基于单片机课程设计

基于51单片机课程设计报告

院系：电子通信工程

团组：电子设计大赛1组

姓名：

指导老师：

2012/8/15

目录

一、摘要 (3)

二、系统方案的设计 (3)

三、硬件资源 (5)

四、硬件总体电路搭建 (13)

五、程序流程图 (14)

六、设计感想 (14)

七、参考文献 (16)

附录 (17)

附录 1 程序代码 (17)

一、摘要

本设计以STC89C51单片机为核心的温度控制系统的工作原理和设计方法。温度信号由温度芯片DS18B20采集，并以数字信号的方式传送给单片机。文中介绍了该控制系统的硬件部分，包括：温度检测电路、温度控制电路。单片机通过对信号进行相应处理，从而实现温度控制的目的。文中还着重介绍了软件设计部分，在这里采用模块化结构，主要模块有：数码管显示程序、键盘扫描及按键处理程序、温度信号处理程序、led控制程序、超温报警程序。

关键词：STC89C51单片机 DS18B20温度芯片温度控制 ,LED报警提示.

二、系统方案的设计

1、设计要求

基本功能：

不加热时实时显示时间，并可手动设置时间；

设定加热水温功能。人工设定热水器烧水的温度，范围在20～70度之间，打开开关后，根据设定温度与水温确定是否加热，及何时停止加热，可实时显示温度；

设定加热时间功能。限定烧水时间，加热时间内超过温度上限或低于温度下限报警，并可实时显示温度。

2、系统设计的框架

本课题设计的是一种以STC89C51单片机为主控制单元，以DS18B20为温度传感器的温度控制系统。该控制系统可以实时存储相关的温度数据并记录当前的时间。其主要包括：电源模块、温度测量及调理电路、键盘、数码管显示、指示灯、报警、继电器及单片机最小系统。

图1 系统设计框架

3 工作原理

温度传感器 DS18B20 从设备环境的不同位置采集温度，单片机STC8951获取采集的温度值，经处理后得到当前环境中一个比较稳定的温度值，再根据当前设定的温度上下限值，通过加热和降温对当前温度进行调整。当采集的温度经处理后超过设定温度的上限时，单片机通过三极管驱动继电器开启降温设备(压缩制冷器) ，当采集的温度经处理后低于设定温度的下时 , 单片机通过三极管驱动继电器开启升温设备 (加热器) ，这里采用通过LED1和LED2取代！！！

当由于环境温度变化太剧烈或由于加热或降温设备出现故障，或者温度传感头出现故障导致在一段时间内不能将环境温度调整到规定的温度限内的时候，单片机通过三极管驱动扬声器发出警笛声，这里采用HLLED提示。

三、硬件资源

1、器件选择：

1.51单片机一块STC89c51

STC8951是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash 只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及STC8951引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的STC8951可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。STC8951具有如下特点：40个引脚，8k Bytes Flash片内程序存储器，128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信，片内时钟振荡器。

此外，STC8951设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。

由于系统控制方案简单 ,数据量也不大 ,考虑到电路的简单和成本等因素 ,因此在本设计中选用STC8951单片机作为主控芯片。主控模块采用单片机最小系统是由于STC8951芯片内含有8 kB的E2PROM ,无需外扩存储器 ,电路简单可靠 ,其时钟频率为 0～24

MHz ,并且价格低廉 ,批量价在 10元以内。

其单片机的外围引脚有40个，分别是：第20脚和40脚分别是电源，即GND和Vcc；第9脚是复位脚RST；第18脚是时钟XTAL2脚，片内振荡电路的输出端；第19脚是时钟XTAL1脚，片内振荡电路的输入端；第29脚：~PSEN脚，当访问外部程序存储器时，此引脚输出负脉冲选通信号，PC的16位地址数据将出现在P0和P2口上；第30脚：ALE/~PROG，当访问外部数据存储器时，ALE（地址锁存）的输出用于锁存地址的低字节；第31脚：~EA/Vpp为程序存储器内外部选通信号；P0^0-P0^7.P1^0-P1^7.P2^0-P2^7.P3^0-P3^7.这32个引脚为数据的输出及输入引脚，即I/0口；单片机图如下：

2、8位7段共阴数码管一个

7段数码管一般由8个发光二极管组成，其中由7个细长的发光二极管组成数字显示，另外一个圆形的发光二极管显示小数点。

当发光二极管导通时，相应的一个点或一个笔画发光。控制相应的二极管导通，就能显示出各种字符，尽管显示的字符形状有些失真，能显示的数符数量也有限，但其控制简单，使有也方便。发光二极管的阳极连在一起的称为共阳极数码管，阴极连在一起的称为共阴极数码管，如图4.9所示。

共阴数码管

共阴数码管的编码为：

0x3F,0x0C,0x76,0x5E,0x4D,0x5B,0x7B,0x0E,0x7F,0x5F,0x6F,0x79,0x3 3,0x7C,0x73,0x63

0 , 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 ,A , B, C, D, E, F

3、温度显示DS18B20一个

DS18B20采用3脚TO-92封装或8脚的SOIC封装，如图1所