基于AT89C51单片机数字温度测量及显示系统的设计和制作.docx
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基于AT89C51单片机数字温度测量及显示系统的设计和制作
基于AT89C51单片机的数据采集系统的设计
一．温度测量与显示系统的概述
〔一〕本设计任务和主要内容
本论文主要研究单片机控制的温度器，分别对测量、显示及系统设备的软、硬件各个局部进展了研究。
主要内容如下：
当温度在平安*围内无任何动作。
当温度高于设置报警的上限值时风扇转同时红色led亮，当低于时继电器以留出接口，常闭和常开，用来连接设备以便使用
〔二〕．主要芯片的介绍
本课题采用单片机AT89C51控制的数字温度测量与显示系统，其功能的实现主要通过软件编程来完成，采用单片机AT89C51，它是低功耗、高性能的CMOS型8位单片机。
片内带有4KB的Flash存储器，且允许在系统内改写或用编程器编程。
且AT89C51的使用寿命很长，数据保存时间也较长，可以到达十年的时间。
就是因为这一些类的特性，与优点。
所以本次设计我才会选择使用这一类的单片机来作为我实现此系统的工具。
附：
AT89C51主要引脚及功能：
功能
引脚号
VCC
供电电压
GND
接地
P0口
八位漏级开路双向I/O口。
每个脚可吸收八个TTL门电流。
P1口
是一个提供上拉电阻的八位双向I/O口。
P1口的缓冲器能接收输出四个TTL门电流。
P2口
是一个内部上拉电阻的八位双向I/O口，P2口的缓冲器可接收输出四个TTL门电流。
P3口
P3的管脚是具有八个带内部上拉电阻的双向I/O口，它可以接收输出四个TTL门电流。
P3.0
R*D亦可以理解为单片机的串行输入口
P3.1
T*D亦可以理解为单片机的串行输出口
P3.2
（外部中断0）
P3.3
（外部中断1）
P3.4
T0（记时器0外部输入）
P3.5
T1（记时器1外部输入）
P3.6
（外部RAM的写选通）
P3.7
（外部RAM的读选通）
外部RAM的选通信号。
ALE/
当外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。
在FLASH编
程期间，此引脚用于输入编程脉冲。
在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。
因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。
然而要
注意的是：
每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。
如想制止ALE的输出可
在SFR8EH地址上置0。
此时，ALE只有在执行MOV*，MOVC指令是ALE才起作用。
另外，该引脚被略微拉高。
如果微处理器在外部执行状态ALE制止，置位无效。
EA/APP
当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序
存储器。
注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET;当/EA端保持高电平时，此间内
部程序存储器。
在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。
*TAL1
反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
*TAL2
反向振荡器的输出
RST
具有复位输入的功能。
二．系统主要硬件电路设计
主要对课程设计的题目进展了分析，根据要实现的功能，综合比拟几种设计方法，提出了实现系统功能的最正确方案。
本设计是一个数字温度控制系统，能测量温度，并能在超限的情况下进展控制、调整，并报警。
该系统采用MCS-51系列单片机AT89C51作为控制核心，该系统可以完成运算控制、信号识别以及显示功能的实现。
由于用了单片机，使其技术比拟成熟，应用起来方便、简单并且单片机周围的辅助电路也比拟少，便于控制和实现。
整个系统具有极其灵活的可编程性，能方便地对系统进展功能的扩*和更改。
MCS-51单片机特点如下：
可靠性好
单片机按照工业控制要求设计，抵抗工业噪声干扰优于一般的CPU，程序指令和数据都可以烧写在ROM上，因此可靠性高。
易扩大
单片机有一般电脑所必须的器件，如三态双向总线，串并行的输入及输出引脚，可扩大为各种规模的微电脑系统
控制功能强
单片机指令除了输入输出指令，逻辑判断指令外还有更丰富的条件分支跳跃指令。
原理框图如下图：
原理框图
〔二〕单片机主机系统电路
AT89C51单片机是属于51系列单片机里的。
它的内部自带2K字节可编程FLASH存储器的低电压、高性能S8位微处理器。
AT89C51单片机还与IntelMCS-51系列单片机的输出管脚和指令相互兼容。
由于AT89C51将多功能8位CPU和闪速存储器结合在单个的芯片里，所以，AT89C51构成的单片机系统是所有系统里构造最简便，价格最廉价，使用效率最高的控制系统，它还节省了外部的RAM与ROM和接口器件，削减了硬件方便的开销。
节省了制造本钱，提高了系统的性价比。
单片机主机系统图
根据设计的要求，要利用温度传感器实时温度。
当温度高于设定的温度时〔60℃〕，当温度高于设置报警的上限值时风扇转同时红色led亮，当低于时继电器以留出接口。
同时要求能设定温度。
毕业设计的主要任务是能对温度进展自动的检测和控制。
设计中采用单片机来控制温度，因此要有温度的显示电路，温控电路，报警电路等几个局部。
要实现系统的设计要用到的知识点有单片机的原理及其应用，温度传感器的原理和应用，及显示电路的设计等。
三温度传感器的选择
〔一〕采用DS18B20温度传感器
DS18B20主要由四局部组成：
温度传感器、配置存放器、64位ROM、非挥发的温度报警触发器TH和TL。
DS18B20数字温度传感器，亦可称作“一线器件〞，它具有以下的几个优点:
1）测量的*围广-55℃——125℃。
2）使用的过程中不需要别的外围元件。
3）DS18B20的接口方式它是单总线。
DS18B20与微处理器连接的时候仅仅只需要一条线。
单总线有以下几个特点:
经济、可以抗干扰、使用方便、在恶劣环境下页可以测量出现场的温度。
4）供电方式多种多样。
5）可以实现多点测温。
6）DS18B20的测量分辨率科以到达9—12位。
7）负压特性电源极接反时，温度器不会因为发热而烧掉，但是却不能正常工作。
8）DS18B20还具有掉电保护功能，在系统掉电以后它仍可以保护分辨率及报警温度的设定值。
DS18B20还具有体积小、适用电压更宽、更经济等优点。
适合于构建自己的测温系统。
DS18B20的引脚排列：
GND:
电源接地。
VDD：
外接电源输入端。
DQ：
数字信号端。
〔二〕DS18B20的管脚排列如下图。
DS18B20的管脚排列图
DS18B20有六条控制命令，如表所示：
表DS18B20控制命令
指 令
约定代码
操 作 说 明
温度转换
44H
启动DS18B20来转换温度
读暂存器
BEH
读暂存器里的9个字节内容
写暂存器
4EH
写入数据岛暂存器的TH、TL字节中
复制暂存器
48H
暂存器的TH、TL字节可以写到E2RAM中
重新调E2RAM
B8H
E2RAM中的TH、TL字节保存到暂存器TH、TL字节
读电源供电方式
B4H
启动DS18B20发送电源供电方式的信号给主CPU
在硬件上，DS18B20与单片机的连接有两种方法，一种是VCC与外部电源连接，
GND接地，I/O与单片机的I/O线相连；另一种是用寄生电源供电，此时UDD、GND接地，I/O接单片机I/O。
如下图:
温度传感器DS18B20原理图
四显示器的选择
〔一〕LED1602显示器
工业字符型液晶，能够同时显示16*02即32个字符。
虽然LCD显示器的价格比数码管要贵。
但是它有一个非常本质的优点就是它的显示效果好，所以采用LCD作为显示器。
〔二〕LCD引脚图
1602有16个引脚：
引脚
功能或作用
VSS
接电源地
VCC
接5V电源正极
V0
液晶显示器比照度调整端
RS
具有存放器选择功能。
高电平1是数据存放器。
低电平0属于指令存放器
RW
属于读写信号线，具有读写功能。
高电平1读操作，低电平0写操作
E端
为使能端,高电平1时读取信息，负跳变时执行指令
D0-D7
八位的双向数据端
其他
15脚属于背光正极，16脚属于背光负极
1602显示质量高，功耗小。
与单片机的连接如下图。
图：
液晶显示电路图
sbitrs=P2^7;//LCD数据/命令选择端（H/L）
sbitrw=P2^6;//LCD读/写选择端（H/L）
sbiten=P2^5;//LCD使能控制
五温度控制电路的设计
图：
温度控制电路
实际电路如下图,通过按键设定温度的上下限。
把实际测量的温度和设定的上下限进展比拟。
来控制P1.1、P01.2、P2.0端口的上下电平。
把P1.1、P01.2、P2.0端口分别与三极管的基极连接来控制温度和报警。
*include
*defineucharunsignedchar//宏定义
*defineuintunsignedint
sbitDQ=P1^0;
sbitk1=P3^1;
sbitk2=P3^2;
sbitk3=P3^3;
sbitbeep=P2^0;
sbitjs=P1^2;
sbitj*=P1^0;
uchartemp_value,num,t,s1num;//温度值
ucharhtemp=60,ltemp=-5;//温度上下线初始化
bityyp=1,lalarm=0
六系统的控制
本章对系统的硬件控制进展概述。
分别对温度控制电路，报警电路及LCD液晶显示电路进展说明。
〔二〕LCD显示电路的控制
把8根数据线和P0口连接，把3根控制线和P2.5、P2.6、P2.7连接。
给VCC端加上+5V的电压，GND端接地。
图：
LCD显示电路
总结：
本次设计的软件是以AT89C51为主，是利用了软件和硬件互相结合的自动控制温度的经典例行。
在当今社会单片机的运用已经实践到了我们的生活和生产中，我们也学会了用单片机来控制一些类的模拟电路。
这次的设计也是用单片机来控制的温度。
在这个设计里，我实现了用单片机来改变了我们传统的对温度的控制方法，这一设计为控制温度开辟了另一条的道路。
更可以拓展我们自己的知识面。
经过四个多月的方案论证、系统的硬件和软件的设计以及系统的调试。
我还查阅了大量有温度传感器、单片机及其接口电路、控制方面的理论。
经过了一番特殊的体验后，不仅经历了失败的痛苦，也尝到了成功的喜悦。
这是我第一次靠用所学的专业知识来解决问题。
通过这一事件可以检查了自己的知识水平，让我对自己有一个全新的认识。
通过这次毕业设计，我锻炼了自己分析问题处理问题的能力，页提高了自己的动手能力。
这些培养和锻炼的时机对于我们这些即将毕业走向工作岗位的大学生来说，是非常重要的，也是非常重要的经历和财富
这次毕业设计根本的完成了任务书的要求，实现了温度的控制与显示。
通过测试说明系统的设计是正确的，可行的。
但是由于我本身的设计经历和知识水平的有限，实物方面还存在许多缺乏和缺陷。
附录Ⅱ：
基于单片机控制的温度控制与显示系统原理图
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