多路温度检测技术报告.docx

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多路温度检测技术报告

2009年四川省“TI”杯大学生电子设计竞赛

技术报告

学校：

作品名称：

多路温度检测

指导老师：

参赛队员：

【摘要】随着现代信息技术的飞速发展，能够独立工作的温度检测与显示系统，已经应用于诸多领域。

本论文主要介绍了一个基于51单片机的多路温度信号采集控制系统的设计，主要叙述了单片机温度采集控制系统的硬件电路设计和软件的编写、调试过程。

本系统主要包括：

温度采集、数据处理、控制执行、人机交互、串口通信五大部分。

系统实现的功能是温度检测、数值显示。

DS18B20温度传感器对环境温度进行检测，将其数字温度信号通过单总线传递给数据处理模块数据处理，显示当前温度值。

本设计的目的在于学习与了解单片机与传感器DS18B20的通信、LCD液晶显示屏驱动电路的设计、单片机与PC机的通信，该系统设计和布线简单、体积小、重量轻、性价比高、扩展方便，在大型仓库、工厂、智能化建筑等领域的多点温度检测中有广阔的应用前景。

【关键词】DS18B20AT89S51单片机多路温度采集LCD显示

目录

第一章绪论-4-

1.1概述-4-

1.2系统简介-5-

1.3应用前景-5-

第二章方案论证-5-

2.1任务要求-5-

2.1.1基本要求-5-

2.1.2发挥部分-6-

2.2系统功能简介-6-

2.3方案选择与论证-6-

2.3.1采集器件-6-

2.3.2显示屏-6-

第三章系统硬件设计-8-

3.1系统硬件模块结构-8-

3.2时钟复位电路-8-

3.3DS18B20温度传感器电路-9-

3.4LCD液晶显示电路-10-

第四章软件系统设计-12-

4.1AT89C51程序设计-12-

第五章系统开发工具及调试-13-

5.1AT89C51单片机软件调试-13-

5.2AT89C51单片机仿真软件Protues调试-14-

5.汉字取模软件-15-

5.4多路检测温度最后现象图-16-

5.5多路温度检测（18路）PCB板-17-

第六章结论-19-

6.1设计总结-19-

6.2系统的不足-19-

6.3前景展望-19-

[参考文献]-20-

第一章绪论

1.1概述

“大学生电子设计竞赛”是教育部倡导的七大学科竞赛之一，它始于1994年，是由教育部高等教育司、信息产业部人事司共同主办的面向全国高等学校大学生的学科竞赛活动。

该竞赛的目的在于推动全国普通高等学校促进信息与电子类学科面向二十一世纪课程体系和课程内容的改革，有助于高等学校实施素质教育，培养大学生的创新能力、协作精神和理论联系实际的学风；有助于学生工程实践素质的培养、提高学生针对实际问题进行电子设计制作的能力。

1.2系统简介

本文基于单片机（AT89C51）讲述了利用DS18B20温度传感器采集温度，然后在128*64LCD汉字液晶显示的基本原理、硬件组成与设计、程序编译与下载等基本环节和相关技术。

1.3应用前景

在大型车间、商场、教学楼、蔬菜蓬以及各类办事窗口等越来越多的场所需要用DS18B20检测温度。

总的监控室就可以随时检测到各点的温度情况，同时用LCD液晶显示，使得更加的直观。

电子LCD液晶显示器已成为一个快速发展的新兴产业，市场空间巨大，前景广阔。

随着信息产业的高速发展，LCD显示作为信息传播的一种重要手段，已广泛应用于室内外需要进行服务内容和服务宗旨宣传的公众场所，同时，对于将来的社会形式，对各个地点的温度检测是非常有必要的，这样就可以在一定的情况下减少不必要的损失，有待更加广阔的开发、利用。

第二章方案论证

2.1任务要求

设计制作多路温度检测系统。

2.1.1基本要求

1）　设计制作多路温度检测系统。

2）　显示亮度、范围合适，可以翻页显示多路。

2.1.2发挥部分

1）　制作一个多路温度检测系统。

2）　能显示汉字且显示的温度数据与温度传感器的相匹配。

3）　能循环显示温度数据。

4）其它。

2.2系统功能简介

根据系统设计要求,我们把系统主要分三个模块：

控制模块、采集模块、显示模块。

系统三个模块具体设计如下：

1）控制模块：

此模块主要由单片机AT89C51构成。

其P2口作数据口，P3.2外部中断口、P3.7口作地址口；

2）采集模块：

此模块主要由18个DS18B20温度传感器构成；

3）显示模块：

此模块用了128×64点汉化液晶显示屏。

2.3方案选择与论证

2.3.1采集器件

方案一:

采用模拟的方法,即：

应用变阻器阻值（或热电阻）的改变来模拟采集到的温度值的变化，次方案想法很好，但是比较复杂，还要就是模数转化，元器件应用较多，成本也很高。

方案二：

采用温度传感器直接来采集数据，由于温度传感器也有多种选择，我们根据资料查询，最后选择了DS18B20温度传感器，可以应用总线的方法来做仿真，因此我们选择此方案作为我们的最终方案。

2.3.2显示屏

方案一：

采用数码管显示，对于多路数据而言，显然不够理想，故淘汰；

方案二：

采用LM016L显示屏显示，但是由于次显示屏无法显示汉字，所以并没选择；方案三：

采用128×64液晶显示屏。

此显示屏不仅显示数据比之前的宽，而且可以显示汉字、图片等，使得显示更加丰富，所以最后选择了此方案。

第三章系统硬件设计

3.1系统硬件模块结构

本系统拟采用以AT89C51单片机为核心芯片的电路来实现，主要由AT89C51芯片、时钟电路、复位电路、按键、DS18B20温度传感器、128×64LCD液晶6部分组成，系统模块框图如3.1所示:

图3.1系统模块框图

3.2时钟复位电路

时钟电路由AT89C51的18，19脚的时钟端（XTALl及XTAL2）以及12MHz晶振X1、电容C2，C3组成，采用片内振荡方式。

复位电路采用简易的上电复位电路，主要由电阻R1，R2，电容C1，开关K1组成，分别接至AT89C51的RST复位输入端。

电源模块原理图如图3.2所示：

图3.2时钟复位电路原理图

3.3DS18B20温度传感器电路

LCD液晶显示屏采用128×64构成。

我们把总线接在单片机的IO口（P3.7），一次性显示6个DS18B20温度传感器的数据；然后按一下按键，再显示下6个DS18B20温度传感器的数据，以此进行，循环显示。

3.3DS18B20温度传感器电路

3.4LCD液晶显示电路

LCD液晶显示屏采用128×64构成。

我们把总线接在单片机的IO口（P3.7），一次性显示6个DS18B20温度传感器的数据；然后按一下按键，再显示下6个DS18B20温度传感器的数据，以此进行，循环显示。

图3.4LCD12864显示电路图

第四章软件系统设计

4.1AT89C51程序设计

软件程序主要由开始、初始化、主程序、字库组成。

其中主程序流程图如图4.1所示。

显示第一路温度

图4.1主程序流程图

第五章系统开发工具及调试

5.1AT89C51单片机软件调试

AT89C51是一种带4kB闪烁可编程可擦除只读存储器（FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory，FPEROM）的低电压、高性能CMOS型8位微处理器。

在本次比赛中，我们所采用的软件开发工具为KeiluVision3编译器和Protues仿真软件，其编译环境如图5.1所示：

图5.1KeiluVision3编译环境

5.2AT89C51单片机仿真软件Protues调试

Proteus（海神）的ISIS是一款Labcenter出品的电路分析实物仿真系统，可仿真各种电路和IC，并支持单片机，元件库齐全，使用方便，是不可多得的专业的单片机软件仿真系统。

　　该软件的特点：

　　①全部满足我们提出的单片机软件仿真系统的标准，并在同类产品中具有明显的优势。

　　②具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS一232动态仿真、1C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。

　　③目前支持的单片机类型有：

68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。

　　④支持大量的存储器和外围芯片。

总之该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件，功能极其强大，可仿真51、AVR、PIC。

Proteus（海神）的ISIS的仿真环境如图5.2所示:

图5.2Proteus（海神）的ISIS的仿真环境

5.汉字取模软件

这是一款网上下载的实用获取汉字取模软件，其仿真环境如图5.3所示：

图5.3汉字字库代码软件

5.4多路检测温度最后现象图

根据要求，以及设计时加的一些显示程序，使得设计内容跟丰富，具体见图：

图5.4.1开机显示一图5.4.2开机显示二

图5.4.3开机显示进行温度数据采集与显示

5.5多路温度检测（18路）PCB板

利用client99se先把此电路的原理图画出，然后根据原理图生成如图5.5说是的PCB板图

图5.5多路温度检测（18路）PCB板图

第六章结论

6.1设计总结

本设计从节能、经济、实用的角度出发，以AT89C51单片机来控制多个DS18B20（本方案只加了18个,实际连接上百个都可以）温度传感器的读温度，以及利用LCD12864液晶显示屏显示。

本文详细的介绍了整个制作过程中的硬件原理、软件控制流程。

在整个制作过程，我们本着求真务实、团结互助的精神,经过不懈的努力,终于完成了对“多路温度检测”的设计，完成了设计任务中全部要求。

6.2系统的不足

虽然在我们团队的共同努力下，多路温度检测基本制作完毕，但系统也存在一定的不足，主要可以分为以下几个方面：

1、由于时间关系，系统的功能还未完全开发，系统功能过于单一，且采集温度远远没达到我们预期的要求；

2、部分模块的稳定性还不高，参数测试和理论值还有一定的误差；

3、由于仿真软件以及程序的代码的优化问题，使得温度数据显示较为缓慢；

4、对此系统还应该设计一个报警单元部分，使其功能更全面。

6.3前景展望

　　如今社会是科技与经济高速发展的社会，有很多大型的单位和企业，以及一些大型的农户养殖等，对于这些而言，此设计在现实基础上的进一步更新、开发、运用与其中，将是一种很好检测多点温度的方法，实际的运用价值很高，对多方面的财产又加上了一把安全锁。

在本系统基础上，可进一步加入扩充如下：

1）可以在此基础实现的功能更多，如：

低于或高于一定的温度值就报警、显示出哪个位置温度最高或最低，且数据是多少、人为远程调制等

2）处理数据，优化代码，提高显示速度等；

[参考文献]

[1]邓兴成．单片机原理与应用[M]．电子科大出版社

[2]阎石．数字电子技术基础[M]．高等教育出版社．2003

[3]王柏盛C程序设计[M]．高等教育出版社

[4]网站参考：

protues仿真论坛