基于单片机设计的温度报警器.doc

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本科毕业论文（设计）

题目：

基于单片机设计的温度报警器

学生：

常彬彬学号：

201040620104

学院：

物理与电子科学学院专业：

电子信息科学与技术

入学时间：

2010年9月15日

指导教师：

董秀英职称：

助教

完成日期:

2014年4月15日

基于单片机设计的温度报警器

摘要

这篇文章主要的讲述了一个在STC89C52单片机上开发的温度报警系统，清晰明了的描写了使用DS18B20温度传感器开发测温系统的过程，对温度传感器每一个系统模块的流程，软件的编程和在C52单片机下的个个硬件连接重点的进行了详细的分析，还有温度控制系统的电路也都逐一去介绍。

最主要的是这一个温度控制系统可以很简单的去进行温度的采集和温度值的显示，也可以根据我们的需要去随意的设置报警温度。

而且这个温度控制系统有很多的优点，比如我们可以使用的很方便，而且它的功耗非常低，体积很小，精确度和灵敏度很高，量程很宽。

关键词：

DS18B20；STC89C52单片机；数码管；

Basedonsingle-chipmicrocomputertemperaturealarm

Abstract

ThisarticlemainlytellsthestoryofadevelopedonSTC89C52single-chipmicrocomputertemperaturealarmsystem,clearthedescriptionofthedevelopmentprocessoftemperaturemeasuringsystemusingDS18B20temperaturesensor,thetemperaturesensoristheprocessofeverysystemmodule,softwareprogrammingandallhardwareconnectionunderC52mainlyhascarriedonthedetailedanalysis,andcircuitoftemperaturecontrolsystemaretointroducethemonebyone.Themainestisitatemperaturecontrolsystemcanbeeasilytothecollectionoftemperatureandtemperaturedisplay,canalsoaccordingtoourneedtosetthealarmtemperatureatwill.Andthetemperaturecontrolsystemhasmanyadvantages,suchaswecanuseisveryconvenient,andit'sverylowpowerconsumption,smallsize,precisionandhighsensitivity,rangeisverywide.

Keywords:

DS18B20.STC89C52single-chipmicrocomputer;Digitaltube;

1引言 1

1.1课题背景和意义 1

1.2国内外发展的现状 2

2系统器件的选择和芯片的介绍 2

2.1DS18B20的概述 2

2.1.1传感器DS18B20的封装和引脚功能 3

2.1.2DS18B20温度传感器的内部结构 4

2.1.3DS18B20的供电模式 5

2.1.4DS18B20测量温度原理 6

2.1.5DS18B20控制方法 7

2.2STC89C52的概述 7

3设计内容及性能指标 9

4系统方案比较、设计与论证 9

4.1主控制器模块 9

4.2温度测量 10

4.3设置温度 10

4.4显示模块 11

4.5电源选取 11

5硬件实现以及单元电路设计 11

5.1主控制模块 12

5.2显示模块电路 12

5.3 数码管显示驱动电路 13

5.4温度传感器（DS18B20）电路 14

6系统软件设计 14

6.1程序结构分析 14

6.2系统程序流图 14

6.2.1 DS18B20初始化程序流程图 16

6.2.2读温度子程序流程图 16

7系统的安装与调试 17

7.1安装步骤 17

7.2电路的调试 18

7.3本章小结 19

结论 20

参考文献 21

附录A 22

致谢：

23

1引言

1.1课题背景和意义

在这个高速发展的科技社会中，温度对于我们言是特别的重要。

在我们的工业中它也是作为一个主要的参数，比如说各种各样化工生产，食品生产还有冶金业。

在这个快速发展的科技社会里，我们对于各式各样信息的精确度要求也越来越高，如何准确而又快速的去得到这些参数又受限制与当今社会基础信息的发展水平。

计算机技术，通信技术，传感器技术这三大信息即分别对应着信息处理，信息传输，信息采集对我们来说都是非常重要的，而其中的传感器技术属于信息技术的高端产品，而温度传感器技术又是重中之重，在我们国家中应用特别广泛，毫不夸张的说已经渗透在我们生活里的方方面面。

我们的生活和温度是分离不开的，在工业的生产中需要精确的温度控制，在农业中也需要温度的测量，所以呢研究如何测量温度和温度报警装置有着非常大的意义。

而温度传感器又是温度测量必不可少的，温度传感器经过长久的发展有三个阶段：

①传统的分立式温度传感器

②模拟集成温度传感器

③智能集成温度传感器。

其中在工业中应用最广泛的即传统的分立式温度传感器（热电偶传感器）它是需要和被测对象直接接触，但是不会受到中间介质的影响，具有非常高的精度，测量范围也比较广，测量范围可在-50~1600°C之间进行连续的测量。

模拟集成温度传感器是经过半导体集成工艺制作而成，它又被称作硅传感器，是在发明在20世纪80年代，这种传感器集成在一个芯片上面，可以完成温度的测量和模拟信号的输出等功能。

它的功能比较单一但是它的测量误差比较小价格也低，响应的速度快，传输距离远，体积小，功耗低。

发明于20世纪90年代的智能温度传感器，它是三种技术的结晶，即ATE技术、计算机技术和微电子技术。

他是可以输出温度数据和相关的温度控制量，适应每一种的MCU（微控制器）。

随着社会快速的发展，我们对传感器的要求也慢慢增加，如今的温度传感器在单片机的基础上从模拟式向数字式，从集成化向智能化、网络化的方向快速的发展，向着更高精确度，更多功能总线标准化、高可靠性以及安全性等高科技的方向发展着。

这篇文章就是介绍了智能集成温度传感器的结构特点和控制方法，而且利用这个传感器、STC89C52单片机为控制器设计的温度控制装置的工作原理和程序设计进行了全面的介绍。

这个装置可以比较方便的读数、控制和进行输出温度的数字显示，主要在一些对温度控制要求高的场所和科研试验所所使用。

这个温度传感器利用了STC89C52单片机、DS18B20温度传感器和数码管实现温度的显示。

1.2国内外发展的现状

温度是在工业、农业、国防和科研等部门中应用最普遍的被测物理量。

有资料表明，温度传感器的数量在各种传感器中位居首位，约占50%左右。

因此，温度测量在保证产品质量，提高生产效率，节约能源，安全生产，促进国民经济发展等诸多方面起到了至关重要的作用。

2系统器件的选择和芯片的介绍

2.1DS18B20的概述

DS18B20是在Dallas公司推出DS1820传感器后的一种改进的传感器，它属于智能数字温度传感器，和传统的热敏电阻比较它只需要一根线就可以直接的读出被测量的温度值，而且可以根据实际情况用编程去实现9~12位数字值的读数方式。

2.1.1传感器DS18B20的封装和引脚功能

图2.1温度传感器DS18B20的封装形式和引脚功能

如图2.1所示，温度传感器DS18B20 的形状像一只三极管，个个引脚的名称和作用下示：

GND：

接地端。

DQ：

数据输出/输入脚，与TTL电平相兼容

VDD：

接电源/接地。

每一个温度传感器DS18B20都有两种供电方式：

外部供电和数据总线供电。

数据总线供电的方式是VDD接地，可以省下来一根传输线，但是测量数据完成的时间特别长；而另一种外部供电的方式需要VDD接+5V，需要多用一根数据线，但是加快了速度的测量。

2.1.2DS18B20温度传感器的内部结构

图2.2传感器内部结构

（1）64位ROM是芯片的标识号。

（2）温度传感器。

温度传感器是DS18B20的最重要组成部分也是核心，它的功能是来完成测量温度时通过编程可将-50°C~125°C范围内的温度值按照9位、10位、11位、12位的分辨率进行量化，上面所描述的每一种的分辨率都是包含有一个符号位，它所对应着不同的温度量化值分别是0.5°C、0.25°C、0.125°C、0.0625°C，它的最高的分辨率是0.0625°C。

芯片出厂的时候是有一个默认值12位的转换精度，当它接收到44H（温度转换信号）之后，就会开始转换，转换后的温度是以16位带符号扩展的二进制补码形式所表示的，保存在高速缓存器RAM的第0，1字节中，它的前五位的二进制数是符号位。

当它所测的温度大于0的时候，前五位符号位都为零，只需要将测得的温度数值乘于0.0625就可以得到实际上的温度；如果测得的温度小于0的时候，前五位符号位均为一，这时候需要将测得的温度数值全部取反然后在乘上0.0625即可以得到我们想要得到的实际数值。

（3）高速缓存器。

它内部的高速缓存器包含一个高速缓存器RAM和一个非易失性可电擦除的EEPRAM。

而这个EEPRAM是用来存放配置寄存器、低温触发器TL和高温触发器TH中的信息。

（4）配置寄存器。

它的作用就是用来确定温度值的数值转化率。

DS18B20的工作是根据这个寄存器的分辨率将温度值转化为比较精确的数值。

DS18B20是需要一个单线端口通讯。

在这个条件下，它必须先建立ROM的操作协议，才可以去完成存储器和控制的工作。

所以，操作器必须要先完成下完五个ROM操作命令之一：

①读ROM；

②匹配ROM；

③搜索ROM；

④跳过ROM；

⑤报警搜索。

上面所描述的每一个命令对器件的激光ROM部分进行操作的时候，在单线总线上挂有多个器件的时候。

是可以区分出来单个器件的，同时也可以向总线控制器指明有几个器件以及它们是什么类型的器件。

当一条控制操作命令指示传感器DS18B20完成一次问的测量的时候，他的测量结果会存放在传感器DS18B20的暂存器里面，然后我们在用一条读取暂存器内容的存储操作命令就可以将暂存器里面的内容读取出来。

2.1.3DS18B20的供电模式

（1）外部电源供电模式：

这种供电模式是将DS18B20的GND接地，DQ作为信号线与总线相连，而VDD和外部电源的正极相连接。

（2）这种