毕业设计论文基于AT89C51单片机的温度控制系统设计.doc

目录摘 要 IAbstract II1绪论 12系统方案设计 12.1方案设计 12.2方案论证 13系统设计 23.1单片机的选择 23.2温度传感器的工作原理与单片机的连接 33.3单片机与报警电路 103.4电源电路 113.5显示电路 124系统软件设计 144.1软件设计 145元器件调试 195.1调试产品 19参考文献 20致 谢 21附录1 22附录2 27摘 要本课题主要介绍基于AT89C51单片机和DS18B20数字温度传感器的温度测量系统该系统利用AT89C51单片机分别采集各个温度点的温度，实现温度显示、报警等功能它以AT89C51单片机为主控制芯片,采用数字温度传感器DS18B20实现温度的检测,测量精度可以达到0.5℃该系统采用了1602显示模块，形象直观的显示测出的温度值基于AT89C51单片机的单总线温度测控系统具有硬件组成简单、读数方便、精度高、测温范围广等特点，在实际工程中得到广泛应用关键词：数字温度传感器；AT89C51单片机；温度测量ABSTRACTThis subject introduces the temperature measurement system based on AT89C51 single-chip and DS18B20 digital temperature sensor. Adopting the AT89C51 single-chip microcomputer in the system to collected temperature from various temperature positions realizes the temperature display and alarm function. Applying AT89C51 single-chip microcomputer-based as main control chip, it realizes the multi-temperature testing by using of digital temperature sensor DS18B20, and measurement accuracy reaches to 0.5 ℃. At the time the system uses a 1602 display module to show the measured temperature values. Based on AT89C51 single-chip single-bus multi-point temperature measurement and control system’s hardware assemble simply, reading data conveniently, high accuracy and widely temperature measuring, in the actual projects it is widely applied. Keywords:digital temperature sensor; AT89C51 microcontroller; temperature measure1绪论在信息高速发展的21世纪，科学技术的发展日新月异，科技的进步带动了测量技术的发展，现代控制设备的性能和结构发生了翻天覆地的变化。

我们已经进入了高速发展的信息时代，测量技术也成为当今科技的一个主流，广泛地深入到研究和应用工程的各个领域温度是一个永恒的话题和人们生活环境有着密切关系的物理量，也是一种在生产、科研、生活中需要测量和控制的重要物理量，是国际单位制七个基本量之一温度的变化会给我们的生活、工作、生产等带来重大影响，因此对温度的测量至关重要其测量控制一般使用各式各样形态的温度传感器随着现代计算机和自动化技术的发展，作为各种信息的感知、采集、转换、传输相处理的功能器件，温度传感器的作用日显突出，已成为自动检测、自动控制系统和计量测试中不可缺少的重要技术工具，其用途已遍及工农业生产和日常生活的各个领域2系统方案设计2.1方案设计该方案使用了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DS18B20温度传感器数据采集单片机 1602液晶显示电路报警电路图2-1温度测量系统方案框2.2方案论证基于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KEIL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INTEL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①AT89C51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字节可重复编程快擦写程序存储器；全静态工作,工作范围：0Hz～24MHz；三级程序存储器加密；128×8位内部RAM；32位双向输入输出线；两个十六位定时器/计数器五个中断源,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。

②AT89C51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1000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[1]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毫秒，仅为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（2.7V~6V），全静态工作，工作频率宽在0Hz～24MHz之间，比8751/87C51等51系列的6MHz～12MHz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P0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。

③ AT89C51引脚功能AT89C51单片机P3口第二功能如表3-1所示[2]表3-1 P3口的第二功能端口引脚各个功能P3.0RXD (串行口输入端)P3.1TXD (串行口输出端)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)P3.4T0 (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)3.2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(1-Wire)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(吸收或输出电流)4个TTL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[3]如图3-1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[4]。

图3-1温度传感器与单片机的连接图(3)DS18B20的工作原理① DS18B20数字温度传感器概述DS18B20数字温度传感器是DALLAS公司生产的1－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－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3-2 DS18B20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②DS18B20的内部结构DS18B20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（TL）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 ）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：INTERNAL VDD-内部VDD 64-BIT ROM AND 1-wire PROT-64位ROM和单线端 MEMORY CONTROL LOGIC-存储器控制逻辑 SCRATCHPAD 暂存器 TEMPERATURE SENSOR 温度传感器 ALARM HIGH TRIGGER( TH）REGISTER 上限温度触发ALARM LOW TRIGGER( TL）REGISTER 下限温度触发 8-BIT CRC GENERTO。