黄页在线网站免费大全,Av大片在线观看免费

緒論

1.1課題背景及其意義

紅外測溫儀采用非接觸式手段，突破了傳統(tǒng)測溫模式，具有不擾動被測物體溫度分布場，溫度分辨率高、響應(yīng)速度快、測溫范圍廣，穩(wěn)定性好、可同時測量環(huán)境溫度和目標溫度的特點。

本設(shè)計擬采用51單片機為控制核心，負責(zé)控制啟動溫度測量，接收測量數(shù)據(jù)?，計算溫度值，并根據(jù)取得鍵值控制播放顯示過程，主要由光學(xué)系統(tǒng)、光電探測器、信號放大器及51單片機信號處理、顯示輸出等部分組成實現(xiàn)。該課題能夠考察我對單片機及其外圍電路與軟件編程、計算機輔助設(shè)計軟件等知識的學(xué)習(xí)和掌握水平，使我在硬件設(shè)計及實現(xiàn)、輔助設(shè)計軟件等方面的應(yīng)用能力得到全面的訓(xùn)練和提高。

1.2單片機應(yīng)用的發(fā)展及現(xiàn)狀

在20世界50年代中期，全世界第一臺用數(shù)字運算方式的計算機，自從美國著名大學(xué)實驗室研究出來，從此以后電子計算機經(jīng)過飛速的成長，主要有以下四個時期：第一代是電子管控制時期，第二代是晶體管控制時期，第三代是采用集成電路控制時期，第四代是采用超大規(guī)模集成電路控制時期。

目前使用的計算機都是采用第四代超大規(guī)模集成電路控制方式的，由于是有很好的性能，主要表現(xiàn)在性價比高，體積小，性能穩(wěn)定等特點；例外計算機發(fā)展趨向功能強大化，體積越小化，系統(tǒng)穩(wěn)定化和功能人性化。

體積越小化是目前計算機主要的研究方向，其中主要研究的是把控制器的組成部分融合在一塊集成板上，因此就誕生了廣泛大規(guī)模的集成控制器的微小電子計算機——簡稱單板小型數(shù)字控制器，英文縮寫為MCU，因為MCU的主要運用場所是高性能智能化電子產(chǎn)品上，主要是大多數(shù)產(chǎn)品都是要內(nèi)含嵌入的設(shè)備的系統(tǒng)。

現(xiàn)在全世界有能力制造出數(shù)字控制器MCU的公司商主要是很多大型的國際公司，國內(nèi)也有一些上市公司進行生產(chǎn)和研究數(shù)字控制器MCU，每個公司生產(chǎn)出來的單片機都有各自的特色，主要運用場合也不盡相同?。

1.3本文的主要研究內(nèi)容及論文結(jié)構(gòu)安排

.主要介紹本設(shè)計的課題背景及國內(nèi)外研究狀況；
.主要說明系統(tǒng)方案的選擇；

第3章.主要介紹硬件電路的組成及使用方法；

第4章.主要介紹軟件設(shè)計；

第5章.主要介紹硬件調(diào)試。

第二章方案的設(shè)計與論證

2.1控制方案的確定

本設(shè)計由STC 89C52單片機電路+1602液晶顯示電路+MLX90614ESF紅外非接觸溫度檢測電路+按鍵電路+蜂鳴器報警電路。

2.2控制方式的選擇

2.2.1 單片機芯片的選擇

方案一

采用可編程邏輯器件CPLD作為控制器，CPLD可以實現(xiàn)各種復(fù)雜的功能、規(guī)模大、密度高、體積小、穩(wěn)定性高、I/O資源豐富、易于進行功能擴展。采用并行的輸入輸出方式，提高了系統(tǒng)的處理速度，適合作為大規(guī)模控制系統(tǒng)的控制核心。但本系統(tǒng)不需要復(fù)雜的邏輯功能，對數(shù)據(jù)的處理速度的要求也不是非常高。且從使用及經(jīng)濟的角度考慮，最終放棄了此方案。

方案二

采用ST公司的STC89C52單片機作為主控制器，STC89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。該單片機功耗低、接口豐富，成本低廉，完全能滿足本設(shè)計要求。

方案三

采用單片機芯片控制MSP430單片機是美國德州儀器（TI）推出的一種16位超低功耗的混合信號處理器（Mixed Signal Processor），主要是針對實際應(yīng)用需求，把許多模擬電路、數(shù)字電路和微處理器集成在一個芯片上，以提供“單片”混合信號處理的解決方案。MSP430F149是一個16位的、具有精簡指令集的、超低功耗的混合型單片機，具有可靠性高、功耗低、擴展靈活、體積小、價格低和使用方便等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于儀器儀表、專用設(shè)備智能化管理及過程控制等領(lǐng)域，有效地提高了控制質(zhì)量與經(jīng)濟效益，已成為眾多單片機系列中一顆耀眼的新星。然而其成本太高，故舍棄。

故選擇方案二。

2.2.2聲音報警電路方案的選擇

方案一

采用語音集成芯片ISD4004報警，由于ISD4004需要擴充喇叭驅(qū)動電路且其本身控制比較繁瑣、電路比較復(fù)雜，穩(wěn)定性差?；谝陨峡紤]，所以放棄了此方案。

方案二

通過蜂鳴器實現(xiàn)報警電路，具有電路簡單，性能可靠、穩(wěn)定等優(yōu)點，最重要的是低成本，故選擇方案二。

方案三

采用音樂片作為本系統(tǒng)門鈴的音樂模塊，音樂芯片是一種比較簡單的語音電路，它通過內(nèi)部的振蕩電路，再外接小量分立元件，就能產(chǎn)生各種音樂信號，音樂芯片是語音集成電路的一個重要分支，目前廣泛用于音樂卡、電子玩具、電子鐘、電子門鈴、家用電器等場合。其具有電路簡單，成本低廉等優(yōu)點。

故選擇方案二。

2.2.3顯示方案的選擇

方案一

采用LED數(shù)碼管動態(tài)掃描,LED數(shù)碼管價格適中,對于顯示數(shù)字十分合適,采用動態(tài)掃描法與單片機連接時,雖然占用的單片機口線少，電路簡單，性價比較高。

然而本設(shè)計顯示數(shù)據(jù)較多，數(shù)碼管明顯不符合要求，故舍棄。

方案二

采用點陣式數(shù)碼管顯示，點陣式數(shù)碼管是由八行八列的發(fā)光二極管組成，對于顯示文字比較適合,若采用在顯示數(shù)字顯得太浪費,且價格也相對較高,所以在此也不用此種作為顯示。

方案三

LCD液晶顯示，由單片機驅(qū)動，它主要用來顯示大量數(shù)據(jù)、文字、圖形，能夠顯示的位數(shù)多，顯示得清晰多樣、美觀，同時液晶顯示器的編寫程序簡單，價格便宜，故采用此種方案。

采用1602液晶顯示屏,該液晶顯示屏的顯示功能強大,內(nèi)置192種字符，可顯示大量符號、數(shù)字,清晰可見,而且功率消耗小壽命長抗干擾能力強。

故選擇方案一。

2.2.4溫度采集模塊的選擇

方案一

采用PT100鉑電阻溫度傳感器，此傳感器屬于電阻式傳感器，它的電阻隨著溫度的變化而變化。這種溫度傳感器有零度電阻值和電阻變化率，它性能比較穩(wěn)定，測量范圍達到-200℃~850℃，但是使用它要復(fù)雜的轉(zhuǎn)換關(guān)系，要清楚的知道電阻和溫度之間的關(guān)系。其采集電路主要采用的是電阻分壓網(wǎng)絡(luò)，在電阻分壓網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計上，由于定值電阻隨著測量環(huán)境溫度變化時，其阻值會有所變化，這就會給系統(tǒng)帶來誤差，使系統(tǒng)采集的溫度值產(chǎn)生偏差，并且其電壓值要進行AD轉(zhuǎn)換，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜程度。PT100自身體積較大，溫度變化時，反應(yīng)速度會優(yōu)先減慢，如果環(huán)境變化溫度較快時，將會有部分的中間溫度會被直接過濾掉，使實時溫度信息不準，實時性較差。

方案二

采用AD590，AD590是現(xiàn)在溫度測量較為常見的溫度傳感器，測量精度高、溫度范圍寬，但是成本很高，一般的廉價應(yīng)用上不會使用。AD590是電流型溫度傳感器，在檢測溫度變化時，其兩端的輸出電流會有相應(yīng)的改變。應(yīng)用方法，一般是采用在輸出端接一個定值電阻(當然這也要溫漂較低的電阻)，在測量電阻兩端的電壓（電壓值=AD590輸出電流×定值電阻阻值），這與PT100的測量方式相同，使用AD轉(zhuǎn)換器，將模擬電壓值轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。當然AD590的體積也稍大，也會有高速溫度變化時產(chǎn)生出濾波效果，實時性降低。

方案三

采用DS18B20， DS18B20是數(shù)字式的溫度傳感器，測量的溫度范圍較廣，精度高，成本低，穩(wěn)定性較好。DS18B20采用單總線通信，減少了I/O的占用數(shù)量，減少了外圍電路，通信簡單。DS18B20的集成度高，體積較小。因為其體積小，可以測量到的溫度值變化快，實時性就好。

方案三

選擇MLX90614ESF非接觸式紅外測溫模塊對溫度進行測量，真正實現(xiàn)了非接觸式測溫。本傳感器體積小，成本低，易集成?？梢詿o線測溫。（醫(yī)用）高精度校準，在所需的溫度范圍精度為0.1°C，分辨率為0.01°C。有單個和雙重區(qū)域版本。SMBus兼容數(shù)字接口用于快速讀取溫度并可建立傳感器網(wǎng)絡(luò)。

故選擇方案四。

硬件電路的設(shè)計

3.1系統(tǒng)的功能分析及體系結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1.1系統(tǒng)功能分析

本設(shè)計由STC89C52單片機電路+1602液晶顯示電路+MLX90614ESF紅外非接觸溫度檢測電路+按鍵電路+蜂鳴器報警電路。

1、液晶實時顯示MLX90614ESF檢測的環(huán)境溫度值和被測物體溫度值，顯示中E環(huán)境溫度，O物體溫度。

2、可以通過按鍵設(shè)置溫度的閾值，如果MLX90614檢測到的溫度高于設(shè)置的閾值，則蜂鳴器報警，否則，蜂鳴器不報警。

3.1.2系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)具體框圖如下圖所示：

系統(tǒng)原理框圖

3.2模塊電路的設(shè)計

3.2.1 STC89C52單片機核心系統(tǒng)電路設(shè)計

STC89C52RC是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K字節(jié)系統(tǒng)可編程Flash存儲器。STC89C52使用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，但是做了很多的改進使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。具有以下標準功能：8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時器，內(nèi)置4KB EEPROM，MAX810復(fù)位電路，3個16 位定時器/計數(shù)器，4個外部中斷，一個7向量4級中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng)51的5向量2級中斷結(jié)構(gòu)），全雙工串行口。另外 STC89C52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。最高運作頻率35MHz，6T/12T可選。

一、STC89C52主要特性如下：

（1）8K字節(jié)程序存儲空間；

（2）512字節(jié)數(shù)據(jù)存儲空間；

（3）內(nèi)帶4K字節(jié)EEPROM存儲空間;

（4）可直接使用串口下載。

二、STC89C52主要參數(shù)如下：

（1）增強型8051單片機，6時鐘/機器周期和12 時鐘/機器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051；

（2）工作電壓：5.5V～3.3V（5V單片機）/3.8V～2.0V（3V 單片機）；

（3）工作頻率范圍：0～40MHz，相當于普通8051的0～80MHz，實際工作頻率可達48MHz；

（4）用戶應(yīng)用程序空間為8K字節(jié)；

（5）片上集成512 字節(jié)RAM；

（6）通用I/O 口（32個），復(fù)位后為：P1/P2/P3 是準雙向口/弱上拉，P0口是漏極開路輸出，作為總線擴展用時，不用加上拉電阻，作為 I/O口用時，需加上拉電阻；

（7）ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器，可通過串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片；

（8）具有EEPROM功能；

（9）共3個16 位定時器/計數(shù)器。即定時器T0、T1、T2；

（10）外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路，Power Down 模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒；

（11）通用異步串行口（UART），還可用定時器軟件實現(xiàn)多個UART；

（12）工作溫度范圍：-40～+85℃（工業(yè)級）/0～75℃（商業(yè)級）；

（13）PDIP 封裝。

三、STC89C52單片機相關(guān)引腳說明：

（1）VCC：供電電壓。

（2）GND：接地。

（3）P3.0 RXD（串行輸入口）

（4）P3.1 TXD（串行輸出口）

（5）P3.2 /INT0（外部中斷0）

（6）P3.3 /INT1（外部中斷1）

（7）P3.4 T0（記時器0外部輸入）

（8）P3.5 T1（記時器1外部輸入）

（9）P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）

（10）P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）

（11）RST：復(fù)位輸入。當振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。

（12）ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。

（13）/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。

（14）/EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。

（15）XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。

（16）XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。

單片機引腳圖如下圖所示：

STC89C52單片機引腳圖

四、STC89C52單片機最小系統(tǒng)說明：

STC89C52單片機最小系統(tǒng)電路由復(fù)位電路、時鐘電路和電源電路。擁有這三部分電路后，單片機即可正常工作。單片機最小系統(tǒng)原理圖如下圖所示。

單片機最小系統(tǒng)原理圖

VCC和GND為單片機的電源引腳，為單片機提供電源：
復(fù)位電路由按鍵S1、電解電容EC1和電阻R1組成。具有手動按鍵復(fù)位和上電自動復(fù)位功能。系統(tǒng)上電復(fù)位按鍵接口采集到兩個高端信號后進行手動復(fù)位，就是非自動的按鍵復(fù)位；系統(tǒng)檢測到的電壓由低電平上升到高電平的一段時間后，在這段時間過后，系統(tǒng)通過電阻與接地之間形成一條通路，然后自動把高電平進行拉低，使得單片機從高電位變?yōu)榈碗娢唬瑥亩褪墙o單片機自動進行復(fù)位即上電復(fù)位。
時鐘電路由晶振Y1、瓷片電容C1和C2組成。有控制芯片的數(shù)字電路正常工作是少不了TIME(時鐘)電路的，我們需要時鐘電路自動發(fā)出系統(tǒng)時間，讓控制芯片正常工作。給控制芯片正常工作的時鐘信號，一般把這種工作方式稱為“拍”，以至于讓整個控制系統(tǒng)能正常工作，由于要保證控制系統(tǒng)能正常工作，提高他的工作能力，我們經(jīng)常用11.0592MHZ晶振和30PF的電容進行組合，電容為了幫助晶振起振的，滿足了數(shù)字控制器上電以后可以正常工作。
JD1為單片機的下載接口。

3.2.2 5V電源電路設(shè)計

本系統(tǒng)選擇5V直流電源作為系統(tǒng)總電源，為整個系統(tǒng)供電，電路簡單、穩(wěn)定。DC為電源的DC插座，可以直接接USB電源線，一端插在DC插座上，另外一端可以插在5V電源上，如電腦USB、充電寶、手機充電器等等。LED為紅色LED燈，作為系統(tǒng)是否有點的指示燈，電阻為1K電阻，起到限流作用，保護LED燈，以防電流過大燒壞LED燈。SW為自鎖開關(guān)，開關(guān)按下后，紅燈亮，此時系統(tǒng)電源5V直流輸出。開關(guān)再次按下后，紅燈滅，此時系統(tǒng)電源無5V電源輸出。

3.2.3 LCD1602液晶顯示模塊電路設(shè)計

LCD顯示器分為字段顯示和字符顯示兩種。其中字段顯示與LED顯示相似，只要送對應(yīng)的信號到相應(yīng)的管腳就能顯示。字符顯示是根據(jù)需要顯示基本字符。本設(shè)計采用的是字符型顯示。系統(tǒng)中采用LCD1602作為顯示器件輸出信息。與傳統(tǒng)的LED數(shù)碼管顯示器件相比，液晶顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富等優(yōu)點，而且不需要外加驅(qū)動電路，現(xiàn)在液晶顯示模塊已經(jīng)是單片機應(yīng)用設(shè)計中最常用的顯示器件了。LCD1602可以顯示2行16個漢字。

一、LCD1602主要技術(shù)參數(shù)如下：

（1）顯示容量為16×2個字符；

（2）芯片工作電壓為4.5～5.5V；

（3）工作電流為2.0mA（5.0V）；

（4）模塊最佳工作電壓為5.0V；

（5）字符尺寸為2.95×4.35（W×H）mm。

二、LCD1602采用標準的14腳，其接口的引腳說明如下：

（1）第1腳：VSS為地電源。

（2）第2腳：VDD接5V正電源。

（3）第3腳：V0為液晶顯示器對比度調(diào)整端。

（4）第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。

（5）第5腳：RW為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當RS和RW共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當RS為低電平RW為高電平時可以讀忙信號，當RS為高電平RW為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。

（6）第6腳：E端為使能端，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。

（7）第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。

（8）第15～16腳：空腳

三、控制指令說明

LCD1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，說明下表所示：

序號	指令	RS	R/W	D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
1	清顯示	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1
2	光標返回	0	0	0	0	0	0	0	0	1	*
3	置輸入模式	0	0	0	0	0	0	0	1	I/D	S
4	顯示開/關(guān)控制	0	0	0	0	0	0	1	D	C	B
5	光標或字符移位	0	0	0	0	0	1	S/C	R/L	*	*
6	置功能	0	0	0	0	1	DL	N	F	*	*
7	置字符發(fā)生存貯器地址	0	0	0	1	字符發(fā)生存貯器地址
8	置數(shù)據(jù)存貯器地址	0	0	1	顯示數(shù)據(jù)存貯器地址
9	讀忙標志或地址	0	1	BF	計數(shù)器地址
10	寫數(shù)到CGRA或DDRAM）	1	0	要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容
11	從CGRAM或DDRAM讀數(shù)	1	1	讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容

表3.1 控制命令表

四、1602液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。（說明：1為高電平、0為低電平）

（1）指令1：清顯示，指令碼01H，光標復(fù)位到地址00H位置

（2）指令2：光標復(fù)位，光標返回到地址00H

（3）指令3：光標和顯示模式設(shè)置 I/D：光標移動方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效。

（4）指令4：顯示開關(guān)控制。 D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標的開與關(guān)，高電平表示有光標，低電平表示無光標 B：控制光標是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍

（5）指令5：光標或顯示移位 S/C：高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標

（6）指令6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時為4位總線，低電平時為8位總線 N：低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示 F: 低電平時顯示5x7的點陣字符，高電平時顯示5x10的點陣字符

（7）指令7：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置

（8）指令8：DDRAM地址設(shè)置

（9）指令9：讀忙信號和光標地址 BF：為忙標志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。

（10）指令10：寫數(shù)據(jù)

（11）指令11：讀數(shù)據(jù)

3.2.4 蜂鳴器報警電路（低電平有效）設(shè)計

有源蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計算機、打印機、復(fù)印機、報警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機、定時器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。本系統(tǒng)所采用的報警模塊為5V有源蜂鳴器模塊，電路中采用三極管 9012來驅(qū)動，只要單片機控制引腳為低電平，蜂鳴器就會鳴叫報警，反之則不鳴叫，可以通過控制單片機引腳方波輸出形式控制蜂鳴器的鳴叫方式。電阻為限流電阻，保護作用。

編程語言選擇

由于整個程序比較復(fù)雜，且計算量較大，用到了較多的浮點數(shù)計算，所以程序的編寫采用了C語言。

對于大多數(shù)51系列的單片機，使用C語言這樣的高級語言與使用匯編語言相比具有如下優(yōu)點: