基于单片机的温度数据采集控制课程设计报告.docx

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基于单片机的温度数据采集控制课程设计报告

课程设计报告

课程名称：

微机原理课程设计

课题：

基于单片机的温度数据采集控制

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：

日期：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：

日期：

年月日

导师签名：

日期：

年月日

注意事项

1.设计（论文）的内容包括：

1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）

2）原创性声明

3）中文摘要（300字左右）、关键词

4）外文摘要、关键词

5）目次页（附件不统一编入）

6）论文主体部分：

引言（或绪论）、正文、结论

7）参考文献

8）致谢

9）附录（对论文支持必要时）

2.论文字数要求：

理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：

任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：

1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写

2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。

图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印

4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档

5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：

按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

指导教师评阅书

指导教师评价：

一、撰写（设计）过程

1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神

□优□良□中□及格□不及格

2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度

□优□良□中□及格□不及格

3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力

□优□良□中□及格□不及格

4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性

□优□良□中□及格□不及格

5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

指导教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

评阅教师评阅书

评阅教师评价：

一、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

评阅教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

教研室（或答辩小组）及教学系意见

教研室（或答辩小组）评价：

一、答辩过程

1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况

□优□良□中□及格□不及格

2、对答辩问题的反应、理解、表达情况

□优□良□中□及格□不及格

3、学生答辩过程中的精神状态

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

评定成绩：

□优□良□中□及格□不及格

教研室主任（或答辩小组组长）：

（签名）

年月日

教学系意见：

系主任：

（签名）

年月日

1.课题简介（黑体小4）……………………………………………………………1

2.设计方案…………………………………………………………………………1

3.具体设计…………………………………………………………………………1

3.1电路原理……………………………………………………………………1

3.2程序原理……………………………………………………………………1

3.3关键代码段源码及分析……………………………………………………2

4.测试………………………………………………………………………………11

4.1测试过程中遇到的问题记录………………………………………………11

4.2测试结果……………………………………………………………………11

5.总结………………………………………………………………………………11

设计体会……………………………………………………………………………12

参考文献……………………………………………………………………………12

基于单片机的温度控制

一、课题简介

本课题是关于8个字节超长整型数据，实现其运算（加、减、乘）功能及二个数相比较的功能，满足其用户在进行数据计算时的需要，增大了数据的使用范围，解决了在实际中数据的越界。

二．设计题目及具体要求

1基于单片机的温度监控系统

2温度测算范围-20℃---70℃

3分辨率小于0.5℃

4所测的温度值可以由LCD液晶直接显示可以任意设置上下限温度的报警功能

5显示日期和时间到LCD液晶，使用proteus,protel软件的功能仿真和画原理图

三．设计目的

1.通过本次课程设计加深对单片机课程的全面认识复习和掌握，对单片机课程的应用进一步的了解。

2.掌握采用8051单片机控制温度传感器DS18B20、时钟芯片

DS1302

和编程原理。

3.通过此次课程设计能够将单片机软硬件结合起来，对程序进行编辑，校验。

四．设计的意义

该次设计通过应用所学单片机的理论基础知识，解决现实生活上的问题。

设计温度控制系统

五．设计方案

设计思路

总体设计大致可分为两部分组成：

一·温度采集模块。

二·实时时钟电路模块。

该设计通过单片机和温度传感器及相关部件实现温度的测量和数字显示。

采用数字温度芯片DS18B20测量温度，输出信号全数字化，便于单片机处理及控制，省去传统的测温方法的很多外围电路。

且该芯片的物理化学性很稳定，它能用做工业测温元件，此元件线形较好。

在0—100摄氏度时，最大线形偏差小于1摄氏度。

DS18B20的最大特点之一采用了单总线的数据传输，由数字温度计DS18B20和微控制器AT89S51构成的温度测量装置,它直接输出温度的数字信号,可直接与计算机连接。

温度传感器DS18B20进行实时温度检测并显示，能够实现快速测量环境温度，并可以根据需要设定上下限报警温度。

该系统扩展性非常强，它可以在设计中加入时钟芯片DS1302以获取时间数据，在数据处理同时显示时间。

设计方框图

此方案的测温装置电路简单、精确度较高、实现方便、软件设计也比较简单，故本次设计采用此方案。

设计原理

温度传感器DS18B20

DALLAS最新单线数字温度传感器DS18B20是一种新型的“一

线器件”其体积更小、更适用于多种场合、且适用电压更宽、更经济。

DALLAS半导体公司的数字化温度传感器DS18B20是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。

温度测量范围为-55～+125摄氏度，可编程为9位～12位转换精度，测温分辨率可达0.0625摄氏度，分辨率设定参数以及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。

被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出；其工作电源既可以在远端引入，也可以采用寄生电源方式产生；多个DS18B20可以并联到3根或2根线上，CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。

因此用它来组成一个测温系统，具有线路简单，在一根通信线，可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。

DS18B20的性能特点如下：

●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

●DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温

●DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内

●适应电压范围更宽，电压范围：

3.0～5.5V，在寄生电源方式下可由数据线供电

●温范围－55℃～＋125℃，在-10～+85℃时精度为±0.5℃●零待机功耗

●可编程的分辨率为9～12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温

●在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字，速度更快

●用户可定义报警设置

●报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件

●测量结果直接输出数字温度信号，以"一线总线"串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力

●负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作

以上特点使DS18B20非常适用与多点、远距离温度检测系统。

DS18B20内部结构主要由四部分组成：

64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。

DS1302的介绍

2002是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V～5.5V。

采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。

DS1302内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。

DS1302是DS1202的升级产品，与DS1202兼容，但增加了主电源/后背电源双电源引脚，同时提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。

引脚功能及结构

图1示出DS1302的引脚排列,其中Vcc1为后备电源，VCC2为主电源。

在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。

DS1302由Vcc1或Vcc2两者中的较大者供电。

当Vcc2大于Vcc1＋0.2V时，Vcc2给DS1302供电。

当Vcc2小于Vcc1时，DS1302由Vcc1供电。

X1和X2是振荡源，外接32.768kHz晶振。

RST是复位/片选线，通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。

RST输入有两种功能：

首先，RST接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供终止单字节或多字节数据的传送手段。

当RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对DS1302进行操作。

如果在传送过程中RST置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。

上电运行时，在Vcc≥2.5V之前，RST必须保持低电平。

只有在SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平。

DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤：

初始化、ROM操作指令、存储器操作指令。

必须先启动DS18B20开始转换，再读出温度转换值。

设计电路图

论是内部寄生电源还是外部供电，I/O口线要接5KΩ左右的上拉电。

在这里采用前者方式供电。

六、设计流程图

七．仿真结果

仿真结果分析

（1）能数字显示被测温度，测量温度范围可以达到0～100℃

（2）分辨率不低于0.5℃；

（3）带有计时和时间显示功能；

（4）高、低两路限温控制点可在0～100℃范围内独立设置；

（5）当温度达到高、低限温控制点发出声光报警。

八．程序代码

源程序

/////////////////////DS1302头文件/////////////////////////////////////////#ifndef_REAL_TIMER_DS1302_2003_7_21_

sbitDS1302_CLK=P1^6;//实时时钟时钟线引脚

sbitDS1302_IO=P1^7;//实时时钟数据线引脚

sbitDS1302_RST=P1^5;//实时时钟复位线引脚

sbitACC0=ACC^0;

sbitACC7=ACC^7;

typedefstruct__SYSTEMTIME__

{

unsignedcharSecond;

unsignedcharMinute;

unsignedcharHour;

unsignedcharWeek;

unsignedcharDay;

unsignedcharMonth;

unsignedcharYear;

unsignedcharDateString[9];

unsignedcharTimeString[9];

}SYSTEMTIME;//定义的时间类型

#defineAM（X）X

#definePM（X）（X+12）//转成24小时制

#defineDS1302_SECOND0x80

#defineDS1302_MINUTE0x82

#defineDS1302_HOUR0x84

#defineDS1302_WEEK0x8A

#defineDS1302_DAY0x86

#defineDS1302_MONTH0x88

#defineDS1302_YEAR0x8C

#defineDS1302_RAM（X）（0xC0+（X）*2）//用于计算DS1302_RAM地址的宏voidDS1302InputByte（unsignedchard）//实时时钟写入一字节（内部函数）{

unsignedchari;

ACC=d;

for（i=8;i>0;i--）

{

DS1302_IO=ACC0;//相当于汇编中的RRC

DS1302_CLK=1;

DS1302_CLK=0;

ACC=ACC>>1;

}

unsignedcharDS1302OutputByte（）//实时时钟读取一字节（内部函数）{

unsignedchari;

for（i=8;i>0;i--）

{

ACC=ACC>>1;

ACC7=DS1302_IO;

DS1302_CLK=1;

DS1302_CLK=0;

}

return（ACC）;

}

voidWrite1302（unsignedcharucAddr,unsignedcharucDa）//ucAddr:

DS1302地址,ucData:

要写的数据

{

DS1302_RST=0;

DS1302_CLK=0;

DS1302_RST=1;

DS1302InputByte（ucAddr）;//地址，命令

DS1302InputByte（ucDa）;//写1Byte数据

DS1302_CLK=1;

DS1302_RST=0;

}

unsignedcharRead1302（unsignedcharucAddr）//读取DS1302某地址的数据{

unsignedcharucData;

DS1302_RST=0;

DS1302_CLK=0;

DS1302_RST=1;

DS1302InputByte（ucAddr|0x01）;//地址，命令

ucData=DS1302OutputByte（）;//读1Byte数据

DS1302_CLK=1;

DS1302_RST=0;

return（ucData）;

}

voidDS1302_SetProtect（bitflag）//是否写保护

{

if（flag）

Write1302（0x8E,0x10）;

else

Write1302（0x8E,0x00）;

}

voidDS1302_SetTime（unsignedcharAddress,unsignedcharValue）//设置时间函数

{

DS1302_SetProtect（0）;

Write1302（Address,（（Value/10）<<4|（Value%10）））;

}

voidDS1302_GetTime（SYSTEMTIME*Time）

{

unsignedcharReadValue;

ReadValue=Read1302（DS1302_SECOND）;

Time->Second=（（ReadValue&0x70）>>4）*10+（ReadValue&0x0F）;ReadValue=Read1302（DS1302_MINUTE）;

Time->Minute=（（ReadValue&0x70）>>4）*10+（ReadValue&0x0F）;ReadValue=Read1302（DS1302_HOUR）;

Time->Hour=（（ReadValue&0x70）>>4）*10+（ReadValue&0x0F）;ReadValue=Read1302（DS1302_DAY）;

Time->Day=（（ReadValue&0x70）>>4）*10+（ReadValue&0x0F）;ReadValue=Read1302（DS1302_WEEK）;

Time->Week=（（ReadValue&0x70）>>4）*10+（ReadValue&0x0F）;ReadValue=Read1302（DS1302_MONTH）;

Time->Month=（（ReadValue&0x70）>>4）*10+（ReadValue&0x0F）;ReadValue=Read1302（DS1302_YEAR）;

Time->Year=（（ReadValue&0x70）>>4）*10+（ReadValue&0x0F）;}

voidDateToStr（SYSTEMTIME*Time）

{

Time->DateString[0]=Time->Year/10+'0';

Time->DateString[1]=Time->Year%10+'0';

Time->DateString[2]='-';

Time->DateString[3]=Time->Month/10+'0';

Time->DateString[4]=Time->Month%10+'0';

Time->DateString[5]='-';

Time->DateString[6]=Time->Day/10+'0';

Time->DateString[7]=Time->Day%10+'0';

Time->DateString[8]='\0';

}

voidTimeToStr（SYSTEMTIME*Time）

{

Time->TimeString[0]=Time->Hour/10+'0';

Time->TimeString[1]=Time->Hour%10+'0';

Time->TimeString[2]=':

';

Time->TimeString[3]=Time->Minute/10+'0';

Time->TimeString[4]=Time->Minute%10+'0';

Time->TimeString[5]=':

';

Time->TimeString[6]=Time->Second/10+'0';

Time->TimeString[7]=Time->Second%10+'0';

Time->DateString[8]='\0';

}

voidInitial_DS1302（）

{

unsignedcharSecond=Read1302（DS1302_SECOND）;

if（Second&0x80）

DS1302_SetTime（DS1302_SECOND,0）;

}

#endif

////////////////////////////LCD1602头文件//////////////////////////////#ifndefLCD_CHAR_1602_2005_4