短越好。传感器频率响应高，可测信号频率范围就宽，而因为受到结构特征影响，机械系统惯性较大，因有频率低传感器可测信号频率较低。（4）线性范围 传感器线形范围是指输出和输入成正比范围。以理论上讲，在此范围内，灵敏度保持定值。传感器线性范围越宽，则其量程越大，而且能确保一定测量精度。在选择传感器时，当传感器种类确定以后首先要看其量程是否满足要求。但实际上，任何传感器全部不能确保绝正确线性，其线性度也是相正确。当所要求测量精度比较低时，在一定范围内，可将非线性误差较小传感器近似看作线性，这会给测量带来极大方便。（5） 稳定性传感器使用一段时间后，其性能保持不改变能力称为稳定性。影响传感器长久稳定性原因除传感器本身结构外，关键是传感器使用环境。所以，要使传感器含有良好稳定性，传感器必需要有较强环境适应能力。在选择传感器之前，应对其使用环境进行调查，并依据具体使用环境选择适宜传感器，或采取合适方法，减小环境影响。（6） 精度精度是传感器一个关键性能指标，它是关系到整个测量系统测量精度一个关键步骤。传感器精度越高，其价格越昂贵，所以，传感器精度只要满足整个测量系统精度要求就能够，无须选得过高。这么就能够在满足同一测量目标很多传感器中选择比较廉价和简单传感器。假如测量目标是定性分析，选择反复精度高传感器即可，不宜选择绝对量值精度高；假如是为了定量分析，必需取得正确测量值，就需选择精度等级能满足要求传感器。对一些特殊使用场所，无法选到适宜传感器，则需自行设计制造传感器。自制传感器性能应满足使用要求。2.3 DS18B20温度传感器介绍温度测量是从金属(物质)热胀冷缩开始。水银温度计至今仍是多种温度测量计量标准。可是它缺点是只能近距离观察，而且水银有毒，玻璃管易碎。替换水银有酒精温度计和金属簧片温度计，它们即使没有毒性，但测量精度很低，只能作为一个概略指示。不过在居民住宅中使用已可满足要求。在工业生产和试验研究中为了配合远传仪表指示，出现了很多不一样温度检测方法，常见有电阻式、热电偶式、PN结型、辐射型、光纤式及石英谐振型等。它们全部是基于温度改变引发其物理参数(如电阻值，热电势等)改变原理。伴随大规模集成电路工艺提升，出现了多个集成数字化温度传感器。（1) 智能温度传感器DS18B20性能特点：1) 独特单总线接口仅需要一个端口引脚进行通信,能够是串行口也能够是其它I/O口，无须变换，直接输出被测温度值（9位二进制，含符号位）。 多个DS18B20能够并联挂接在一条总线上，实现实现多点温度采集检测功效；2)可测温度范围为-55+125，测量分辨率为0.0625；3) 内含64位经过激光修正只读存放器ROM；4) 内含寄生电源，可直接经过数据总线供电，电压范围为3.05.5V；5) 零待机功耗；6)用户可经过编程分别设定各路温度上、下限温度值来实现报警功效；7) 适配多种微处理器；8) 报警搜索命令识别并标志超出程序限定温度（温度报警条件）器件；9) 负电压特征，电源极性接反时，温度计不会因发烧而烧毁，但不能正常工作；10) 可检测距离远，最远测量距离为150m 。（2） DS18B20内部结构DS18B20内部结构图2-3所表示。 DS18B20内部结构关键由四部分组成：64位光刻ROM，温度报警触发器,温度传感器和高速缓存器。 64位光刻ROM。64位光刻ROM是出厂前已被刻好，它能够看做是该DS18B0地址序列号，不一样器件不一样，64位地址序列号组成如表2-1所表示。开始8位是产品序列号代表产品序列，接着48位产品序号代表同一系列产品不一样产品，最终8位是前56位CRC校验码，所以不一样器件地址序列号各不一样这也是多个DS18B20能够采取一线进行通信原因（8位CRC编码计算公式为CRC=X+X+X+1）。在64 b ROM最高有效字节中存放有循环冗余校验码（CRC）。主机依据ROM前56位来计算CRC值，并和存入DS18B20中CRC值做比较，以判定主机收到ROM数据是否正确。表2-1 64位ROM地址序列号结构48位产品序列号8位产品序号8位CRC编码检验图23 DS18B20内部结构2) 非挥发温度报警触发器(包含上限温度触发器TH和下限温度触发器TL)。可经过软件程序写入设定用户所要求报警上下限温度值。3) 高速暂存器。能够设置DS18B20温度转换精度。DS18B20出厂时该位被设置为0，用户要去改动，R1和R0决定温度转换精度位数，来设置分辨率,图1.4。DS18B20温度传感器内部存放器还包含一个高速暂存RAM和一个非易失性可电擦除E2PRAM。高速暂存RAM结构为8字节存放器， 表22 DS18B20高速暂存器结构序号寄存器名称作用0温度低字节以16位补码形式存放1温度高字节62TH/用户字节1存放温度上限值3HL/用户字节2 存放温度下限值4、5保留字节1、26计数器余值7计数器8CRC值另外，DS18B20内部还包含寄生电源、电源检测、存放控制逻辑、8位循环冗余码生成器（CRC）等部分。DS18B20有两种供电方法。图2-4所表示：图（a）是由外电源供电，图(b)是I/O口总线和寄生电容配合供电。DS18B20寄生电源由两个二极管和寄生电容组成。电源检测电路用于判定供电方法。寄生电源供电时，电源端和接地端并联接地，器件从总线上获取电源。在I/O线呈低电平时，改由寄生电容上电压继续向器件供电。采取寄生电源有两个优点：一是检测远程温度是无需当地电源；二是缺乏正常电源时也能读ROM。若采取外部电源，则经过二极管向器件供电。MCU(单片机)P1.1MCU(单片机)P1.1UDDDS18B20DS18B20I/OI/OGND UDDGND图(a)使用外部电源供电图 （b）使用寄生电源供电图2-4 DS18B20和微处理器硬件连接方法由表2-3可见，分辨率越高，所需要温度数据转换时间越长。所以，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字节读出前面全部8字节CRC码，可用来检验数据，从而确保通信数据正确性。当DS18B20接收到温度转换命令后，开始开启转换。转换完成后温度值就以16位带符号扩展二进制补码形式存放在高速暂存存放器第1、2字节。单片机能够经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0.0625LSB形式表示。符号位S0时，表示测得温度值为正值，能够直接将二进制位转换为十进制；当符号位S1时，表示测得温度值为负值，要先将补码变成原码，再计算十进制数值。 表2-4是一部分温度值对应二进制温度数据。表23 DS18B20温度转换时间表R1R0分辨率/位温度最大转向时间/ms00993.750110187.510113751112750表24一部分温度对应值表温度/数字输出（二进制）数字输出（十六进制）[phone] 101000FAH+250000 0000 0011 00100032H+0.50000 0000 0000 00010001H00000 0000 0000 00000000H-0.51111 1111 1111 1111FFFFH-251111 1111 1100 1110FFCEH-551111 1111 1001 0010FF92H2.3.1 DS18B20测温原理每一片DSl8B20在其ROM中全部存有其唯一64地址位序列号，在出厂前已写入片内ROM 中。主机在进入操作程序前必需用读ROM(33H)命令将该DSl8B20序列号读出。程序能够先跳过ROM，开启全部DSl8B20进行温度变换，以后经过匹配ROM，再逐一地读回每个DSl8B20温度数据。DS18B20测温原理图2-5所表示。低温度系数晶振振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率脉冲信号送给减法计数器1，高温度系数晶振随温度改变其震荡频率显著改变，所产生信号作为减法计数器2脉冲输入，图中还隐含着计数门，当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生时钟脉冲后进行计数，进而完成温度测量。计数门开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将-55 所对应基数分别置入减法计数器1和温度寄存器中，减法计数器1和温度寄存器被预置在-55 所对应一个基数值。减法计数器1对低温度系数晶振产生脉冲信号进行减法计数，当减法计数器1预置值减到0时温度寄存器值将加1，减法计数器1预置将重新被装入，减法计数器1重新开始对低温度系数晶振产生脉冲信号进行计数，如此循环直到减法计数器2计数到0时，停止温度寄存器值累加，此时温度寄存器中数值即为所测温度。图2.3中斜率累加器用于赔偿和修正测温过程中非线性，提升测量正确制度。其输出用于修正减法计数器预置值，只要计数门仍未关闭就反复上述过程，直至温度寄存器值达成被测温度值。停止置位/清零减法计数器1斜坡累加器减到0减法计数器2预 置低温度系数振 荡 器高温度系数振 荡 器计数比较器预 置温度寄存器减到0加1 图2-5 DS18B20测温原理图2.3.3 DS18B20测温步骤初始化DS18B20跳过ROM匹配温度变换延时1S跳过ROM匹配读暂存器转换成显示码数码管显示图28 DS18B20测温步骤2.4 LED数字显示及其驱动电路该模块关键是将单片机输出结果进行显示。为了能实时动态显示单片机输出结果，该模块使用8位数码管进行接收显示和1片74HC245对数码管进行控制。其关键还是利用单片机进行对该模块整体控制。该模块整体结构示意图以下所表示：图2-9 显示模块示意图2.4.1 LED显示器介绍经过发光二极管芯片合适连接（包含串联和并联）和合适光学结构。可组成发光显示器发光段或发光点。由这些发光段或发光点能够组成数码管、符号管、米字管、矩阵管、电平显示器管等等。通常把数码管、符号管、米字管共称笔画显示器，而把笔画显示器和矩阵管统称为字符显示器。2.4.2 LED显示器结构基础半导体数码管是由七个条状发光二极管芯片按图12排列而成。可实现09显示。其具体结构有“反射罩式”、“条形七段式”及“单片集成式多位数字式”等 （1）反射罩式数码管通常见白色塑料做成带反射腔七段式外壳，将单个LED贴在和反射罩七个反射腔相互对位印刷电路板上，每个反射腔底部中心位置就是LED芯片。在装反射罩前，用压焊方法在芯片和印刷电路上对应金属条之间连好30m硅铝丝或金属引线，在反射罩内滴入环氧树脂，再把带有芯片印刷电路板和反射罩对位粘合，然后固化。反射罩式数码管封装方法有空封和实封两种。实封方法采取散射剂和染料环氧树脂，较多地用于一位或双位器件。空封方法是在上方盖上滤波片和匀光膜，为提升器件可靠性，必需在芯片和底板上涂以透明绝缘胶，这还能够提升光效率。这种方法通常见于四位以上数字显示（或符号显示）。（2）条形七段式数码管属于混合封装形式。它是把做好管芯磷化镓或磷化镓圆片，划成内含一只或数只LED发光条，然后把一样七条粘在日字形“可伐”框上，用压焊工艺连好内引线，再用环氧树脂包封起来。 （3）单片集成式多位数字显示器是在发光材料基片上（大圆片），利用集成电路工艺制作出大量七段数字显示图形，经过划片把合格芯片选出，对位贴在印刷电路板上，用压焊工艺引出引线，再在上面盖上“鱼眼透镜”外壳。它们适适用于小型数字仪表中。（4）符号管、米字管制作方法和数码管类似。（5）矩阵管（发光二极管点阵）也可采取类似于单片集成式多位数字显示器工艺方法制作。2.4.3 LED显示器分类（1）按字高分：笔画显示器字高最小有1mm（单片集成式多位数码管字高通常在23mm）。其它类型笔画显示器最高可达12.7mm（0.5英寸）甚至达数百mm。（2）按颜色分有红、橙、黄、绿等数种。（3）按结构分，有反射罩式、单条七段式及单片集成式。 （4）从各发光段电极连接方法分有共阳极和共阴极两种。2.4.4 LED显示器参数因为LED显示器是以LED为基础，所以它光、电特征及极限参数意义大部分和发光二极管相同。但因为LED显示器内含多个发光二极管，所以需有两个特殊参数，第一、发光强度比（因为数码管各段在一样驱动电压时，各段正向电流不相同，所以各段发光强度不一样。全部段发光强度值中最大值和最小值之比为发光强度比。比值能够在1.52.3间，最大不能超出2.5）第二、脉冲正向电流（若笔画显示器每段经典正向直流工作电流为IF，则在脉冲下，正向电流能够远大于IF。脉冲占空比越小，脉冲正向电流能够越大）2.4.5 LED显示器工作原理发光二极管通常为砷化镓半导体二极管，在发光二极管两端加上正电压，发光二极管发光。而数码管LED是由若干个二极管组合而成，通常“8”字型LED由“a，b，c，d，e，f，g，dp”8个发光二极管组成，图3-5所表示，每个发光二极管称为一个字段。七段LED有共阴极和共阳极两种结构形式。显示电路通常分为静态显示和动态显示两类。（1）共阳极接法把发光二极管阳极连接在一起组成公共阳极。使用时公共阳极接Vcc，当某阴极端为低电平时，该发光二极管就导通发光。（2）共阴极接法把发光二极管阴极连在一起组成公共阴极。使用时公共阴极接GND，当某阳极端为高电平时，该段发光二极管就导通发光。把8个发光二极管连在一起，公共端接高电平，叫共阳极接法，相反，公共端接低电平叫共阴极接法,图4.20所表示。使用LED显示器时，要注意区分这两种不一样接法。为了显示数字或字符，必需对数字或字符进行编码。七段数码管加上一个小数点，累计8段。所以LED显示器提供编码恰好是一个字节。在设计中，采取是共阳极接法。当发光二极管导通时，对应一段笔画就被点亮，从而形成不一样发光字符。其8段分别命名为a、b、c、d、e、f、g、dp。图2-10 七段LED结构及外形图七段LED字型码见表2-7所表示:表2-7七段LED字形码显示字符共阴字形码共阳字形码显示字符共阴字形码共阳字形码03FHC0HC39HC6H106HF9HD5EHA1H25BHA4HE79H86H34FHB0HF71H8EH466H99HP73H8CH56DH92HU3EHC1H67DH82HR31HCEH707HF8Hy6EH91H87FH80HH76H89H96FH90HL38HC7HA77H88H灭00HFFHb7CH83H七段LED包含七段发光二极管和小数位发光二极管，共需8位I/O口线控制，其代码为一个字节。比如，要显示“0”，则a、b、c、d、e、f、g、dp分别为0000 0011B；要显示“A”，则a、b、c、d、e、f、g、dp分别为0001 0001B（共阳极）。若要显示多个数字，只要让若干个数码管位码循环为低电平就能够了。2.5 74HC245介绍及应用74HC245作用原理于高性能存贮译码或要求传输延迟时间短数据传输系统,在 高性能存贮器系统中,用这种译码器能够提升译码系统效率。将快速赋能电路用于高速存贮器时,译码器延迟时间和存贮器赋能时间通常小于存贮器经典存取时间,这就是说由肖特基钳位系统译码器所引发有效系统延迟能够忽略不计。图2-11 按键电路三、电路设计3.1设计标准DS18B20能够采取两种方法供电，一个是采取电源供电方法，此时DS18B201脚接地，2脚作为信号线，3脚接电源。另一个是寄生电源供电方法，图3.1所表示单片机端口接单线总线，为确保在有效DS18B20时钟周期内提供足够电流，可用一个MOSFET管来完成对总线上拉。本设计采取电源供电方法当DS18B20处于写存放器操作和温度A/D变换操作时，总线上必需有强上拉，上拉开启时间最大为10 s。采取寄生电源供电方法是VDD和GND端均接地。因为单线制只有一根线，所以发送接收口必需是三状态。主机控制DS18B20完成温度转换必需经过3个步骤：初始化；ROM操作指令；存放器操作指令。3.2设计中多种电路（1）单片机电路 图3-1单片机电路（2）晶振电路单片机XIAL1和XIAL2分别接30PF电容，中间再并个12MHZ晶振，形成单片机晶振电路图3-2所表示。图3-2 晶振电路（3）单片机复位电路复位电路关键功效是把PC初始化为0000H，使单片微机从0000H单元开始实施程序。当因为程序运行犯错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，能够按复位键以重新开启。复位电路以下图所表示：图3-3 89C51时钟电路除PC之外，复位操作还对其它部分特殊功效寄存器有影响，对单片机部分引脚信号也有影响，如在复位期间，ALE信号变为无效状态。复位操作有上电自动复位、按键电平复位和外部脉冲复位三种方法。复位电路是上电自动复位加按键复位。因为电容两端电压不能突变，在上电瞬间电容负端电位和正端电位相同全部为高电平5V，紧接着电源给电容充电，经过很快时间充电过程结束，电容对于直流电来说是断路，此时RST引脚经过R12接地。整个过程会在RST引脚上产生一个维持多个机器周期高电平脉冲足以使单片机有效复位。手动按键复位一样是在按键按下瞬间使电容完成先放电再充电过程，也能产生一个维持多个机器周期高电平脉冲使单片机有效复位。RST引脚是复位信号输入端，复位信号是高电平有效，其有效时间应连续24个振荡周期(即2个机器周期) 以上。若使用频率为12MHz晶振，则复位信号应连续2s以上。（4）数码管显示电路 用了7段共阴数码管扫描电路，节省了单片机输出端口，便于程序编写。P2口接8个2.2K排阻然后接到3个LED数码管显示电路上。P1.5P1.7 三个I/O口分别接4.7K电阻作数码管共阴极图3-4所表示。图3-4 三位数码管显示电路（5）温度设置按键电路P1口中P1.1、P1.2接到按键电路图3-5所表示：图3-5 按键电路（6）其它引脚 ALE引脚悬空，复位引脚接到复位电路、VCC接电源、VSS接地、EA接电源。四、小结本设计利用Proteus和KEIL C51对单片机多点温度测量系统进行了仿真设计从本文结果能够看出，利用Proteus进行单片机系统仿真设计能够极大地简化单片机程序在目标硬件上调试工作，大幅度节省制作电路板时间，对于提升产品开发效率、降低开发成本等相关键作用 硬件电路简单是以软件复杂为代价，所以在程序编写和调试过程中稍一粗心就会出现错误，包含时间延时不够，设置参数类型有误，按键子程序放置位置不妥等错误。本程序经过反复调试修改，即使能达成预期基础目标，不过还有很多地方需要完善，能够利用剩下I/O口挂接更多DS18B20等。本课题经过分析对比多种不一样温度传感器，选定DS18B20，这种单总线数字温度传感器通信方法比较独特，软件编写要求比较新奇，特点突出。用其构建系统有很多优点：硬件连线简单，省去了使用模拟传感器要进行放大、A/D转换等工作。 经过调试成型系统发觉了DS18B20除了上述优点外，还有部分缺点，如：简单硬件连接代价是复杂软件时序，DS18B20在测量温度时候，灵敏度不够高，温度快速改变时无法快速显示出其改变。经过一系列试验发觉：由DS18B20构建测温小系统适适用于环境温度监控，对温度小改变较敏感；不适合应用于要求实时性强、温度跨度大测温方法。结束语本设计使用温度控制器结构简单、测温正确，含有一定实际应用价值。该智能温度控制器只是DS18B20在温度控制领域一个简单实例，还有很多需要完善地方，比如能够将测得温度经过单片机和通讯模块相连接，以手机短消息方法发送给用户，使用户能够随时对温度进行监控。另外，还能广泛地应用于其它部分工业生产领域，如建筑，仓储等行业。本温度控制系统能够应用于多个场所，像育婴房温度、水温检测和控制。用户可灵活选择本设计用途，有很强实用价值。参考文件1马家辰.MCS-51单片机原理及接口技术.哈尔滨工业大学出版社, 19972胡汉才.单片机原理和应用.清华大学出版社3何金田.传感器原理和应用课程设计指南.哈尔滨工业大学出版社4周继明 .传感技术和应用.中南大学出版社6黄贤斌 .传感器原理和应用(第二版). 高等教育出版社/电子科技大学出版社附录1 Proteus仿真图附录2 protel原理图附录三 程序#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit DQ=P10;sbit key1=P11;sbit key2=P12;unsigned char code str=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x39;unsigned char code str1=0x0bf,0x86,0x0db,0x0cf,0x0e6,0x0ed,0x0fd,0x87,0x0ff,0x0ef,0x39;unsigned char code wei=0x2F,0x4F,0x8F;uchar data disdata5;uint tvalue;uchar tflag;uchar k;void mie ()P2=0X00;void delay_18B20(unsigned int i) while(i-);void ds1820rst() unsigned 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