单片机温度控制系统课程设计
计算机控制系统课程设计（论文）任务书学院信息科学与工程学院专业自动化学生姓名学号
设计（论文）题目基于单片机温度控制系统设计——输入通道设计内容及要求：
要求：
1.了解单片机温度控制系统的工作原理。
2.完成基于单片机温度控制系统设计——输入通道设计。
内容：
1.软件系统设计方案
2.读出温度子程序
3.复位、应答子程序
4.写入子程序
进度安排：
第1、2天：安排实验任务
第3、4天：查找资料,进行初步设计
第5、6天：软件设计
第7、8天：硬件设计
第9、10天：进行系统调试,完成论文并检查
指导教师(签字):
年月日分院院长(签字):
年月日
摘要
温度是日常生活中无时不在的物理量，温度的控制在各个领域都有积极的意义。很多行业中都有大量的用电加热设备，如用于热处理的加热炉，用于融化金属的坩锅电阻炉及各种不同用途的温度箱等，采用单片机对它们进行控制不仅具有控制方便、简单、灵活性大等特点，而且还可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量。因此，智能化温度控制技术正被广泛地采用。本温度设计采用现在流行的AT89S51单片机，配以DS18B20数字温度传感器，该温度传感器可自行设置温度上下限。单片机将检测到的温度信号与输入的温度上、下限进行比较，由此作出判断是否启动继电器以开启备。本设计还加入了常用的数码管显示及状态灯显示灯常用电路，使整个设计更加完整更加灵活。
关键词: 温度箱；AT89S51；单片机；输入通道设计；控制；模拟
目录
1 引言 (1)
1.1 温度控制系统设计的背景、发展历史及意义 (1)
1.2 温度控制系统的目的 (1)
1.3 温度控制系统完成的功能 (1)
2 总体设计方案 (2)
2.1 方案一 (2)
2.2 方案二 (2)
3 DS18B20温度传感器简介 (7)
3.1 温度传感器的历史及简介 (7)
3.2 DS18B20的工作原理 (7)
3.2.1 DS18B20工作时序 (7)
3.2.2 ROM操作命令 (9)
3.3 DS18B20的测温原理 (9)
3.3.1DS18B20的测温原理: (9)
3.3.2 DS18B20的测温流程 (11)
4 单片机接口设计 (12)
4.1 设计原则 (12)
4.2 引脚连接 (12)
4.2.1 晶振电路 (12)
4.2.2 串口引脚 (12)
4.2.3 其它引脚 (13)
5 系统整体设计 (14)
5.1 系统硬件电路设计 (14)
5.1.1 主板电路设计 (14)
5.1.2 各部分电路 (14)
5.2 系统软件设计 (16)
5.2.1 系统软件设计整体思路 (16)
5.2.2 系统程序流图 (17)
5.3 调试 (21)
6 结束语 (23)
附录 (24)
参考文献 (32)
1 引言
1.1 温度控制系统设计的背景、发展历史及意义
随着社会的发展，科技的进步，以及测温仪器在各个领域的应用，智能化已是现代温度控制系统发展的主流方向。特别是近年来，温度控制系统已应用到人们生活的各个方面，但温度控制一直是一个未开发的领域，却又是与人们息息相关的一个实际问题。针对这种实际情况，设计一个温度控制系统，具有广泛的应用前景与实际意义。
温度是科学技术中最基本的物理量之一，物理、化学、生物等学科都离不开温度。在工业生产和实验研究中，像电力、化工、石油、冶金、航空航天、机械制造、粮食存储、酒类生产等领域内，温度常常是表征对象和过程状态的最重要的参数之一。比如，发电厂锅炉的温度必须控制在一定的范围之内；许多化学反应的工艺过程必须在适当的温度下才能正常进行；炼油过程中，原油必须在不同的温度和压力条件下进行分馏才能得到汽油、柴油、煤油等产品。没有合适的温度环境，许多电子设备就不能正常工作，粮仓的储粮就会变质霉烂，酒类的品质就没有保障。因此，各行各业对温度控制的要求都越来越高。可见，温度的测量和控制是非常重要的。
单片机在电子产品中的应用已经越来越广泛，在很多的电子产品中也用到了温度检测和温度控制。随着温度控制器应用范围的日益广泛和多样，各种适用于不同场合的智能温度控制器应运而生。
1.2 温度控制系统的目的
本设计的内容是温度测试控制系统，控制对象是温度。温度控制在日常生活及工业领域应用相当广泛，比如温室、水池、发酵缸、电源等场所的温度控制。而以往温度控制是由人工完成的而且不够重视，其实在很多场所温度都需要监控以防止发生意外。针对此问题，本系统设计的目的是实现一种可连续高精度调温的温度控制系统，它应用广泛，功能强大，小巧美观，便于携带，是一款既实用又廉价的控制系统。
1.3 温度控制系统完成的功能
本设计是对温度进行实时监测与控制，设计的温度控制系统实现了基本的温度控制功能：当温度低于设定下限温度时，系统自动启动加热继电器加温，使温度上升，同时绿灯亮。当温度上升到下限温度以上时，停止加温；当温度高于设定上限温度时，系统自动启动风扇降温，使温度下降，同时红灯亮。当温度下降到上限温度以下时，停止降温。温度在上下限温度之间时，执行机构不执行。三个数码管即时显示温度，精确到小数点一位。
2 总体设计方案
2.1 方案一
测温电路的设计，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。
2.2 方案二
考虑使用温度传感器，结合单片机电路设计，采用一只DS18B20温度传感器，直接读取被测温度值，之后进行转换，依次完成设计要求。
比较以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计容易实现，故实际设计中拟采用方案二。
在本系统的电路设计方框图如图1.1所示，它由三部分组成:①控制部分主芯片采用单片机AT89S51；②显示部分采用3位LED 数码管以动态扫描方式实现温度显示；③温度采集部分采用DS18B20温度传感器。
图2－1 温度计电路总体设计方案
1. 控制部分
单片机AT89S51具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用，系统应用三节电池供电。 2. 显示部分
显示电路采用3位共阳LED 数码管，从P0口送数，P2口扫描。 3. 温度采集部分
DS18B20温度传感器是美国DALLAS 半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温。这一部分主要完成对温度信号的采集和转换工作，由DS18B20数字温度传感器及其与单片机的接口部分组成。数字温度传感器DS18B20把采集到的温度通过数据引脚传到单片机的P1.0口，单片机接受温度并存储。此部分只用到DS18B20和单片机，硬件很简单
单
片
机
DS18B20
LED 显示
指示灯
加热继电器
电风扇继电器
1) DS18B20的性能特点如下[9]：
1) 独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信；
2) 多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能；
3) 无须外部器件；
4) 可通过数据线供电，电压范围为3.0～5.5V；
5) 零待机功耗；
6) 温度以3位数字显示；
7) 用户可定义报警设置；
8) 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；
9) 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。
(2) DS18B20的内部结构
DS18B20采用3脚PR－35封装，如图1.2所示；DS18B20的内部结构，如图3所示。
引
地
数据线
可选
图2－2 DS18B20封装
(3) DS18B20内部结构主要由四部分组成[5]：
1) 64位光刻ROM。开始8位是产品类型的编号，接着是每个器件的惟一的序号，共有48位，最后8位是前56位的CRC校验码，这也是多个DS18B20可以采用一线进行通信的原因[10]。64位闪速ROM的结构如下.
表2－1 ROM结构
8b检验CRC 48b序列号8b工厂代码（10H）
MSB LSB MSB LSB MSB LSB
内部
电源探测
位
和
单线端口
位
产生器
暂存器
下限触发
上限触发
温度传感器
存储器和控制逻辑
图2－3 DS18B20内部结构
2) 非挥发的温度报警触发器TH和TL，可通过软件写入用户报警上下限值。
3)高速暂存存储，可以设置DS18B20温度转换的精度。
DS18B20温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的E2PRAM。高速暂存RAM的结构为8字节的存储器，结构如图1.3所示。头2个字节包含测得的温度信息，第3和第4字节TH和TL的拷贝，是易失的，每次上电复位时被刷新。第5个字节，为配置寄存器，它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率。DS18B20工作时寄存器中的分辨率转换为相应精度的温度数值。它的内部存储器结构和字节定义如图1.3所示。低5位一直为１，TM是工作模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式。
表2－2 DS18B20内部存储器结构
Byte0 温度测量值LSB（50H）
Byte1 温度测量值MSB（50H）E2PROM
Byte2 TH高温寄存器←----→TH高温寄存器
Byte3 TL低温寄存器←----→TL 低温寄存器
Byte4 配位寄存器←----→配位寄存器
Byte5 预留（FFH）
Byte6 预留（0CH）
Byte7 预留（IOH）
Byte8 循环冗余码校验（CRC）
2) 非挥发的温度报警触发器TH和TL，可通过软件写入用户报警上下限值。
3)高速暂存存储，可以设置DS18B20温度转换的精度。
DS18B20出厂时该位被设置为0，用户要去改动，R1和R0决定温度转换的精度位数，来设置分辨率,如图1.4。
图2－3 DS18B20字节定义
TM R1 R0 1 1 1 1 1
由表1.1可见，分辨率越高，所需要的温度数据转换时间越长。因此，在实际应用中要将分辨率和转换时间权衡考虑。
高速暂存RAM的第6、7、8字节保留未用，表现为全逻辑1。第9字节读出前面所有8字节的CRC码，可用来检验数据，从而保证通信数据的正确性。
当DS18B20接收到温度转换命令后，开始启动转换。转换完成后的温度值就以16位带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存存储器的第1、2字节。单片机可以通过单线接口读出该数据，读数据时低位在先，高位在后，数据格式以0.0625℃／LSB形式表示。
当符号位S＝0时，表示测得的温度值为正值，可以直接将二进制位转换为十进制；当符号位S＝1时，表示测得的温度值为负值，要先将补码变成原码，再计算十进制数值。表1.2是一部分温度值对应的二进制温度数据[6]。
表2－4 DS18B20温度转换时间表
R1 R0 分辨率/位温度最大转向时间/ms
0 0 9 93.75
0 1 10 187.5
1 0 11 375
1 1 1
2 750
表2－5 一部分温度对应值表
温度/℃二进制表示十六进制表示
+125 0000 0111 1101 0000 07D0H
+85 0000 0101 0101 0000 0550H
+25.0625 0000 0001 1001 0000 0191H
+10.125 0000 0000 1010 0001 00A2H
+0.5 0000 0000 0000 0010 0008H
0 0000 0000 0000 1000 0000H
-0.5 1111 1111 1111 0000 FFF8H
续表2－5 -10.125 1111 1111 0101 1110 FF5EH
-25.0625 1111 1110 0110 1111 FE6FH
-55 1111 1100 1001 0000 FC90H
4) CRC的产生
在64 b ROM的最高有效字节中存储有循环冗余校验码（CRC）。主机根据ROM的前56位来计算CRC值，并和存入DS18B20中的CRC值做比较，以判断主机收到的ROM数据是否正确。另外，由于DS18B20单线通信功能是分时完成的，它有严格的时隙概念，因此读写时序很重要。系统对DS18B20的各种操作按协议进行。操作协议为：初使化DS18B20（发复位脉冲）→发ROM功能命令→发存储器操作命令→处理数据。
3 DS18B20温度传感器简介
3.1 温度传感器的历史及简介
温度的测量是从金属(物质)的热胀冷缩开始。水银温度计至今仍是各种温度测量的计量标准。可是它的缺点是只能近距离观测，而且水银有毒，玻璃管易碎。代替水银的有酒精温度计和金属簧片温度计，它们虽然没有毒性，但测量精度很低，只能作为一个概略指示。不过在居民住宅中使用已可满足要求。在工业生产和实验研究中为了配合远传仪表指示，出现了许多不同的温度检测方法，常用的有电阻式、热电偶式、PN 结型、辐射型、光纤式及石英谐振型等。它们都是基于温度变化引起其物理参数(如电阻值，热电势等)的变化的原理。随着大规模集成电路工艺的提高，出现了多种集成的数字化温度传感器。
3.2 DS18B20的工作原理
3.2.1 DS18B20工作时序
根据DS18B20的通讯协议，主机控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤： 1. 每一次读写之前都必须要对DS18B20进行复位； 2. 复位成功后发送一条ROM 指令；
3. 最后发送RAM 指令，这样才能对DS18B20进行预定的操作。
复位要求主CPU 将数据线下拉500微秒，然后释放，DS18B20收到信号后等待15～60微秒左右后发出60～240微秒的存在低脉冲，主CPU 收到此信号表示复位成功。其工作时序包括初始化时序、写时序和读时序，具体工作方法如图2.1，2.2，2.3所示。
(1) 初始化时序
响应脉
冲60~240
等待15-60
主机
最小480
主机复位脉冲最小480US
图3－1 初始化时序
总线上的所有传输过程都是以初始化开始的，主机响应应答脉冲。应答脉冲使主机知道，总线上有从机设备，且准备就绪。主机输出低电平，保持低电平时间至少480us ，以产生复位脉冲。接着主机释放总线，4.7K Ω上拉电阻将总线拉高，延时15～60us ，并进入接受模式，以产生低电平应答脉冲，若为低电平，再延时480us
[12]
。
(2) 写时序
采
样15~45
采
样15~45
>1
>1
主机写"1"时序
主机写"0"时序
图3－2 写时序
写时序包括写0时序和写1时序。所有写时序至少需要60us ，且在2次独立的写时序之间至少需要1us 的恢复时间，都是以总线拉低开始。写1时序，主机输出低电平，延时2us ，然后释放总线，延时60us 。写0时序，主机输出低电平，延时60us ，然后释放总线，延时2us [8]
。
(3) 读时序
主机采样
主机采样
45
45
>1
>1
主机写"1"时序
主机写"0"时序
图3－3 读时序
总线器件仅在主机发出读时序是，才向主机传输数据，所以，在主机发出读数据命令后，必须马上产生读时序，以便从机能够传输数据。所有读时序至少需要60us ，且在2次独立的读时序之间至少需要1us 的恢复时间。每个读时序都由主机发起，至少拉低总线1us 。主机在读时序期间必须释放总线，并且在时序起始后的15us 之内采样总线状态。主机输出
低电平延时2us，然后主机转入输入模式延时12us，然后读取总线当前电平，然后延时50us[4] 3.2.2 ROM操作命令
当主机收到DSl8B20 的响应信号后，便可以发出ROM 操作命令之一，这些命令如表
2.2：ROM操作命令。
3.3 DS18B20的测温原理
3.3.1 DS18B20的测温原理:
每一片DSl8B20在其ROM中都存有其唯一的48位序列号，在出厂前已写入片内ROM 中。主机在进入操作程序前必须用读ROM(33H)命令将该DSl8B20的序列号读出。
程序可以先跳过ROM，启动所有DSl8B20进行温度变换，之后通过匹配ROM，再逐一地读回每个DSl8B20的温度数据。
DS18B20的测温原理如图2.4所示，图中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1，高温度系数晶振随温度变化其震荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入，图中还隐含着计数门，当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲后进行计数，进而完成温度测量。计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将-55 ℃所对应的基数分别置入减法计数器1和温度寄存器中，减法计数器1和温度寄存器被预置在-55 ℃所对应的一个基数值。减法计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器1的预置值减到0时温度寄存器的值将加1，减法计数器1的预置将重新被装入，减法计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到减法计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。图2.3中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正减法计数器的预置值，只要计数门仍未关闭就重复上述过程，直至温度寄存器值达到被测温度值.
表3－1 ROM操作命令
指令约定代码功能
读ROM 33H 读DS18B20 ROM中的编码
符合ROM 55H 发出此命令之后，接着发出64位ROM编码，访问单线总线上与该编码相对应的DS18B20 使之作出响应，为下一步对该DS18B20的读写作准备
搜索ROM 0F0H 用于确定挂接在同一总线上DS18B20的个数和识别64位
ROM地址，为操作各器件作好准备
跳过ROM 0CCH 忽略64位ROM地址，直接向DS18B20发温度变换命令，
适用于单片工作。
续表3－1
告警搜索 命 令 0ECH 执行后，只有温度超过设定值上限或者下限的片子才做出响应
温度变换
44H 启动DS18B20进行温度转换，转换时间最长为500MS ，结果存入内部9字节RAM 中
读暂存器 0BEH 读内部RAM 中9字节的内容
写暂存器
4EH
发出向内部RAM 的第3，4字节写上、下限温度数据命令，紧跟读命令之后，是传送两字节的数据
复制暂存器 48H 将E 2PRAM 中第3，4字节内容复制到E2PRAM 中 重调E2PRAM 0BBH 将E 2
PRAM 中内容恢复到RAM 中的第3，4字节
读 供 电 方 式 0B4H
读DS18B20的供电模式，寄生供电时DS18B20发送“0”，外接电源供电DS18B20发送“1”
另外，由于DS18B20单线通信功能是分时完成的，他有严格的时隙概念，因此读写时序很重要。系统对DS18B20的各种操作必须按协议进行。操作协议为：初始化DS18B20（发复位脉冲）→发ROM 功能命令→发存储器操作命令→处理数据。
图3－4 测温原理内部装置
减法计数器 斜坡累加器
减到0 减法计数器
预 置
低温度系数
振 荡 器
高温度系数 振 荡 器
计数比较器
预 置
温度寄存器
减到0
3.3.2 DS18B20的测温流程
图3－5 DS18B20测温流程
.
初始化 DS18B20
跳过ROM 匹配
温度变换
延时1S
跳过ROM 匹配
读暂存器
转换成显示码 数码管显示
4 单片机接口设计
4.1 设计原则
DS18B20可以采用两种方式供电，一种是采用电源供电方式，此时DS18B20的1脚接地，2脚作为信号线，3脚接电源。另一种是寄生电源供电方式，如图3.1所示单片机端口接单线总线，为保证在有效的DS18B20时钟周期内提供足够的电流，可用一个MOSFET 管来完成对总线的上拉。本设计采用电源供电方式， P1.1口接单线总线为保证在有效的DS18B20时钟周期内提供足够的电流，可用一个MOSFET 管和89S51的P1.0来完成对总线的上拉。当DS18B20处于写存储器操作和温度A/D 变换操作时，总线上必须有强的上拉，上拉开启时间最大为10 μs 。采用寄生电源供电方式是V DD 和GND 端均接地。由于单线制只有一根线，因此发送接收口必须是三状态的。主机控制DS18B20完成温度转换必须经过3个步骤： ● 初始化； ● ROM 操作指令； ● 存储器操作指令。
4.2 引脚连接
4.2.1 晶振电路
单片机XIAL1和XIAL2分别接30PF 的电容，中间再并个12MHZ 的晶振，形成单片机的晶振电路。
4.2.2 串口引脚
P0口接9个2.2K 的排阻然后接到显示电路上。P1.0温度传感器DS18B20如图3.1
所示。
图4－1 DS18B20与单片机的接口电路
P1.1和P1.2引脚接继电器电路的4.7K 电阻上，P1口其他引脚悬空
P2口中P2.0、P2.1、P2.2、P2.3分别接到显示电路的4.7K 电阻上，P2.5接蜂鸣器电路，其他引脚悬空
单
片 机
18B20
V CC
GND
P1.0
P3口中P3.5、P3.6、P3.7接到按键电路
4.2.3 其它引脚
ALE引脚悬空，复位引脚接到复位电路、VCC接电源、VSS接地、EA接电源
5 系统整体设计
5.1 系统硬件电路设计
5.1.1 主板电路设计
单片机的P1.0接DS18B20的2号引脚，P0口送数P2口扫描，P1.1、P1.2控制加热器和电风扇的继电器。如附录2。
5.1.2 各部分电路
(1) 显示电路
显示电路采用了7段共阴数码管扫描电路，节约了单片机的输出端口，便于程序的编写。
图5－1 显示电路图
(2) 单片机电路
图5－2 单片机电路引脚图
(3) DS18B20温度传感器电路
图5-3 温度传感器电路引脚图
(4) 继电器电路
图中P1.1引脚控制加热器继电器。给.P1.1低电平，三极管导通，电磁铁触头放下来开始工作.
图5-4 继电器电路图
(5) 晶振控制电路
图5-5 晶振控制电路图
(6) 复位电路
图5-6复位电路图
5.2 系统软件设计
5.2.1 系统软件设计整体思路
一个应用系统要完成各项功能，首先必须有较完善的硬件作保证。同时还必须得到相应设计合理的软件的支持，尤其是微机应用高速发展的今天，许多由硬件完成的工作，都可通过软件编程而代替。甚至有些必须采用很复杂的硬件电路才能完成的工作，用软件编程有时会变得很简单，如数字滤波，信号处理等。因此充分利用其内部丰富的硬件资源和软件资源，采用与S51系列单片机相对应的51汇编语言和结构化程序设计方法进行软件编程。
程序设计语言有三种：机器语言、汇编语言和高级语言。机器语言是机器唯一能“懂”的语言，用汇编语言或高级语言编写的程序（称为源程序）最终都必须翻译成机器语言的程序（成为目标程序），计算机才能“看懂”，然后逐一执行。
高级语言是面向问题和计算过程的语言，它可通过于各种不同的计算机，用户编程时不必仔细了解所用的计算机的具体性能与指令系统，而且语句的功能强，常常一个语句已相当于很多条计算机指令，于是用高级语言编制程序的速度比较快，也便于学习和交流，但是本系统却选用了汇编语言。原因在于，本系统是编制程序工作量不大、规模较小的单片机微控制系统，使用汇编语言可以不用像高级语言那样占用较多的存储空间，适合于存储容量较小的系统。同时，本系统对位处理要求很高，需要解决大量的逻辑控制问题。
MCS—51指令系统的指令长度较短，它在存储空间和执行时间方面具有较高的效率，编成的程序占用内存单元少，执行也非常的快捷，与本系统的应用要求很适合。而且MCS —51指令系统有丰富的位操作（或称位处理）指令，可以形成一个相当完整的位操作指令子集，这是MCS—51指令系统主要的优点之一。对于要求反应灵敏与控制及时的工控、检测等实时控制系统以及要求体积小、系统小的许多“电脑化”产品，可以充分体现出汇编语言简明、整齐、执行时间短和易于使用的特点。
本装置的软件包括主程序、读出温度子程序、复位应答子程序、写入子程序、以及有关DS18B20的程序（初始化子程序、写程序和读程序）
5.2.2 系统程序流图
系统程序主要包括主程序，读出温度子程序，复位应答子程序，写入子程序等。
1）主程序
主程序的主要功能是负责温度的实时显示、读出并处理DS18B20的测量的当前温度值，温度测量每1s进行一次。这样可以在一秒之内测量一次被测温度，其程序流程见图19所示。
通过调用读温度子程序把存入内存储中的整数部分与小数部分分开存放在不同的两个单元中，然后通过调用显示子程序显示出来
图5-7 主程序流程图
单片机课程设计 简易计算器的设计
目录 摘要 (1) 绪论 (1) 1.设计要求及功能分析 (1) 1.1 设计要求 (1) 1.2 基本功能 (2) 2.设计方案 (2) 2.1 硬件部分设计方案 (2) 2.1.1 单片机部分 (2) 2.1.2 按键部分 (2) 2.1.3 显示部分 (2) 2.2 软件部分设计方案 (2) 3.系统的硬件总体设计 (4) 3.1 系统的总体硬件设计 (4) 3.2 键盘连接电路 (4) 3.3 显示屏连接电路 (5) 3.4 单片机芯片AT89C51 (6) 3.5 外接电路 (7) 4.系统的软件总体设计 (8) 4.1 键盘识别程序设计 (8) 4.2 显示程序 (11) 4.3 运算程序 (11) 5.元器件清单及程序清单 (12) 5.1 元器件清单 (12) 5.2 程序清单 (12) 6.软件仿真 (18) 6.1 仿真验证 (18) 6.2 性能分析 (20) 6.3 出现故障及其原因 (20) 6.4 解决方法 (20) 结论 (20) 参考文献 (21) 致谢 (21) 附录PCB图 (22)
简易计算器的设计 学生：李飞马鹏超舒宏超 指导老师：王孝俭 摘要：单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。单片机内部也用和电脑功能类似的模块，比如CPU，内存，并行总线，还有和硬盘作用相同的存储器件，不同的是它的这些部件性能都相对我们的家用电脑弱很多，不过价钱也是低的，一般不超过10元即可，用它来做一些控制电器一类不是很复杂的工作足矣了。我们现在用的全自动滚筒洗衣机、排烟罩、VCD等等的家电里面都可以看到它的身影！它主要是作为控制部分的核心部件。它是一种在线式实时控制计算机，在线式就是现场控制，需要的是有较强的抗干扰能力，较低的成本，这也是和离线式计算机的（比如家用PC）的主要区别。单片机比专用处理器最适合应用于嵌入式系统，因此它得到了最多的应用。事实上单片机是世界上数量最多的计算机。现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有1-2部单片机。而个人电脑中也会有为数不少的单片机在工作。汽车上一般配备40多部单片机，复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作！单片机的数量不仅远超过PC机和其他计算的综合，甚至比人类的数量还要多。 关键词：单片机、计算器、控制电路、仿真。 绪论 设计要求掌握数码管移位动态扫描显示的编程方法，掌握矩阵扫描的编程方法，掌握数据在内部运算的编程方法。设计任务实现最大8位正整数加、减、乘、除，具备清零、等于功能，16个按键功能依次为：数字0、数字1、数字2、数字3、数字4、数字5、数字6、数字7、数字8、数字9、清零、等于、加、减、乘、除。 1．设计要求及功能分析 1.1设计要求： 本次单片微型计算机与接口技术课程设计做的是利用C51单片机为主体的计算器，实现了简单的加、减、乘、除功能。采取的是键盘输入和液晶显示屏的输出结果显示。主要硬件构成部分由四个，一个AT89C51单片机芯片，一个液晶显示屏，一个4*4键盘和一个排阻（10K）做P0口的上拉电阻，可以实现16位的数值操作计算。 1.2基本功能： 首先，计算器可现实8位数字，开机运行时，只有数码管最低位显示为“0”，其他位全部不显示；
基于51单片机的温度控制系统
创作编号： GB8878185555334563BT9125XW 创作者：凤呜大王*
毕业论文设计 基于51单片机的温度控制系统
摘要 在日常生活中温度在我们身边无时不在，温度的控制和应用在各个领域都有重要的作用。很多行业中都有大量的用电加热设备，和温度控制设备，如用于报警的温度自动报警系统，热处理的加热炉，用于融化金属的坩锅电阻炉及各种不同用途的温度箱等，这些都采用单片机技术，利用单片机语言程序对它们进行控制。而单片机技术具有控制和操作使用方便、结构简单便于修改和维护、灵活性大且具有一定的智能性等特 点，可以精确的控 制技术标准，提高了温控指标，也大大的提高了产品的质量和性能。 由于单片机技术的优点突出，智能化温度控制技术正被广泛地采用。本文介绍了基于单片机AT89C51 的温度控制系统的设计方案与软硬件实现。采用温度传感器DS18B20 采集温度数据，7段数码管显示温度数据，按键设置温度上下限，当温度低于设定的下限时，点亮绿色发光二极管，当温度高于设定的上限时，点亮红色发光二极管。给出了系统总体框架、程序流程图和Protel 原理图，并在硬件平台上实现了所设计功能。 关键词：单片机温度控制系统温度传感器
Abstract In daily life, the temperature in our side the ever-present, the control of the temperature and the application in various fields all have important role. Many industry there are a large number of electric heating equipment, and the temperature control equipment, such as used for alarm automatic temperature alarm systems, heat treatment furnace, used to melt metal crucible resistance furnace, and all kinds of different USES of temperature box and so on, these using single chip microcomputer, using single chip computer language program to control them. And single-chip microcomputer technology has control and convenient in operation, easy to modify and maintenance of simple structure, flexibility is large and has some of the intelligence and other characteristics, we can accurately control technology standard to improve the temperature control index, also greatly improve the quality of the products and performance. Because of the advantages of the single chip microcomputer intelligent temperature control technology outstanding, is being widely adopted. This paper introduces the temperature control based on single chip microcomputer AT89C51 design scheme of the system and the hardware and software implementation. The temperature sensor DS18B20 collection temperature data, 7 period of digital pipe display, the upper and lower limits of temperature button when temperature below the setting of the lower limit, light green leds, when the temperature is higher than the set on the limit, light red leds. Given the system framework and program flow chart and principle chart, and in Protel hardware platform to realize the function of the design. Keywords：SCM Temperature control system Temperature sensors
单片机课程设计大纲
单片机原理及应用课程设计教学大纲 课程设计名称：单片机原理及应用课程设计编号：E1010020 课程设计学分：2.0 课程设计周（时）数：2周课程设计授课单位：测控技术及仪器指导方式: 集体辅导与个别辅导相结合课程设计适用专业：测控技术与仪器、自动化、电气工程及其自动化 课程设计教材及主要参考资料： 《单片机原理及应用》，张毅刚，高等教育出版社，2004年， 《单片机教程》，蔡惟铮编，东北大学出版社，2001年， 服务课程名称：单片机原理服务课程编号：T1010020 服务课程讲课学时：40 服务课程学分：2.5 一、课程设计教学目的及基本要求 1．了解并掌握单片机的原理、结构、指令、运行模式、功能模块及应用开发方法。 2．提高综合运用所学的理论知识独立分析和解决问题的能力。 3．掌握汇编语言的设计和调试。 4. 掌握C－51语言的设计和调试。 二、课程设计内容及安排 1．掌握各种进制数的特点及其转换方法。 2．掌握MCS-51单片机的硬件结构的特点，详细了解MCS-51单片机的各种资源。 3．了解单片机的指令系统、指令格式及其意义。 4．理解中断的基本概念，了解单片机的中断响应。 5．掌握存储器的分类，熟练掌握存储器的扩展。 6．了解单片机的接口技术及其串行通讯方式。 7．编写课程设计报告，掌握汇编语言的设计和调试方法。 设计题目: 1．交通灯控制系统 实验目的：（1）学习输出口的使用方法；（2）学习延时子程序的编写；（3）交通灯的控制规律 实验要求：设计并且制作交通灯控制系统，编制控制系统监控软件；交通灯控制软件，要求以单片机为核心，P1口输出口接三只发光二极管（红绿黄）， 编写程序，使发光二极管按交通灯的控制规律点亮。 思考问题：改变延时常数，使发光二极管闪亮时间改变。红绿灯不允许同时点亮，红绿灯交换时黄灯闪烁，考虑车流量情况，改变交通灯指挥状况，单路 口/多路口情况，寻求最佳交通流量。
单片机课程设计-电子钟
中北大学 单片机课程设计说明书 数字钟设计 1 设计任务与要求 (1)
1.1设计任务 (1) 1.2设计要求 (1) 2单片机简介 (2) 2.1单片机的发展历程 (2) 3系统设计思路和方案 (3) 3.1系统总体方案 (3) 3.2硬件简介 (3) 3.2.1硬件选择 (3) 3.2.2 51单片机的构成 (4) 3.2.3 STC89C52RC引脚功能说明 (5) 3.2.4 LED简介 (6) 3.3 Keil调试 (7) 4、系统实物图 (9) 5、课程设计体会 (9) 参考文献 (10) 附录A (11) 附录B (13) 附录C (14)
1 设计任务与要求 1.1设计任务 本课题应完成以下设计内容： 1)硬件设计 设计数字钟的电路原理图，用PROTEL绘制硬件电路。制作实物。 2)软件设计 (1)时、分、秒的设置及显示; (2)画出程序框图; (3)调试与分析。用PROTEUS仿真。 3)课程设计说明书 1.2设计要求 本课程设计的基本要求是使学生全面掌握单片机控制系统设计的基本理论，熟悉掌握MCS－51 系列单片机的编程方法，具体要求：本例利用AT89C51的定时器和6位7段数码管，设计一个电子时钟。显示格式为“XX XX XX”，由左向右分别是：时、分、秒。
2单片机简介 2.1单片机的发展历程 单片机是微型计算机的一个重要分支，也是一种非常活跃和颇具生命力的机种，特别适用于工业控制领域。1971年微处理器研制成功不久，就出现了单片机，但最早的单片机是1位的，处理能力有限。单片机的发展共分四个阶段：第一阶段是初级阶段，功能非常简单；第二阶段是低性能阶段， 16位定时器/计数器，片内ROM、RAM容量加大，直到现在仍被广泛应用，是目前应用数量较多的单片机。、32位单片机推出阶段，以满足不同的用户需要。纵观单片机几十年的发展历程，单片机的今后发展方向将向多功能、高性能、高速度、低功耗、低价格、外围电路内装化以及内存储器容量增加和FLASH存储器化方向发展。 2.2实用价值与理论意义 在单片机模块里比较常见，数字时钟是一种用0数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更高的使用寿命，新词得到了广泛的应用。 数字时钟是采用数字电路实现对时、分、秒数字显示的计时装置，广泛用于个人家庭、车站、码头、办公室等公用场所，成为人们日常生活中不可少的必需品，由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用，使得数字时钟的精度远远超过老式钟表，钟表的数字化给人们的生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。因此研究数字时钟及扩大其应用有着非常现实的意义。
单片机课程设计计算器
课程设计说明书 课程设计名称：单片机课程设计 课程设计题目：四位数加法计算器的设计学院名称：电气信息学院 专业班级： 学生学号：
学生姓名： 学生成绩： 指导教师： 课程设计时间：至
格式说明（打印版格式，手写版不做要求） （1）任务书三项的内容用小四号宋体，倍行距。 （2）目录（黑体，四号，居中，中间空四格），内容自动生成，宋体小四号。 （3）章的标题用四号黑体加粗（居中排）。 （4）章以下的标题用小四号宋体加粗（顶格排）。 （5）正文用小四号宋体，倍行距；段落两端对齐，每个段落首行缩进两个字。 （6）图和表中文字用五号宋体，图名和表名分别置于图的下方和表的上方，用五号宋体（居中排）。（7）页眉中的文字采用五号宋体，居中排。页眉统一为：武汉工程大学本科课程设计。 （8）页码：封面、扉页不占页码；目录采用希腊字母Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ…排列，正文采用阿拉伯数字1、2、3…排列；页码位于页脚，居中位置。 （9）标题编号应统一，如：第一章，1，，……；论文中的表、图和公式按章编号，如：表、表……；图、图……；公式（）、公式（）。
课程设计任务书 一、课程设计的任务和基本要求 (一)设计任务（从“单片机课程设计题目”汇总文档中任选1题，根 据所选课题的具体设计要求来填写此栏） 1. 系统通过4x4的矩阵键盘输入数字及运算符。 2. 可以进行4位十进制数以内的加法运算，如果计算结果超过4位十进制数，则屏幕显示E。 3. 可以进行加法以外的计算(乘、除、减)。 4. 创新部分：使用LCD1602液晶显示屏进行显示，有开机欢迎界面，计算数据与结果分两行显示，支持小数运算。 (二)基本要求 1.有硬件结构图、电路图及文字说明； 2.有程序设计的分析、思路说明； 3.有程序流程框图、程序代码及注释说明； 4.完成系统调试（硬件系统可以借助实验装置实现，也可在Proteus 软件中仿真模拟）； 5.有程序运行结果的截屏图片。
单片机课程设计题目
《单片机原理与应用》课程设计题目 1．基于单片机的电子秒表 本设计以MCS-51系列单片机为核心，采用常用电子器件设计，一个电源开关，两个按键，三位数码管显示，打开电源开关后显示8，每秒循环左移一位，即□□8—>□8□—>8□□—>□□8—>…，按A键开始计时，实时显示所经历的时间，按B键停止计时并显示从开始到当前时刻的时间，要求精确到0.1秒，量程为0～99.9秒。 要求按键输入采用中断方式，按键A接INT0，按键B接INT1。 2．智能电动百叶窗 本设计以MCS-51系列单片机为核心，采用常用电子器件设计，一个电源开关，用一台直流电机控制百叶窗叶片的旋转（正转/反转），用一个光敏电阻传感器测量室内光强度，并用两位数码管显示测量结果，设置三个按键：手动/自动切换、手动正转和手动反转，用一个发光二极管显示手动/自动状态，自动状态时二极管亮。 设置两个极限位置保护行程开关，用于保护百叶窗叶片：当正转到极限位置压下行程开关时，电机停止正转，但还可以反转；当反转到极限位置压下行程开关时，电机停止反转，但还可以正转。 按键输入采用中断方式，按键中断请求信号接INT0. 单片机根据设定光强S1和S2（S2 > S1）和实测光强P控制电机M的动作：当P<=S1时，控制M正转以增加进光量； 当P>S2时，控制M反转以减少进光量； 当S1 目录 一、引言········ 二、设计课题········· 三、系统总体方案········· 四、系统硬件设计······ 1.硬件电路原理图 2.元件清单 五、系统软件设计········· 1.软件流程图 2.程序清单 六、系统实物图········ 七、课程设计体会········ 八、参考文献及网站········· 九、附录········· 一．引言 单片机因将其主要组成部分集成在一个芯片上而得名，就是把中央处理器、随机存储器、只读存储器、中断系统、定时器/计数器以及I/O接口电路等部件集成在一个芯片上。 基于单片机设计的数字钟精确度较高，因为在程序的执行过程中，任何指令都不影响定时器的正常计数，即便程序很长也不会影响中断的时间。 数字钟是采用数字电路实现对日期、时、分、秒，数字显示的计时装置，由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用，使得数字钟的精度，远远超过老式钟表，钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表的报时功能。数字钟已成为人们日常生活中的必需品，广泛应用于家庭、车站、码头、剧院、办公室等场所，给人们的生活、学习、工作带来极大的方便。不仅如此，在现代化的进程中，也离不开电子钟的相关功能和原理，比如机械手的控制、家务的自动化、定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。而且是控制的核心部分。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。 本设计使用12MHZ晶振与单片机AT89C51相连接，以AT89C51芯片为核心，采用动态扫描方式显示，通过使用该单片机，加之在显示电路部分使用HD74LS373驱动电路，实现在8个LED数码管上显示时间，通过4个按键进行调时、复位等功能，在实现各功能时数码管进行相应显示。软件部分用C语言实现，分为显示、延迟、调时、复位等部分。通过软硬件结合达到最终目的。 AT89C51单片机简易计算器的设计 一、总体设计 根据功能和指标要求，本系统选用MCS-51系列单片机为主控机。通过扩展必要的外围接口电路，实现对计算器的设计。具体设计如下：（1）由于要设计的是简单的计算器，可以进行四则运算，为了得到较好的显示效果，采用LCD 显示数据和结果。 （2）另外键盘包括数字键（0～9）、符号键（+、-、×、÷）、清除键和等号键，故只需要16 个按键即可，设计中采用集成的计算键盘。 （3）执行过程：开机显示零，等待键入数值，当键入数字，通过LCD显示出来，当键入+、-、*、/运算符，计算器在内部执行数值转换和存储，并等待再次键入数值，当再键入数值后将显示键入的数值，按等号就会在LCD上输出运算结果。 （4）错误提示：当计算器执行过程中有错误时，会在LCD上显示相应的提示,如：当输入的数值或计算得到的结果大于计算器的表示范围时，计算器会在LCD上提示溢出；当除数为0时，计算器会在LCD 上提示错误。 系统模块图： 二、硬件设计 （一）、总体硬件设计 本设计选用AT89C51单片机为主控单元。显示部分：采用LCD 静态显示。按键部分：采用4*4键盘；利用MM74C922为4*4的键盘扫描IC，读取输入的键值。 总体设计效果如下图： （二）、键盘接口电路 计算器输入数字和其他功能按键要用到很多按键，如果采用独立按键的方式，在这种情况下，编程会很简单，但是会占用大量的I/O 口资源，因此在很多情况下都不采用这种方式，而是采用矩阵键盘的方案。矩阵键盘采用四条I/O 线作为行线，四条I/O 线作为列线组成键盘，在行线和列线的每个交叉点上设置一个按键。这样键盘上按键的个数就为4×4个。这种行列式键盘结构能有效地提高单片机系统中I/O 口的利用率。 矩阵键盘的工作原理： 计算器的键盘布局如图2所示：一般有16个键组成，在单片机中正好可以用一个P口实现16个按键功能，这种形式在单片机系统中也最常用。 图 2 矩阵键盘布局图 矩阵键盘内部电路图如图3所示： 温度控制系统设计 题目: 基于51单片机的温度控制系统设计姓名: 学院: 电气工程与自动化学院 专业: 电气工程及其自动化 班级: 学号: 指导教师: 2015年5月31日 摘要： (3) 一、系统设计 (3) 1.1 项目概要 (3) 1.2设计任务和要求： (4) 二、硬件设计 (4) 2.1 硬件设计概要 (4) 2.2 信息处理模块 (4) 2.3 温度采集模块 (5) 2.3.1传感器DS18b20简介 (5) 2.3.2实验模拟电路图 (7) 2.3.3程序流程图 (6) 2.4控制调节模块 (9) 2.4.1升温调节系统 (9) 2.4.2温度上下限调节系统 (8) 2.43报警电路系统 (9) 2.5显示模块 (12) 三、两周实习总结 (13) 四、参考文献 (13) 五、附录 (15) 5.1原理图 (15) 摘要： 在现代工业生产中，温度是常用的测量被控因素。本设计是基于51单片机控制，将DS18B20温度传感器实时温度转化，并通过1602液晶对温度实行实时显示，并通过加热片（PWM波，改变其占空比）加热与步进电机降温逐次逼近的方式，将温度保持在设定温度，通过按键调节温度报警区域，实现对温度在0℃-99℃控制的自动化。实验结果表明此结构完全可行，温度偏差可达0.1℃以内。 关键字：AT89C51单片机；温控；DS18b20 一、系统设计 1.1 项目概要 温度控制系统无论是工业生产过程，还是日常生活都起着非常重要的作用，过低或过高的温度环境不仅是一种资源的浪费，同时也会对机器和工作人员的寿命产生严重影响，极有可能造成严重的经济财产损失，给生活生产带来许多利的因素，基于AT89C51的单片机温度控制系统与传统的温度控制相比具有操作方便、价价格便宜、精确度高和开展容易等优点，因此市场前景好。 单片机原理与接口技术课程设计题目汇总 说明：为便于同学提前探讨开发思路，特将本课程设计的可选题目发给大家。 每个同学可以在以下题目中选一题要求：课程设计考核内容包括：源程序；设计报告文档基于单片机的电子时钟设计设计内容：1、用LCD液晶作为显示设备（30分） 2、可以分别设定小时，分钟和秒，复位后时间为：00: 00：00 （30 分） 3、能实现日期的设置，年、月、日（30分） 4、其他创新内容（10分）如：闹钟功能；显示星期；整点音乐报时等。 图示： 2010-04-09 MON 11:06:42 基于单片机的交通灯显示系统（一） 设计内容：1、东西方向、南北方向均有红、黄、绿三种信号灯；（30 分） 2、带紧急制动按钮，按钮按下，所有方向亮红灯；再次按下，恢复正常显 示（20分） 3、夜间模式按钮按下，所有方向显示黄灯闪烁（20分） 4、实时提醒绿灯亮的剩余时间（30分）图示： 基于单片机的交通灯显示系统（二） 设计内容：1、东西干道和南北干道的通行分左行、右行、直行，其中左行、右行固定15秒；直行固定30秒（40分） 2、信号灯分绿灯（3种）、红灯、黄灯，每次绿灯换红灯时，黄灯亮3秒 钟。（30分） 3、东西干道和南北干道交替控制，每次干道绿灯交替时，有 3 秒钟所有干道的交通灯都是黄灯闪烁3秒钟，提示已经进入路口的车辆迅速通过。（30分） 4、其他创新内容。（10分） 图示: 四、基于单片机的波形发生器设计 设计内容：1、设计一款能产生3种以上波形的波形发生器（30分） 2、设计波形选择按钮（采用3个独立按键）（10分） 3、点阵显示波形图案（20分） 4、能同时输出两种波形（30分） 5、显示频率（10分） 图示： 五、基于单片机的LED点阵广告牌设计 设计内容：1、能显示不同字符、图形的LED点阵广告牌（30分） 2、用独立按键控制不同字符的切换效果（如闪烁、静止、平移）（30 分） 3、可通过串口从电脑下载更新需要显示的字符（30分） 4、其他创新功能（10分） 图示：略 六、基于单片机的篮球计分器设计 设计内容：1、设计LCD显示篮球比分牌（30分） 2、通过加分按钮可以给A队或B队加分（20分） 3、设计对调功能，A队和B队分数互换，意味着中场交换场地。（20 分） 4、显示比赛倒计时功能（20分） 5、创新内容：如显示第几小节（10分） 显示： A 083: B 079 4th Period 10:25 单片机课程设计－－数字钟 一、设计目的及意义 （1）巩固、加深和扩大51系列单片机应用的知识面，提高综合及灵活运用所学知识解决工业控制的能力； （2）培养针对课题需要，选择和查阅有关手册、图表及文献资料的自学能力，提高组成系统、编程、调试的动手能力； （3）对课题设计方案的分析、选择、比较、熟悉用51单片机做系统开发、研制的过程，软硬件设计的方法、内容及步骤 二、原理图设计中简要说明设计目的 （1）功能：24小时制时间显示，可随时进行时间校对调整，整点报时及闹钟功能。 （2）原理图中所使用的元器件功能在图中的作用 1.主要元件AT89C51 P3.2 /INT0（外部中断0） 定时器/计数器0溢出中断 2.LED及按键开关 用于时间的显示和设定 （3）各器件的工作过程及顺序 计时状态，AT89C51通过P1口持续向LED发送信号，使LED扫描显示刚前时分秒，当出现定时器/计数器0溢出中断时，时间加多1秒，AT89C51从P1口向LED输出新的时间；只按住SET UP键时，进入外部中断0，时间计数停止，通过点击按键H,M,S对时分秒进行调整，新的时间值送给了计时程序，松开SET UP键退出中断，回到计时状态； 按住SET UP键和ALARM键时，进入外部中断0，时间计数停止，通过点击按键H,M对时分进行闹钟定时，AT89C51记忆时分值，退出时先松开SET UP键再松开ALARM； 闹铃：当时间值和设定闹铃值一样时，进行闹铃一分钟。 (3)流程图 Y Y 按下设定键 N (4)程序清单 #include 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 基于51单片机的水温自动控制系统 0 引言 在现代的各种工业生产中 ,很多地方都需要用到温度控制系统。而智能化的控制系统成为一种发展的趋势。本文所阐述的就是一种基于89C51单片机的温度控制系统。本温控系统可应用于温度范围30℃到96℃。 1 设计任务、要求和技术指标 1.1任务 设计并制作一水温自动控制系统，可以在一定范围（30℃到96℃）内自动调节温度，使水温保持在一定的范围（30℃到96℃）内。 1.2要求 （1）利用模拟温度传感器检测温度，要求检测电路尽可能简单。 （2）当液位低于某一值时，停止加热。 （3）用AD转换器把采集到的模拟温度值送入单片机。 （4）无竞争-冒险，无抖动。 1.3技术指标 （1）温度显示误差不超过1℃。 （2）温度显示范围为0℃—99℃。 （3）程序部分用PID算法实现温度自动控制。 （4）检测信号为电压信号。 2 方案分析与论证 2.1主控系统分析与论证 根据设计要求和所学的专业知识，采用AT89C51为本系统的核心控制器件。AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS 8位微处理器。其引脚图如图1所示。 2.2显示系统分析与论证 显示模块主要用于显示时间，由于显示范围为0～99℃，因此可采用两个共阴的数码管作为显示元件。在显示驱动电路中拟订了两种设计方案： 方案一：采用静态显示的方案 采用三片移位寄存器74LS164作为显示电路，其优点在于占用主控系统的I/O口少，编程简单且静态显示的内容无闪烁，但电路消耗的电流较大。 方案二：采用动态显示的方案 由单片机的I/O口直接带数码管实现动态显示，占用资源少，动态控制节省了驱动芯片的成本，节省了电 ,但编程比较复杂，亮度不如静态的好。 由于对电路的功耗要求不大，因此就在尽量节省I/O口线的前提下选用方案一的静态显示。 单片机技术课程设计说明书数字电子钟 院、部：电气与信息工程学院 学生姓名：郭红满 指导教师：王韧职称副教授 专业：通信工程 班级：1102 完成时间：2013-12-20 摘要 电子钟在生活中应用非常广泛，而一种简单方便的数字电子钟则更能受到人们的欢迎。所以设计一个简易数字电子钟很有必要。本电子钟采用ATMEL公司的AT89S52单片机为核心，使用12MHz 晶振与单片机AT89S52 相连接,通过软件编程的方法实现以24小时为一个周期，同时8位7段LED数码管(两个四位一体数码管)显示小时、分钟和秒的要求,并在计时过程中具有定时功能，当时间到达提前定好的时间进行蜂鸣报时。该电子钟设有四个按键K1、K2、K3和K4键,进行相应的操作就可实现校时、定时、复位功能。具有时间显示、整点报时、校正等功能。走时准确、显示直观、运行稳定等优点。具有极高的推广应用价值。 关键词电子钟；AT89S52；硬件设计；软件设计 ABSTRACT Clock is widely used in life, and a simple digital clock is more welcomed by people. So to design a simple digital electronic clock is necessary.The system use a single chip AT89S52 of ATMEL’s as its core to control The crystal oscillator clock,using of E-12MHZ is connected with the microcontroller AT89S52, through the software programming method to achieve a 24-hour cycle, and eight 7-segment LED digital tube (two four in one digital tube) displays hours, minutes and seconds requirements, and in the time course of a timing function, when the time arrived ahead of scheduled time to buzz a good timekeeping. The clock has four buttons K1, K2, K3 and K4 key, and make the appropriate action can be achieved when the school, timing, reset. With a time display, alarm clock settings, timer function, corrective action. Accurate travel time, display and intuitive, precision, stability, and so on. With a high application value. Key words Electronic clock；AT89S52；Hardware Design；Software Design 单片机十进制加法计算器设计 摘要 本设计是基于51系列的单片机进行的十进制计算器系统设计，可以完成计 算器的键盘输入，进行加、减、乘、除3位无符号数字的简单四则运算，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4×4矩阵键盘。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，最终选用全球编译效率最高的KEIL公司的μVision3软件，采用汇编语言进行编程，并用proteus仿真。 引言 十进制加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、加减乘除 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 七段共阳极数码管 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.................................. 基于单片机水温控制系统 摘要：随着微机测量和控制技术的迅速发展与广泛应用，以单片机为核心的温度采集与控制系统的研发与应用在很大程度上提高了生产生活中对温度的控制水平。本设计以保质、节能、安全和方便为基准设计了一套电热壶水温控制系统，能实现在40℃~90℃X围内设定控制温度，且95℃时高温报警，十进制数码管显示温度，在PC机上显示温度曲线等功能，并具有较快响应与较小的超调。整个系统核心为SPCE061A，前向通道包括传感器及信号放大电路，按键输入电路；后向通道包括三部分：LED显示电路，上位机通信电路以及控制加热器的继电器驱动电路。利用SPCE061A的8路10位精度的A/D转换器，完成对水温的实时采样与模数转换，通过数字滤波消除系统干扰，并对温度值进行PID运算处理，以调节加热功率大小。同时在下位机上通过数码管显示当前温度，通过USB接口传送信息至上位机，可以直接在PC端观察温度的变化曲线，并根据需要进行相应的数据分析和处理，由此完成对水温的采样和控制。通过验证取得了较满意的结果。 关键词：码分多址、walsh扩频、pn扩频、电路设计、程序设计、仿真 目录 1 引言1 1.1水温控制系统概述1 1.2本设计任务和主要内容2 2 基于单片机水温控制系统设计过程2 2.1水温控制系统总体框图2 2.2总体方案论证3 2.3 各部分电路方案论证4 2.4键盘及数字显示结合5 2.5温度设定和传送电路6 3硬件电路设计与计算6 3.1 温度采样和转换电路6 3.2 温度控制电路8 3.3 单片机控制部分9 3.4键盘及数字显示部分9 参考文献9 水温控制在工业及日常生活中应用广泛,分类较多,不同水温控制系统的控制方法也不尽相同,其中以PID控制法最为常见。单片机控制部分采用AT89C51单片机为核心，采用软件编程，实现用PID算法来控制PWM波的产生，进而控制电炉的加热来实现温度控制。然而,单纯的PID算法无法适应不同的温度环境,在某个特定场合运行性能非常良好的温度控制器,到了新环境往往无法很好胜任,甚至使系统变得不稳定,需要重新改变PID 调节参数值以取得佳性能。 本文首先用PID算法来控制PWM波的产生，进而控制电炉的加热来实现温度控制。然后在模型参考自适应算法MRAC基础上,用单片机实现了自适应控制,弥补了传统PID控制结构在特定场合下性能下降的不足,设计了一套实用的温度测控系统,使它在不同时间常数下均可以达到技术指标。此外还有效减少了输出继电器的开关次数,适用于环境参数经常变化的小型水温控制系统。 《单片机原理及应用课程设计》教学大纲 适用专业：电子信息科学与技术 学时：一周学分： 课程编号：课程类别：专业课 开课单位：信息工程学院编写人：李丹 一、课程设计目的和要求 1、设计目的 通过课程设计，可将所学过的电子技术、模/数转换技术、传感器技术、单片机技术及智能仪器等知识综合串联起来，通过理论联系实际，从题目分析、电路设计调试、程序编制调试到传感器的标定等这一完整的实验过程，培养学生正确的设计思想，使学生充分发挥主观能动性，去独立解决实际问题，以达到提升学生的综合能力、动手能力、文献资料查阅能力的作用，从而培养和提高学生的独立工作能力及解决实际问题的能力，为毕业设计和以后的工作打下一个良好的基础。 2、设计要求 a．了解并掌握单片机的原理、结构、指令、运行模式、功能模块及应用开发方法。 b．提高综合运用所学的理论知识独立分析和解决问题的能力。 c．掌握汇编语言的设计和调试。 二、课程设计方式 集体辅导与个别辅导相结合 三、课程设计内容 1．课程设计课题及要求 A类题目：（此类题目主要在“THGMZ-3型单片机·微机·CPLD·FPGA·网络接口开发综合实验装置”上完成） 题目1：V/F转换模块设计 设计任务：调试F/V变换电路 设计要求： 1）测量Vin和Fout，画出V/F线。 2）Fout接入8051的INT0或INT1，编程由单片机完成测量及显示项目 参考资料：见附件1。 题目2：F/V转换模块设计 设计任务：调试F/V变换电路 设计要求： 1）测量Fin和Vout，画出F/V线。 2）Fin接单片机I/O口，编程由单片机产生频率信号。 参考资料：见附件1。基于单片机的电子时钟课程设计报告
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