基于单片机的温度检测系统设计
摘要
在工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。其中，温度测量越来越重要。在工业生产的很多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测。采用单片机对温度进行检测不仅具有控制方便、简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高温度检测的性能指标，从而能够提高产品的质量和数量。
单片机是一种集CPU、RAM、ROM、I/O接口和中断系统等部分于一体的器件，只需要外加电源和晶振就可实现对数字信息的处理和检测。因此，单片机广泛用于现代工业检测中。
本设计侧重介绍单片机温度检测系统的硬件及软件设计的内容。采用电流型温度传感器AD590来构架温度采集系统，主控芯片采用AT89S51单片机。系统把采集到的温度值的模拟量通过ADC0809的一个通道输入ADC0809进行A/D转换，然后通过软件程序控制单片机将转换的结果进行数值变换后送入数码管进行显示。系统设计还包含温度报警系统。如果系统测得温度超过设定的温度值范围，报警系统开始工作。报警系统由一个自激震荡蜂鸣器、三极管(NPN)和发光二极管组成。
关键词：MCS-51；AT89S51；A/D转换；温度检测
ABSTRACT
In industrial production, current, voltage, temperature, pressure, flow, flow rate and switches are often used as controlled p arameters. The temperature measurements are increasingly important. In many areas of the industrial production, people need to detect the temperature of the various types of furnace, heat treatment furnace and boiler. It is not only convenient, simple and flexible using the Single Chip Microcomputer(SCM) to detect the temperature, but also it can improve the performance index of temperature detection, thus it can improve product quality and quantity.
The SCM is a kind of integrated device which is made up of CPU, RAM, ROM, I / O interface and interrupt system. It can achieve digital information processing and testing only with the power and the crystal. Therefore, the SCM is widely used in modern industrial detection.
In the paper, it focuses on the content of the hardware and software of The SCM temperature detection system. We use the AD590 to form temperature acquisition system, and use AT89S51 as controller chip. The analog temperature is carried into the ADC0809 for A/D converter through one channel of the ADC0809 in the system. Finally the conversion results are displayed through LED. When it is out of the maximum or the minimum of the temperature we have set in advance, the alarm system works. The alarm system is made up of self-concussion buzzer, the transistor(NPN) and LED components.
Key words：MCS-51; AT89S51; A/D transformation; Temperature examination
目录
摘要...................................................................... I Abstract................................................................. II
第1章绪论 (1)
1.1 课题的意义和背景 (1)
1.2 温度测量的发展现状 (1)
1.3 设计任务及要求 (2)
1.4 设计思路 (2)
第2章系统硬件原理及组成 (3)
2.1 主控芯片AT89S51 (3)
2.1.1主要特性 (3)
2.1.2 管脚说明 (4)
2.1.3 振荡器特性 (6)
2.1.4 芯片擦除 (6)
2.2 高精度运算放大器OP07 (6)
2.3 集成温度传感器 (8)
2.3.1 AD590简介 (8)
2.3.2AD590的工作原理 (9)
2.4 A/D转换器概述 (12)
2.4.1 A/D转换原理 (12)
2.4.2 ADC0809简介 (13)
2.4.3 ADC0809引脚与单片机连接 (15)
2.5 系统电路图 (15)
2.5.1 温度采集系统电路 (15)
2.5.2 A/D转换系统电路 (17)
2.5.3 显示系统电路 (17)
2.5.4 报警系统电路 (18)
第3章系统软件设计 (21)
3.1 温度测量系统程序流程 (21)
3.2 温度采集程序系统 (22)
3.3 A/D转换程序系统 (23)
3.4 报警系统 (24)
第4章实验数据分析 (26)
结论 (31)
参考文献 (32)
附录1(系统程序清单) (33)
附录2(毕业设计实物图) (38)
致谢 (39)
第1章绪论
1.1 课题的意义和背景
单片机在日用电子产品中的应用越来越广泛，温度则是人们日常生活中常常需要测量的一个量[1]。从身旁的衣食住行的任何一方面来看，可知温度与我们的生活中有着密切的关系。温度是广泛支配物理现象和化学反应和生命活动等现象的基本参数。为了了解和控制温度，它的测量从宇宙科学到日常生活现象以及科学研究，如各种产业、气象、医疗、环境、器械、汽车等极其广泛的范围内都得到广泛的应用。特别是在产业中，温度的测量和控制则是更加的频繁。不必说生产管理和质量管理，仅是从安全、节能等目的来说，它也占有极为重要的位置[2]。伴随着技术的高度化和多样化，对温度测量的需求也要求高度化和多样化。因此，对于温度测量提出了在各种领域中各种温度范围、测量环境、响应速度、精确度等多样化及高度化的测量要求[3]。
1.2 温度测量的发展现状
温度传感器种类繁多，目前国内热电阻与热电偶占1/3，绝大部分采用接触式温度测量[4]。近年来测量又有了新发展，比如采用辐射及光纤测量。而在新型测量元件与传感器方面有：半导体集成电路温度计、石英温度计、超声波温度计、激光温度计、微波温度计[5]。我国采用SiC、Al2O3管插入热电偶测量的相应位置。再用光电和辐射形成辐射温度测量。如WFT-202(高温辐射非接触式辐射测温仪表)，它是根据物体的热辐射效应原理来测量物体表面的温度[6]。它应用于冶金、机械、硅酸盐及化学工业部门等连续测量各种熔炉、高温窑、盐浴池等场合的温度，以及其他不适合用热电偶测量温度的场合。
WFT-202芯片的主要技术指标：
(1)感温器的正常工作环境温度：10～80℃；
(2) 名义距离系数：L/D=20（在L=1000mm时），式中L为被测物体感温器物镜间的工作距离，D为被测物体的有效直径；
(3) 感温器的示值稳定时间：<4秒；
(4) 感温器的工作距离：500～2000mm。
在国外，如美国采用荧光余辉的时间技术制作了光纤温度计，使用温度范围为-70～350℃；加拿大采用紫外光激光激励的荧光余辉的技术制作温度计，可以在线测量大型
发电机组转子的表面温度[7]。
1.3 设计任务及要求
（1）任务：检测并显示所处环境的温度，系统中还需带有上下限温度报警；
（2）要求：设计要求测温范围在0℃~100℃，误差在±0.5℃以内，用三位七段LED数码管显示。
1.4 设计思路
在此设计中采用电流型温度传感器AD590来构架温度采集系统，主控芯片采用AT89S51单片机。系统把采集到的温度值的模拟量由ADC0809的一个通道送入ADC0809进行A/D转换，然后将转换的结果进行数值变换后送入数码管进行显示。在设计中还设置温度上下限报警值，因此系统还包含温度报警系统。如果系统测得的温度超过设定的温度值范围，报警系统开始工作，提醒人们温度值超过系统设置的范围。图1-1所示为系统框图：
图1-1系统结构图
第2章系统硬件原理及组成
系统主要硬件电路包括：
1、主控单元电路：采用AT89S51单片机为主控单元；
2、信号采集处理电路：包括A/D转换芯片ADC0809、AD590温度传感器、集成运算放大器OP07；
3、显示部分电路：七段并行数码显示管；
4、附属电路：包括晶振电路、重启电路、参考电压电路、报警电路以及差分放大电路。
2.1 主控芯片AT89S51
采用51系列单片机芯片AT89S51为主控单元。AT89S系列单片机是ATMEL公司开始研制生产的，优越的性能价格比使其成为颇受欢迎的单片机[8]。AT89S系列与MCS-51系列单片机相比有两大优势：
1、片内程序存储器采用闪存存储器，使程序的写入更加方便；
2、提供了更小尺寸的芯片,使整个硬件电路的体积更小。
AT89S系列单片机有4种型号：AT89S51、AT89S52、AT89S53、AT89S8252、AT89S8253、90S8515，其中AT89S8253是ATMEL公司AT89S系列的新成员。它以较小的体积，良好的性能价格比受青睐，在家电产品、工业控制、计算机产品、医疗器械、汽车工业等应用方面成为用户降低成本的首选器件[8]。AT89S51芯片的封装形式如图2-1所示：
AT89S51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（EPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。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AT89S51是一种高效微控制器。AT89S单片机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。
2.1.1主要特性
图2-1A T89S51封装图
●与MCS-51产品指令系统完全兼容
●4k字节在系统编程（ISP）Flash闪速存储器
●1000次擦写周期
● 4.0-5.5V的工作电压范围
●全静态工作模式：0Hz-33MHz
●三级程序加密锁
●128*8位内部RAM
●32个可编程I/O口线
●两个16位定时/计数器
●5个中断源
●全双工串行UART通道
●低功耗的闲置和掉电模式
●中断可从空闲模式唤醒系统
●看门狗（WDT）及双数据指针
●掉电标识和快速编程特性
●片内振荡器和时钟电路
2.1.2 管脚说明
VCC：供电电压。
GND：接地。
P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。每位能驱动8个TTL逻辑门电路。当对管脚写“1”时，可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址的低8位和数据总线复用。在FIASH编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，此时P0外部须接上拉电阻。
P1口：P1口是一个带内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动4个TTL逻辑门电路。P1口管脚写入1后，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可用作输入口，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉电阻的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口接收低八位地址。
P2口：P2口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口的输出缓冲级可驱动4个TTL逻辑门电路，当P2口被写入“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，此时可作为输入口。作为输入口时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉电阻的缘故。当P2口访问外部程序存储器或外部数据存储器时，P2口输出地址的高八位。在访问8位地址的外部数据存储器时，P2口线上的内容，在整个访问期间不改变。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P3口输出缓冲级可驱动4个TTL逻辑门电路。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉电阻拉为高电平，并可作为输入端口。作输入端时，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（I LL）这是由于上拉电阻的缘故。
P3口除了作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能可作为AT89S51的一些特殊功能口：
P3.0(RXD)（串行输入口）
P3.1(TXD)（串行输出口）
P3.2(0
INT)（外部中断0）
P3.3(1
INT)（外部中断1）
P3.4(T0)（定时器0）
P3.5 (T1)（定时器1）
P3.6(WR)（外部数据存储器写选通）
P3.7(RD)（外部数据存储器读选通）
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST：复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上的高电平将使单片机复位。
ALE(PROG)：当访问外部存储器时，地址锁存允许管脚的输出电平用于锁存地址的低8位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。即使不访问外部存储器，
ALE端仍以时钟振荡频率的1/6输出正脉冲信号，因此它可用作对外部输出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。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址单元上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC 指令时ALE才起作用。另外，该引脚会被略微拉高，单片机在执行外部程序时，应设置ALE无效。
PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指令期间，每个机器周期两次PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN信号将不出现。
EA(VPP)：当EA保持低电平时，则在此期间访问外部程序存储器（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，此期间访问内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V 编程电压VPP。
XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2：反向振荡放大器的输出端。
2.1.3 振荡器特性
XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石英振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。由于输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。
2.1.4 芯片擦除
整个EPROM阵列和三个被锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms 来完成。在芯片擦写操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。
此外，AT89S51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但RAM、定时器、计数器、串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。
2.2 高精度运算放大器OP07
1．图2-2为高精度运算放大器OP07引脚图：
图2-2 放大器OP07引脚图
2．OP07是高精度运算放大器，其特点为：
1）低的输入噪声电压幅度：0.35 μVP-P (0.1Hz～10Hz)；
2）极低的输入失调电压：10 μV；
3）极低的输入失调电压温漂：0.2 μV/ ℃；
4）具有长期的稳定性：0.2 μV/MO；
5）低的输入偏置电流：± 1uA；
6）高的共模抑制比：126dB；
7）宽的共模输入电压范围：±14V；
8）宽的电源电压范围：± 3V～± 22V；
9）可替代725、108A、741、AD510 等电路。
3．各引脚功能如下：
1）5脚NC为空，无需接线；
2）1、8脚可悬空也可以是用于调零的,即抵消偏移电压（或叫失调电压）.由于OP07的偏移电压本身已经很低（典型60uV最大150uV）,所以可以不接，如果要接，要求必须是高精度电位器（22圈的精密电位器）。如果接了，接不好反而容易引起毫伏级的误差；
3）2、3脚为信号输入引脚；
4）6脚为运放的输出引脚；
5）4、7脚分别为正、负电源引脚。
4．图2-3为OP07使用图：
图2-3 引脚使用图
2.3 集成温度传感器
2.3.1 AD590简介
集成温度传感器实质上是一种半导体集成电路，它是利用晶体管的b-e 结压降的不饱和值V 与热力学温度T 以及通过发射极电流I 的下述关系实现对温度的检测：
ln KIT
V I q =
（2-1）
式中 K —波尔兹常数
q —电子电荷绝对值
集成温度传感器因具有线性好、精度适中、灵敏度高、体积小、使用方便等优点，从而得到广泛应用。集成温度传感器的输出形式分为电压输出和电流输出两种。电压输出型的灵敏度一般为10mV/K ，温度0℃时输出为2.73V 。电流输出型的灵敏度一般为1mA/K 。
AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源。它的主要特性如下： 1．流过器件的电流（uA ）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数，即：
1Ir
T
=， （uA/K ） （2-2） 式中 Ir —流过器件（AD590）的电流，单位为uA
T —热力学温度，单位为K 2．AD590的测温范围为-55℃～+150℃；
3．AD590的电源电压范围为4V ～30V 。电流Ir 变化1uA ，相当于温度变化1K 。AD590可以承受44V 正向电压和20V 反向电压，因而器件反接也不会被损坏[9]；
4．输出电阻为710M Ω。
图2-4为AD590的管脚图及元件符号： 其中，1）1引脚接电源端；
2）2引脚经连接可调电阻后接地； 3）3引脚可以接地，也可以直接悬空。
+
图2-4 AD590管脚图及元件符号
AD590输出电流是以绝对温度零度（-273℃）为基准,每增加1℃,它会增加1μA 输出电流，因此在室温25℃时,其输出电流Iout=（273+25）=298μA 。
图2-5 AD590基本应用电路：
VCC
Uo
图2-5 基本应用电路
使用时 Uo 的值为Io 乘上10K,以室温25℃而言,输出值为10K×298μA=2.98V ；测量Uo 时,不可分出任何电流,否则测量值会不准。
2.3.2 AD590的工作原理
在被测温度一定时，AD590相当于一个恒流源，把它和5～30V 的直流电源相连，并在输出端串接一个1kΩ的恒值电阻，那么，此电阻上流过的电流将和被测温度成正比，此时电阻两端将会有1mV/K 的电压信号。其基本电路如图2-6所示。
I
图2-6 感温部分的核心电路
图2-6是利用ΔU BE 特性的集成PN 结传感器的感温部分核心电路。其中T1、T2起恒流作用，可用于使左右两支路的集电极电流I1和I2相等；T3、T4是感温用的晶体管，两个管的材质和工艺完全相同，但T3实质上是由n 个晶体管并联而成，因而其结面积是T4的n 倍。T3和T4的发射结电压U BE3和U BE4经反极性串联后加在电阻R 上，所以R 上端电压为ΔU BE 。因此，电流I 1为： I 1＝ΔU BE ／R 。
对于AD590，n ＝8，这样，电路的总电流将与热力学温度T 成正比，将此电流引至负载电阻R 2上便可得到与T 成正比的输出电压。由于利用了恒流特性，所以输出信号不受电源电压和导线电阻的影响。图2-6中的电阻R 是在硅板上形成的薄膜电阻，该电阻已用激光修正了其电阻值，因而在基准温度下可得到1μA ／K 的I 值。
图2-7所示是AD590的内部电路，图中的T1～T4相当于图2-6中的T1、T2，而T9，T11相当于图2-6中的T3、T4。R5、R6是薄膜工艺制成的低温度系数电阻，供出厂前调整之用。T7、T8，T10为对称的Wilson 电路，用来提高阻抗。T5、T12和T10为启动电路，其中T5为恒定偏置二极管。
1
图2-7 AD590内部电路
T6可用来防止电源反接时损坏电路，同时也可使左右两支路对称。R1，R2为发射极反馈电阻，可用于进一步提高阻抗。T1～T4是为热效应而设计的连接方式。而C1和R4则可用来防止寄生振荡。该电路的设计使得T9、T10、T11三者的发射极电流相等，并同为整个电路总电流I 的1/3。T9和T11的发射结面积比为8：1，T10和T11的发射结面积相等。
T9和T11的发射结电压互相反极性串联后加在电阻R5和R6上，因此可以写出：
65(2)3
BE R R I U -?= （2-3）
R6上只有T9的发射极电流，而R5上除了来自T10的发射极电流外，还有来自T11的发射极电流，所以R5上的压降是整个压降的2／3。
根据上式不难看出，要想改变ΔU BE ，可以在调整R5后再调整R6，而增大R5的效果和减小R6是一样的，其结果都会使ΔU BE 减小，不过，改变R5对ΔU BE 的影响更为显著，因为它前面的系数较大。实际上就是利用激光修正R5以进行粗调，修正R6以实现细调，最终使其在25℃之下使总电流I 达到1μA ／K 。
2.4 A/D转换器概述
2.4.1 A/D转换原理
在计算机实时测控和智能仪表等应用中，须将传感器检测到的连续变化的模拟量转换成离散的数字量，以便计算机处理，实现对这些量的实时测量和控制。实现模拟量到数字量转换的设备称为模数转换器，简称A/D转换器。
A/D转换是把模拟量信号转化成为与其大小成正比的数字量信号。A/D转换电路的种类很多，根据转换原理，目前常用的A/D转换电路主要分成逐次逼近式A/D转换器、双积分式A/D转换器、计数式A/D转换器和并行式A/D转换器。目前最常用的是逐次逼近式和双积分式，因此以逐次逼近式作为本设计的转换原理[10]。
逐次逼近式A/D转换器是目前种类繁多，应用最广的A/D转换器。图2-8是逐次逼近式A/D转换器的电路原理图，它由寄存器、D/A转换器、比较器和控制逻辑等部分组成。
逐次逼近式转换的基本原理是用一个计量单位使连续量整量化（简称量化），即用计量单位与连续量比较。把连续量变为计量单位的整数倍，略去小于计量单位的连续量部分。这样所得到的整数量即数字量。显然，计量单位越小，量化的误差也越小。
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
数
据
输
出
图2-8 逐次逼近式A/D转换器原理图
当模拟量Uin送入比较器后，启动信号（START）通过控制逻辑电路启动A/D开始转换，首先，置移位寄存器最高位（D7）为“1”，其余位清0，移位寄存器的内容经D/A转换后得到整个量程一半的模拟电压U1，与输入电压Uin比较。在Uin大于等于U1时，则保留D7=1;在Uin小于U1时，则D7位清0。然后，控制逻辑电路使移位寄存器下一位D6置“1”，与上次的结果一起经D/A转换后与Uin比较，重复上述过程，直至判别出D0位取1还是取0为止，此时，控制逻辑电路发出转换结束信号EOC。这样经过8次比较后，8位移位寄存器的内容就是转换后的数字量数据，经输出锁存器读出。整个转换过程就是这样一个逐次逼近的过程。常用的逐次逼近式A/D转换器有ADC0809、AD574等。
逐次逼近式A/D转换器的特点：这种转换器转换时间固定，他取决于位数和时钟周期，适用于变化过程较快的控制系统。转换精度主要取决于D/A转换器和比较器的精度，可达0.01%。转换结果也可以串行输出。这种转换器的性能适应大部分的应用场合，是应用广泛的一种A/D转换器[10]。
2.4.2 ADC0809简介
ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及与微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。它是逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接接口[11]。
（1）ADC0809的内部逻辑结构
由图2-9可知，ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D 转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。
（2）引脚说明（封装图如图2-10）
`
IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7
D0
D1
D2D3D4D5D7
D6
图2-9 ADC0809的内部逻辑结构 ADC0809
图2-10 ADC0809引脚图
IN0－IN7：8条模拟量输入通，ADC0809对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是0－5V ，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。
地址输入和控制线：ALE 为地址锁存允许输入线，高电平有效。当ALE 线为高电
平时，地址锁存与译码器将A、B和C三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道的模拟量进转换器进行转换。A、B和C为地址输入线，用于选通IN0－IN7上的一路模拟量输入。通道地址表如下表2-11所示。
表2-11 通道地址表
数字量输出及控制线：ST为转换启动信号。当ST出现上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开始进行A/D转换；在转换期间，ST应保持低电平。EOC为转换结束信号。当EOC为高电平时，表明转换结束；否则，表明正在进行A/D转换。OE为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE＝1，输出转换得到的数据；OE＝0，输出数据线呈高阻状态。D7－D0为数字量输出线。
CLK为时钟输入信号线。因ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用频率为500KHZ。
VREF（＋）、VREF（－）为参考电压输入。
2.4.3 ADC0809引脚与单片机连接
（1）ADC0809内部带有输出锁存器，可以与AT89S51单片机直接相连。
（2）初始化时，使ST和OE信号全为低电平。
（3）送要转换的哪一通道的地址到A，B，C端口上。
（4）在ST端给出一个至少有100ns宽的正脉冲信号。
（5）是否转换完毕，我们根据EOC信号来判断。
（6）当EOC变为高电平时，这时给OE为高电平，转换的数据就输出给单片机。
2.5 系统电路图
2.5.1 温度采集系统电路
1．温度实时采集系统电路如图2-12所示：
图2-12 温度采集电路图
1） AD590的输出电流I=（273+T ）μA （T 为摄氏温度），因此测量的电压Ui 为（273+T ）μA×10K=（2.73+T/100）V 。为了将电压测量出来又务须使输出电流不分流出来，我们使用电压跟随器其输出电压U12等于输入电压Ui 。
2）由于一般电源供应较多器件之后，电源是带杂波的，因此我们使用齐纳二极管作为稳压元件，再利用可变电阻分压,其输出电压U11需调整至2.73V 。
3）接下来我们使用差动放大器其输出U0为（20K/5K ）×（V2-V1）=T/5，如果现在为摄氏28℃，输出电压为1.40V ，输出电压接A/D 转换器，那么A/D 转换输出的数字量就和摄氏温度成线性比例关系。
2．加减运算电路的选择：
如图2-13所示为一级差分放大电路：
电路只有两个输入，且参数对称，则经运算放大器后的电压输出值如式（2-4）：
01211()f
R U U U R
=- （2-4）
11
U 12
U f
U
图2-13 差分比例运算电路
接口实验报告-基于51单片机的脉搏温度测试系统-
摘要 接口实验报告 题目：脉搏波体温自动采集系统院（系）：电子工程与自动化学院 专业：仪器仪表工程 学生姓名： 学号： 指导老师：李智 职称：教授 20 年8月28日 I
摘要 本文介绍了一种基于51单片机的心率体温采集系统。首先介绍了51系列单片机的内部相关配置、工作原理以及编程方法，其次介绍了温度传感器PT100的相关测温方法以及通过红外光电传感器TCRT5000对射的方法来抓取人体脉搏信号。此次设计的电路部分主要包括：传感测量电路、放大电路、滤波整形电路、AD转换电路、控制电路、电源供电电路等。上位机为通过VC编程界面。通过上位机按键控制，将PT100及TCRT5000输入的微弱信号进行放大整形，最后AD采集转换传送给单片机，在上位机界面上显示相关体温及心率信息。 本次硬件设计基于比较稳定可行、低成本的设计思想，软件设计采用模块化的设计方法，并且详细分析了红外传感器TCRT5000应用于心率测量上以及PT100应用于温度测量上的原理及优点，阐述了其他各配合电路的组成与工作特点，并且通过仿真进行电路的可行性验证，最后完成实物电路的设计，使得本次课题的预期结果得以实现。 关键词：51单片机；传感器；仿真；AD转换
Abstract Abstract This paper introduced a heart rate and body temperature acquisition system that based on 51 single chip microcomputer. First the internal configurations of 51 single chip microcomputer are introduced. And the paper also tell how 51 single chip microcomputer works and how can we program on it. Then the method of using temperature sensor PT100 to get body temperature is introduced, and we use infrared photoelectric sensor TCRT5000 to get the pulse signal of human body.The design of the circuit mainly comprises sensing circuit, amplifying circuit, filtering and shaping circuit, AD converting circuit, counting and displaying circuit, controlling circuit, power supplying circuit and so on. When the keyboard is pressed, the system starts to get signal. The small signal from PT100 and TCRT5000 will be amplified and shaped. Then ad converter will change the analog signal into digital signal and send to 51 single chip microcomputer. At last LCD1602 will display the information of body temperature and heart rate. Keywords: Piezoelectric sensors；control circuit；counters；Multisim2001 simulation software control circuit. III
基于AT89C51单片机的温度传感器
基于AT89C51单片机的温度传感器 目录 摘要.............................................................. I ABSTRACT........................................................... I I 第一章绪论 (1) 1.1 课题背景 (1) 1.2本课题研究意义 (2) 1.3本课题的任务 (2) 1.4系统整体目标 (2) 第二章方案论证比较与选择 (3) 2.1引言 (3) 2.2方案设计 (3) 2.2.1 设计方案一 (3) 2.2.2 设计方案二 (3) 2.2.3 设计方案三 (3) 2.3方案的比较与选择 (4) 2.4方案的阐述与论证 (4) 第三章硬件设计 (6) 3.1 温度传感器 (6) 3.1.1 温度传感器选用细则 (6) 3.1.2 温度传感器DS18B20 (7) 3.2.单片机系统设计 (13)
3.3显示电路设计.................................错误！未定义书签。 3.4键盘电路设计................................错误！未定义书签。 3.5报警电路设计.................................错误！未定义书签。 3.6通信模块设计.................................错误！未定义书签。 3.6.1 RS-232接口简介..............................错误！未定义书签。 3.6.2 MAX232芯片简介.............................错误！未定义书签。 3.6.3 PC机与单片机的串行通信接口电路.............错误！未定义书签。 第四章软件设计..................................错误！未定义书签。 4.1 软件开发工具的选择..........................错误！未定义书签。 4.2系统软件设计的一般原则.......................错误！未定义书签。 4..3系统软件设计的一般步骤......................错误！未定义书签。 4.4软件实现....................................错误！未定义书签。 4.4.1系统主程序流程图.........................错误！未定义书签。 4.4.2 传感器程序设计...........................错误！未定义书签。 4.4.3 显示程序设计.............................错误！未定义书签。 4.4.4 键盘程序设计.............................错误！未定义书签。 4.4.5 报警程序设计.............................错误！未定义书签。 4.4.6 通信模块程序设计.........................错误！未定义书签。 第五章调试与小结..................................错误！未定义书签。致谢...............................................错误！未定义书签。参考文献...........................................错误！未定义书签。附录...............................................错误！未定义书签。系统电路图.......................................错误！未定义书签。系统程序.........................................错误！未定义书签。
基于单片机的温度测量系统设计
基于STC单片机的温度测量系统的研究 摘要：本文针对现有温度测量方法线性度、灵敏度、抗振动性能较差的不足，提出了一种基于STC单片机，采用Pt1000温度传感器，通过间接测量铂热电阻阻值来实现温度测量的方案。重点介绍了，铂热电阻测量温度的原理，基于STC实现铂热电阻阻值测量，牛顿迭代法计算温度，给出了部分硬件、软件的设计方法。实验验证，该系统测量精度高，线性好，具有较强的实时性和可靠性，具有一定的工程价值。 关键词：STC单片机、Pt1000温度传感器、温度测量、铂热电阻阻值、牛顿迭代法。 Study of Temperature Measurement System based on STC single chip computer Zhang Yapeng,Wang Xiangting,Xu Enchun,Wei Maolin Abstract:A method to achieve temperature Measurement by the Indirect Measurement the resistance of platinum thermistor is proposed. It is realized by the single chip computer STC with Pt1000temperature sensor.The shortcomings of available methods whose Linearity, Sensitivity, and vibration resistance are worse are overcame by the proposed method. This paper emphasizes on the following aspects:the principle of temperature measurement by using platinum thermistor , the measurement of platinum thermistor’s resistance based on STC single chip computer, the calculating temperature by Newton Iteration Method. Parts of hardware and software are given. The experimental results demonstrate that the precision and linearity of the method is superior. It is also superior in real-time character and reliability and has a certain value in engineering application. Keywords: STC single chip computer，Pt1000temperature sensor，platinum thermistor’s resistance，Newton Iteration Method 0 引言 精密化学、生物医药、精细化工、精密仪器等领域对温度控制精度的要求极高，而温度控制的核心正是温度测量。 目前在国内，应用最广泛的测温方法有热电偶测温、集成式温度传感器、热敏电阻测温、铂热电阻测温四种方法。 (1) 热电偶的温度测量范围较广，结构简单，但是它的电动势小，灵敏度较差，误差较大，实际使用时必须加冷端补偿，使用不方便。 (2) 集成式温度传感器是新一代的温度传感器，具有体积小、重量轻、线性度好、性能稳定等优点，适于远距离测量和传输。但由于价格相对较为昂贵，在国内测温领域的应用还不是很广泛。 (3) 热敏电阻具有灵敏度高、功耗低、价格低廉等优点，但其阻值与温度变化成非线性关系，在测量精度较高的场合必须进行非线性处理，给计算带来不便，此外元件的稳定性以及互换性较差，从而使它的应用范围较小。 （4）铂热电阻具有输出电势大、线性度好、灵敏度高、抗振性能好等优点。虽然它 的价格相对于热敏电阻要高一些，但它的综合性能指标确是最好的。而且它在0~200°C范
一种新型多点测温系统的设计
一种新型多点测温系统的设计 一种新型多点测温系统的设计 1温度传感器DS18B20介绍 DALLAS公司单线数字温度传感器DS18B20是一种新的“一线器件”，它具有体积小、适用电压宽等特点。一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。DS18B20支持“一线总线”接口，测量温度范围为-55℃～+125℃，在-10℃～+85℃范围内，精度为±0.5℃；通过编程可实现9～12位的数字值读数方式；可以分别在93.75ms和750ms内将温度值转化为9位和12位的数字量。每个DS18B20具有唯一的64位长序列号，存放于DS18B20内部ROM只读存储器中。 DS18B20温度传感器的内部存储器包括1个高速暂存RAM和1个非易失性的电可擦除E2RAM，后者存放高温度和低温度触发器TH、TL和结构寄存器。暂存存储器包含了8个连续字节，前2字节为测得的温度信息，第1个字节为温度的低8位，第2个字节为温度的高8位。高8位中，前4位表示温度的正(全“0”)与负(全“1”)；第3个字节和第4个字节为TH、TL的易失性拷贝；第5个字节是结构寄存器的易失性拷贝，此三个字节内容在每次上电复位时被刷新；第6、7、8个字节用于内部计算；第9个字节为冗余检验字节。所以，读取温度信息字节中的内容，可以相应地转化为对应的温度值。表1列出了温度与温度字节间的对应关系。 2系统硬件结构 系统分为现场温度数据采集和上位监控PC两部分。图1为系统的结构图。需要指出的是，下位机可以脱离上位PC机而独立工作。增加上位机上位机的目的在于能够更方便地远离现场实现监控、管理。现场温度采集温度采集部分采用8051单片机作为中
基于单片机的多功能温度检测系统的设计翻译
基于单片机的多功能温度检测系统的设计一、引言 随着社会的发展和技术的进步，人们越来越注重温度检测与显示的重要性。温度检测与状态显示技术与设备已经普遍应用于各行各业，市场上的产品层出不穷。温度检测及显示也逐渐采用自动化控制技术来实现监控。本课题就是一个温度检测及状态显示的监控系统。二、系统方案 本系统采用AT89S52 作为该系统的单片机。系统整体硬件电路包括，电源电路，传感器电路，温度显示电路，上下限报警电路等如图1 所示。图中报警电路可以在被测温度不在上下限X围内时，发出报警鸣叫声音。温度控制的基本原理为:当DSl8B20 采集到温度信号后，将温度信号送至AT89S52 中处理，同时将温度送到LCD 液晶屏显示，单片机根据初始化设置的温度上下限进行判断处理，即如果温度大于所设的最高温度就启动风扇降温;如果温度小于所设定的最低温度就启动报警装置。温度控制器的原理图二三、系统硬件设计1.单 片机AT89S52 的介绍 AT89S52 是一种低功耗、高性能CMOS8 位微控制器,具有8K 可编Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash 允许程序存储器在系统编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU和在系统可编程Flash，使AT89S52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案[5]。AT89S52 具有以下标准功能：8k 字节Flash，256 字节RAM，32 位I/O 口线,看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6 向量2 级中断结构,全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2 种软
51单片机测温程序
#include
{ while(--i); } /****************************************** 此延时函数针对的是12Mhz的晶振 delay(0):延时518us 误差:518-2*256=6 delay(1):延时7us （原帖写"5us"是错的）delay(10):延时25us 误差:25-20=5 delay(20):延时45us 误差:45-40=5 delay(100):延时205us 误差:205-200=5 delay(200):延时405us 误差:405-400=5*/ voidshuma(uchar temp) { shi=temp/100; ge=temp%100/10; xiaoshu=temp%10; dula=1; P0=list[shi]; dula=0; P0=0xff; wela=1; P0=0xfe;
(完整word版)基于51单片机的温度控制系统设计
基于51单片机的水温自动控制系统 0 引言 在现代的各种工业生产中 ,很多地方都需要用到温度控制系统。而智能化的控制系统成为一种发展的趋势。本文所阐述的就是一种基于89C51单片机的温度控制系统。本温控系统可应用于温度范围30℃到96℃。 1 设计任务、要求和技术指标 1.1任务 设计并制作一水温自动控制系统，可以在一定范围（30℃到96℃）内自动调节温度，使水温保持在一定的范围（30℃到96℃）内。 1.2要求 （1）利用模拟温度传感器检测温度，要求检测电路尽可能简单。 （2）当液位低于某一值时，停止加热。 （3）用AD转换器把采集到的模拟温度值送入单片机。 （4）无竞争-冒险，无抖动。 1.3技术指标 （1）温度显示误差不超过1℃。 （2）温度显示范围为0℃—99℃。 （3）程序部分用PID算法实现温度自动控制。 （4）检测信号为电压信号。 2 方案分析与论证 2.1主控系统分析与论证 根据设计要求和所学的专业知识，采用AT89C51为本系统的核心控制器件。AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS 8位微处理器。其引脚图如图1所示。 2.2显示系统分析与论证 显示模块主要用于显示时间，由于显示范围为0～99℃，因此可采用两个共阴的数码管作为显示元件。在显示驱动电路中拟订了两种设计方案： 方案一：采用静态显示的方案 采用三片移位寄存器74LS164作为显示电路，其优点在于占用主控系统的I/O口少，编程简单且静态显示的内容无闪烁，但电路消耗的电流较大。 方案二：采用动态显示的方案 由单片机的I/O口直接带数码管实现动态显示，占用资源少，动态控制节省了驱动芯片的成本，节省了电 ,但编程比较复杂，亮度不如静态的好。 由于对电路的功耗要求不大，因此就在尽量节省I/O口线的前提下选用方案一的静态显示。
基于单片机的温度测量系统
基于51单片机的温度测量系统 来源：微计算机信息作者：赵娜赵刚于珍珠郭守清 摘要: 单片机在检测和控制系统中得到广泛的应用, 温度则是系统常需要测量、控制和保持的一个量。本文从硬件和软件两方面介绍了AT89C2051单片机温度控制系统的设计，对硬件原理图和程序框图作了简洁的描述。 关键词: 单片机AT89C2051;温度传感器DS18B20;温度;测量 引言 单片机在电子产品中的应用已经越来越广泛,并且在很多电子产品中也将其用到温度检测和温度控制。为此在本文中作者设计了基于atmel公司的AT89C2051的温度测量系统。这是一种低成本的利用单片机多余I/O口实现的温度检测电路, 该电路非常简单, 易于实现, 并且适用于几乎所有类型的单片机。 一.系统硬件设计 系统的硬件结构如图1所示。 数据采集 数据采集电路如图2所示, 由温度传感器DS18B20采集被控对象的实时温度, 提供给AT89C2051的口作为数据输入。在本次设计中我们所控的对象为所处室温。当然作为改进我们可以把传感器与电路板分离，由数据线相连进行通讯，便于测量多种对象。 DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，具有3引脚TO－92小体积封装形式；温度测量范围为－55℃～＋125℃,可编程为9位～12位A/D转换精度，测温分辨率可达℃，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出，支持3V～的电压范围，使系统设计更灵活、方便；其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生；多个DS18B20可以并联到3根或2根线上，CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。以上特点使DS18B20非常适用于远距离多点温度检测系统。分辨率设定，及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。DS18B20使电压、特性有更多的选择，让我们可以构建适合自己的经济的测温系统。如图2所示DS18B20的2脚DQ为数字信号输入/输出端；1脚GND为电源地；3脚VDD为外接供电电源输入端。 AT89C2051（以下简称2051）是一枚8051兼容的单片机微控器，与Intel的MCS-51完全兼容，内藏2K的可程序化Flash存储体，内部有128B字节的数据存储器空间，可直接推动LED，与8051完全相同，有15个可程序化的I/O点，分别是P1端口与P3端口（少了）。 接口电路 图2 单片机2051与温度传感器DS18B20的连接图 接口电路由ATMEL公司的2051单片机、ULN2003达林顿芯片、4511BCD译码器、串行EEPROM24C16（保存系统参数）、MAX232、数码管及外围电路构成, 单片机以并行通信方式从～口输出控制信号,通过4511BCD译码器译码，用2个共阴极LED静态显示温度的十位、
温度检测系统汇总
机电专业课程设计温度检测系统 学生姓名李晓晓 学院中国矿业大学年级专业2011机电专本指导教师孙长青完成日期2012年6月 前言
温度是表征物体冷热程度的物理量，是工业生产和自动控制中最常见的工艺参数之一，生产过程中常常需要对温度进行检测和监控。在传统的温度测控系统设计中，往往采用模拟技术进行设计，这样就不可避免地遇到诸如传感器外围电路复杂及抗干扰能力差等问题;而其中任何一环节处理不当，就会造成整个系统性能的下降。采用数字温度传感器与单片机组成的温度检测系统进行温度检测、数值显示和数据存储，体积减小，精度提高，抗干扰能力强，并可组网进行多点协测，还可以实现实时控制等技术，在现代工业生产中应用越来越广泛。 本设计就采用以51单片机为核心，和单总线数字式温度传感器DS18B20 模拟出一温度控制系统，当温度没有超过预设温度时数码管显示当前温度，此本系统就是一个温度计。当温度超过预设温度时电路中的发光二极管就会闪烁报警，当温度降下时就停止闪烁，此时本系统就是一个温度监控器。以DS18B20 为代表的新型单总线数字式温度传感器集温度测量和A/D转换于一体,直接输出数字量，与单片机接口电路结构简单，广泛使用于距离远、节点分布多的场合，具有较强的推广应用价值。 目录
前言 (1) 1 总体设计方案 (3) 1.1设计的目的及意义 (3) 1.2总体设计思路 (3) 1.3总体设计方案设计 (3) 2 系统的硬件结构设计 (4) 2.1器件的选择 (4) 2.2电路设计及功能 (8) 2.3单片机的内部资源 (9) 2.4芯片DS18B20器件介绍 (10) 3 系统的软件设计 (13) 3.1设计的流程图 (13) 3.2系统部分程序的设计和分析 (14) 结论 (16) 附录Ⅰ程序设计 (17) 附录Ⅱ参考文献 (21) 附录Ⅲ结束语 (22) 附录Ⅳ实物照片 (23) 1 总体方案设计
基于DS18B20的多点温度测量系统设计
一、绪论 1.1 课题来源 温度是一个和人们生活环境有着密切关系的物理量，也是一种在生产、科研、生活中需要测量和控制的重要物理量，是国际单位制七个基本量之一，同时它也是一种最基本的环境参数。人民的生活与环境温度息息相关，物理、化学、生物等学科都离不开温度。在工业生产和实验研究中，在电力、化工、石油、冶金、机械制造、大型仓储室、实验室、农场塑料大棚甚至人们的居室里经常需要对环境温度进行检测，并根据实际的要求对环境温度进行控制。比如，发电厂锅炉的温度必须控制在一定的范围之内；许多化学反应的工艺过程必须在适当的温度下才能正常进行。炼油过程中，原油必须在不同的温度和压力条件下进行分流才能得到汽油、柴油、煤油等产品；没有合适的温度环境，许多电子设备不能正常工作，粮仓的储粮就会变质霉烂，酒类的品质就没有保障。可见，研究温度的测量具有重要的理论意义和推广价值。 随着现代计算机和自动化技术的发展，作为各种信息的感知、采集、转换、传输相处理的功能器件，温度传感器的作用日益突出，成为自动检测、自动控制系统和计量测试中不可缺少的重要技术工具，其应用已遍及工农业生产和日常生活的各个领域。本设计就是为了满足人们在生活生产中对温度测量系统方面的需求。 本设计要求系统测量的温度的点数为4个，测量精度为0.5℃，测温范围为-20℃～+80℃。采用液晶显示温度值和路数，显示格式为:温度的符号位,整数部分,小数部分,最后一位显示℃。显示数据每一秒刷新一次。 1.2 课题研究的意义 21世纪科学技术的发展日新月异，科技的进步带动了测量技术的发展，现代控制设备的性能和结构发生了巨大的变化，我们已经进入了高速发展的信息时代，测量技术也成为当今科技的主流之一，被广泛地应用于生产的各个领域。对于本次设计，其目的在于： （1）掌握数字温度传感器DS18B20的原理、性能、使用特点和方法，利用C51对系统进行编程。
基于AT89C51单片机的测温系统
引言 本文主要介绍了一个基于AT89C51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，并介绍了利用C语言编程对DS18B20的访问，该系统可以方便的实现实现温度采集和显示，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。DS18B20与AT89C51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。数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便、测温范围广、测温精确、功能多样话等优点。其主要用于对测温要求准确度比较高的场所，或科研实验室使用，该设计使用STC89C52单片机作控制器，数字温度传感器DS18B20测量温度，单片机接受传感器输出，经处理用LED数码管实现温度值显示。 .
一、设计要求 通过基于MCS-51系列单片机AT89C51和DS18B20温度传感器检测温度，熟悉芯片的使用，温度传感器的功能，数码显示管的使用，C语言的设计；并且把我们这一年所学的数字和模拟电子技术、检测技术、单片机应用等知识，通过理论联系实际，从题目分析、电路设计调试、程序编制调试到传感器的选定等这一完整的实验过程，培养了学生正确的设计思想，使学生充分发挥主观能动性，去独立解决实际问题，以达到提升学生的综合能力、动手能力、文献资料查阅能力的作用，为毕业设计和以后工作打下一个良好的基础。 以MCS-51系列单片机为核心器件，组成一个数字温度计，采用数字温度传感器DS18B20为检测器件，进行单点温度检测，检测精度为0.5摄氏度。温度显示采用3位LED数码管显示，两位整数，一位小数。具有键盘输入上下限功能，超过上下限温度时，进行声音报警。 二、基本原理 原理简述：数字温度传感器DS1820把温度信息转换为数字格式；通过“1－线协议”，单片机获取指定传感器的数字温度信息，并显示到显示设备上。通过键盘，单片机可根据程序指令实现更灵活的功能，如单点检测、轮转检测、越数字温度传感器的温度检测及显示的系统原理图如图DS1820限检测等。基于 图 2.1 基于DS1820的温度检测系统框图 三：主要器件介绍（时序图及各命令序列，温度如何计算等） 系统总体设计框图 由于DS18B20数字温度传感器具有单总线的独特优点，可以使用户轻松地组建起传感器网络，并可使多点温度测量电路变得简单、可靠，所以在该设计中采用DS18B20数字温度传感器测量温度。 测温电路设计总体设计框图如图所示，控制器采用单片机AT89S52，温度传感器采用DS18B20，显示采用4位LED数码管，报警采用蜂鸣器、LED灯实现，键盘用来设定报警上下限温度。 .. . 测温电路设计总体设计框图图3.11.控制模块 AT89S52单片机是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含有8kb的可系统编程的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公
基于51单片机的温度控制系统的设计
基于单片机的温度控制系统设计 1.设计要求 要求设计一个温度测量系统，在超过限制值的时候能进行声光报警。具体设计要求如下： ①数码管或液晶显示屏显示室内当前的温度； ②在不超过最高温度的情况下，能够通过按键设置想要的温度并显示；设有四个按键，分别是设置键、加1键、减1键和启动/复位键； ③DS18B20温度采集； ④超过设置值的±5℃时发出超限报警，采用声光报警，上限报警用红灯指示，下限报警用黄灯指示，正常用绿灯指示。 2.方案论证 根据设计要求，本次设计是基于单片机的课程设计，由于实现功能比较简单，我们学习中接触到的51系列单片机完全可以实现上述功能，因此可以选用AT89C51单片机。温度采集直接可以用设计要求中所要求的DS18B20。报警和指示模块中，可以选用3种不同颜色的LED灯作为指示灯，报警鸣笛采用蜂鸣器。显示模块有两种方案可供选择。 方案一：使用LED数码管显示采集温度和设定温度； 方案二：使用LCD液晶显示屏来显示采集温度和设定温度。 LED数码管结构简单，使用方便，但在使用时，若用动态显示则需要不断更改位选和段选信号，且显示时数码管不断闪动，使人眼容易疲劳；若采用静态显示则又需要更多硬件支持。LCD显示屏可识别性较好，背光亮度可调，而且比LED 数码管显示更多字符，但是编程要求比LED数码管要高。综合考虑之后，我选用了LCD显示屏作为温度显示器件，由于显示字符多，在进行上下限警戒值设定时同样可以采集并显示当前温度，可以直观的看到实际温度与警戒温度的对比。LCD 显示模块可以选用RT1602C。
3.硬件设计 根据设计要求，硬件系统主要包含6个部分，即单片机时钟电路、复位电路、键盘接口模块、温度采集模块、LCD 显示模块、报警与指示模块。其相互联系如下图1所示： 图1 硬件电路设计框图 单片机时钟电路 形成单片机时钟信号的方式有内部时钟方式和外部时钟方式。本次设计采用内部时钟方式，如图2所示。 单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别为此放大器的输入端和输出端，其频率范围为~12MHz ，经由片外晶体振荡器或陶瓷振荡器与两个匹配电容一 起形成了一个自激振荡电路，为单片机提供时钟源。 复位电路 复位是单片机的初始化操作，其作用是使CPU 和系统中的其他部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作，以防止电源系统不稳定造成CPU 工作不正常。在系统中，有时会出现工作不正常的情况，为了从异常状态中恢复，同时也为了系统调试方便，需要设计一个复位电路。 单片机的复位电路有上电复位和按键复位两种形式，因为本次设计要求需要有启动/复位键，因此本次设计采用按键复位，如图3。复位电路主要完成系统 图2 单片机内部时钟方式电路 图3 单片机按键复位电路
基于单片机测温系统意义
摘要 目前，在自动控制领域用温度作为一种控制量对系统进行自动控制已经越来越普遍。针对这种实际情况本文设计了一种简单实用的温度报警系统。本设计采用了单片机AT89S52和温度传感器DS18B20组成了温度自动测控系统，可根据实际需要任意设定温度值，并进行自动控制。在此设计中利用了AT89S52单片机作为主控制器件，DS18B20作为测温传感器通过LCD数码管串口传送数据，实现温度显示。通过DS18B20直接读取被测温度值，进行数据转换，能够设置温度上下限来设置报警温度。并且在到达报警温度后，系统会自动报警。 关键词：自动控制温度单片机报警
Abstract Now it is very common to use temperature as a control volume to achieve automatic control. This paper designed a simple and practical auto temperature alarm system to meet the actual condition. This design uses a microcontroller AT89S52 and temperature sensor DS18B20 automatic temperature control system formed can be arbitrarily set the temperature according to the actual value and for automatic control. In this design using the AT89S52 microcontroller as the main control device, DS18B20 as an LCD digital temperature sensor tube through the serial transmission of data, to achieve temperature display. DS18B20 measured by direct reading temperature values, data conversion, to set the temperature to set the alarm on the lower temperature. And the temperature reaching the alarm, the system will automatically alarm. Keywords: achieve automatic control temperature AT89S52 alarm
简单多点温度测量系统课程设计
课程设计报告（2010 —2011 年度第2学期） 题目：基于DS18B20的多点温度测量系统 院系： 姓名： 学号： 专业： 指导老师： 2011年5 月22 日
目录 1设计要求…………………………………………………………………………2设计的作用、目的………………………………………………………………3设计的具体实现…………………………………………………………………. 3.1系统概述……………………………………………………………………. 3.2单元电路设计与分析……………………………………………………… 3.3电路的安装与调试…………………………………………………………4心得体会及建议………………………………………………………………… 4.1心得体会…………………………………………………………………… 4.2建议…………………………………………………………………………5附录………………………………………………………………………………6参考文献…………………………………………………………………………
基于DS12B20的多点温度测量系统设计报告 1设计要求 运用DS12B20温度测量芯片实现一个多点温度测量系统，要求如下： （1）．测量点为两点。 （2）．测量的温度为-40~+40°C （3）．温度测量的精度为±0.5°C （4）．测量系统的响应时间要小于1S。 （5）．温度数据的传输方式采用串行数据传送的方式。 2 设计的作用、目的 通过本设计可以进一步了解熟悉单片机的控制原理以及外设与单片机的数据通信方法，尤其是串行通信方法以及单片机与外设间的接口问题。 本设计旨在提高学生的实际应用系统开发能力，增长学生动手实践经验，激起学生学以致用的兴趣。 3设计的具体实现 3.1系统概述 本系统分为温度采集模块、核心处理模块、控制模块和显示模块。温度采集模块由DS18B20温度测量芯片构成，它负责测量温度后将温度量转化为数字信号，传输到数据处理模块；核心处理模块由AT89S52单片机组成，它负责与温度采集模块进行数据通信、对数据进行操作处理已经对各种外设的响应与控制；控制模块由几个按键组成，实现对测量点的选择以及电路复位的操作；显示模块由一块四位的八段译码显示管和驱动芯片组成，它的作用是显示测量的温度值。 系统模块组成图：
一种多点测温系统的设计
一种多点测温系统的设计 1 温度传感器DS18B20 介绍DALLAS 公司单线数字温度传感器DS18B20 是一种新的“一线器件”，它具有体积小、适用电压宽等特点。一线总线独特而 且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新 概念。DS18B20 支持“一线总线”接口，测量温度范围为-55℃～+125℃，在- 10℃～+85℃范围内，精度为±0.5℃；通过编程可实现9～12 位的数字值读数方式；可以分别在93.75ms 和750ms 内将温度值转化为9 位和12 位的数字量。每个DS18B20 具有唯一的64 位长序列号，存放于DS18B20 内部ROM 只读存储器中。DS18B20 温度传感器的内部存储器包括1 个高速暂存RAM 和1 个非易失性的电可擦除E2RAM，后者存放高温度和低温度触发器TH、TL 和结 构寄存器。暂存存储器包含了8 个连续字节，前2 字节为测得的温度信息，第 1 个字节为温度的低8 位，第 2 个字节为温度的高8 位。高8 位中，前4 位表示温度的正(全“0”)与负(全“1”)；第 3 个字节和第 4 个字节为TH、TL 的易失性 拷贝；第5 个字节是结构寄存器的易失性拷贝，此三个字节内容在每次上电复 位时被刷新；第6、7、8 个字节用于内部计算；第9 个字节为冗余检验字节。所以，读取温度信息字节中的内容，可以相应地转化为对应的温度值。表1 列 出了温度与温度字节间的对应关系。 2 系统硬件结构系统分为现场温度数据采集和上位监控PC 两部分。图1 为系统的结构图。需要指出的是，下位机可以脱离上位PC 机而独立工作。增加 上位机的目的在于能够更方便地远离现场实现监控、管理。现场温度采集部分 采用8051 单片机作为中央处理器，在P1.0 口挂接10 个DS18B20 传感器，对10 个点的温度进行检测。非易失性RAM 用作系统温度采集及运行参数等的缓 冲区。上位PC 机通过RS485 通信接口与现场单片微处理器通信，对系统进行
基于51单片机的温度警报器的设计
西安文理学院物理与机械电子工程学院课程设计任务书
目录 摘要 (3) 1 引言 (3) 1.1课题背景 (3) 1.2研究内容和意义 (5) 2 芯片介绍 (5) 2.1 DS18B20概述 (5) 2.1.1 DS18B20封装形式及引脚功能 (6) 2.1.2 DS18B20内部结构 (6) 2.1.3 DS18B20供电方式 (9) 2.1.4 DS18B20的测温原理 (10) 2.1.5 DS18B20的ROM命令 (11) 2.2 AT89C52概述 (13) 2.2.1单片机AT89C52介绍 (13) 2.2.2功能特性概述 (13) 3 系统硬件设计 (13) 3.1 单片机最小系统的设计 (13) 3.2 温度采集电路的设计 (14) 3.3 LED显示报警电路的设计 (15) 4 系统软件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 4.1 流程图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 4.2 温度报警器程序．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16 4.3 总电路图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 19 5总结 (20)
摘要 随着时代的进步和发展，温度的测试已经影响到我们的生活、工作、科研、各个领域，已经成为了一种非常重要的事情，因此设计一个温度测试的系统势在必行。 本文主要介绍了一个基于AT89C52单片机的数字温度报警器系统。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，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温度的采集和报警，并可以根据需要任意上下限报警温度，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，也可以当做温度处理模块潜入其他系统中，作为其他主系统的辅助扩展。DS18B20与AT89C52结合实现最简温度报警系统，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；温度检测；AT89C52;DS18B20; 1 引言 1.1课题背景 温度是工业对象中主要的被控参数之一，如冶金、机械、食品、化工各类工业生产中，广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等，对工件的温度处理要求严格控制。随着科学技术的发展，要求温度测量的范围向深度和广度发展，以满足工业生产和科学技术的要求。 基于AT89C51单片机提高了系统的可移植性、扩展性，利于现代测控、自动化、电气技术等专业实训要求。以单片机为核心设计的温度报警器，具有安全可靠、操作简单方便、智能控制等优点。 温度对于工业生产如此重要，由此推进了温度传感器的发展。温度传感器主要经过了三个发展阶段[1]： （1）模拟集成温度传感器。该传感器是采用硅半导体集成工艺制成，因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器。此种传感器具有功能单一(仅测量温度)、