基于单片机的实时温度监控系统设计Word下载.docx

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DesignofReal-timeTemperatureMonitoringSystemBasedonSingleChipMicrocomputer

Abstract

Describedinthispaperisasingle-busdigitaltemperaturesensorDS18B20AT89S52singlechipwithanewtemperaturemeasuringsystem，andusetheLEDdigitaldisplaywilldisplaythemeasuredtemperature.TheAT89S52microcontrollerforthecontrolsystemtothecore，Temperaturesensorsystemusinganewfirst-linetemperaturemeasurementDS18B20，achieveenvironmentaltemperaturedetectionandalarm.Temperaturemeasurementrangeis-40℃-+85℃,measurementaccuracyof0.5℃.Userscancustomizethealarm,thelowerlimit，Oncethetemperatureexceedsthelimit,themicrocontrollerwillstartthesoundandlightalarmsystem.Thesystemofhighprecision,widetemperaturerange,thealarmintime,canbewidelyusedinmicrocontroller-basedtemperaturealarmoccasions.

Keywords:

AT89S52microcontroller;

temperaturemeasurement;

DS18B20;

soundandlightalarms;

digitaldisplay

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第一章前言

温度是一种最基本的环境参数，对于我们来说，不仅仅是一个量的反映，更能直接影响作用到我们的生活中，人民的生活与环境的温度息息相关，在工业生产过程中需要实时测量温度，在农业生产中也离不开温度的测量。

我们身边大自然中动植物的生存繁衍与周围环境的温度也息息相关。

工农业生产、科学研究对温度也都有较高的要求，如石油、化工、冶金、纺织、机械制造等行业，有些特殊的行业，比如航空航天类行业对温度就有一个更高的要求，我们常接触到的食品行业中，水果、蔬菜、肉类等的保存就需要保证一定的温度，食品加工中也需要保证相应的温度，如果空气温度不适应，极有可能产生不良反应，严重的可能直接影响到人们的生命健康。

我们电子科技行业也同样离不开对温度的测量和控制，如制造大规模集成电路时就需要极精确的温度控制。

工业温度的测量和控制在激光器、光纤光栅的使用及其他的工农业生产和科学研究中应用广泛。

因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。

测量温度的关键是温度传感器。

随着科技的发展，技术要求的重视，温度测量的精度也越来越被看重。

所以高精度温度测量系统的研究就非常有意义。

本课题使用AT89S52单片机结合DS18B20温度控制系统设计方案。

要求该系统能够合理有效的管理和控制外部硬件，达到实时检测、监测和控制温度的目的，形成一套智能化温度控制系统。

此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，该设计控制器使用单片机AT89S52，测温传感器使用DS18B20，用4位共阳极LED数码管以并口传送数据,实现温度显示,能准确达到以上要求。

第二章监控系统主要元器件简介

2.1AT89S52单片机的组成结构及功能

2.1.1AT89S52单片机的主要功能

（1）8位字长CPU；

（2）振荡器和时钟电路，全静态操作：

0~33MHz；

（3）8KB系统内可编程Flash存储器；

（4）256B内部RAM；

（5）4个I/O端口共32线；

（6）3个16位定时/计数器；

（7）全双工（UART）串行口通道；

（8）ISP端口；

（9）定时监视器（看门狗）；

AT89S系列单片机的基本组成：

图1AT89S系列单片机的基本组成框图

2.1.2AT89S5单片机的封装及其引脚功能说明

图2AT89S52引脚

（1）VCC：

电源电压+5V

（2）GND：

接地

（3）P0口：

P0口是8位漏极开路型双向I/O口，其既可作为地址/数据总线复用口，又可作为通用I/O口使用。

在访问外部数据存储器或程序存储器时，该口分时转换低8位地址和数据总线，在访问期间激活内部上拉电阻。

在作为通用I/O口使用时：

作为输出口用时，每位能驱动8个TTL逻辑门电路，在驱动NMOS电路时,需外接上拉电阻。

作为输入端口用时，要先向锁存器写l，这时输出级2个FET均截止,可用作可作为高阻抗输入。

（4）P1口：

Pl是一个带内部上拉电阻的8位双向I／O口，Pl的输出缓冲级可驱动（接收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。

对端口写“l”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。

作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。

（5）P2口：

P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，该口的输出缓冲级可驱动4个TTL逻辑门电路。

对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）。

在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器（如执行MOVX@DPTR指令）时，P2口送出高8位地址数据。

在访问8位地址的外部数据存储器（如执行MOVX@Ri指令）时，P2口线上的内容在整个访问期间不改变。

（6）P3口：

P3口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/0口。

P3口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。

对P3口写入“l”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。

作输入端口时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流（IIL）。

P3口除了作为一般的I／0口线外，更重要的用途是它的第二功能，如下表所示：

端口引脚第二功能

P3.0RXD串行输入口

P3.1TXD串行输出口

P3.2INT0外部中断0

P3.3INT1外部中断1

P3.4T0定时／计数器0外部输入

P3.5T1定时／计数器1外部输入

P3.6WR写选通

P3.6RD读选通

（7）EA/VPP：

外部访问允许端。

EA端保持低电平时，CPU访问外部程序存储器；

EA端保持高电平时，CPU则执行内部程序存储器中的指令。

F1ash存储器编程时，该引脚加上+12V的编程电压Vpp。

（8）RST：

复位输入。

当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。

（9）ALE／PROG：

当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）用于锁存地址的低8位字节。

即使不访问外部存储器，ALE仍以时钟振荡频率的1／6输出固定的正脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。

每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。

（10）XTAL1：

振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。

（11）XTAL2：

振荡器反相放大器的输出端。

外接石英晶体（或陶瓷谐振器）及电容C1、C2接在放大器的反馈回路中构成并联振荡电路。

对外接电容C1、C2没有十分严格的要求，如果使用石英晶体，推荐电容值为30pF±

10pF

2.1.3外接晶振或外部振荡器引脚

XTALl：

当外接晶振时，接外部晶体的一个引脚。

片内振荡器由一个单级反相器组成，XTALl为反相器的输入。

当外部振荡器提供时钟信号时，则由XTALl段输入。

XTAL2：

接外部晶体的另一个引脚。

片内为单级反相器的输出。

当由外部时钟源提供时钟信号时，则本引脚浮空。

图3时钟电路

2.1.4AT89S52复位

复位是单片机的初始化操作。

其主要功能是把PC初始化为0000H，使CPU从0000H单元开始执行程序。

除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复位键重新启动。

MCS-5l系列单片机的复位引脚RST（全称RESET）出现2个机器周期以上的高电平时，单片机就执行复位操作。

如果RST持续为高电平，单片机就处于循环复位状态。

复位操作的两种基本形式为上电复位和上电或开关复位。

上电复位要求接通电源后，自动实现复位操作；

上电或开关复位要求电源接通后，单片机自动复位，并且在单片机运行期间，用开关操作也能使单片机复位。

上电后，由于电容C的充电和反相门的作用，使RST持续一段时间的高电平。

当单片机已在运行当中时，按下复位键K后松开，也能使RST为一段时间的高电平，从而实现上电或开关复位的操作

图4复位电路

2.2温度测量传感器DS18B20介绍

2.2.1DS18B20简介

本文所采用的温度传感器是美国DALLAS公司生产的单线数字温度传感器DS18B20，具有微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强、易配微处理器等优点，特别适合于构成多点温度测控系统，可直接将温度转化成串行数字信号供微机处理，而且每片DS18B20都有唯一的产品号并可存入其ROM中，以使在构成大型温度测控系统时在单线上挂任意多个DS18B20芯片。

从DS18B20读出或写入DS18B20信息仅需要一根口线，共读写及温度变换功率来源于数据总线，该总线本身也可以向所挂接的DS18B20供电，而无需额外电源。

DS18B20能提供九到十二位温度读数，它无需任何外围硬件即可方便地构成温度检测系统

2.2.2DS18B20的引脚、封装和结构

DS18B20采用3脚PR-35封装或8脚SOIC封装，管脚排列如图5。

图中GND为地；

I/O为数据输入/输出端（即单线总线），该脚为漏极开路输出，常态下呈高电平；

VDD是外部+5V电源端，不用时应接地；

NC为空脚。

DS18B20主要性能如下：

（1）零待机功耗；

（2）无须外部器件；

（3）温度以9到12位数字量读出；

（4）独特的单线接口仅需要一个端口进行通信；

（5）用户可定义的非易失性温度报警设置；

（6）多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现多点组网；

（7）可通过数据线供电，电压范围为3.0～5.