1 绪论
1.1 数字温度计研究意义
随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，其中数字温度计就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。
本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用，可广泛用于食品库、冷库、粮库、温室大棚等需要控制温度的地方。目前,该产品已在温控系统中得到广泛的应用。
伴随着当今科技的跨越式发展，人们对电子产品的需求也日益增加，随后，低成本、高效率、精确性等优越特性日益成为人们力求达到的目标，就数字温度计而言，如若现如今还是借以传统方式来设计制造数字温度计，显而易见，不能满足人们不断增长的需求。此时，数字频率计的优势就渐渐凸显了：小巧轻便、集成度高、操作便捷、易于维护和修改。这些优点无一不满足着这人们更高的需求，可以试想一下，改变程序中的一段程序指令显然要比检查电路、甚至重新制作电路板要便捷的多。
也正是由于基于单片机的数字数字温度计与传统的数字温度计相比，有着如此明显的优势，因此，我将基于单片机的数字温度计作为我的研究课题。在检测系统设计中熟悉并了解将作为单片机为控制核心，并辅以以行列式键盘、人机界面以实现课题所要求的功能。本课题主要要求掌握数字温度计相应的软硬件实现方法。扎实掌握并运用课题相关的学科理论知识，根据实际电路尽量设计制作出完美的数字温度计，以实现理论与实践的统一。
1.2 实现功能
（1）数字温度计在上电或按键复位之后能显示初始化界面。 （2）按下F键数字温度计进入运行状态。 （3）按下A键调报警温度上限。 （4）按下B键调报警温度下限。
（5）按下E键温度不在实时显示，再按一次温度实时显示。 （6）按下C键返回上一层。
（7）报警时，显示屏显示警报，蜂鸣器蜂鸣，对应指示灯闪烁。
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1.3 总体方案介绍
硬件系统以AT89S52单片机为控制核心，辅以12864液晶显示、键盘输入模块等电路实现数字频率计的基本功能；软件系统包括主函数、液晶显示程序、键盘程序、温度处理程序。温度传感器DS18B20的信号由P3.3端口引入，指示灯从P3.0、P3.1输出，蜂鸣器从P3.2输出，行列式键盘切换作为相应的操作，LCD12864液晶屏作为输出显示。总体设计框图如图1所示。
电源电路复位电路键盘电路晶振电路 图1 总体硬件电路框图
液晶电路单片机测温电路蜂鸣电路指示电路 2
2 数字频率计硬件系统设计
2.1 AT89S52单片机简介
以AT89S52单片机为控制核心，外扩外围电路，完成频率计所需要的外围电路。显示电路，键盘输入电路，复位电路等。AT89S52单片机内部配以基本单元：即三个定时/计数器、5个中断源。可由编程来实现根据定时、计数时计数溢出而产生的中断申请信号中断功能，并由12864液晶对被测值进行显示。AT89S52系列单片机，具有反应速度极快，工作效率特高的特点。
AT89S52单片机的基本特点是低功耗、高性能，片内由4KB可编程/擦除只读存储器的8位COMS微控制器组成，通过结合高密度、非易失存储技术来保证单片机引脚与相应指令系统的高兼容度。由于芯片里FLASH的存在，因此可以通过通用的非易失存储编程器实现在线编程以及重复编程等功能。在通常情况下，当系统掉电时，数据存储器的内容立即会被保存下来，而此时单片机其他一切都会停止工作，直到产生下一个中断或硬件复位信号整个系统才会重新开始工作。
AT89S52的内部特点：具有40个引脚、8K片内程序存储器空间、256B的随机存取数据存储器，32个外部双向输入/输出I/O口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。AT89S52引脚图如图2所示。
图2 AT89S52引脚图
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2.2 电源电路
电源电路是给数字频率计提供电源，此电路包括一个输入220V输出为15V的变压器，一个六脚开关，一个发光二极管、电容、电阻、导线组成。其中根据经验值可取C1=2200μF,C2=470μF,C3=C4=0.1μF,R1=300Ω，其中C1与C3组成滤波结构，具有滤波作用，发光二极管的作用主要是：运用二极管的单向导电特性来提示电源是否接通或观察电源是否一直保持通电正常、稳定，并且300Ω的电阻与二极管串联，其作用是保护二极管不会因为电流突然变大而被烧坏。电源电路采用的是+5V直流稳压电源对整个系统进行供电。电源电路如图3所示。
图3 电源电路
2.3 复位电路
复位电路的作用是按下复位键可以使显示界面回到最开始的地方。课程设计按键复位电路由两个电阻一个电容和一个按键组成，大小分别为22μF，1K，200Ω，1KΩ电阻一端接电源，另一端接电容的正极接到单片机的复位引脚，200Ω电阻按键串联后与22μF电容并联，当按键按下时，200Ω电阻与VCC直接相连，和1KΩ电阻产生分压，在RST产生复位所需的高电平。当按键松开的，VCC给电容充电，RST仍为高电平，而当电容充电完成后，相当于短路，则为低电平，正常工作。复位电路如图4所示。
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图4 复位电路
2.4 晶振电路
晶振电路的作用是产生单片机所必须的时钟频率。单片机工作所需的同步时钟信号由由以下两种方法获得，第一：由单片机片内时钟电路结合外部晶振、电容产生；第二：直接从单片机外部引入脉冲信号。设计中用第一方法，有石英晶体和微调电容（一般取值30pF左右）组成，石英晶体产生震荡，单片机振荡电路产生的脉冲信号称振荡信号，它的频率等于石英晶体的振荡频率（fosc）,简称晶振频率，振荡脉冲信号还不是单片机工作所需的时钟信号，时钟信号必须由振荡脉冲信号经单片机片内时钟电路的处理后才能产生。
课程设计晶振电路主要由振荡电路和分频电路组成。其中振荡电路由高增益反相器以及并联外接的石英晶体和电容构成产生振荡脉冲。而分频电路则用于把振荡脉冲分频，已得到所需的时钟信号。振荡电路由单片机芯片的XTAL1端输入，XTAL2端输出。此时同时并接一个石英晶体振荡器以及两个33pF电容。而AT89S52中自带有分频电路所以不需要外接电路对脉冲信号进行分频。晶振频率是12MHz。晶振电路如图5所示。
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