基于at89c51单片机的蔬菜大棚多点温度测试大学本科毕业论文Word下载.docx
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2011级1班
姓名：
******
指导教师：
2015年04月
摘要
通过运用DS18B20数字温度传感器的测温原理和特性，利用它独特的单线总线接口方式，与AT89C51单片机相结合实现多点测温。
并给出了测温系统中对DS18B20操作的C51编程实例。
实现了系统接口简单、精度高、抗干扰能力强、工作稳定等特点。
本文介绍基于AT89C51单片机、C语言和DS18B20传感器的多点温度测量系统设计及其在Proteus平台下的仿真。
利用51单片机的并行口，同步快速读取8支DS18B20温度，实现了在多点温度测量系统中对多个传感器的快速精确识别和处理，并给出了具体的编程实例和仿真结果。
关键词单片机；
DS18B2；
Proteus仿真；
C51编程
Abstract
WithusingthemeasuringprincipleandcharacteristicsofthenumericaltemperaturesensorofDS18B20,makinguseofspecialcharacteristicsofsinglelineasthetotalline,andcombinetogetherwithAT89C51torealizeseveralpointstemperaturemeasuring.AlsothispapergivestheexampleoftheC51programwhichisusedtooperatetotheDS18B20.Makesystemhavecharacteristicsofsimple,highaccuracy,stronganti-interferenceability,stableworketc.
ThisdesignintroducedAT89C51monolithicintegratedcircuittemperaturecontrolsystemdesignfromthehardwareandthesoftwaretwoaspects.AmultipointtemperaturemeasurementsystembasedonDS18B20andAT89C51microcontrollerisdesignedandsimulatedbyProteusinthispaper,includingsoftwareandhardwaredesignofthissystem.Thesystemhassuchadvantagesasnovelcircuitdesign,quickmeasurementspeed,highmeasurementaccuracy,andgoodpracticality.
KeywordsMCU；
DS18B20；
Proteussimulation；
C51program
目录
摘要II
AbstractIII
第一章绪论1
1.1温度智能测控系统的研究背景与现状分析1
1.2温度智能测控系统的工作原理2
第二章方案论证3
2.1方案设计3
2.1.1方案一3
2.1.2方案二3
2.2方案选择4
第三章AT89C51单片机简介5
3.1单片机的发展5
3.2单片机定义及AT89C51单片机5
3.3单片机的基本结构5
第四章DS18B20单线数字温度计的原理8
4.1概述8
4.2主要特性8
4.3工作原理及应用9
4.4单片机对DS18B20操作流程10
4.5DS18B20与单片机的接口11
4.6DS18B20芯片ROM指令表11
4.7DS18B20芯片存储器操作指令表12
4.8DS18B20复位及应答关系及读写13
4.9工作时序图13
第五章硬件设计17
5.1系统结构设计思路17
5.2系统框图19
5.3系统硬件设计19
第六章系统软件设计22
6.1系统软件设计思路22
第七章系统运行结果29
结束语35
致谢36
参考文献37
附录温度控制程序38
第一章绪论
1.1蔬菜大棚温度温度测试的目的
本设计的内容是蔬菜大棚温度测试控制系统，控制对象是温度。
植物在生长发育的过程中，温度的高低，直接影响到花卉的生理活动，如酶的活性、光合作用、呼吸作用、蒸腾作用，这是在原产地已形成固有的特殊性能。
因温度周期的变化，可直接影响植物的生长，果实以及果实的数量大小等方面。
生物正常的生命活动一般是在相对狭窄的温度范围内进行，大致在零下几度到50℃左右之间。
温度对生物的作用可分为最低温度、最适温度和最高温度，即生物的三基点温度。
当环境温度在最低和最适温度之间时，生物体内的生理生化反应会随着温度的升高而加快，代谢活动加强，从而加快生长发育速度；
当温度高于最适温度后，参与生理生化反应的酶系统受到影响，代谢活动受阻，势必影响到生物正常的生长发育。
当环境温度低于最低温度或高于最高温度，生物将受到严重危害，甚至死亡。
蔬菜大棚是开发日光资源、充分利用太阳光能的主要形式之一，能避光、增产、保湿，为蔬菜生长创造一个良好环境。
蔬菜大棚作为一个相对封闭的环境，其内部形成了一个小气候环境，良好的空气环境是蔬菜正常生长的重要条件。
为了增产、增收，要注意大棚内部的气体、温度和湿度3个要因素。
气体主要是指棚内的二氧化碳的含量。
当空气中的二氧化碳浓度提高到0.1%时，可使蔬菜光合作用速率增加1倍以上，增产20%～80%；
若使二氧化碳浓度降至0.005%时，光合作用几乎停止。
蔬菜生长的适宜温度为20°
～30℃。
大棚内白天增温快，当棚外平均气温为15℃时，棚内可达40℃～50℃。
因此，要适时调节棚内温度，避免高温危害。
塑料大棚经常处于密闭状态，蒸发量大大减小，内部湿度一般在80%～90%，湿度过大极易导致病虫害的发生。
现在对大棚内气体、温度和湿度的有效调节，主要是通过适时的通风来实现。
二氧化碳含量过大和湿度过大都会导致温度升高。
而以往温度控制是由人工完成的而且不够重视，其实在很多场所温度都需要监控以防止发生意外。
针对此问题，本系统设计的目的是实现一种可连续高精度调温的温度控制系统，它应用广泛，功能强大，小巧美观，便于携带，是一款既
实用又廉价的控制系统。
1.2温度智能测控系统的工作原理
课题采用由Dallas公司生产的智能数字温度传感器DS18B20和Atmel公司推出的单片机AT89C51以及相关外围电路实现高精度、多点温度测量系统。
同时本设计在单片机系统设计主流EDA软件Proteus环境下完成，能够及时观察效果和修改软硬件。
本系统采用8片DS18B20构成小型温度传感器网络，通过并行连接方式连接至单片机AT89C51的8个通用I/O端口。
单片机获得温度信息后，通过特定的算法，将处理后的温度信息通过LED显示出来，同时通过串行口送上位机处理。
每个端口只连接一个温度传感器件，也即一条一线制总线上仅有一个DS18B20。
并在Keil环境下编辑应用软件程序，通过Proteus和Keil的联合实现该多点温度测量系统的设计、调试和仿真。
第二章方案论证
温度测量的方案有很多种，可以采用传统的分立式传感器、模拟集成传感器以及新兴的智能型传感器。
对于控制系统可以采用计算机、单片机等。
2.1方案设计
2.1.1方案一
测温电路的设计，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路，电路设计比较麻烦。
2.1.2方案二
DS18B20一对一连接方案，就是一个I/O口连接一个DS18B20，这种方案虽然占用单片机的三个I/O口，但采用这种方案大大的简化了编程难度，缩短了设计周期，同时也能保证系统的稳定，方案二的框图如图2.1所示。
图2-1系统框图
2.2方案选择
考虑使用DS18B20，结合单片机电路设计，用八只DS18B20，直接读取多点被测温度值，之后进行转换，依次完成设计要求。
比较以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计容易实现，故实际设计中拟采用方案二。
第三章AT89C51单片机简介
3.1单片机的发展
单片微型计算机自20世纪70年代问世以来，以对人类社会产生了巨大的影响。
尤其是美国Intel公司生产的MCS-51系列单片机，由于其具有集成度高、处理功能强、可靠性高、系统结构简单、价格低廉、易于使用等优点，在世界范围内已经得到广泛的普及和应用。
而且随着以MCS-51单片机基本内核为核心的各种扩展型、增强型的新型单片机不断推出，MCS-51系列仍是我国单片机应用领域的主流机型。
目前在工业控制、智能仪器仪表、办公室自动化、家用电器等诸多领域，到处都可看见单片机的踪影，单片机技术开发和应用高水平已成为一个国家工业化水平的标志之一。
3.2单片机定义及AT89C51单片机
单片机（Microcontrollers）是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。
从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的300M的高速单片机。
AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含4Kbytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元。
功能强大AT89C51单片机可提供高性价比的应用场合，可灵活运用与各种控制领域。
3.3单片机的基本结构
微处理器（CPU）MCS-51单片机中有1个8位的CPU，包括运算器和控制器两大部分，不仅可处理字节数据，还可以进行位变量的处理。
例如：
位处理、查表、状态检测、中断处理等。
内部数据存储器（RAM）单片机芯片共有256个RAM单元，其中后128单元被专用寄存器占用，能作为寄存器供用户使用的只是前128单元，用于存放可读写的数据。
因此通常所说的内部数据存储器就是指前128单元，简称内部RAM。
地址范围为00H~FFH（256B）。
片外最多可外扩64KB。
RAM是一个多用多功能数据存储器，有数据存储、通用工作寄存器、堆栈、位地址等空间。
内部程序存储器（ROM）
单片机内部有4KB的ROM，用于存放程序、原始数据或表格。
因此称之为程序存储器，简称内部RAM。
地址范围为0000H~FFFFH（64KB）。
定时器/计数器
单片机共有2个16位的定时器
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