温度报警控制系统.docx

1、温度报警控制系统1课程设计目的22课程设计的主要内容和任务分析23控制系统的总体要求24温度报警控制系统硬件部分设计分析34.1 温度传感器DSl8B20 34.2 AT89C51单片机简介 94.3 74HC138功能介绍 114.4 74HC377功能介绍 124.5 74HC245功能介绍 12 4.6 温度报警控制系统电路图135温度报警控制系统软件部分设计分析 145.1 程序实现功能145.2 程序流程图145.3温度报警控制程序 176. 系统调试 17课程设计体会18参考文献18附件 19温度报警控制系统设计 1设计目的：1、通过温度报警控制系统的设计，了解数字式温度传感器DS

2、18B20的工作原理及其控制方法；2、通过温度报警控制系统的设计，掌握单片机AT89C51的结构原理及其控制指令的应用，熟练应用AT89C51完成一个系统的控制；3、通过温度报警控制系统的设计，使学生了解一个控制系统设计的基本步骤，程序设计的基本方法，培养学生分析问题和解决问题的能力，将理论联系到实践中去，提高我们的动脑和动手的能力，通过课程设计，还可以使学生树立正确的世界观，培养实事求是、严肃认真、具有高度责任感的工作作风；4、学习完成控制系统的硬件设计、软件设计、仿真调试的过程。2课程设计的主要内容和任务分析任务：以单片机AT89C51作为核心,基于数字式温度传感器DS18B20的功能，设

3、计一个具有LED显示功能、按键功能、温度检测功能及控制操作功能的控制系统。内容：设计基于DS18B20的数字式烤箱温度控制系统，控制电路主要包括，led显示电路、按键电路、温度检测电路及控制电路。控制程序主要包括主程序、读出温度子程序、按键子程序、显示子程序、控制子程序等。要求能检测、显示烤箱温度，并控制烤箱温度在一可设定区域。 3控制系统的总体要求：1对烤箱温度进行检测及控制。温度显示范围： 0C+99C，精度误差 在1C以内。2温度控制在设置的上下限范围。3能设置并保存温度上、下限值，并可随时修改。4LED数码管直读显示实测温度，设置温度上限温度，下限温度（用键控制设定温度）。5温度超出上

4、、下限值时，报警；根据所测温度所在的界限控制烤箱是否加热。6启/停键用以启动和停止加热，上电复位后，不论启动还是停止状态，人机界面显示烤箱内温度值，同时也要求显示界面区分停止和运行状态。4温度报警控制系统硬件部分设计分析:4.1 温度传感器DSl8B20由美国DALLAS半导体公司生产的DSl8B20型单线智能温度传感器，属于新一代适配微处理器的智能温度传感器，可广泛用于工业、民用、军事等领域的温度测量及控制仪器、测控系统和大型设备中，例如多路温度测控仪、中央空调、大型冷库、恒温装置等。此外巧妙利用DSl8B20内部64位激光ROM中具有惟一性的48位产品序号，还可设计成专供大型宾馆客房或军事

5、仓库使用的保密性极佳的电子密码锁。DSl8B20的电源电压范围均扩展到+3+5.5V，DSl8B20还能对温度分辨力进行编程，选择9位12位模式下工作，在12位模式下的最高分辨力可达0.0625。4.1.1 DS18B20的性能特点（1）DSl8B20采用DALLAS公司独特的“单线(1-Wire)总线”专有技术，通过串行通信接口(I/O)直接输出被测温度值(9位二进制数据，含符号位)。（2）在测温范围是-55+125时，测量误差不超过2，在-10+85范围内，可确保测量误差不超过0.5。温度数字量转换时间的典型值仅需93.75ms，比DS1820有很大的提高.（3）内含64位经过激光修正的只

6、读存储器ROM，扣除8位产品系列号和8位循环冗余校验码CRC之后，产品序号占48位。出厂前就作为DSl8B20惟一的产品序号，存入其ROM中。在构成大型温控系统时，允许在单线总线上挂接多片DSl8B20。4.1.2 DS18B20的工作原理DSl8B20的原理与DS1820的原理是一样的。DS18B20继承了DS1820的所有优点。DS18B20采用3脚PR35封装或8脚SOIC封装，引脚排列如图11所示。I/O为数据输入输出端(即单线总线)，它属于漏极开路输出，外接上拉电阻后，常态下呈高电平。UDD是可供选用的外部+5V电源端，不用时需接地。GND为地，NC为空脚。其内部框图如图12所示。主

7、要包括7部分：寄生电源；温度传感器； 64位激光(laser)ROM与单线接口；高速暂存器，即便笺式RAM，用于存放中间数据；TH 触发寄存器和TL触发寄存器，分别用来存储用户设定的温度上、下限tH、tL值；存储与控制逻辑；8位循环冗余校验码(CRC)发生器。下面分别介绍各部分的工作原理。（a） （b）图11 DS1820/DS18B20的引脚排列(a) PR35封装 (b) SOIC封装图12 DS18B20的内部框图（1）测温电路原理DSl8B20内部测温电路框图如图14 所示。低温度系数振荡器用于产生稳定的频率0,高温度系数振荡器则相当于T转换器，能将被测温度t转换成频率信号0图中还隐含

8、着计数门，当计数门打开时，DSl8B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲0进行计数，进而完成温度测量。计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定。每次测量前，首先将-55所对应的基数分别置入减法计数器、温度寄存器中。在计数门关闭之前若计数器已减至零，温度寄存器中的数值就增加0.5。然后，计数器依斜率累加器的状态置入新的数值，再对时钟计数，然后减至零，温度寄存器值又增加0.5。只要计数门仍未关闭，就重复上述过程，直至温度寄存值达到被测温度值。这就是DSl8B20的测温原理。斜率累加器能对振荡器的非线性予以补偿，提高测量准确度。 需要指出，温度值本应为9位(其中，符号占一位)，但因符号位又被扩展成

9、高8位，故实际以16位补码的形式读出。其中，高8位代表符号，“0”表示t0，“1”表示ttH或ttL，则将该器件的报警标志置位，并对主CPU发出的报警搜索命令做出响应。因此可用多片DSl8B20同时测量温度并进行报警搜索。一旦某个测温点越限，主CPU用报警搜索命令即可识别正在报警的DSl8B20，并且读出其序号，而不必考虑其他未报警的DSl8B20。4.2 AT89C51 单片机简介AT89C51 是一种带4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM）的低电压，高性能CMOS8 位微处理器（俗称单片机）。该器件采用ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51 指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8 位CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL 的AT89C51 是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。AT89C51 单片机管脚如图所示。图1-5 AT89C51 管脚各管脚功能：VCC：供电电压。GND：接地。P0 口：P0 口为一个8 位漏级开路双向I/O 口，每脚可吸收8