温度检测系统的设计.docx

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温度检测系统的设计

温度检测系统的设计

温度检测系统的设计专业课程实践报告温度检测系统的设计姓名：

专业：

电子信息工程班级:

11电信指导老师：

成绩：

日期：

2013年10月16日温度检测系统的设计（安阳师范学院物电学院,河南安阳455000）摘要：

本设计以AT89C51单片机为核心的温度控制系统的工作原理和设计方法。

温度信号由温度芯片DS18B20采集，并以数字信号的方式传送给单片机。

该控制系统的硬件部分，包括：

温度检测电路、温度控制电路、备用电源电路、时钟电路、报警电路。

单片机通过对信号进行相应处理，从而实现温度控制的目的。

软件设计部分，在这里采用模块化结构，主要模块有：

12864液晶显示程序、DS18B20温度信号处理程序、DS1302时钟程序超温报警程序。

关键词：

AT89S51单片机DS18B20温度芯片温度控制串口通讯12864液晶显示DS1302芯片超温报警一、总体设计利用单片机接收温度传感器传过来的温度值并经过数值处理以动态方式显示于12864液晶显示器上，时间和日期通过DS1302芯片也显示在液晶显示器上，并且可以通过按键对时间、日期进行调整。

当温度值高于设定值30摄氏度时启动报警电路,报警电路主要由蜂鸣器实现。

本次设计用了四块温度传感器DS18B20从设备环境的不同位置采集温度，单片机AT89C51获取采集的温度值，经处理后得到当前环境中一个比较稳定的温度值，再根据当前设定的温度上下限值，通过加热和降温对当前温度进行调整。

当采集的温度经处理后超过设定温度的上限时，蜂鸣器会发出报警声。

1、系统软件流程图当温度大于30摄氏度DS18B20初始化程序开始进入循环采集当前温度值启动报警电路液晶显示NOYES显示模块流程图2、系统总的硬件原理图二、使用主要电子元件1．单片机AT89C512.温度传感器DS18B203.显示器128644.排阻5、时钟芯片DS13026.电容若干7.电阻若干8.按钮开关3个9.导线若干10.12MHZ、32.768KHZ晶振各1个三、硬件模块设计温度传感器18B201、概述温度传感器采用的是由美国Dallas半导体公司生产的数字化温度传感器DS1820。

它是是世界上第一片支持“一线总线“接口的温度传感器，在其内部使用了在板（ON-B0ARD）专利技术。

全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。

2、特点

（1）适应电压范围更宽，电压范围：

3.0～5.5V，在寄生电源方式下可由数据线供电；

（2）独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯；（3）DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温；（4）DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内；（5）温范围－55℃～＋125℃，在-10～+85℃时精度为±0.5℃；（6）可编程的分辨率为9～12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温；（7）在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字，速度更快；（（8）测量结果直接输出数字温度信号，以“一线总线“串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力；（9）负压特性：

电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作。

3、结构组成DS18B20内部结构主要由四部分组成：

64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。

DS18B20的管脚排列如右图所示：

DS18B20引脚定义：

（1）GND为电源地；

（2）DQ为数字信号输入/输出端；（3）VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。

4、工作原理DS18B20测温原理如图20所示。

图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。

高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。

计数器1和温度寄存器被预置在－55℃所对应的一个基数值。

计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，计数器1的预置将重新被装入，计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。

低温度系数晶振高温度系数晶振计数器2斜率累加器计数器1预置比较预置=0=0温度寄存器加1停止LSB置位/清除12864液晶显示1、概述带中文字库的128X64是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式；其显示分辨率为128×64,内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集.可以显示8×4行16×16点阵的汉字。

显示颜色：

黄绿。

也可完成图形显示.低电压低功耗是其又一显著特点。

由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。

2、基本特性

（1）低电源电压（VDD:

+3.0--+5.5V）

（2）显示分辨率:

128×64点（3）内置汉字字库，提供8192个16×16点阵汉字（简繁体可选）（4）内置128个16×8点阵字符（5）2MHZ时钟频率（6）显示方式：

STN、半透、正显（7）驱动方式：

1/32DUTY，1/5BIAS（8）视角方向：

6点（9）背光方式：

侧部高亮白色LED，功耗仅为普通LED的1/5—1/10（10）通讯方式：

串行、并口可选（11）内置DC-DC转换电路，无需外加负压（12）无需片选信号，简化软件设计（13）逻辑工作电压（VDD）：

4.5～5.5V（14）电源地（GND）：

0V（15）工作温度（Ta）：

0～60℃（常温）/-20～75℃（宽温）3、模块引脚说明128X64引脚说明引脚号引脚名称方向功能说明1VSS-模块的电源地2VDD-模块的电源正端3V0-LCD驱动电压输入端4RS（CS）H/L并行的指令/数据选择信号；串行的片选信号5R/W（SID）H/L并行的读写选择信号；串行的数据口6E（CLK）H/L并行的使能信号；串行的同步时钟7DB0H/L数据08DB1H/L数据19DB2H/L数据210DB3H/L数据311DB4H/L数据412DB5H/L数据513DB6H/L数据614DB7H/L数据715PSBH/L并/串行接口选择：

H-并行；L-串行16NC空脚17/RETH/L复位低电平有效18NC空脚19LED_A-背光源正极（LED+5V）20LED_K-背光源负极（LED-OV）4、用户指令集1、指令表1：

（RE=0：

基本指令集）指令指令码说明执行时间（540KHZ）RSRWDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0清除显示0000000001将DDRAM填满“20H”，并且设定DDRAM的地址计数器（AC）到“00H”4.6ms地址归位000000001X设定DDRAM的地址计数器（AC）到“00H”，并且将游标移到开头原点位置；这个指令并不改变DDRAM的内容4.6ms进入点设定00000001I/DS指定在资料的读取与写入时，设定游标移动方向及指定显示的移位72us显示状态开/关0000001DCBD=1：

整体显示ONC=1：

游标ONB=1：

游标位置ON72us游标或显示移位控制000001S/CR/LXX设定游标的移动与显示的移位控制位元；这个指令并不改变DDRAM的内容72us功能设定00001DLX0REXXDL=1（必须设为1）RE=1：

扩充指令集动作RE=0：

基本指令集动作72us设定CGRAM地址0001AC5AC4AC3AC2AC1AC0设定CGRAM地址到地址计数器（AC）72us设定DDRAM地址001AC6AC5AC4AC3AC2AC1AC0设定DDRAM地址到地址计数器（AC）72us读取忙碌标志（BF）和地址01BFAC6AC5AC4AC3AC2AC1AC0读取忙碌标志（BF）可以确认内部动作是否完成，同时可以读出地址计数器（AC）的值0us写资料到RAM10D7D6D5D4D3D2D1D0写入资料到内部的RAM（DDRAM/CGRAM/IRAM/GDRAM）72us读出RAM的值11D7D6D5D4D3D2D1D0从内部RAM读取资料（DDRAM/CGRAM/IRAM/GDRAM）72us指令表—2：

（RE=1：

扩充指令集）指令指令码说明执行时间（540KHZ）RSRWDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0待命模式0000000001将DDRAM填满“20H”，并且设定DDRAM的地址计数器（AC）到“00H”72us卷动地址或IRAM地址选择000000001SRSR=1：

允许输入垂直卷动地址SR=0：

允许输入IRAM地址72us反白选择00000001R1R0选择4行中的任一行作反白显示，并可决定反白与否72us睡眠模式0000001SLXXSL=1：

脱离睡眠模式SL=0：

进入睡眠模式72us扩充功能设定000011X1REG0RE=1：

扩充指令集动作RE=0：

基本指令集动作G=1：

绘图显示ONG=0：

绘图显示OFF72us设定IRAM地址或卷动地址0001AC5AC4AC3AC2AC1AC0SR=1：

AC5—AC0为垂直卷动地址SR=0：

AC3—AC0为ICONIRAM地址72us设定绘图RAM地址001AC6AC5AC4AC3AC2AC1AC0设定CGRAM地址到地址计数器（AC）72usDS1302时钟芯片1、概述DS1302是DALLAS公司推出的涓流充电时钟芯片，内含一个实时时钟/日历和31字节静态RAM，可以通过串行接口与单片机进行通信。

实时时钟/日历电路提供秒、分、时、日、星期、月、年的信息，每个月的天数和闰年的天数可自动调整，时钟操作可通过AM/PM标志位决定采用24或12小时时间格式。

DS1302与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信，仅需三根I/O线：

复位（RST）、I/O数据线、串行时钟（SCLK）。

时钟/RAM的读/写数据以一字节或多达31字节的字符组方式通信。

DS1302工作时功耗很