基于STC89C52单片机的温度检测系统设计_周鹏

第 ２２ 期
周 鹏：基于 ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机的温度检测系统设计
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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。
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。
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 ）。
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 。 ［３］ ２．２ ＤＳ１８Ｂ２０ 数 字 测 温 电 路
图 １ 系 统 框 图 收 稿 日 期 ：２０１２－０６－２４
图 ２ ＳＴＣ８９Ｃ５２ 单 片 机 系 统
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［１－２］：时钟频率 最 高 可 达 ８０ ＭＨｚ；内 置 ８ ＫＢ 的
图 ４ ＬＣＤ１２８６４ 与 单 片 机 接 口 电 路
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。
图 ３ ＤＳ１８Ｂ２０ 数 字 测 温 电 路
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
关 键 词 ：ＳＴＣ８９Ｃ５２ 单 片 机 ；ＤＳ１８Ｂ２０；ＬＣＤ１２８６４（ＳＴ７９２０）；温 度 检 测 系 统 中 图 分 类 号 ：ＴＮ９１９－３４；ＴＰ３６８ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１００４－３７３Ｘ（２０１２）２２－００１０－０４
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＭＣＵ ＳＴＣ８９Ｃ５２
坐标（ＡＣ 地 址 ）与 ＤＤＲＡＭ 地 址 的 对 应 关 系 如 表 １ 所示。
表１ 液晶屏幕坐标（ＡＣ 地址）与 ＤＤＲＡＭ 地址的对应关系表
液晶显示器ｙ 坐标 第１行 第２行 第３行 第４行
液晶显示器ｘ 坐标 ８０Ｈ～８７Ｈ ９０Ｈ～９７Ｈ ８８Ｈ～８ＦＨ ９８Ｈ～９ＦＨ
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。
图５ ＧＤＲＡＭ 二维地址与液晶屏幕坐标的对应关系图
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。
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＭＣＵ ＳＴＣ８９Ｃ５２；ＤＳ１８Ｂ２０；ＬＣＤ１２８６ （ＳＴ７９２０）；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ
０ 引 言
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 ＳＴＣ８９Ｃ５２ 单片机接口，在 ＬＣＤ１２８６４（ＳＴ７９２０）上显示被测温度和 温度曲线。
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。
图 ７ 键 盘 电 路
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。
图 ８ 稳 压 电 路
３ 软 件 设 计 主程序流程如图９所示。
界面显示函数包括：
ＤｉｓｐｌａｙＤｄｒａｍＣｈａｒ（） ＤｒａｗＧｄｒａｍＳｅｌｆＣｈａｒ（） ＳｅｔＧｄｒａｍＤｏｔ（）／ＤｒａｗＧｄｒａｍＬｉｎｅ（）
测 温 度 、上 限 温 度 、温 度 曲 线 ，时 间 和 日 期 ，信 息 量 大 ，故 选择点阵图形液晶显示器 ＬＣＤ１２８６４（ＳＴ７９２０）。
ＬＣＤ１２８６４（ＳＴ７９２０）具 有 特 性 为 ［７－９］ ：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 １２８×６４，内置８ １９２个１６×１６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。
ＲｅａｄＤｓ１８ｂ２０Ｄａｔａ（）／／读 出 温 度 值 （实 测 温 度／上 下 限 温 度 ）
Ｄｓ１８ｂ２０ＤａｔａＴｏＳｔｒｉｎｇ（）
／／转 换 为 显 示 字 符
ＳｅｔＤｓ１８ｂ２０ＡｌａｒｍＴｅｍｐｅ（）
／／／设 定 上 限 温 度
ＤｉｓｐｌａｙＤｓ１８ｂ２０ＡｌａｒｍＴｅｍｐｅ（）源自／／／显 示 上 限 温 度
块 ，而 后 调 用 温 度 采 集 ，界 面 显 示 等 函 数 。 （１）初 始 化
ＴｉｍｅｒＩｎｉｔ（）
／／Ｔ０ 为 定 时 器 ，工 作 方 式 １，定 时 每 ５０ ｍｓ产 生 中 断
ＩｎｉｔＬｃｄＢａｓｅ（）
／／液 晶 显 示 器 初 始 化
ＣｌｅａｒＬｃｄＧｄｒａｍ（）
ＺＨＯＵ Ｐｅｎｇ
（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｕａＱｉａｏ ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉａｍｅｎ ３６１０２１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｋｉｎｄ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＭＣＵ ＳＴＣ８９Ｃ５２ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｔｏ ｄｅｔｅｃｔ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｎ ｓｐｏｔ．Ｔｈｅ ｄｉｇｉｔａｌ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｅｎｓｏｒ ＤＳ１８Ｂ２０ｉｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇ ｔｈｅ ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｓｅｎｔ ｔｏ ｔｈｅ ＭＣＵ ＳＴＣ８９Ｃ５２ｆｏｒ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．Ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｖａｌｕｅ ａｎｄ ｔｒｅｎｄ ｌｉｎｅ ａｒｅ ｄｉｓｐｌａｙｅｄ ｏｎ ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ ＬＣＤ１２８６４ （ＳＴ７９２０）．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈｅ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｃａｎ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ．
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
图 ６ 报 警 电 路
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现代电子技术
２０１２ 年 第 ３５ 卷
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。
ＤｉｓｐｌａｙＤｓ１８ｂ２０ＤｉｇｉｔａｌＴｅｍｐｅ（）
／／显 示 实 测 温 度
Ｄｒａｗ Ｄｓ１８ｂ２０ＡｌａｒｍＴｅｍｐｅＬｉｎｅ（） ／／绘制上限温度线
ＤｒａｗＤｓ１８ｂ２０ＴｅｍｐｅＬｉｎｅ（）／／绘 制 实 测 温 度 线
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
测温电路的传感器选用 ＤＳ１８Ｂ２０ 数字式温度传感 器，它具有特点［４－６］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。
／／数 字／字 符 显 示 ／／自 定 义 字 符 显 示
／／描 点／画 线
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 ：
ＩｎｉｔＤｓ１８ｂ２０（）／／启动 ＤＳ１８Ｂ２０
ＷｒｉｔｅＤｓ１８ｂ２０ＯｎｅＢｙｔｅ（） ／／写命令／数据（上下限温度）
２０１２ 年 １１ 月 １５ 日 第 ３５ 卷 第 ２２ 期
现代电子技术
Ｍｏｄｅｒｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ
Ｎｏｖ．２０１２ Ｖｏｌ．３５ Ｎｏ．２２
基 于 ＳＴＣ８９Ｃ５２ 单 片 机 的 温 度 检 测 系 统 设 计
周 鹏
（华侨大学 信息学院，福建 厦门 ３６１０２１）
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 。