钦州学院本科毕业论文(设计)
前言
时代在变化，科学技术不断地融入人们的生活中，因此单片机的应用越来越广泛。单片机常作为一个核心部件使用，特别是在自动控制系统和实时检测系统中[1]。数字温度计和数字钟便是其中的代表之一，把单片机结合到温度计和时钟的设计中，使他们实现数字化，大大方便了人们对温度的测量和时间的记录。科学技术能够让旧的东西焕发新的活力，从而改变人们的生活方式。
温度是常用到的一个物理量，特别是在石油、化工、环境保护 、医学、工业等领域更是作为必测参数[2]。对温度的测量就必须用到温度计，传统的温度计有酒精温度计、水银玻璃温度计、热电偶和热电阻温度计等。传统的温度计反应速度慢、读数麻烦等缺点，因此应用起来比较麻烦，在一些领域，传统的温度计往往达不到测量要求[3-4]。时代在进步，科学技术也快速发展，新技术推动了温度测量方式的变化，无需人员参与就能够自动检测的测温系统被广泛应用。本设计的数字温度计可以实现数字显示，使得读数变得更加方便快捷，同时也能够达到比较高的测量精度。本设计中采用8位单片机作为主控制器件，添加了8管脚封装的时钟芯片，以实现计时功能。测温元件选用的是一种封装类似于三极管的温度传感器，此温度传感器具备把模拟量转变为数字量的功能，大大简化了本设计的电路，提高了系统的稳定性，同时也降低了设计成本。为了具备比较好的显示界面，显示器件采用的是LCD液晶屏，
1 方案论证与系统总体框图
1.1 方案论证 1.1.1 方案一
感温器件选用的是日常生活中比较常见的热敏电阻，温度与时间的数字则用LED数码管显示。本系统的测温电路利用热敏电阻的感温效应，采集随被测温度变化的电流值或者电压值，然后经过A/D芯片把模拟量转换成单片机可以处理的数字量，然后用LED数码管将被测温度显示出来。这样的设计方案需用到比较繁杂的A/D转换电路，要比较完整的显示所有内容需用到多位数码管，电路比较繁杂。 1.1.2 方案二
选择DS18B20作为测温器件，把测得的温度和同步的时间日历显示在LCD液晶
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黄日刚 基于单片机的数字温度计的设计
里。本系统仅使用一只DS18B20传感器，DS18B20不仅可以直接读取被测温度值进行显示，而且温度传感器DS18B20具有独特的单总线接口方式，与单片机连接时仅需要一条线既可实现通讯，无需太多外部元件，简化了外围电路[5]。1602液晶的显示空间大，完全满足温度和日历的显示要求，电路简单，显示信息完整，可以很好的满足设计要求。
综上所述，方案一中的电路比较复杂，器件多，不便于调试；方案二的电路相对简单，器件消耗少，并且程序编写也比较简单，所以本设计选用方案二。 1.2 系统设计框图
主控器模块、显示模块、测温模块和时钟模块是本系统的主要部分，另外还加有一些简单电路，例如复位电路、报警电路和按键等。测温模块的核心器件是DS18B20温度传感器，其应用电路简单，方便使用。计时芯片使用的是DS1302，它能够精准计时，而且能够在失去主电源的情况下由后备电源对它供电，以保证芯片的正常工作。显示模块采用液晶显示屏LCD1602，简洁美观。主控芯片使用STC公司生产的RC系列STC89C52RC单片机。具体系统设计框图如图1.1所示。
报警电路 LCD显示屏 温度传感器 主控制器 按键 时钟 复位电路 图1.1 系统设计框图
2 主要器件功能介绍
2.1 STC89C52RC单片机
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STC89C52RC单片机是国内公司生产的一种8位单片机，属于RC系列单片机中的一种。这种系列单片机在出厂时就已经被完全加密，不可能被解密，用户程序可以用ISP/IAP机制写入。它分有DIP-40，PLCC-44，PQFP-44三种封装类型，第一种封装类型是最普遍的，也是最常用的，所以此系统选择了第一种封装类型。
此单片机的功耗比较很低，运行速度也比较快，内部带有多达8K容量的可编程存储器，完全满足了本设计的控制要求。芯片中包含着非常灵巧的8位处理器和大容量的可编程存储器，这特性加快了此单片机在很多不同控制领域的使用。此单片机具有这样的一些标准功能，如32 位I/O口线，512字节随机存储器，8k字节可编程存储器，三个16 位 定时器/计数器，内部复位电路，内置4KB带电可擦写可编程只读存储器，掉电时数据不会丢失，可以同时接收与发送数据的串行口。另外它可降至0Hz 静态逻辑操作，有两种软件节电模式可选择。空闲模式下，CPU不工作，但串口、RAM、中断、定时器/计数器仍然工作[6]。掉电保护方式下，RAM内容不丢失，振荡器不工作，因此单片机停止所有工作，当新中断或硬件复位时，单片机又开始工作。在此采用的STC公司生产的STC89C52RC单片机，它不仅价格便宜，而且焊接简单方便，并有着比较大的存储空间[7]。其管脚图如下图2.1所示。
图2.1 STC89C52单片机管脚图
STC89C52RC各个管脚的功能如下[8-9]： （1）主电源引脚（2根）
VCC(Pin40)：电源输入，接正五伏电源； GND(Pin20)：接地。
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（2）外接晶振引脚（2根）
XTAL1(Pin19)：片内振荡电路的输入端； XTAL2(Pin18)：片内振荡电路的输出端。 （3）控制引脚（4根）
RST/VPP(Pin9)：复位用的引脚，高电平有效，当高电平持续的时间为24个时钟振荡周期时就可以实现单片机的复位操作，如果高电平的持续时间过短将不能复位成功。
ALE/PROG(Pin30)：地址锁存允许信号； PSEN(Pin29)：外部存储器读选通信号。
EA/VPP(Pin31)：程序存储器的选择脚，当这个管脚接到高电平时指令被从内部程序存储器读取，当这个管脚接到低电平时指令被从外部程序存储器读取。 （4）可编程输入/输出引脚（32根）
这种类型的单片机中共32个可编程的I/O引脚，每8位作为一个口，共分为4组，分别为P0、P1、P2、P3口。
P0口（Pin39～Pin32）：8位双向I/O引脚，名称为P0.0～P0.7； P1口（Pin1～Pin8）：8位准双向I/O引脚，名称为P1.0～P1.7； P2口（Pin21～Pin28）：8位准双向I/O引脚，名称为P2.0～P2.7 ； P3口（Pin10～Pin17）：8位准双向I/O引脚，名称为P3.0～P3.7。 2.2 LCD1602显示屏
LCD1602液晶屏，可以显示两行的内容，共有32小格，每个字符占用一个小格子的空间。可以拿来显示符号、数字、字母等的点阵型液晶模块，也可以显示汉字，但是实现的过程相当复杂，1602液晶也常常被叫为1602字符型液晶，它由若干个5×7或者5×11等点阵字符位组成，字符可以显示在任何一个点阵字符位上。这种液晶有不少的优点，例如超薄而轻巧、体积较小、显示的内容比较丰富和微功耗等，所以比较受欢迎，它被越来越广泛的应用到袖珍式仪表以及低功耗应用系统中
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。比传统的数码管显示它的显示界面有了很大的改善，虽然它的价格高点，但是
它显示的效果好也很耐用。与数码管相比，它接线相对简单，容易焊接，而且它的显示程序相对数码管的显示程序来说也比较短，容易编写和调试。LCD1602可以能让系统的显示模块能够可以显示比较多的信息，该器件采用并行接口，传送数据的效率
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