89C51单片机课程设计

摘要
摘要：随着现代工农业技术的发展及人们对生活环境要求的提高，人们也迫切需要检测与控制温度。

本文通过采用蜂鸣器作为电声元件的温度报警器的设计，阐明了该装置进行设计与制作的具体过程及方法。

这种温度报警器结构简单，可操作性强，应用广泛。

工作时，温度测量范围为5—38ºＣ。

当前环境温度若超过设定的高温临界温度，由单片机发出报警信号，从而防止带来的不必要的损失。

造成高温火灾有：电气线路短路、过载、接触电阻过大等引发高温或火灾；静电产生高温或或火灾；雷电等强电侵入导致高温或火灾；最主要是机房内电脑、空调等用电设备长时间工作，导致设备老化，空调发生故障，而不能降温；因此机房内所属的电子产品发热快，在短时间内机房温度升高超出设备正常温度，导致系统瘫痪或产生火灾，这时温度报警系统就会发挥应有的功能。

关键词：STC89C51单片机，数字控制，温度计，DS18B20
目录
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1 设计要求与方案论证 (3)
设计要求 (3)
基本方案 (3)
单片机芯片的选择 (3)
温度传感器设计 (3)
2 主要元件介绍............................................ 错误!未定义书签。

STC89C51介绍......................................... 错误!未定义书签。

STC89C51引脚介绍................................. 错误!未定义书签。

单片机最小系统： (5)
DS18B20传感器介绍 (5)
DS18B20引脚介绍 (6)
DS18B20的内部结构 (6)
数码管介绍 (7)
数码管概述 (7)
3 软件部分 (8)
程序流程图 (8)
程序. (8)
结论 (15)
参考文献 (16)
附录原理图 (17)
1 设计要求与方案论证
设计要求
基本范围0℃-99℃；
数码管直读显示；
扩展功能：可以任意设定温度的上下限报警功能。

基本方案
1.2.1 单片机芯片的选择
由于单片机具有以下的很多优点，被我们选定为制作该作品的首选芯片
单片机特点：
（1）高集成度，体积小，高可靠性
（2）控制功能强
（3）低电压，低功耗，便于生产便携式产品
（4）易扩展
（5）优异的性能价格比
本设计采用STC89C51芯片作为硬件核心。

STC89C51内部具有8KB ROM 存储空间,512字节数据存储空间，带有2K字节的EEPROM存储空间，可以通过串口下载数据。

1.2.2 温度传感器设计
温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。

按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。

温度传感器的发展大致经历了以下三个阶段；(1)传统的分立式温度传感器(含敏感元件)；(2)模拟集成温度传感器/控制器；(3)智能温度传感器。

国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式、由集成化向智能化、网络化的方向发展。

由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行 A/D 转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到 A/D 转换电路，感温电路比较麻烦。

进而考虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常容易想到的，所以可以采用一只温度传感器 DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。

2 主要元件介绍
STC89C51介绍
2.1.1 STC89C51引脚介绍
①主电源引脚（2根）
VCC(Pin40)：电源输入，接＋5V电源
GND(Pin20)：接地线
②外接晶振引脚（2根）
XTAL1(Pin19)：片内振荡电路的输入端
XTAL2(Pin20)：片内振荡电路的输出端
③控制引脚（4根）
RST/VPP(Pin9)：复位引脚，引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位。

ALE/PROG(Pin30)：地址锁存允许信号
PSEN(Pin29)：外部存储器读选通信号
EA/VPP(Pin31)：程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读指令，如果接高电平则从内部程序存储器读指令。

④可编程输入/输出引脚（32根）
STC89C51单片机有4组8位的可编程I/O口，分别位P0、P1、P2、P3口，每个口有8位（8根引脚），共32根。

P0口（Pin39～Pin32）：8位双向I/O口线，名称为～
P1口（Pin1～Pin8）：8位准双向I/O口线，名称为～
P2口（Pin21～Pin28）：8位准双向I/O口线，名称为～
P3口（Pin10～Pin17）：8位准双向I/O口线，名称为～
图1：STC89C51封装图
2.1.2 单片机最小系统
当在STC89C51单片机的RST引脚引入高电平并保持2个机器周期时，单片机内部就执行复位操作，按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。

其中电平复位是通过RST 端经过电阻与电源VCC接通而实现的。

最小系统如图2所示。

图2 单片机最小系统电路
电路以STC89C51单片机最小系统为控制核心，测温电路由DS18B20提供，输入部分采用三个独立式按键S1、S2、S3。

数码管显示部分。

具体电路连接，见附录1。

DS18B20传感器介绍
2.2.1 DS18B20引脚介绍
图3：DS18B20引脚
各引脚功能为：I/O为数据输入/输出端（即单线总线），它属于漏极开路输出，外接上拉电阻后，常态下呈高电平。

UDD是可供选用的外部电源端，不用时接地，GND为地，NC空脚。

2.2.2 DS18B20的内部结构
DS18B20的内部结构主要包括7部分:寄生电源、温度传感器、64位激光（loser）ROM与单线接口、高速暂存器（即便筏式RAM，用于存放中间数据）、TH触发寄存器和
TL触发寄存器，分别用来存储用户设定的温度上下限值、存储和控制逻辑、位循环冗余校验码（CRC）发生器。

图4：DS18B20内部结构
数码管介绍
数码管是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。

数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等等数码管；
按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。

共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管，共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮，当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。

共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管，共阴数码管在应用时应将公共极COM 接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮，当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。

2.3.1 数码管概述
图5：数码管
数码显示器是一种由LED发光二极管组合显示字符的显示器件，它使用了8个Led 发光二极管，其中七个用于显示字符，一个显示小数点，所以通称为七段发光二极管数码显示器。

4位一体数码管，其内部段已连接好，引脚如图所示（数码管的正面朝自己，小数点在下方）。

a、b、c、d、e、f、g、dp为段引脚，S1、S2、S3、S4分别表示四个数码管的位。

3 软件设计
程序流程图
图6：程序流程图
程序
#include <>
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char 5F3c12M7F7F7F1A3c片机原理及应用[M].广州:华南理工大学出版社,~102
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附录原理图。