基于单片机的测温系统设计.doc
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XX大学课程设计纸
基于单片机的温度系统设计
[摘要]随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活、工作、科研、各个领域，已经成为一种比较成熟的技术,本文主要介绍了一个基于AT89C52单片机的测温系统，详细描述了利用数字温度传感器DS18B20开发测温系统的过程，重点对传感器在单片机下的硬件连接，软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析，特别是数字温度传感器DS18B20的数据采集过程。
对各部分的电路也一一进行了介绍,该系统可以方便的实现实现温度采集和显示，并可根据需要任意设定上下限报警温度，它使用起来相当方便，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点，适合于我们日常生活和工、农业生产中的温度测量，也可以当作温度处理模块嵌入其它系统中，作为其他主系统的辅助扩展。
DS18B20与AT89C52结合实现最简温度检测系统，该系统结构简单，抗干扰能力强，适合于恶劣环境下进行现场温度测量，有广泛的应用前景。
[关键词]单片机;AT89C52;温度传感器;DS18B20;
Designoftemperaturemeasurementsystembasedonsinglechipmicrocomputer
[Abstract]Withtheeraofprogressanddevelopment,single-chiptechnologyhasspreadtoourlives,work,researchandinvariousfields,hasbecomearelativelymaturetechnology.ThispaperintroducesatemperaturemeasuringsystembasedonAT89C52,adetaileddescriptionoftheuseofdigitaltemperaturesensorDS18B20measurementsystemdevelopmentprocess,focusingonthesensorinSCMhardwareconnection,softwareprogrammingandsystemflowofeachmoduleindetail,especiallythedigitaltemperaturesensorDS18B20dataacquisitionprocess.Onthepartofthecircuitandoneonewereintroduced,thesystemcanfacilitatetherealizationoftherealizationoftemperatureacquisitionanddisplay,andcanbearbitrarilysetthealarmtemperature.itisveryconvenienttouse,hashighaccuracy,widemeasuringrange,highsensitivity,smallvolumeandlowpowerconsumption,suitableforourdailylifeandworkinagriculturalproductionandtemperaturemeasurement,butalsocanbeusedasatemperatureprocessingmoduleembeddedinothersystems,astheothermainsystemaidedextension.DS18B20combinedwithAT89C52toachievethemostsimpletemperaturedetectionsystem,thesystemhastheadvantagesofsimplestructureandstronganti-interferenceability,suitableforharshenvironmenton-sitetemperaturemeasurement,andhaswideapplicationprospect.
[Keywords]Single-chip;AT89C52;Temperaturesensor;DS18B20;
目录
1概述………………………………………………………………………………4
1.1课程设计的意义…………………………………………………………4
1.2设计的任务和要求…………………………………………………………4
2系统总体方案及硬件设计………………………………………………………5
2.1数字温度计设计方案论证…………………………………………………5
2.1.1方案一…………………………………………………………………5
2.1.2方案二…………………………………………………………………5
2.2系统总体设计………………………………………………………………5
2.3系统模块……………………………………………………………………6
2.3.1主控制器………………………………………………………………6
2.3.2显示电路………………………………………………………………7
2.3.3温度传感器……………………………………………………………7
2.3.4报警温度调整按键……………………………………………………8
3系统软件算法分析………………………………………………………………9
3.1主程序流程图………………………………………………………………9
3.2读出温度子程序……………………………………………………………9
3.3温度转换命令子程序………………………………………………………9
3.4计算温度子程序……………………………………………………………10
3.5显示数据刷新子程序………………………………………………………10
3.6按键扫描处理子程序………………………………………………………10
4实验仿真…………………………………………………………………………12
5总结与体会………………………………………………………………………13
查考文献……………………………………………………………………………13
附1源程序代码……………………………………………………………………13
1概述
1.1课程设计的意义
本次课程设计是在我们学过单片机后的一次实习，可增加我们的动手能力。
特别是对单片机的系统设计有很大帮助。
本课程设计由两个人共同完成，在锻炼了自己的同时也增强了自己的团队意识和团队合作精神。
1.2设计的任务和要求
1、基本范围-50℃-110℃
2、精度误差小于0.5℃
3、LED数码直读显示
4、可以任意设定温度的上下限报警功能
2系统总体方案及硬件设计
2.1数字温度计设计方案论证
2.1.1方案一
由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随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，其中还涉及到电阻与温度的对应值的计算，感温电路比较麻烦。
而且在对采集的信号进行放大时容易受温度的影响出现较大的偏差。
2.1.2方案二
进而考虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常容易想到的，所以可以采用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，电路简单，精度高，软硬件都以实现，而且使用单片机的接口便于系统的再扩展，满足设计要求。
从以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，费用较低，可靠性高，软件设计也比较简单，故采用了方案二。
2.2系统总体设计
温度计电路设计总体设计方框图如图1所示，控制器采用单片机AT89C52，温度传感器采用DS18B20，用3位LED数码管以串口传送数据实现温度显示。
AT89C52
ＬＥＤ显示
单片机复位
蜂鸣器，指示灯
报警温度调整键
ＤＳ１８Ｂ２０
温度传感器
时钟振荡
图2.2—1总体设计方框图
图2.2—2系统仿真图
2.3系统模块
系统由单片机最小系统、显示电路、按键、温度传感器等组成。
2.3.1主控制器
单片机AT89S51具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用系统可用二节电池供电。
晶振采用12MHZ。
复位电路采用上电加按钮复位。
图2.3.1—1晶振电路
图2.3.1—2复位电路
2.3.2显示电路
显示电路采用4位共阴极LED数码管，P0口由上拉电阻提高驱动能力，作为段码输出并作为数码管的驱动。
P2口的低四位作为数码管的位选端。
采用动态扫描的方式显示。
图2.3.2数码管显示电路
2.3.3温度传感器
DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现９～１２位的数字值读数方式。
DS18B20的性能特点如下：
1、独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信；
2、多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能
3、无须外部器件；
4、可通过数据线供电，电压范围为3.0~5.5Ｖ；
5、零待机功耗；
6、温度以９或１２位数字；
7、用户可定义报警设置；
8、报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件；
9、负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作；
DS18B20可以采用两种方式供电，一种是采用电源供电方式，此时DS18B20的1脚接地，2
脚作为信号线，3脚接电源。
另一种是寄生电源供电方式，如图4所示单片机端口接单线总线，为保证在有效的DS18B20时钟周期内提供足够的电流，可用一个MOSFET管来完成对总线的上拉。
温度传感器与单片机的连接
当DS18B20处于写存储器操作和温度A/D转换操作时，总线上必须有强的上拉，上拉开启时间最大为10us。
采用寄生电源供电方式时VDD端接地。
由于单线制只有一根线，
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