毕业设计(论文)-基于AT89S52单片机的智能温度系统的设计与制作.doc
《毕业设计(论文)-基于AT89S52单片机的智能温度系统的设计与制作.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《毕业设计(论文)-基于AT89S52单片机的智能温度系统的设计与制作.doc(32页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、北北 京京 电电 子子 科科 技技 职职 业业 学学 院院 BeijingBeijing ElectronicElectronic ScienceScience andand TechnologyTechnology VocationalVocational CollegeCollege 毕 业 设 计 设计题目智能温度系统的设计与制作 系 部 电子工程系 专 业 应用电子技术 班 级 08 应用电子技术 姓 名 指导教师 2011 年 4 月 基于单片机温度控制电路的设计与制作基于单片机温度控制电路的设计与制作 摘 要:单片机在检测和控制系统中得到广泛的应用, 温度则是系统常需要测 量、控制
2、和保持的一个量。本设计以 AT89S52 单片机为控制核心,由实时时钟 芯片 DS1302 和数字温度传感器 DS18B20 构成了一个高温和低温时,分别对相应 的器件进行控制的系统。详细地介绍了整个系统的硬件组成结构、工作原理和 系统的软件程序设计,重点阐述了时钟模块、显示模块、温度检测模块及相关 控制模块等的模块化设计思路与制作。系统采用液晶 LCD1602 作为显示器,具 有实时时间显示、环境温度显示,显示系统连续工作前 24 小时整点的温度值。 关键词:AT89S52 单片机;DS1302;DS18B20;LCD1602;AD;智能温控; Abstract:Microcomputer
3、in the detection and control system has been widely used in the temperature is system, usually need to be measurement, control and maintain a quantity. This design with AT89S52 microcontroller as control core, by real time clock chip DS1302 and digital temperature sensor DS18B20 constitute a high te
4、mperature and low temperature respectively on the corresponding device to control system. Introduced the whole systems hardware structure, working principle and system software program design in detail, expounds the clock module, display module, temperature detecting module and related control modul
5、e of modularization design and production. System adopts LCD monitor, LCD1602 as with real-time time display, environmental temperature display, display the system worked 24 hours before the temperature on the hour value. Key words: AT89S52single-chip; ds1302;ds18b20; lcd1602;AD;Intelligent temperat
6、ure controller ; 目录目录 第一章 单片机介绍 1.1 单片机 1.2 单片机的特点 1.3 单片机的分类 1.4 单片机的发展 第二章 设计方案 2.1 硬件设计方案 2.2 软件设计方案 . 第三章 系统硬件设计 3.1 总体电路框图 3.2 单元电路设计 3.2.1 单片机模块. 3.2.2 时钟模块. 3.2.3 温度采集模块. 3.2.4 液晶显示模块. 3.2.5 电源电路 第四章 系统软件设计 4.1 总体软件设计图 4.2 时钟驱动程序: 4.3 温度数据采集: 4.4 液晶驱动程序: 第五章 综合调试 第六章 总结 附录 . 第一章单片机介绍第一章单片机介绍
7、1.1 单片机 单片机是一种集成在电路芯片,是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理 能力的中央处理器 CPU 随机存储器 RAM、只读存储器 ROM、多种 I/O 口和中断系 统、定时器/计时器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多 路转换器、A/D 转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算 机系统。 1.2 单片机的特点 1、芯片虽小,五脏俱全,是单片机主要特点之一。其内部设有程序存储器、数 据存储器、各种接口电路。而大型的处理器运算速度较高,运算器位数较 多,处理能力较强,但需要在外部配置接口电路。 2、单片机主频一般在100MHZ 以下,适合用于独立工作的小
8、型产品之中,引脚 数量从几个到百余个。 3、应用简单、灵活,可用汇编语言及 C 语言开发单片机产品。 1.3 单片机的分类 1. 按应用领域可分为:家电类,工控类,通信类,个人信息终端类等等; 2. 按通用性可分为:通用型和专用型。 通用型单片机的主要特点是:内部资源比较丰富,性能全面,而且通用 性强,可履盖多种应用要求。所谓资源丰富就是指功能强。性能全面通用 性强就是指可以应用在非常广泛的领域。通用型单片机的用途很广泛,使 用不同的接口电路及编制不同的应用程序就可完成不同的功能。小到家用 电器仪器仪表,大到机器设备和整套生产线都可用单片机来实现自动化控 制。 专用型单片机的主要特点是:针对某
9、一种产品或某一种控制应用而专门 设计的,设计时已使结构最简,软硬件应用最优,可靠性及应用成本最佳。 专用型单片机用途比较专一,出厂时程序已经一次性固化好,不能再修该 的单片机。例如电子表里的单片机就是其中的一种。其生产成本很低。 3.按总线结构可分为总线型和非总线型。如我们常常见到的89C51单片机就 是总线结构。89C51单片机内部有数据总线,地址总线,还有控制总线 (WR,RD,EA,ALE 等)。 1.4 单片机的发展与前景 现在可以说单片机是百花齐放,百家争鸣的时期,世界上各大芯片制 造公司都推出了自己的单片机,从 8 位、16 位到 32 位,数不胜数,应有 尽有,有与主流 C51
10、系列兼容的,也有不兼容的,但它们各具特色,互成 互补,为单片机的应用提供广阔的天地。 纵观单片机的发展过程,可以预示单片机的发展趋势,大致有: 1.低功耗 CMOS 化 MCS-51 系列的 8031 推出时的功耗达 630mW,而现在的单片机普遍都在 100mW 左右,随着对单片机功耗要求越来越低,现在的各个单片机制造商基本 都采用了 CMOS(互补金属氧化物半导体工艺)。象 80C51 就采用了 HMOS(即高密 度金属氧化物半导体工艺)和 CHMOS(互补高密度金属氧化物半导体工艺)。CMOS 虽然功耗较低,但由于其物理特征决定其工作速度不够高,而 CHMOS 则具备了 高速和低功耗的特
11、点,这些特征,更适合于在要求低功耗象电池供电的应用场 合。所以这种工艺将是今后一段时期单片机发展的主要途径 2.微型单片化 现在常规的单片机普遍都是将中央处理器(CPU)、随机存取数据存储 (RAM)、只读程序存储器(ROM)、并行和串行通信接口,中断系统、定时电路、 时钟电路集成在一块单一的芯片上,增强型的单片机集成了如 A/D 转换器、 PMW(脉宽调制电路)、WDT(看门狗)、有些单片机将 LCD(液晶)驱动电路都集成 在单一的芯片上,这样单片机包含的单元电路就更多,功能就越强大。甚至单 片机厂商还可以根据用户的要求量身定做,制造出具有自己特色的单片机芯片。 此外,现在的产品普遍要求体积
12、小、重量轻,这就要求单片机除了功能强和功 耗低外,还要求其体积要小。现在的许多单片机都具有多种封装形式,其中 SMD(表面封装)越来越受欢迎,使得由单片机构成的系统正朝微型化方向发展。 3.主流与多品种共存 现在虽然单片机的品种繁多,各具特色,但仍以 80C51 为核心的单片 机占主流,兼容其结构和指令系统的有 PHILIPS 公司的产品,ATMEL 公司的产 品和中国台湾的 Winbond 系列单片机。所以 C8051 为核心的单片机占据了半壁 江山。而 Microchip 公司的 PIC 精简指令集(RISC)也有着强劲的发展势头,中 国台湾的 HOLTEK 公司近年的单片机产量与日俱增,
13、与其低价质优的优势,占据 一定的市场分额。此外还有 MOTOROLA 公司的产品,日本几大公司的专用单片机。 在一定的时期内,这种情形将得以延续,将不存在某个单片机一统天下的垄断 局面,走的是依存互补,相辅相成、共同发展的道路。 单片机的发展趋势 目前,单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着 CMOS 化、 低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。 下面是单片机的主要发展趋势。 CMOS 化 近年,由于 CHMOS 技术的进小,大大地促进了单片机的 CMOS 化。CMOS 芯片除了低功耗特性之外,还具有功耗的可控性,使单片机可以工作在功耗精 细管理状
14、态。这也是今后以 80C51 取代 8051 为标准 MCU 芯片的原因。因为单片 机芯片多数是采用 CMOS(金属栅氧化物)半导体工艺生产。CMOS 电路的特点是 低功耗、高密度、低速度、低价格。采用双极型半导体工艺的 TTL 电路速度快, 但功耗和芯片面积较大。随着技术和工艺水平的提高,又出现了 HMOS(高密度、 高速度 MOS)和 CHMOS 工艺。CHMOS 和 HMOS 工艺的结合。目前生产的 CHMOS 电 路已达到 LSTTL 的速度,传输延迟时间小于 2ns,它的综合优势已在于 TTL 电 路。因而,在单片机领域 CMOS 正在逐渐取代 TTL 电路。 低功耗化 单片机的功耗
15、已从 Ma 级,甚至 1uA 以下;使用电压在 36V 之间,完 全适应电池工作。低功耗化的效应不仅是功耗低,而且带来了产品的高可靠性、 高抗干扰能力以及产品的便携化。 低电压化 几乎所有的单片机都有 WAIT、STOP 等省电运行方式。允许使用的电 压范围越来越宽,一般在 36V 范围内工作。低电压供电的单片机电源下限已可 达 12V。目前 0.8V 供电的单片机已经问世。 低噪声与高可靠性 为提高单片机的抗电磁干扰能力,使产品能适应恶劣的工作 环境,满足电磁兼容性方面更高标准的要求,各单片厂家在单片机内部电路中 都采用了新的技术措施。 大容量化 以往单片机内的 ROM 为 1KB4KB,R
16、AM 为 64128B。但在需要复杂控 制的场合,该存储容量是不够的,必须进行外接扩充。为了适应这种领域的要 求,须运用新的工艺,使片内存储器大容量化。目前,单片机内 ROM 最大可达 64KB,RAM 最大为 2KB。 高性能化 主要是指进一步改进 CPU 的性能,加快指令运算的速度和提高系统控 制的可靠性。采用精简指令集(RISC)结构和流水线技术,可以大幅度提高运 行速度。现指令速度最高者已达 100MIPS(Million Instruction Per Seconds,即兆指令每秒) ,并加强了位处理功能、中断和定时控制功能。这类 单片机的运算速度比标准的单片机高出 10 倍以上。由
17、于这类单片机有极高的指 令速度,就可以用软件模拟其 I/O 功能,由此引入了虚拟外设的新概念。 小容量、低价格化 与上述相反,以 4 位、8 位机为中心的小容量、低价格化也 是发展动向之一。这类单片机的用途是把以往用数字逻辑集成电路组成的控制 电路单片化,可广泛用于家电产品。 外围电路内装化 这也是单片机发展的主要方向。随着集成度的不断提高,有可 能把众多的各种处围功能器件集成在片内。除了一般必须具有的 CPU、ROM、RAM、定时器/计数器等以外,片内集成的部件还有模/数转换器、 DMA 控制器、声音发生器、监视定时器、液晶显示驱动器、彩色电视机和录像 机用的锁相电路等。 串行扩展技术 在很
18、长一段时间里,通用型单片机通过三总线结构扩展外围器件 成为单片机应用的主流结构。随着低价位 OTP(One Time Programble)及各种 类型片内程序存储器的发展,加之处围接口不断进入片内,推动了单片机“单 片”应用结构的发展。特别是 I C、SPI 等串行总线的引入,可以使单片机的引脚设计得更少,单片机系统结 构更加简化及规范化。 第第 2 2 章章. .设计方案设计方案 系统硬件设计 单片机应用系统的硬件电路设计就是为本单片机温控系统选择合适的、最优的 系统配置,即按照系统功能要求配置外围设备,如键盘、显示器、打印机、A/D 转换器、设计合适的接口电路等。系统设计应本着以下原则:
19、 (1) 尽可能选择典型电路,并符合单片机常规用法。本设计采用了典型的显示 电路、A/D 转化电路,为硬件系统的标准化、模块化打下良好的基础。 (2) 硬件结构应结合应用软件方案一并考虑。软件能实现的功能尽可能由软件 实现,以简化硬件结构。由软件实现的硬件功能,一般响应时间比硬件实现长, 且占用 CPU 时间。由于本设计的响应时间要求不高,所以有一些功能可以用软 件编程实现,如键盘的去抖动问题。 (3) 系统中的相关器件要尽可能做到性能匹配。系统中所有芯片都应尽可能选 择低功耗产品。 系统软件设计 软件设计采用模块化设计,采用模块化设计可以简化系统软件的编写,使软件 编写思路更加简单明了。系统
20、软件主要由三大模块组成:主程序模块、功能实 现模块和运算控制模块。主程序模块用于实现各个子程序间的跳转。功能实现 模块主要由 A/D 转换子程序、键盘处理子程序、显示子程序、继电器控制程序 等部分组成。运算控制模块涉及标度转换子程序等。 第三章第三章. .系统的硬件设计系统的硬件设计 3.1 总体电路图 本设计以 AT89S52 单片机为主控核心设计的一个温度控制系统,低温 时可控制加热设备,高温时控制风扇,超出设定最高温度值时蜂鸣器发出声响 报警。硬件方框图如图 3 所示: DS18B20 温度检测模 块 DS1302 时钟模块 键盘 AT89S52 单片机 LCD 显示模块 蜂鸣器 继电器
21、 光耦可控硅 加热设备 风扇 总体硬件方框图 3.2 单元电路设计 3.21 单片机模块 AT89S52 单片机资源简介 AT89S52 是一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器,具有 8K 在系统可编程 Flash 存储器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造,与工业 8031、80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上 Flash 允许程序存储器在系统可 编程(ISP 下载) ,亦适于常规编程器。 其引 DIP 封装的脚图如下: 在单芯片上,拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统 可编程 Flash,使得 AT89S52 为众多嵌入式 控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方
22、案。 AT89S52 具有以下标准功能: 8k 字节 Flash 256 字节 RAM 32 位 I/O 口线 看门狗定时器 2 个数据指针 三个 16 位定时器/计数器 一个 6 向量 2 级中断结构 全双工串行口 片内晶振及时钟电路。 另外,AT89S52 可降至 0Hz 静态逻辑操作, 支持 2 种软件可选择节电模式。空闲模式下, CPU 停止工作,允许 RAM、定时器/计数器、 串口、中断继续工作。掉电保护方式下,RAM 内容被保存,振荡器被冻结,单 片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止。8 位微控制器 8K 字节 在系统可编程。 AT89S52 单片机时钟和复位电路 时钟电
23、路 单片机内部有一个高增益反向放大器,输入端为芯片引脚,输出端 1 XTAL 为引脚。而在芯片外部和 之间跨接晶体振荡器和微调电容, 2 XTAL 1 XTAL 2 XTAL 从而构成一个稳定的自激振荡器。晶体震荡频率高,则系统的时钟频率也高, 单片机运行速度也就快,但反过来运行速度快对存储器的速度要求就高,对印 制电路板的工艺要求也高,所以,这里使用震荡频率为 6MHz 的石英晶体。震荡 电路产生的震荡脉冲并不直接是使用,而是经分频后再为系统所用,震荡脉冲 经过二分频后才作为系统的时钟信号。在设计电路板 时,振荡器和 电容应尽量靠近单片机,以避免干扰。需要注意的是: 电路板时,振荡器和电容应
24、尽量安装得与单片机靠近, 以减小寄生电容的存在更好的保障振荡器稳定、可靠 的工作电路图如图 2.2 所示 复位电路 单片机的复位电路分上电复位和按键复位两种 方式。 (a)上电复位: 在加电之后通过外部复位电路的电容充电 来实现的。当的上升时间不超过 1ms,就可以 CC V 实现自动上电复位,即接通电源就完成了系统的初 始化电路原理图。RST 上的电压必须保证在斯密特触发器的阀值电压以上足够 长时间,满足复位操作的要求。 (b) 按键复位: 程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时,为了摆脱困境,也需按 复位键以重新启动。RST 引脚是复位信号的输入端,复 位信号是高电平有效。按键复位又分
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 毕业设计 论文 基于 AT89S52 单片机 智能 温度 系统 设计 制作
链接地址:https://www.31doc.com/p-3282798.html