南京工程学院
康尼学院
本科毕业设计（论文）题目：电热水器控制系统设计专业：自动化（数控技术）
班级： K数控092学号：240091234起迄日期：2013.2.20～2013.6.08 设计地点：基础实验中心C302
Graduation Design (Thesis)
Design of Control System for Electric Water Heater
By
Kong Jun
Supervised by
Associate Prof. WU Aiping
Experimental center
C 302
June，2013
南京工程学院康尼学院本科毕业设计（论文)
摘要
电热水器作为人们生活中不可或缺的家用电器之一，对我们的生活水平有着重要的影响，常用的热水器主要分为以下三种：燃气式热水器，太阳能热水器以及电热水器。
太阳能热水器虽然有没有污染的优点，但是其使用受到天气与位置的较大限制，加之其不能对温度进行有效控制；燃气热水器虽然不用受到上面的限制，但是人们通常会对其使用过程中的一些危险，如一氧化碳中毒和燃气泄漏的担心，加之其安装过程非常繁琐，也渐渐淡出人们的视线；而电热水器在具有其上优点的同时，其安装十分方便，同时在当今时代，电热水器的各方面的研发已经十分的成熟，安全性也能很好的得到保证。
而随着科技的发展，传统的机械式控制系统一难以满足人们对高生活水平的要求，而在微处理器技术、传感器技术的进一步成熟的现今社会，电热水器开始摒弃传统的机械式的控制方式，转而采用全新的控制方式，，以微处理器为核心，通过传感器测温，然后再通过显示屏显示，辅以友好的人机界面，从而实现热水器的智能使控制方法。
本论文完成的控制系统是利用AT89S52单片机作为控制核心的，然后利用其现有接口外接各种硬件模块，主要有：温度测量电路，实时时钟电路，键盘，看门狗电路，加热开关，LED显示电路。
软件部分主要是为实现系统功能而进行的C语言编程。
本系统为一款智能式电热水器，使用独立键盘输入各种指令，使用DS18B20测量温度，测量温度精度可达到0.01℃，采用一块LCD显示屏显示所需要显示的各种数据，便于用户的操作，通过用户的各种事先指令，对单片机进行操作，达到控制热水器的加热系统的工作状态，基本达到了对热水器的控制的目的。
关键词：单片机；温度测量；DS18B20；LCD显示；抗干扰
ABSTRACT
Electric water heater as an integral part of people's lives in one household, for our standard of living has an important effect, commonly used water heaters can be divided into the following three types: gas-fired water heaters, solar water heaters and electric water heaters.
Although there is no pollution solar water heaters advantages, but its use is more restricted weather and location, together with its temperature can not be effectively controlled; gas water heater, though not subject to the above restrictions, but people often use some of their hazards such as carbon monoxide poisoning and gas leakage concerns, coupled with its installation process is very tedious, and gradually fade out of sight; while on the water heater has its advantages at the same time, its very easy to install, but in the modern era, the electric water heater aspects of the development has been very mature, safety can be well guaranteed.
With the development of technology, the traditional mechanical control system is difficult to meet people on a high living standard, while in microprocessor technology, sensor technology to mature in today's society, electric water heater began to abandon the traditional mechanical control way in favor of a new control method, a microprocessor core, through the sensor temperature, and then through display, complemented by a friendly interface, enabling the water heater intelligent control method.
Completion of this thesis is the use of a control system AT89S52 microcontroller as the control, and then use its existing interface a variety of external hardware modules are: temperature measurement circuit, real time clock circuit, keyboard, watchdog circuit, heating switch, LED display circuits.
Software system for the realization of some of the major functions of the C language for programming.
This system is a smart electric water heaters, using a separate keyboard input various commands, use DS18B20 temperature measurement, temperature measurement accuracy can reach 0.01 ℃, using an LCD display shows the need to display a variety of data, user-friendly operation, advance through various user commands to operate the microcontroller, to control water heater heating system working state, reaches for the water heater control purposes.
目录
第一章绪论 (1)
1.1引言 (1)
1.2选题背景与意义 (1)
1.3研究现状 (2)
1.4研究内容 (2)
1.5本文结构 (4)
第二章电热水器控制系统设计方案 (4)
2.1系统功能说明 (4)
2.2系统主要实现功能 (4)
2.3系统整体设计方案 (4)
2.4方案论证 (5)
第三章主要元件介绍 (8)
3.1单片机系统模块介绍 (8)
3.1.1 AT89S52单片机的主要性能 (8)
3.1.2 AT89S52管脚功能说明 (8)
3.1.3单片机的最小系统 (11)
3.2温度检测模块 (13)
3.2.1 DS18B20的主要功能及特点 (13)
3.2.2DS18B20的内部结构 (14)
3.2.3 DS18B20的工作时序 (16)
第四章硬件模块的设计 (19)
4.1 温度采集模块 (19)
4.2实时时钟电路模块 (20)
4.2.1 DS1302的介绍 (20)
4.2.2实时时钟模块原理图 (21)
4.3键盘输入模块 (22)
4.4继电器加热模块 (23)
4.5 LCD显示模块设计 (25)
4.5.1 LCD模块概述 (25)
4.5.2 LCD模块硬件说明 (25)
4.5.3 内部控制指令 (26)
4.5.4显示硬件设计原理图 (27)
4.6其余硬件模块设计 (28)
第五章系统软件设计 (30)
5.1主程序模块 (30)
5.2 DS18B20测温模块 (33)
5.3实时时钟模块 (35)
5.4 LCD显示模块 (39)
5.5键址返回程序 (41)
5.6测试及性能分析 (43)
第六章结论 (47)
致谢 (48)
参考文献： (49)
附录A：硬件设计原理图与PCB图 (50)
附录B：软件程序清单 (52)
附录C：实物图 (62)
附件：毕业论文光盘资料
第一章绪论
1.1引言
我国作为热水器生产的大国，近年来热水器的发展十分迅速，而热水器主要有三个研究方向：太阳能，燃气式与电热式。近年来因为单片机技术的发展，传感器技术的渐渐成熟，电热水器的数字化与精确控制已经变成可能。
作为一种需要在浴室，洗手间与厨房中使用的电器，这种电热水器采用水电分离的控制方式，即采用小电流低电压的控制电路来控制高电压大电流的加热电路，一般情况下，使用十分安全。并且在安全可靠的基础上，这种热水器还提供清楚的温度显示与方便的温度调节装置，所以在目前的市场上十分受到欢迎。
1.2选题背景与意义
本文对电热水器的控制系统进行可研究，具体研究的意义如下：
1）随着传感器测量技术的渐渐成熟，这种技术被广泛的运用在了在传统测温方式不便于温度测量的场合，而且传感器作为测量元件其相较于传统测温系统，测量精度与可靠性得到了进一步的提升，这一技术在当时与以后的时间里得到了发展与完善，迅速的显示出来其对于传统的物理式的温度测量系统的优越性。[1]
2）在这一系统中（温度采集与控制），我们要求对温度进行实时控制，单片机具有极强的处理能力，将其运用在温度控制系统中就具备了传统的控制电路所不具有的实时控制能力，随着单片机技术的发展成熟以及周边元件的开发，其控制方式变得越来越简单，并且其相较于传统控制电路，可以大幅度的提高温度控制的精度，从而达到更高的技术要求。
3）单片机由于体积小重量轻、价格便宜、功耗低，控制能力强及运算速度快等特点，因而采用其作为主控芯片，使整个系统设计简单易行，成本低廉，使用方便。
4）就目前来看，随着天然气价格上涨以及高层住房的普及，燃气式热水器与太阳能式热水器因为其自身的缺陷而失去市场占有率，而电热水器由于其自身不会受到这种限制，并且电热水器由于其小巧的外形、快速的加热速度、节能的设计、可靠地安全性等特点所以在今后的热水器市场上必将作为一种主流热水器出现。
所以选取电热水器的控制系统作为此次的研究课题是具有十分重要的意义的。
1.3研究现状
电热水器在中国的历史已经有10多年了，期间也经历了数次起落的过程，在上个世纪的最后几年，随着国外品牌的进入和国内一些大家电厂的目光转向电热水器，储水式电热水器能适应任何天气变化，普通家庭可直接安装使用，长时间通电可以大流量供热水。使用时不产生废气，既安全又卫生。目前市场上销售的电热水器多数还带有防触电装置。干净卫生，不必分室安装，调温方便。随着技术的成熟，今后将朝着保温层整体发泡技术、温控器置入内胆、加热管下潜式设计、节能免更换几个方面发展。
热水器是一种可供浴室，洗手间及厨房使用的家用电器。据国务院发展研究中心市场经济研究所统计数据表明：近年来我国热水器的销量每年以25%的速度上升，在未来五年内，销售额每年可达近500亿以上。众所周知，燃气热水器因其安全隐患及越来越高的使用成本正渐渐淡出热水器市场，而太阳能热水器也因其严格受天气气候及安装条件影响而很难占据更大的市场份额，所以电热水器迅速崛起而不断壮大。为了满足人们对现代电器的智能化的要求，利用目前电子技术的最新成果改善电热水器的性能已经完全可能和必要。本课题将以单片机为控制核心，实现对热水器的自动控制,设计出一款具有自动化、智能化、易于操作、控制精度高、性价比高的电热水器控制系统。
1.4本文研究内容
1）本文所研究的电热水器控制系统由7个部分组成：单片机以及外部电路、电源电路、按键输入电路、LED数码管及指示灯电路、报警电路、加热控制电路和温度采集电路。
2）作为最重要的主控芯片，我们选用51系列单片机作为核心来进行此次的设计。单片机作为微型计算机的一种，是嵌入式微机系统，是作为其他系统的组成部分使用的，在物理结构上嵌于其它系统之中，英文为Embedded Systems。嵌入式系统将计算机硬件和软件结合起来，构成一个专门的计算装置，实现特定的功能。它是一个大系统或大的电子设备中的一部分，工作在一个与外界发生交互并受时间约束的环境中，在没有人工干预的情况下进行实时控制。自从20世纪70年代以来，单片机经历了初级、发展、高速发展三个阶段。单片机性能不断地完善，性能价格比显著提高，种类和型号快速增加。从性能和用途上看，单片
机正朝着面向多层次用户的多品种多规格方向发展，哪一个应用领域前景广阔，就有这个领域的特殊单片机出现。近几年来，单片机以其集成度和性价比高、体积小等优点，在工业自动化、过程控制、数字仪器仪表、通信系统以及家用电器产品中有着不可替代的作用。
3)220V交流电加热装置的通断由继电器控制，其中继电器中的保险丝会在温度过高的情况下会熔断，防止加热管干烧，并且在单片机上还加上发光二极管显示加热电路的工作情况。
1.5本文结构
本文以对单片机的研究作为基础，对DS18B20及单片机控制显示，输入输出等方面进行了研究，全文分为6章，各章内容如下：
第一章主要介绍了电热水器控制系统的基本概念、特点研究现状，阐述了电热水器的研究背景以及研究意义，概括的阐述了本次设计的主要内容。
第二章表明了本次设计的技术指标要求，主要介绍了采用的几个设计方案与各自的优缺点，并在最后表明了本次设计最终所采用的方案。
第三章阐述所选择的几个重要元件的特点与性能第四章主要介绍了电热水器控制系统的硬件电路的设计，主要介绍了各模块的设计方案。
第四章对系统的硬件模块的设计进行阐述，对各硬件的原理及主要参数进行了描述。
第五章对系统的软件设计进行阐述，以流程图为线索对各个模块的软件程序的设计方案进行了介绍。
第六章总结了全文的研究工作，给出了存在的问题与进一步的研究方向。
第二章电热水器控制系统设计方案
2.1系统功能说明
本设计采用AT89S52单片机作为主控芯片，利用数字式温度传感器DS18B20作为温度采集装置采集温度，将温度信号传送给单片机后通过一片液晶显示屏显示出来。
系统工作的温度可以通过电路板上的按键自主进行设定。
系统采用了一个继电器，用单片机为主的控制系统控制继电器触电的吸合，来控制交流电加热电路，达到以弱电控制强电的目的。
系统必须设置温度报警系统，即达到设定温度的上限时扬声器报警，系统自动断电，当温度恢复时，系统重新恢复工作。
2.2系统主要实现功能
系统主要功能如下：
1）测量热水器内的温度，并通过显示屏实时显示温度值，显示范围为0℃~70℃。
2）正常状态下显示系统时钟。
3）可手动设定时钟时间即对时钟进行校准。
4）可以人工设定热水器内的烧水温度，范围在20℃~70℃之间，也可以无需设定，打开后自动烧水，温度上限为70℃。
5）具备定时功能，限定烧水时间。
6）可以立即开机或在24小时内任意设定开机时间。
7）当热水器内没有水时，有报警提示，并开关自动关闭，即有防止干烧功能。
8）要求热水器有一定的抗干扰的功能。
2.3系统整体设计方案
电热水器控制系统的整体设计方案包括硬件设计与软件设计方案，硬件方案主要是指以单片机为核心，包括外接的温度采集电路，实时时钟电路，键盘，热
水器加热开关，液晶显示电路，报警电路以及复位电路。具体硬件框图如图2.1所示
2.4方案论证
按照前面的课题要求，我们首先确定运用单片机AT89S52作为本次设计的核心部件。
在温度采集方面有多种选择，常见的温度传感器分为以下几种：热敏电阻式温度传感器、热电阻式温度传感器、热电偶式温度传感器、模拟集成温度传感器、智能温度传感器。本次设计原本选择的是pt1000铂电阻温度传感器，其作为高精度的温度敏感元件，具有测温范围大，测温精度高，稳定性好，示值复现性高与耐氧化等特点，常被用作0℃~926℃温度区间内的标准温度计，其特性曲线为：-200°C~0°C时，Rt=R0[1+At+Bt2+c(t-100)t3]；0°C~650°C时，Rt=R0[1+At+Bt2]。（Rt为温度为t°C时热电阻的阻值，R0为0°C时的阻值，A、B、C为实验测定的常数，A=3.90802×10-2，B=5.802×10-7，C=-4.22×10-7）本系统使用的R0为1000Ω。而要将pt1000作为本次设计的元件，还需要语气配套的传感器测量电路与放大电路两部分，具体电路如图2.2所示。[12]但是在实际购买时发现pt1000电阻由于价格过高，所以在最终设计中并没有采用pt1000作为测温元件来使用，同时，在同组同学推荐下采用了另一种集成式温度传感器DS18B20作为测温元件，DS18B20虽然测温范围比pt1000小，但是在满足本设计要求的基础上，其价格不到pt1000的一半，并且其硬件电路由于舍去了普通传感器所需附带的A/D电路的设计，所以其硬件电路的设计更加简单，所以采用了DS18B20作为最终设计中的测温元件。[11]
还有MICROCHIP公司的PIC单片机，其突出的特点是体积小，功耗低，精简指令集，抗干扰性好，可靠性高，有较强的模拟接口，代码保密性好，大部分芯片有其兼容的FLASH程序存储器的芯片.
PHILIPS公司的PHLIPIS 51LPC系列单片机是基于80C51内核的单片机，嵌入了掉电检测、模拟以及片内RC振荡器等功能，这使51LPC在高集成度、低成本、低功耗的应用设计中可以满足多方面的性能要求。
ATMEl公司的8位单片机有AT89、AT90两个系列，AT89系列是8位Flash 单片机，与8051系列单片机相兼容，静态时钟模式；AT90系列单片机是增强RISC结构、全静态工作方式、内载在线可编程Flash的单片机，也叫A VR单片机。
而作为第一次使用单片机做独立设计，我选用的是ATMEL公司的AT89S52单片机，AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 储存器。使用Atmel 公司高密度非易失性储存器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序编程器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，
使得AT89S52在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。
众所周知，单片机的程序写入过程不是一帆风顺的，其常常需要多次的写入与调试的过程，这里采用AT89S52的优点就是AT89S52额外添加了8k在系统可编程(即ISP)Flash存储器，特意设计为方便在线编程，使得其下载线电路简单，且可实现并行和或者串行模式的在线编程，使得每一次的程序下载与调试不必将单片机从PCB板上拔下，这样不仅使程序调试变得更加方便，其次还会大大延长单片机与PCB板的寿命。
由于本次设计需要有定时开关机的功能，而单片机其内部时钟只能作为其内部程序运行的基准而不能满足设计的要求，所以外接了一个时钟芯片来满足本次设计的要求。[10]
市面上的主流的时钟芯片有DS1302、DS1307、PCF8485、SB2068等等。这些芯片结构简单，价格低廉，而实时时钟电路DS1302是DALLAS公司的一种具有涓细电流充电能力的电路，主要特点是采用串行数据传输，可为掉电保护电源提供可编程的充电功能，并且可以关闭充电功能。采用普通32.768kHz晶振。
在显示方面采用一个液晶显示屏来显示主要的参数，液晶显示屏相对于LED 数码管虽然编程方面更加繁琐，但是相对的其还具有更多的优点，其除了可以顺利的显示数字之外，还可以对显示的数字进行简单的注释，使得人机操作界面变得更加友好，其次在有关网站上也可以顺利的查找到有关DS1302的信号显示程序，本次显示界面除了有温度的显示还需要有时间的显示，定时操作信号的显示，采用LCD显示屏使操作显得更加方便。[6]
在键盘的选择上，有两种选择：一是采用独立式按键键盘，第二种是采用矩阵式键盘。矩阵式一般键盘采用4*4式键盘，而本次设计中并不需要如此多的功能按键，所以本次设计，选择了独立式按键，本次总共使用了6个按键。其中按键1的功能是系统的复位，按键2的功能是实现实时时钟的时间校准功能，按键3实现的功能是实现烧水温度的设置功能，按键4实现的功能是烧水定时功能的设置，按键5与按键6分别是“+”“—”功能键。
然后本次设计中还加入了一个发光二极管与蜂鸣器。
发光二极管用来显示继电器的闭合状况，使得加热电路的通断能够被更直接的观察。
而加入蜂鸣器的作用是在进行某项操作时进行指示作用，还有在达到烧水温度或者定时时间到的时候起到报警作用。
第三章主要元件介绍
3.1单片机系统模块介绍
AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K在线可编程Flash 存储器，使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在线可编程，亦适于常规编程器。在一个芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在线可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。[1] AT89S52具有以下标准功能：8K字节的Flash，256字节的RAM，32 位I/O 口，看门狗定时器，2个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件，可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作；掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。
3.1.1 AT89S52单片机的主要性能
● 与MCS-51单片机产品兼容
● 8K字节在系统可编程Flash存储器
● 1000次擦写周期
● 全静态操作：0Hz～33Hz
● 三级加密程序存储器
● 32个可编程I/O口线
● 三个16位定时器/计数器
● 八个中断源
● 全双工UART串行通道
● 低功耗空闲和掉电模式
● 掉电后中断可唤醒
● 看门狗定时器
● 双数据指针
● 掉电标识符
3.1.2 AT89S52管脚功能说明
AT89S52引脚如图3.1所示。
图3.1 A T89S52引脚结构图
VCC ：电源
GND : 接地
P0口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用，在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。在flash编程时，P0口也用来接收指令字节，在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，P0口需要外部上拉电阻。
表3.1 P1口第二功能
P1口：P1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P1 输出缓冲器能驱动4个TTL 逻辑电平。对P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的
原因，将输出电流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），具体如表3.1所示。在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。
P2口：P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动4个TTL 逻辑电平。对P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX @DPTR）时，P2 口送出高八位地址。在这种应用中，P2 口使用很强的内部上拉发送1。在使用8位地址（如MOVX @RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。
P3口：P3 口是一个有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P3 输出缓冲器能驱动4个TTL 逻辑电平。对P3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如表3.2所示。在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。
表3.2 P3口第二功能
RST：复位输入。晶振工作时，RST脚持续2个机器周期高电平将使单片机复位。看门狗计时完成后，RST 脚输出96个晶振周期的高电平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能无效。DISRTO默认状态下，复位高电平有效。
ALE/PROG：地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8 位地址的输出脉冲。在flash编程时，此引脚(PROG)也用作编程输入脉冲。在
一般情况下，ALE 以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ALE脉冲将会跳过。如果需要，通过将地址为8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作将无效。这一位置“1”，ALE 仅在执行MOVX 或MOVC指令时有效。否则，ALE 将被微弱拉高。这个ALE 使能标志位（地址为8EH的SFR的第0位）的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。
PSEN：外部程序存储器选通信号(PSEN)是外部程序存储器选通信号。当AT89S52从外部程序存储器执行外部代码时，PSEN在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据存储器时，PSEN将不被激活。
EA/VPP：访问外部程序存储器控制信号。为使能从0000H 到FFFFH的外部程序存储器读取指令，EA必须接GND.为了执行内部程序指令，EA应该接VCC。在flash编程期间，EA也接收12V的VPP电压。
XTAL1：振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。
XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。[7]
3.1.3单片机的最小系统
单片机的最小系统是指运用最少的元件使单片机运行的系统，一般包括一下的几个部分：晶振电路、复位电路、电源电路和串口电路。
晶振是电路中常用用的时钟元件,全称是叫晶体震荡器，在单片机系统里晶振的作用非常大，他结合单片机内部的电路，产生单片机所必须的时钟频率，单片机的一切指令的执行都是建立在这个基础上的，晶振的提供的时钟频率越高，那单片机的运行速度也就越快。[2]
晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步。有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振，而通过电子调整频率的方法保持同步。
而晶振由于会与单片机的XTAL1与XTAL2脚构成的振荡电路中会产生谐波，从而降低电路时钟振荡器的稳定性，所以一般会匹配两个30pf的电容来消减谐波对于电路稳定性的影响。
晶振电路如图3.2所示：，XTAL1 和XTAL2 分别是放大器的输入、输出端
图3.2 晶振电路
系统复位有两种方式：上电复位与手动复位。[3]
上电复位：上电瞬间，电容充电电流最大，电容相当于短路，RST端为高电平，自动复位；电容两端的电压达到电源电压时，电容充电电流为零，电容相当于开路，RST端为低电平，程序正常运行。
手动复位：首先经过上电复位，当按下按键时，RST直接与VCC相连，为
图3.3复位电路
高电平形成复位，同时电解电容被短路放电；按键松开时，VCC对电容充电，
充电电流在电阻上，RST依然为高电平，仍然是复位，充电完成后，电容相当于开路，RST为低电平，正常工作。[5]
一般采用手动复位，其对于上电复位方式更加方便，不需要切断电源便可对系统进行复位，复位电路如图3.3所示
3.2温度检测模块
3.2.1 DS18B20的主要功能及特点
DS18B20温度传感器是美国达拉斯(DALLAS)半导体公司推出的应用单总线技术的数字温度传感器。该器件将半导体温敏器件、A/D转换器、存储器等做在一个很小的集成电路芯片上。它具有微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强、易配微处理器等优点，可直接将温度转化成串行数字信号供处理器处理。[8] DS18B20具有以下特性：
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。
每个设备都有一个唯一的64位序列码，存储在ROM中。
简单的多点分布式测温应用。
在使用中不需要任何外围元件。
可以从数据线供电。电源范围为3.0V~ 5.5V。
测温范围－55℃～＋125℃。
在—10℃～＋85℃间，测温分辨率为0.5℃。
温度计分辨率可由用户选择，9至12位之间。
在750毫秒内将温度转换为12位字。
用户可自定义非易失性报警的设置。
报警搜索命令定义和存储的设备，其温度不收程序限制（温度报警状态）。
采用8引脚SOP和3引脚TO- 92封装。
软件与DS1822兼容。
其引脚如图3.4所示：
图3.4 DS18B20引脚图
引脚说明：
GND - 接地
DQ - 输入/输出数据
VDD - 电源电压
NC - 无连接
DS18B20的极限使用条件
各引脚对地电压：-0.5V~+0.6V
工作温度：-55℃~125℃
储存温度：-55℃~+125℃
焊接温度参见J-STD-020A的规格
*以上指出的器件在进行正常焊接操作时所需要的环境条件，可能还有部分为能说明但是在操作规格中已经暗示器件可正常运行的环境。长期工作在极限条件下可能会影响器件的可靠性。
3.2.2DS18B20的内部结构
DS18B20的内部存储资源分为8个字节的ROM，9个字节的高速暂存器RAM，3个字节的EEPROM。如图3.5所示。
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：
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。
《单片机技术》 课程设计报告 题目：基于MCU-51单片机的秒表设计班级： 学号： 姓名： 同组人员： 指导教师：王瑞瑛、汪淳 2014年6月17日
目录 1课程设计的目的 (3) 2 课程设计题目描述和要求 (3) 2.1实验题目 (4) 2.2设计指标 (4) 2.3设计要求 (4) 2.4增加功能 (4) 2.5课程设计的难点 (4) 2.6课程设计容提要 (4) 3 课程设计报告容 (5) 3.1设计思路 (5) 3.2设计过程 (6) 3.3 程序流程及实验效果 (7) 3.4 实验效果 (16) 4 心得体会 (17)
基于MCS-51单片机的秒表设计 摘要：单片机控制秒表是集于单片机技术、模拟电子技术、数字技术为一体的机电一体化高科技产品，具有功耗低，安全性高，使用方便等优点。本次设计容为以8051 单片机为核心的秒表，它采用键盘输入，单片机技术控制。设计容以硬件电路设计，软件设计和PCB 板制作三部分来设计。利用单片机的定时器/计数器定时和计数的原理，用集成电路芯片、LED 数码管以及按键来设计计时器。将软、硬件有机地结合起来，使他拥有正确的计时、暂停、清零、并同时可以用数码管显示，在现实生中应用广泛。 关键词:秒表;8051;定时器;计数器 1 课程设计的目的 《单片机应用基础》课程设计是学好本门课程的又一重要实践性教学环节，课程设计的目的就是配合本课程的教学和平时实验，以达到巩固消化课程的容，进一步加强综合应用能力及单片机应用系统开发和设计能力的训练，启发创新思维，使之具有独立单片机产品和科研的基本技能，是以培养学生综合运用所学知识的过程，是知识转化为能力和能力转化为工程素质的重要阶段。 2 课程设计题目描述和要求
80C51单片机交通灯课程设计报告 目录 第一章引言 (3) 第二章单片机概述 (4) 第三章芯片介绍 (6) 3.1AT89S51单片机介绍 (6) 3.1.1简介 (6) 3.1.2主要管脚介绍 (6) 3.274LS164介绍 (8) 3.3共阳数码管介绍 (8) 3.3.1分类简介 (8) 图3.3LED数码管引脚定义 (9) 3.3.2驱动方式 (9) 3.3.3主要参数 (10) 3.3.4应用范围 (10) 第四章系统硬件设计 (11) 4.1硬件设计要求 (11) 4.2硬件设计所用元器件 (11) 4.3硬件设计图 (11) 4.4设计流程图 (12) 第五章系统软件设计 (13) 5.1流程图 (13)
5.2程序设计 (14) 第六章结论 (16) 参考文献 (18)
第一章引言 在今天，红绿灯安装在各个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。但这一技术在19世纪就已出现了。 1858年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红，蓝两色的机械扳手式信号灯，用以指挥马车通行。这是世界上最早的交通信号灯。1868年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿两以旋转式方形玻璃提灯组成，红色表示“停止”，绿色表示“注意”。1869年1月2日，煤气灯爆炸，使警察受伤，遂被取消。 1914年，电气启动的红绿灯出现在美国。这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成，安装在纽约市5号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止”，绿灯亮表示“通行”。 智能的交通信号灯指挥着人和各种车辆的安全运行,实现红、黄、绿灯的自动指挥是城乡交通管理现代化的重要课题.在城乡街道的十字交叉路口,为了保证交通秩序和行人安全,一般在每条道路上各有一组红、黄、绿交通信号灯,其中红灯亮,表示该条道路禁止通行;黄灯亮,表示该条道路上未过停车线的车辆停止通行,已过停车线的车辆继续通行;绿灯亮,表示该条道路允许通行.交通灯控制电路自动控制十字路口两组红、黄、绿交通灯的状态转换,指挥各种车辆和行人安全通行,实现十字路口城乡交通管理自动化。 本文为了实现交通道路的管理,力求交通管理先进性、科学化.分析应用了单片机实现智能交通灯管制的控制系统,以及该系统软、硬件设计方法,实验证明该系统实现简单、经济,能够有效地疏导交通,提高交通路口的通行能力。
基于51单片机简易电子琴 1 课题背景 单片微型计算机室大规模集成电路技术发展的产物，属于第四代电子计算机它具有高性能、高速度、体积小、价格低廉、稳定可靠、应用广泛的特点。他的应用必定导致传统的控制技术从根本上发生变革。因此，单片机的开发应用已成为高科技和工程领域的一项重大课题。 电子琴是现代电子科技与音乐结合的产物，是一种新型的键盘乐器。它在现代音乐扮演重要的角色，单片机具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性，它已经溶入现代人们的生活中，成为不可替代的一部分。本文的主要内容是用AT89S52单片机为核心控制元件，设计一个电子琴。以单片机作为主控核心，与键盘扬声器等模块组成核心主控制模块，在主控模块上设有8个按键，和一个复位按键。 主要对使用单片机设计简易电子琴进行了分析，并介绍了基于单片机电子琴硬件的组成。利用单片机产生不同频率来获得我们要求的音阶，最终可随意弹奏要表达的音符。并且分别从原理图，主要芯片，个模块原理及各莫奎的程序的调试来详细阐述。 一首音乐是许多不同的音阶组成的，而每个音阶对应着不同的频率，这样我们就可以利用不同的频率的组合，构成我们想演奏的那首曲目。当然对于单片机来产生不同的频率非常方便，我们可以利用单片机的定时/计数器T0来产生这样的方波频率信号，因此，我们只要把一首歌曲的音阶对应频率关系编写正确就可以达到我们想要的曲目。 2 任务要求与总体设计方案 2.1 设计任务与要求 利用所给键盘的1，2，3，4，5，6，7，8八个键，能够发出7个不同的音调，而且有一个按键可以自动播放歌曲，要求按键按下时发声，松开延时一小段时间，中间再按别的键则发另外一音调的声音，当系统扫描到键盘按下，则快速检测出是哪一个按键被按下，然后单片机的定时器启动，发出一定频率的脉冲，该频率的脉冲经喇叭驱动电路放大滤波后，就会发出相应的音调。如果在前一个按下的键发声的同时有另一个按键被按下，则启动中断系统。前面的发音停止，转到后按的键的发音程序。发出后按的键的音调。 2.2 设计方案 2.2.1 播放模块 播放模块是由喇叭构成，它几乎不存在噪声，音响效果较好，而且由于所需驱动功率较小，且价格低廉，所以，被广泛应用。 2.2.2 按键控制模块
(完整)基于89C51单片机交通灯课程设计要点 编辑整理： 尊敬的读者朋友们： 这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（(完整)基于89C51单片机交通灯课程设计要点）的内容能够给您的工作和学习带来便利。同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。 本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为(完整)基于89C51单片机交通灯课程设计要点的全部内容。
华北水利水电学院 基于C51单片机 交通灯课程设计实验报告 姓名：田坤 班级：125 专业：电子信息科学与技术 指导老师：辛艳辉刘明堂 2013年1月16日 摘要 近年来，随着科技的飞速发展,单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中,单片机往往作为一个核心部件来使用,正在不断的应用到实际生活中，并且根据具体硬件结构软硬件结合,加以完善。 十字路口车辆穿梭，行人熙攘,车行车道,人行人道，有条不紊.那么靠什么来实现这井然秩序呢?靠的就是交通信号灯的自动指挥系统。交通信号灯控制方式很多。本系统采用MCS-51系列单片机STC89C51为中心器件来设计交通灯控制器,实现了通过信号灯对路面状况的智能控制。从一定程度上解决了交通路口堵塞、车辆停车等待时间不合理、急车强通等问题.系统具
有结构简单、可靠性高、成本低、实时性好、安装维护方便等优点,有广泛的应用前景。 关键词：交通灯 单片机 数码管 一 。总体设计思路 1.1设计目的及思路 设计目的 了解交通灯管理的基本工作原理，熟练掌握STC89C51的工作原理和应用编程,熟悉STC89C51单片机并行接口的各种工作方式和应用，并了解计数器/定时器的工作方式和应用编程外部中断的方法，掌握多位LED 显示问题的解决。 设计思路 （1)分析目前交通路口的基本控制技术，提出自己的交通控制的初步方案。 (2）确定系统交通控制的总体设计，增加了倒计时显示提示。 （3）进行显示电路。 （4）进行软件系统的设计。 1。2 实际交通灯显示时序及状态转换的理论分析 图1所示为红绿灯转换的状态图。 图1 红绿灯状态转换图 表1 十字路口指示灯燃 亮方 S1 S4 S3 S2
课程设计说明书
课程设计名称
专
业
班
级
学
号
学生姓名
指导教师
单片机原理及应用课程设计 电子信息工程 140405 20141329 李延琦 胡黄水
2016 年 12 月 26 日
课程设计任务书
课程设计 题目
酒精测试仪
起止日期
2016 年 12 月 26 日— 2017 年 1 月 6 日
设计地点
计算机科学与工程学 院单片机实验室 3409
设计任务及日程安排： 设计任务：分两部分： （一）、设计实现类：进行软、硬件设计，并上机编程、联线、调试、 实现； 1.电子钟的设计 2.交通灯的设计 3.温度计的设计 4.点阵显示 5.电机调速 6.电子音乐发声（自己选曲） 7.键盘液晶显示系统 （二）、应用系统设计类：不须上机，查资料完成软、硬件设计画图。 查资料选定题目。 说明：第 1--7 题任选其二即可。（二）里题目自拟。 日程安排： 本次设计共二周时间，日程安排如下： 第 1 天：查阅资料，确定题目。 第 2--4 天：进实验室做实验，连接硬件并编写程序作相关的模块实验。 第 5--7 天：编写程序，并调试通过。观察及总结硬件实验现象和结果。 第 8--9 天：整理资料，撰写课程设计报告，准备答辩。 第 10 天：上交课程设计报告，答辩。 设计报告要求：
1. 设计报告里有两个内容，自选题目内容+附录（实验内容），每 位同学独立完成。 2. 自选题目不须上机实现，要求能正确完成硬件电路和软件程序 设计。内容包括： 1） 设计题目、任务与要求 2）硬件框图与电路图 3） 软件及流程图 （a）主要模块流程图 （b）源程序清单与注释 4） 总结 5） 参考资料 6）附录 实验上机调试内容
注：此任务书由指导教师在课程设计前填写，发给学生做为本门课程设计 的依据。
单片机课程设计 课题：基于51单片机的交通灯设计 专业：机械设计制造及其自动化 学号： 指导教师：邵添 设计日期：2017/12/18 成绩： 大学城市科技学院电气学院 基于51单片机数字温度计设计报告
一、设计目的作用 本设计是一款简单实用的小型数字温度计，所采用的主要元件有传感器DS18B20，单片机AT89C52，，四位共阴极数码管一个，电容电阻若干。DS18B20支持“一线总线”接口，测量温度围-55°C~+125°C。在-10~+85°C围,精度为±0.5°C。18B20的精度较差，为±2°C 。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。 本次数字温度计的设计共分为五部分，主控制器，LED显示部分，传感器部分，复位部分，按键设置部分，时钟电路。主控制器即单片机部分，用于存储程序和控制电路；LED显示部分是指四位共阴极数码管，用来显示温度；传感器部分，即温度传感器，用来采集温度，进行温度转换；复位部分，即复位电路，按键部分用来设置上下限报警温度。测量的总过程是，传感器采集到外部环境的温度，并进行转换后传到单片机，经过单片机处理判断后将温度传递到数码管显示。 二、设计要求 （1）．利用DS18B20传感器实时检测温度并显示。 （2）．利用数码管实时显示温度。 （3）．当温度超过或者低于设定值时蜂鸣器报警，LED闪烁指示。 （4）.能够手动设置上限和下限报警温度。 三、设计的具体实现 1、系统概述 方案一：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。 方案设计框图如下：
目录 前言 (2) 第1章基于51单片机的电子琴设计 (3) 1.1 电子琴的设计要求 (3) 1.2 电子琴设计所用设备及软件 (3) 1.3 总体设计方案 (3) 第2章系统硬件设计 (5) 2.1 琴键控制电路 (5) 2.2 音频功放电路 (6) 2.3 时钟-复位电路 (6) 2.4 LED显示电路 (6) 2.5 整体电路 (6) 第3章电子琴系统软件设计 (7) 3.1 系统硬件接口定义 (7) 3.2 主函数 (8) 3.2.1 主函数程序 (8) 3.3 按键扫描及LED显示函数 (9) 3.3.1 键盘去抖及LED显示子程序 (10) 3.4 中断函数 (11) 3.4.1 中断程序 (12) 第4章电子琴和调试 (12) 4.1 调试工具 (12) 4.2 调试结果 (13) 4.3 电子琴设计中的问题及解决方法 (14) 第5章电子琴设计总结 (15) 参考文献 (16) 附录 (17)
前言 音乐教育是学校美育的主要途径和最重要内容，它在陶冶情操、提高素养、开发智力，特别是在培养学生创新精神和实践能力方面发挥着独特的作用。近年来，我国音乐教育在理论与实践上都取得了有目共睹的成绩，探索并形成了具有中国特色的、较为完整的音乐教育教学体系。但我国音乐教育的改革力度离素质教育发展的要求还存在一定距离。如今，电子琴作为电子时代的新产物以其独特的功能和巨大的兼容性被人们广泛的接受和推崇。而在课堂教学方面，它拥有其它乐器无法比拟的两个瞬间：瞬间多元素思维的特殊的弹奏方法；瞬间多声部(包括多音色)展示的乐队音响效果的特点。结合电子琴自身强大的功能及独特的优点来进行音乐教育的实施，这样就应该大力推广电子琴进入音乐教室，让电子琴教学在音乐教育中发挥巨大的作用。现代乐器中，电子琴是高新科技在音乐领域的一个代表，体现了人类电子技术和艺术的完美结合。电子琴自动伴奏的稳定性、准确性，以及鲜明的强弱规律、随人设置的速度要求，都更便于人们由易到难、深入浅出的准确掌握歌曲节奏和乐曲风格，对其节奏的稳定性和准确性训练能起到非常大的作用。电子琴所包含的巨量的音乐信息和强大的音乐表现力可以帮助音乐教学更好地贯彻和落实素质教育，更有效地提高人们的音乐素质和能力。目前，市场上的电子琴可谓琳琅满目，功能也是越来越完备。以单片机作为主控核心，设计并制作的电子琴系统运行稳定，其优点是硬件电路简单、软件功能完善、控制系统可靠、性价比较高等，具有一定的实用与参考价值。这就为电子琴的普及提供了方便。 二、电子琴设计要求本设计主要是用AT89C51单片机为核心控制元件，设计一台电子琴。以单片机作为主控核心，与键盘、扬声器等模块组成核心主控制模块，在主控模块上设有7个按键和1个复位按键。本系统主要是完成2大功能：音乐自动播放、电子琴弹奏。关于声音的处理，使用单片机C语言，利用定时器来控制频率，而每个音符的符号只是存在自定义的表中。
课程设计报告 华中师范大学武汉传媒学院 传媒技术学院 电子信息工程2011 仅发布百度文库，版权所有.
AD转换 要求： A.使用单片机实现AD转换 B.可以实现一位AD转换，并显示（保留4位数字）设计框图：
方案设计： AD转换时单片机设计比较重要的实验。模数转换芯片种类多，可以满足不同用途和不同精度功耗等。 外部模拟量选择的是简单的电位器，通过控制电位器来改变模拟电压。显示电压值采用一般的四位七段数码管。而AD转换芯片采用使用最广的ADC0809 ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如图所示。 下面说明各引脚功能： ?IN0～IN7：8路模拟量输入端。 ?2-1～2-8：8位数字量输出端。 ?ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路。?ALE：地址锁存允许信号，输入端，高电平有效。 ?START： A/D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns宽）使其启动（脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D转换）。 ?EOC： A/D转换结束信号，输出端，当A/D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。 ?OE：数据输出允许信号，输入端，高电平有效。当A/D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。 ?CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHz。
?REF（+）、REF（-）：基准电压。 ?Vcc：电源，单一+5V。 ?GND：地 工作原理： 首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动A/D转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行。直到A/D转换完成，EOC 变为高电平，指示A/D转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。当OE输入高电平时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。 本次实验采用中断方式 把表明转换完成的状态信号（EOC）作为中断请求信号，以中断方式进行数据传送。 不管使用上述哪种方式，只要一旦确定转换完成，即可通过指令进行数据传送。 首先送出口地址并以信号有效时，OE信号即有效，把转换数据送上数据总线，供单片机接受。 采用中断可以减轻单片机负担。并可以使程序有更多的空间作二次开发。
单片机课程设计报告 题目：温度监控系统设计 学院：能源与动力工程学院 专业：测控技术与仪器专业 班级： 2班 成员：魏振杰 二〇一五年十二月
一、引言 温度是工业控制中主要的被控参数之一，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足重轻的作用。对于不同场所、不同工艺、所需温度高低范围不同、精度不同，则采用的测温元件、测方法以及对温度的控制方法也将不同；产品工艺不同、控制温度的精度不同、时效不同，则对数据采集的精度和采用的控制算法也不同，因而，对温度的测控方法多种多样。 随着电子技术和微型计算机的迅速发展，微机测量和控制技术也得到了迅速的发展和广泛的应用。利用微机对温度进行测控的技术，也便随之而生，并得到日益发展和完善，越来越显示出其优越性。 作为获取信息的手段——传感器技术得到了显著的进步，其应用领域较广泛。传感器技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。因此，了解并掌握各类传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。 为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对温度传感器的深入研究以及其用法与用途，基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。本系统利用传感器与单片机相结合，应用性比较强，本系统可以作为仓库温度监控系统，如果稍微改装可以做热水器温度调节系统、实验室温度监控系统，以及构成智能电饭煲等等。课题主要任务是完成环境温度监测，利用单片机实现温度监测并通过报警信号提示温度异常。本设计具有操作方便，控制灵活等优点。 本设计系统包括单片机，温度采集模块，显示模块，按键控制模块，报警和指示模块五个部分。文中对每个部分功能、实现过程作了详细介绍。整个系统的核心是进行温度监控，完成了课题所有要求。 二、实验目的和要求 2.1学习DS18B20温度传感芯片的结构和工作原理。 2.2掌握LED数码管显示的原理及编程方法。 2.3掌握独立式键盘的原理及使用方法。 2.4掌握51系列单片机数据采集及处理的方法。 三、方案设计
单片机课程设计报告 题目： 基于51单片机发光牌与伴奏音乐系统 专业班级机械111班 姓名 学号
一、设计目的 （一）、以AT89C51单片机为主体，设计一个有伴奏音乐的发光牌。 1、功能 放光牌用数码管显示，分别按顺序显示出“2”、“0”、“1”、“3”的数字样。而且不断的循环从左到右显示。同时还伴有歌名为“同一首歌”的旋律。 发光牌由数码管进行设置，歌声的旋律则由蜂鸣器来实现。 2、效果 即数码管为发光牌，同时伴有歌声 发光牌效果图可如下
二、硬件系统 AT89C51单片机是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS8位单片机，具有丰富的内部资源：4kB闪存、128BRAM、32根I/O口线、2个16位定时/计数器、5个向量两级中断结构、2个全双工的串行口，具有4.25～5.50V的电压工作范围和0～24MHz工作频率，使用AT89C51单片机时无须外扩存储器。 （1）、硬件总电路图如下 其中AT89C51单片机的设置如下 选择12MH的晶振，该单片机选用24V的电压。其中电路图中的7447芯片中的A,B,C,D,E,F,G 引脚是引出来用来分别接四个数码管的。其中低电平代表通电，其数码管的0~9的数字代码如下： 0X01、0X12、0X24、0X38、0X41、0X52、 0X64、0X78、0X81、0X92. 并通过p2.0、p2.1、p2.2、p2.3引脚分别来控制四个数码管的得电顺序。从而实现发光牌的设置和控制。 、对蜂鸣器的控制的电路介绍）2（． 为般是指时钟电路引脚、其中XTAL1XTAL2在片内它是振荡器反相放大器的
输接外部晶振和微调电容的一端，TAL1：X入；若使用外部时钟时，该引脚必 须接地。在片内它是振荡器反相放大器的：接外部晶振和微调电容的另一端，XTAL2 输出；若使用外部时钟时，该引脚接外部时钟的输入端。利用这两个引脚可以对歌曲的节奏和时间进行控制。从而演奏蜂鸣器可根据不同代码发出声音。其中歌曲的谱音可用代码表示，出“同一首歌”的旋律。三、软件系统protues,仿真用软件软件编程序用keil软件其中控制歌曲播放的流程图如下 开始 定义晶振频率 12000000HZ
51单片机课程设计报告 学院： 专业班级： 姓名： 指导教师： 设计时间：
51单片机课程设计 一、设计任务与要求 1.任务：制作并调试51单片机学习板 2.要求： （1）了解并能识别学习板上的各种元器件，会读元器件标示； （2）会看电路原理图； （3）制作51单片机学习板； （4）学会使用Keil C软件下载调试程序； 用调试程序将51单片机学习板调试成功。 二、总原理图及元器件清单 1．总原理图 2．元件清单 三、模块电路分析 1. 最小系统： 单片机最小系统电路分为振荡电路和复位电路， 振荡电路选用12MHz 高精度晶振, 振荡电容选用22p和30p 独石电容;
图 1 图 2 复位电路使用RC 电路，使用普通的电解电容与金属膜电阻即可； 图 3 当单片机上电瞬间由于电容电压不能突变会使电容两边的电位相同，此时RST 为高电平，之后随着时间推移电源负极通过电阻对电容放电，放完电时RST 为低电平。正常工作为低电平，高电平复位。 2. 显示模块： 分析发光二极管显示电路： 图 4 发光二极管显示电路分析:它是半导体二极管的一种,可以把电能转化成光能,常简写为
LED。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成,也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后,产生自发辐射的荧光。图中一共有五个发光二极管其中一个为电源指示灯,当学习板通电时会发光以指示状态。其余四个为功能状态指示灯,实际作用与学习板有关 分析数码管显示电路 图 5 数码管显示电路分析:数码管按段数分为七段数码管和八段数码管,图中所用为八段数码管(比七段管多了一个小数点显示位),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。数码管主要用来显示经电路板处理后的程序的运行结果。图中使用了八个八段数码管,可以显示八个0-15的数字。使用数码管可以直观的得到程序运行所显示的结果.也可以显示预置在学习板上的程序,主要通过16个开关来控制。 四、硬件调试 1、是否短路 用万用表检查P2两端是短路。电阻为0，则短路，电阻为一适值，电路正常。 2、焊接顺序 焊接的顺序很重要，按功能划分的器件进行焊接，顺序是功能部件的焊接--调试--另一功能部件的焊接，这样容易找到问题的所在。 3、器件功能 1）检查原理图连接是否正确 2）检查原理图与PCB图是否一致 3）检查原理图与器件的DATASHEET上引脚是否一致 4）用万用表检查是否有虚焊，引脚短路现象 5）查询器件的DATASHEET，分析一下时序是否一致，同时分析一下命令字是否正确 6）通过示波器对芯片各个引脚进行检查，检查地址线是否有信号的 7）飞线。用别的的口线进行控制，看看能不能对其进行正常操作，多试验，才能找到问题出现在什么地方。 1、详细描述硬件安装过程中出现的故障现象，并作故障分析，及解决方法。 六、软件调试
单片机双字节十六进制减法实验设计 摘要 本设计是基于51系列的单片机进行的双字节十六进制减法设计，可以完成计 算器的键盘输入，进行加、减、3位无符号数字的简单运算，并在LED上相应的显示结果。 设计过程在硬件与软件方面进行同步设计。硬件方面从功能考虑，首先选择内部存储资源丰富的AT89C51单片机，输入采用5个键盘。显示采用3位7段共阴极LED动态显示。软件方面从分析计算器功能、流程图设计，再到程序的编写进行系统设计。编程语言方面从程序总体设计以及高效性和功能性对C语言和汇编语言进行比较分析，针对计算器四则运算算法特别是乘法和除法运算的实现，最终选用KEIL公司的μVision3软件，采用汇编语言进行编程，并用proteus 仿真。 引言 十六进制减法计算器的原理与设计是单片机课程设计课题中的一个。在完成理论学习和必要的实验后，我们掌握了单片机的基本原理以及编程和各种基本功能的应用，但对单片机的硬件实际应用设计和单片机完整的用户程序设计还不清楚，实际动手能力不够，因此对该课程进行一次课程设计是有必要的。 单片机课程设计既要让学生巩固课本学到的理论，还要让学生学习单片机硬件电路设计和用户程序设计，使所学的知识更深一层的理解，十进制加法计算器原理与硬软件的课程设计主要是通过学生独立设计方案并自己动手用计算机电路设计软件，编写和调试，最后仿真用户程序，来加深对单片机的认识，充分发挥学生的个人创新能力，并提高学生对单片机的兴趣，同时学习查阅资料、参考资料的方法。 关键词：单片机、计算器、AT89C51芯片、汇编语言、数码管、加减
目录 摘要 (01) 引言 (01) 一、设计任务和要求............................. 1、1 设计要求 1、2 性能指标 1、3 设计方案的确定 二、单片机简要原理............................. 2、1 AT89C51的介绍 2、2 单片机最小系统 2、3 七段共阴极数码管 三、硬件设计................................... 3、1 键盘电路的设计 3、2 显示电路的设计 四、软件设计................................... 4、1 系统设计 4、2 显示电路的设计 五、调试与仿真................................. 5、1 Keil C51单片机软件开发系统 5、2 proteus的操作 六、心得体会.................................... 参考文献......................................... 附录1 系统硬件电路图............................ 附录2 程序清单.................................. 一、设计任务和要求
单片机课程设计报告 单 片 机 秒 表 系 统 课 程 设 计 班级： 课程名称：秒表设计 成员： 实训地点：北校机房 实训时间：6月4日至6月15日
目录 1课程设计的目的和任务 1.1 单片机秒表课程设计的概述 1.2课程设计思路及描述 1.3 课程设计任务和要求 2硬件与软件的设计流程 2.1系统硬件方案设计 2.2所需元器件 3 程序编写流程及课程设计效果 3.1源程序及注释 3.2原理图分析 3.3课程设计效果 4 心得体会
1. 课程设计的目的和任务 1.1单片机秒表课程设计的概述 一、课程设计题目 秒表系统设计——用STC89C51设计一个4位LED数码显示“秒表”，显示时间为000.0~9分59.9秒，每10毫秒自动加一，每1000毫秒自动加一秒。 二、增加功能 增加一个“复位”按键（即清零），一个“暂停”和“开始”按键。 三、课程设计的难点 单片机电子秒表需要解决几个主要问题，一是有关单片机定时器的使用；二是如何实现LED的动态扫描显示；三是如何对键盘输入进行编程；四是如何进行安装调试。 四、课程设计内容提要 本课程利用单片机的定时器/计数器定时和记数的原理，结合集成电路芯片8051、LED数码管以及课程箱上的按键来设计计时器。将软、硬件有机地结合起来，使得系统能够正确地进行计时，数码管能够正确地显示时间。其中本课程设计有三个开关按键：其中key1按键按下去时开始计时，即秒表开始键，key2按键按下去时数码管清零，复位为“00.00”. key3按键按下去时数码管暂停。 五、课程设计的意义 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)掌握定时器、外部中断的设置和编程原理。 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。 4)该课程通过单片机的定时器/计数器定时和计数原理，设计简单的计时器系统， 拥有正确的计时、暂停、清零，并同时可以用数码管显示，在现实生活中应用广泛，具有现实意义 1.2课程设计思路及描述
这里可以加学校LOGAL 单片机课程设计报告 院系：12级物信系 班别：光信息科学与技术7班 课程名称：秒表设计 姓名：龚俊才欧一景 学号：1210407033 1210407041 指导老师：张涛 2011.12.23
目录 1课程设计的目的和任务 1.1 单片机秒表课程设计的概述 1.2课程设计思路及描述 1.3 课程设计任务和要求 2硬件与软件的设计流程 2.1系统硬件方案设计 2.2软件方案设计 3 程序编写流程及课程设计效果3.1源程序及注释 3.2原理图分析 3.3课程设计效果 4 心得体会 5 相关查阅资料
1. 课程设计的目的和任务 1.1单片机秒表课程设计的概述 一、课程设计题目 秒表系统设计——用STC89C52RC设计一个4位LED数码显示“秒表”，显示时间为 00.00~99.99秒，每10毫秒自动加一，每1000毫秒自动加一秒。 二、增加功能 增加一个“复位”按键（即清零），一个“暂停”和“开始”按键。 三、课程设计的难点 单片机电子秒表需要解决三个主要问题，一是有关单片机定时器的使用；二是如何实现LED 的动态扫描显示；三是如何对键盘输入进行编程。 四、课程设计内容提要 本课程利用单片机的定时器/计数器定时和记数的原理，结合集成电路芯片8051、LED数码管以及课程箱上的按键来设计计时器。将软、硬件有机地结合起来，使得系统能够正确地进行计时，数码管能够正确地显示时间。其中本课程设计有两个开关按键：其中key1按键按下去时开始计时，即秒表开始键(同时也用作暂停键)，key2按键按下去时数码管清零，复位为“00.00”. 五、课程设计的意义 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)掌握定时器、外部中断的设置和编程原理。 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。 4)该课程通过单片机的定时器/计数器定时和计数原理，设计简单的计时器系统，拥有正确的 计时、暂停、清零，并同时可以用数码管显示，在现实生活中应用广泛，具有现实意义 六、课程设计仪器 a) 集成电路芯片8051，七段数码管，89C51单片机开发板 b) MCS-51系列单片机微机仿真课程系统中的软件（Keil uvision2）。
基于51单片机的4人抢答器设计 设计要求： 以单片机为核心，设计一个4位竞赛抢答器：同时供4名选手或4个代表队比赛，分别用4个按钮S0～S3表示。 设置一个系统清除和抢答控制开关S，开关由主持人控制。 抢答器具有锁存与显示功能。即选手按按钮，锁存相应的编号，并在优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。 抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如30秒）。 当主持人启动“开始”键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间为0.5s左右。 参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。 如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示00。 工作原理： 通过键盘改变抢答的时间，原理与闹钟时间的设定相同，将定时时间的变量置为全局变量后，通过键盘扫描程序使每按下一次按键，时间加1（超过30时置0）。同时单片机不断进行按键扫描，当参赛选手的按键按下时，用于产生时钟信号的定时计数器停止计数，同时将选手编号（按键号）和抢答时间分别显示在LED上。
#include
TIME0_DOWN EQU F0 ;将F0设置为定时器0定时到标志 FINISH_ID EQU 30H ;学号发送标志 KEY_FLAG BIT 00H ;有键按下标志 KEY_LONG BIT 01H ;键长按 KEY_D EQU 31H ;键值存放地址 ADC0809_AD EQU 8000H ;设置ADC0809地址 DAC0832_AD EQU 0000H ;设置DAC0832地址 ADC_FLAG BIT 02H ;设置ADC0809读数据标志 ADC_DATE EQU 32H ;设置ADC0809数据地址 ADC_0 EQU 33H ;ADC0809转化为BCD码后个位存放地址 ADC_1 EQU 34H ;十分位存放地址 ADC_2 EQU 35H ;百分位存放地址 ADC_3 EQU 36H ;千分位存放地址 ORG 0000H ;程序开始，跳转至主程序 0000 020030 LJMP MAIN ORG 0003H ;外部中断0入口0003 020141 LJMP INT0_IN ORG 000BH ;设置定时器0中断入口地址 000B 020132 LJMP TIME0 ORG 0013H ;外部中断1入口0013 020151 LJMP INT1_IN ORG 0030H ;主程序开始地址 0030 758169 MAIN: MOV SP,#69H ;初始化堆栈指针 0033 C292 CLR P1.2 ;显示器清零 0035 D292 SETB P1.2 0037 753000 MOV FINISH_ID,#0 ;将标志位清零 003A C2D5 C LR TIME0_DOWN 003C C200 CLR KEY_FLAG 003E C201 CLR KEY_LONG 0040 753100 MOV KEY_D,#0 0043 C202 CLR ADC_FLAG 0045 753200 MOV ADC_DATE,#0 0048 753300 MOV ADC_0,#0 004B 753400 MOV ADC_1,#0 004E 753500 MOV ADC_2,#0 0051 753600 MOV ADC_3,#0 0054 C291 CLR P1.1 ;初始化键盘，行线置零，有键按下触发中断 0056 C293 CLR P1.3
成绩： 单片机原理及应用课程设计 课程名<<单片机原理及应用>> 学部机械与电子信息工程学部 专业移动通信技术 学号 姓名 指导教师 日期
一、设计任务与要求 1.任务：制作并调试51单片机学习板 2.要求： （1）了解并能识别学习板上的各种元器件，会读元器件标示； （2）会看电路原理图； （3）制作51单片机学习板； （4）学会使用Keil C软件下载调试程序； 用调试程序将51单片机学习板调试成功。 二、实验内容 （5）AT89S52芯片工作电路，利用晶振提供控制信号。 （6）10引脚下载口与A T89S52芯片相关引脚相连完成下载电路。 （7）8个10K电阻与AT89S52芯片P0口相连，利用上拉电阻组成上拉电路。 （8）使用开关与5.1K电阻连成外部中断0、1电路和复位电路。 （9）利用16个开关做成键盘，实现输入号对已编程的AT89S52芯片的控制并通过数码管显示0--F。 （10）用2片74HC573N具有锁存功能芯片与8个数码管相连，通过编程的A T89S52位选和段选实现输出信号的显示功能。 （11）使用74HC573N锁存功能结合ULN2003AG芯片8非门芯片和74HC04N6非门芯片与4个2N5551三极管实现对步进电机的控制，和控制步进电机的信号结 合LED输出显示的功能。 （12）6、利用1片74HC573N芯片与8个共阴极LED实现跑马灯功能。 三、总原理图 1．总原理图
四、硬件调试 1、是否短路 用万用表检查P2两端是短路。电阻为0，则短路，电阻为一适值，电路正常。 2、焊接顺序 焊接的顺序很重要，按功能划分的器件进行焊接，顺序是功能部件的焊接--调试-- 另一功能部件的焊接，这样容易找到问题的所在。 3、器件功能 1）检查原理图连接是否正确 2）检查原理图与PCB图是否一致 3）检查原理图与器件的DATASHEET上引脚是否一致 4）用万用表检查是否有虚焊，引脚短路现象 5）查询器件的DATASHEET，分析一下时序是否一致，同时分析一下命令字是否正确 6）通过示波器对芯片各个引脚进行检查，检查地址线是否有信号的 7）飞线。用别的的口线进行控制，看看能不能对其进行正常操作，多试验，才能找到问题出现在什么地方。 五、软件调试 1、设置硬件仿真环境 设置硬件仿真环境的具体操作步骤如下： 首先，点击所建工程：Project菜单中的Options for Target…Targer 1?，出现工程的配置窗口，
目录 第一部分设计任务和要求 1.1单片机课程设计内 容 (2) 1.2单片机课程设计要求………………………………………………… 2 1.3系统运行流程………………………………………………………… 2 第二部分设计方案 2.1 总体设计方案说明 (2) 2.2 系统方框图 (3) 2.3 系统流程图 (3) 第三部分主要器材及基本简介 3.1 主要器材 (4) 3.2 主要器材简介 (4) 第四部分系统硬件设计 4.1 最小系统 (6) 4.2 LCD显示电路 (6) 4.3 键盘输入电路 (7) 4.4 蜂鸣器和LED灯电路 (7)
第五部分仿真电路图与仿真结果 (8) 第六部分课程设计总结 (8) 第七部分参考文献 (9) 附录A 实物图 附录B 系统源程序 第一部分设计任务和要求 1.1 单片机课程设计内容 利用STC89C51单片机和LCD1602电子显示屏实现电子时钟，可由按键进行调时和12/24小时切换。 1.2 单片机课程设计要求 1．能实现年、月、日、星期、时、分、秒的显示； 2．能实现调时功能； 3．能实现12/24小时制切换； 4．能实现8：00—22：00整点报时功能。 1.3 系统运行流程 程序首先进行初始化，在主程序的循环程序中首先调用数据处理程序，然后调用显示程序，在判断是否有按键按下。若有按键按下则转到相应的功能程序执行，没有按键按下则调用时间程序。若没到则循环执行。计时中断服务程序完成秒的计时及向分钟、小时的进位和星期、年、月、日的进位。调时闪烁中断服务程序
用于被调单元的闪烁显示。调时程序用于调整分钟、小时、星期、日、月、年，主要由主函数组成通过对相关子程序的调用，如图所示。实现了对时间的设置和修改、LCD显示数值等主要功能。相关的调整是靠对功能键的判断来实现的。第二部分设计方案 2.1 总体设计方案说明 1．程序设计及调试 根据单片机课程设计内容和要求，完成Protues仿真电路的设计和用Keil软件编写程序，并进行仿真模拟调试。 2．硬件焊接及调试 根据仿真电路图完成电路板的焊接，并进行软、硬件的调试，只到达到预期目的。3．后期处理 对设计过程进行总结，完成设计报告。 2.2 单片机系统方框图