基于单片机测温系统的设计.docx

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1、X1ANNiNGUNMRsnY电子与信息工程学院本科毕业论文论文题目基于单片机测温系统的设计学生姓名学号专业班级指导教师温度是一个系统常需要测量，控制和保持的量。随着科学技术的发展，古老的测量仪器和控制仪器显然己经满足不了科学的精度和时间的要求，而单片机的应用已经渗透到了各个行业，但温度只是一个模拟量，不能宜接与单片机交换信息。利用MCS-51单片机上多余的I/O口P1实现对温度的测量和采集，和对温度的显示报警等功能。关键词：温度测量控制单片机ABSTRACTThetemperatureneedtobesurveyed,contro1edandmaintainedbyasystemfreque

2、nt1y.Withthedeve1opmentofscienceandtechno1ogy,ancientmeasuringinstrumentsandcontro1instrumentshavec1ear1ynotforscientificaccuracyandtimerequired,andsing1e-chipmicrocomputerapp1icationhasinfi1trateda11sectors,buttemperatureisaana1og,notdirect1yexchangeinformationwithsing1e-chip.MCS-51excessI/OportPIo

3、nthesing1e-chipmicrocomputerrea1izationfortemperaturemeasurementandco11ection,temperaturedisp1ayanda1armfunction.目录1绪论12方案设计错误!未定义书签。2.1 方案的提出错误!未定义书签。2.2 方案的设计错误!未定义书签。2.3 方案的论证63系统设计错误!未定义书签。3.1 单片机的选择错误!未定义书签。3.2 温度传感器的工作原理与单片机的连接错误!未定义书签。3.3 单片机与报警电路3.4 电源电路3.5 显示电路3.5.1 1620型液晶接口信号说明3.5.2 液晶主要技

4、术参数3.5.3 基本操作时序4软件系统的设计错误!未定义书签。4.1 软件设计错误!未定义书签。4.2 程序错误!未定义书签。5元器件的调试205.1 测试环境及工具错误!未定义书签。5.2 温度检测部分测试错误!未定义书签。5.3 电路主板测试6结论和展望错误!未定义书签。6.1 结论错误!未定义书签。6.2 展望错误!未定义书签。致谢23参考文献24附录错误!未定义书签。在校期间取得的研究成果错误!未定义书签。1绪论温度与人们生活是密切相关不可分开的，同时也是生产和科研中需要测量和控制的物理量。在科技飞速发展的21世纪，在各个领域中，尤其是在冶金、化工、机械和食品生产中都需要对温度进行严

5、格的控制，尤其是在炼钢过程中，炼钢更是一个十分重要的参数，它直接关系到钢铁练成的成功率及钢铁内部质量的好坏。正是因为如此，种好的测量法和测温工具才被迫切的需求。温度作为一个重要的参数之一，随着工业的发展，随着工业的不断发展，人们对温度的测量的要求越来越高，而且测量的范围也越来越广，对温度检测技术和控制技术的要求也越来越高，因此,温度的测量和控制技术是一个重要的研究课题。本文主要讲述如何利用MCS-51单片机为控制核心，结合其他元器件对温度进行测量和控制，以及高温报警等系统的设计。2方案设计2.1 方案的提出温度的检测有多种方法，考虑到实际应用的时候，需要把温度信号转变成电信号。本方案采用AT8

6、9C51单片机和DSI8B20传感器，以及1602液晶显示模块。2.2 方案的设计该方案使用了AT89C51单片机作为控制核心，以智能温度传感器DS18B20为温度测量元件，对各点温度进行检测，设置温度上下限，超过其温度值就报警。显示电路采用1602液晶模块显示，使用二极管，电阻和蜂鸣器组成的报警电路。图21温度测量系统方案框2.3 方案的论证基于DS18B20的温度测量系统是一种分布式的温度测量系统，它可以远程对温度实现测量和监控，广泛应用于电力工业、煤矿、森林、火灾、高层建筑等场合，按照DS18B20的通信协议，由主机向DS18B20发送命令，读取DS18B20转换的温度，从而实现对环境的

7、温度的测量，当温度超过一定的值时，报警器开始报警。采用智能温度传感器DS18B20,它直接输出数字量，精度高，电路简单，只需要模拟DS18B20的读写时序，根据DS18B20的协议读取转换的温度。此方案硬件电路非常简单，但程序设计复杂一些，但是在课外对DS18B20、字符型液晶显示有所了解，而且曾经在网上看到过此类程序程序设计，并且我已经使用过开发工具KE11用C语言对系统进行了程序设计，用单片机开发板对系统进行了测试，达到了预期的结果。由此可见，该方案完成具有可行性，体现了技术的先进性，经济上也没有任何问题。3系统设计3.1单片机的选择AT89C51作为温度测试系统设计的核心器件。该器件是I

8、NTE1公司生产的MCS-51系列单片机中的基础产品，采用了可靠的CMoS工艺制造技术，具有高性能的8位单片机,属于标准的MCS-51的CMOS产品。不仅结合了HMOS的高速和高密度技术及CHMoS的低功耗特征，而且继承和扩展了MCS一48单片机的体系结构和指令系统。(1)中央处理器AT89C51简介AT89C51的特点AT89C51具有以下几个特点：AT89C51与MCS-51系列的单片机在指令系统和引脚上完全兼容；片内有4k字节在线可重复编程快擦写程序存储器；全静态工作,工作范围：OHZ24MHz;三级程序存储器加密；128X8位内部RAU；32位双向输入输出线；两个十六位定时器/计数器五

9、个中断源,两级中断优先级；一个全双工的异步串行口；间歇和掉电两种工作方式。AT89C51的功能描述AT89C51是一种低损耗、高性能、CMOS八位微处理器，片内有4k字节的在线可重复编程、快速擦除快速写入程序的存储器，能重复写入/擦除IOOO次，数据保存时间为十年。它与MCS-51系列单片机在指令系统和引脚上完全兼容，不仅可完全代替MCS-51系列单片机，而且能使系统具有许多MCS-51系列产品没有的功能。AT89C51可构成真正的单片机最小应用系统，缩小系统体积，增加系统的可靠性，降低系统的成本。只要程序长度小于4K,四个I/O口全部提供给用户。可用5V电压编程,而且擦写时间仅需10亳秒，仅

10、为8751/87C51的擦除时间的百分之一,与8751/87C51的12V电压擦写相比，不易损坏器件，没有两种电源的要求，改写时不拔下芯片，适合许多嵌入式控制领域。工作电压范围宽(2.7V6V),全静态工作，工作频率宽在0Hz24MHz之间，比8751/87C51等51系列的6MHz12MHz更具有灵活性,系统能快能慢。AT89C51芯片提供三级程序存储器加密，提供了方便灵活而可靠的硬加密手段，能完全保证程序或系统不被仿制。PO口是三态双向口,通称数据总线口，因为只有该口能直接用于对外部存储器的读/写操作。AT89C51引脚功能AT89C51单片机P3口第二功能如表3-1所示。表37P3口的第

11、二功能端口引脚各个功能P3.0RXD（串行口输入端）P3.1TXD（串行输出端）P3.2INTO（外部中断0请求输入端，低电平有效）P3.3INT1（外部中断1请求输入端，低电平有效）P3.4TO（定时器/计数器0计数脉冲输入端）P3.5T1（定时器/计数器1计数脉冲输入端）P3.6WR（外部数据存储器写选择通信输出端，低电平有效）P3.7RD（外部数据存储器读选择通信输出端，低电平有效）2.4 2温度传感器的工作原理与单片机的连接温度传感器的单总线（ITire）与单片机的P2.7连接，P2.7是单片机的高位地址线。P2端口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O,其输出缓冲级可驱动（吸收或输出电

12、流）4个TT1逻辑门电路。对该端口写“1”，可通过内部上拉电阻将其端口拉至高电平，此时可作为输入口使用，这是因为内部存在上拉电阻，某一引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。如图3T所示：DS18B20与单片机的接口电路非常简单。DS18B20只有三个引脚，一个接地，一个接电源，一个数字输入输出引脚接单片机I/O口,电源与数字输入输出脚间需要接一个4.7K的电阻。图37温度传感器与单片机的连接图(3)DS18B20的工作原理DS18B20数字温度传感器概述DS18B20数字温度传感器是DA11AS公司生产的I-Wire,即单总线器件，具有线路简单，体积小的特点。因此用它来组成一个测温系统，具有线路

13、简单，在一根通信线，可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。DS18B20产品的特点：只要求一个端口即可实现通信。在DS18B20中的每个器件上都有独一无二的序列号。实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温。测量温度范围在一55.C到+125.C之间。数字温度计的分辨率用户可以从9位到12位选择。内部有温度上、下限告警设置。DS18B20引脚功能描述见表3-2表3-2DS18B2O详细引脚功能描述序号名称引脚功能描述1GND地信号2DQ数字输入输出引脚,开漏单总线接口引脚，当使用寄生电源时，可向电源提供电源3VDD可选择的VDD引脚，当工作于寄生电源时,该引脚必须接地DS18B20的内部结构D

14、S18B20的内部框图如图3-2所示。64位ROM存储器件独一无二的序列号。暂存器包含两字节(0和1字节)的温度寄存器，用于存储温度传感器的数字输出。暂存器还提供一字节的上线警报触发(TH)和下线警报触发(T1)寄存器(2和3字节)，和一字节的配置寄存器(4字节)，使用者可以通过配置寄存器来设置温度转换的精度。暂存器的5、6和7字节器件内部保留使用。第八字节含有循环冗余码(CRC)o使用寄生电源时，DS18B20不需额外的供电电源；当总线为高电平时，功率由单总线上的上拉电阻通过DQ引脚提供；高电平总线信号同时也向内部电容CPP充电，CPP在总线低电平时为器件供电。(注：INTERNA1VDD-

15、内部VDD64-BITROMAND1-wirePR0T-64位ROM和单线端MEMORYCONTRO11OGIC-存储器控制逻辑SCRATCHPAD暂存器TEMPERATuRESENSOR温度传感器A1ARMH1GHTR1GGER(TH)REGISTER上限温度触发A1ARM1OWTRIGGER(TDREGISTER下限温度触发8fITCRCGENERTOR8位CRC产生器PoWERSUPP11YSENSE电源探测PARASITEPOWERCIRCUIT寄生电源电路)。图3-2DS18B20的内部框图（4）DS18B20的4个主要数据部件：光刻ROU中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码。64位光刻ROM的排列是：开始8位（28H）是产品类型标号，接着的48位是该DS18B20自身的序列号，最后8位是前面56位的循环冗余校验码。光刻ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量，