单片机课程设计

目录。1. 系统方案设计 2

1.1 基本方案 2

1.1.1 电源 2

1.1.2 温度传感器 2

1.1.3 51单片机 3

1.1.4 显示电路 6

2. 系统的硬件设计与实现 7

2.1 系统硬件的基本组成部分 7

2.2 主要单元电路设计 7

2.2.1 单片机电路设计 7

2.2.2 传感器电路设计 8

2.2.3 显示电路设计 8

3 系统测试与编程调试 9

4. 结论 9

附录一 11

1. 单片机最小系统原理图 11

2. 温度传感器及显示模块原理图 12

3. 单片机最小系统pcb印制电路板图 13

4. 温度传感器及显示模块pcb印制电路板 13

附录二 14

程序** 14

1.系统方案设计。

1.1 基本方案。

根据题目要求，以下方框图作为设计的基本框架：

图 1该温度监控装置，主要由五个模块组成：电源部分为外界提供的5v电源(usb供电接口），温度传感器模块，51单片机模块，控制电路模块等均用pcb印制板制作，显示部分为：lg3641。

详细设计如下页。

1.1.1 电源。

直接由外接usb接口提供5v直流电源。

1.1.2 温度传感器。

该芯片采用美国dallas公司生产的 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。

1) 其主要有以下应用特点：

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，多个ds18b20可以并联在唯一的三线上，最多只能并联8个，实现多点测温，如果数量过多，会使供电电源电压过低，从而造成信号传输的不稳定。

工作电源： 3~5v/dc 。

在使用中不需要任何外围元件。

测量结果以9~12位数字量方式串行传送。

不锈钢保护管直径 φ6 。

适用于dn15~25, dn40~dn250各种介质工业管道和狭小空间设备测温。

标准安装螺纹 m10x1, m12x1.5, g1/2”任选。

pvc电缆直接出线或德式球型接线盒出线，便于与其它电器设备连接。

2) ds18b20的管脚排列如下：

图 21.1.3 51单片机。

系统的控制核心采用stc89c52单片机来控制，因为stc89c52应用比较广泛，并且成本低，操作控制简单，功耗较低，运行可靠性强。系统本身对处理器处理速度的要求不是很高，所以选择该款单片机。

（1）模块主要芯片介绍：

stc89c52芯片：

stc89c52是一种带8k字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能commos8的微处理器，俗称单片机。与工业标准的mcs-51指令集和输出管相兼容。

stc89c52主要功能。

主要性能特点。

兼容8052的单片机内核，12mhz额定工作频率比（最大24mhz），8kb片内flash程序存储器，256byte片内数据ram，3个16位定时/计数器，32条可编程i/o线，可允许2个优先级的8个中断源。

引脚排列。图 3

89c52单片机存储器。

片内rom存储器 sfr映射到内部数据存储空间的高128b，仅通过直接寻址来访问(地址为x0h或x8h可位寻址），并提供cpu和所有片上外设间的接口。256byte的内部数据存储器具有直接寻址，简介寻址及位寻址等多种寻址方式。

片内flash程序存储器作为89c52可寻址64k程序存储器的低8k空间，用于存放用户程序**。

89c52单片机接口资源。

p0：当作为通用的i/o口时，p0口的一脚以“开漏”的方式输出，所以必须外加上拉电阻，当作为程序或数据存储器的数据/地址总线时，内部控制信号为高电平，p0口的引脚可以再数据/地址总线的作用下实现上拉，不需要外加上拉电阻。

p1：具有内部的上拉功能，可作为准双向口（用作输入引脚被拉成高电平）使用，作为专用功能引脚，相应的口锁存器必须为1状态、

p2：具有内部的上拉功能，可作为准双向口（用作输入引脚被拉成高电平）使用，作为外部程序或数据存储器的高地址总线。

p3：具有内部的上拉功能，可作为准双向口（用作输入引脚被拉成高电平）使用，作为专用功能引脚，相应的口锁存器必须为1状态。

89c52单片机中断系统。

89c52提供具有2个优先级的8个中断源。

中断源，中断向量与中断优先级。

into-外部中断0请求。低电平有效。通过p3^2引脚输入。

int1-外部中断1请求。低电平有效。通过p3^3引脚输入。

t0- 定时器计数器0溢出中断请求。

t1- 定时器计数器1溢出中断请求。

t2- 定时器计数器2溢出中断请求。

max232芯片：

主要性能特点。

max232芯片是美信公司专门为电脑的rs-232标准串口设计的接口电路，使用+5v单电源供电。max232cpe是16针smd封装ic，用于完成计算机232端口数据电平转换，连接cmos电路。能完成232电平与ttl电平转换，提供一个本地接口，为调试和维护提供方便。

txd接sx52的ra2脚，rxd接sx52的ra3脚，rs-rxd和rs-txd是rs232电平，为标准串口电平。数据可以从串口输入到单片机sx52，sx52再把数据送到rtl8019as传出去。

内部结构基本可分三个部分：

第一部分是电荷泵电路。由脚和4只电容构成。功能是产生+12v和-12v两个电源，提供给rs-232串口电平的需要。

第二部分是数据转换通道。由脚构成两个数据通道。其中13脚（r1in脚（r1out脚（t1in脚（t1out）为第一数据通道。

8脚（r2in脚（r2out脚（t2in脚（t2out）为第二数据通道。ttl/cmos数据从t1in、t2in输入转换成rs-232数据从t1out、t2out送到电脑dp9插头；dp9插头的rs-232数据从r1in、r2in输入转换成ttl/cmos数据后从r1out、r2out输出。

第三部分是供电。15脚dng、16脚vcc（+5v）。

引脚排列及内部结构图：

图 41）振荡电路

单片机工作时，从取指令到译码再进行微操作，必须在时钟信号控制下才能有序地进行，时钟电路就是为单片机工作提供基本时钟的。

单片机的时钟信号通常有两种产生方式：内部时钟方式和外部时钟方式。

在单片机xtal1(dip19)和xtal2(dip18)引脚上跨接上一个晶振和两个稳频电容，可以与单片机片内的电路构成一个稳定的自激振荡器。晶振的取值范围一般为0mhz~24mhz，常用的晶振频率有6mhz、12 mhz、11.0592 mhz、24 mhz等。

外接电容的作用是对振荡器进行频率微调，使振荡信号频率与晶振频率一致，同时起到稳定频率的作用，一般选用20pf~30pf的瓷片电容。

外部时钟方式则是在单片机xtal1引脚上外接一个稳定的时钟信号源，它一般适用于多片单片机同时工作的情况，使用同一时钟信号可以保证单片机的工作同步。

2）复位电路。

无论是在单片机刚开始接上电源时，还是运行过程中发生故障都需要复位。复位电路用于将单片机内部各电路的状态恢复到一个确定的初始值，并从这个状态开始工作。

单片机的复位条件：必须使其rst引脚上持续出现两个（或以上）机器周期的高电平。

单片机的复位形式：上电复位、按键复位。

3）串口通讯

51系列单片机的串口有4个模式，可分别用作串并转换、并串转换、异步串行通信（2种模式）。异步串行通信中，有1+8+1和1+8+1+1两种帧格式，多机通信是特殊的通信方式。

基本原理是两组移位寄存器。将并行通信转换成串行通信模式（发送部分），或反之（接收部分）。可全双工运行。

速度通过移位脉冲决定，具体一般通过定时器1的自动装载模式产生的溢出脉冲给出，电平上采用的是cmos逻辑。

以上是物理层和数据链路层的单片机串口模块的约定，其他层需要软件人员根据需要自行把握。另外，电平需要根据实际通信环境做变换，如或红外等。

1.1.4 显示电路。

显示电路采用四位数码管lg3641通过单片机以及锁存器573控制实现动态显示。

2. 系统的硬件设计与实现。

2.1 系统硬件的基本组成部分。

本题是一个温度监测的装置，需要用到51单片机、lg3641液晶屏、温度传感器等。

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