基于单片机的温度监测系统毕业设计论文

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课程设计

课程名称：基于单片机的温度监测系统设计学院：明德学院专业：电自10152 姓名：郭贵方号：

年级：大三任课教师：杨靖

2013年 7月 6日

目录

前言

第一章单片机概述**********************************************3

第二章总体方案设计********************************************5

2.1 课题的意义*********************************************5

2.2 系统整体硬件电路***************************************5

2.2.1 芯片简介**********************************************5

2.2.2 硬件电路设计及描述************************************6

第三章系统软件算法设计***************************************11

心得体会******************************************************20

参考文献******************************************************21

第一章单片机概述

单片机诞生于20世纪70年代末，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段。单片机由运算器、控制器、存储器、输入输出设备构成。

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IO 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、AD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。早期单片机主要由于工艺及设计水平不高、功耗高和抗干扰性能差等原因，所以采取稳妥方案：即采用较高的分频系数对时钟分频，使得指令周期长，执行速度慢。以后的 CMOS单片机虽然采用提高时钟频率和缩小分频系数等措施，但这种状态并未被彻底改观(51以及51兼容)。此间虽有某些精简指令集单片机(RISC)问世,但依然沿袭对时钟分频的作法。单片机问世以来所走的路与微处理器是不同的。微处理器向着高速运算、数据分析与处理能力、大规模容量存储等方向发展，以提高通用计算机的性能。其接口界面也是为了满足外设和网络接口而设计的。

单片机则是从工业测控对象、环境、接口特点出发，向着增强控制功能、提高工业环境下的可靠性、灵活方便的构成应用计算机系统的界面接口的方向发展。因此，单片机有着自已的特点，主要是：〔1〕〔2 〕

·品种多样，型号繁多。品种型号逐年扩充以适应各种需要。使系统开发者有很大的选择自由。

·提高性能，扩大容量。集成度已达200万个晶体管以上。总线工作速度已达数十微秒。工作频率达到30MHz甚至40MHz。指令执行周期减到数十微秒。存储器容量RAM发展到1K、2K，RO M发展到32K、64K；

·增加控制功能，向外部接口延伸。把原属外围芯片的功能集成到本芯片内。现今的单片机已发展到在一块含有CPU的芯片上，除嵌入RAM、ROM存储器和IO接口外，还有AD、PWM、U ART、TimerCounter、DMA、Watchdog、Serial Port、Sensor、driver、还有显示驱动、键盘控制、函数发生器、比较器等，构成一个完整的功能强的计算机应用系统；

·低功耗。供电电压从5V降到3V、2V甚至1V左右。工作电流从mA级降到μA级。在生产工艺上以CMOS代替NMOS，并向HCMOS过渡；

·应用软件配套。提供了软件库，包括标准应用软件，示范设计方法。使用户开发单片机应用系统时更快速、方便。使有可能做到用一周时间开发一个新的应用产品；

·系统扩展与配置。有供扩展外部电路用的三总线结构DB、AB、CB，以方便构成各种应用系统。根据单片机网络系统、多机系统的特点专门开发出单片机串行总线。此外，还特别配置有传感器，人机对话、网络多通道等接口，以便构成网络和多机系统。

目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安医疗器械以及各种智能机械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的

科学家、工程师。单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域。

第二章总体方案设计

2.1 课题设计的意义

一：消化与巩固《单片机原理及接口技术》课程所学的知识。

一切问题来源于书本，在做课题的时候，有很多的问题都需要在课本中找到答案，这就使得把这学期的《单片机原理及接口技术》有了一次系统的复习，对所学的知识进行了巩固与消化。

二：理论联系实际，用理论知识解决实际的问题。

三：培养设计能力，初步掌握设计的步骤和方法。

四：设计一个具有一定功能的温度检测系统，该系统上电或按键复位后监测准备状态，按监测启动键，系统开始监测温度，并将温度通过串行口方式传送给计算机，按下停止键，系统停止监测。要求使用DS18B20监测温度，有上电复位和按键复位，要有声光报警。

2.2 系统整体硬件电路

2.2.1 芯片介绍

本次设计一共用到了以下几个芯片：80C51、DS18B20、74LS138、LED数码管显示器。

80C51的介绍：MCS-51系列单片机的硬件结构基本相同，主要区别在于芯片上ROM的形式和配置。8051的基本结构由：1个8位的CPU、1个片内时钟振荡器、4KB的片内程序存储器、128个字节的片内数据存储器、4个并行的IO口，具有32个双向的、可独立操作的IO线、2个16位的定时计数器、1个全双工的串行口、5个中断源，可设置成2个优先级、21个特殊功能寄存器、具有很强的布尔处理功能有机结合在一起，共有40 个引脚。

DS-18B20 数字温度传感器的介绍：DS18B20可组网数字温度传感器芯片封装而成，具有耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。测温范围－55℃～+125℃，固有测温分辨率0.5℃，支持多点组网功能，