(完整版)基于单片机的多点温度检测系统毕业设计论文
基于单片机的多点温度检测系统_毕业论文 精品

基于单片机的多点温度检测系统【摘要】温度是一个和人们息息相关的物理量,温度的变化会给我们带来重大的影响,因此对温度的检测控制非常重要,其检测控制一般使用各式各样的传感器。
本设计使用的是DS18B20,它是一种可组网的高精度数字式温度传感器,由于其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。
本文结合实际使用经验,介绍了DS18B20数字温度传感器在单片机下的硬件连接及软件编程,并给出了软件流程图该系统由上位机和下位机两大部分组成。
下位机实现温度的检测并提供标准RS232通信接口,芯片使用了ATMEL公司的AT89C51单片机和DALLAS公司的DS18B20数字温度传感器。
上位机部分使用了通用PC。
该系统可应用于仓库测温、楼宇空调控制和生产过程监控等领域【关键字】:温度测量;单总线;数字温度传感器;单片机【Abstract】Temperature is a physical quantity and the people closely linked, the changes in temperature will bring significant influence to us, so the detection of the temperature control is very important, the general useof every kind of sensor detection and control.This design is the use of DS18B20, it is a high precision digital temperature sensor network, because of its unique advantages of single bus, users can easily set up a sensor network, and can make the multi-point temperature measurement circuit is simple, reliable and become. In this paper, combining with practical experience, introduces the hardware of digital temperature sensor DS18B20 with single chip and software programming, and givesthe software flow chartThe system consists of host computer and slave computer of twoparts. Lower machine to achieve the temperature detection andprovide standard RS232 communication interface chip, use DS18B20 digital temperature sensor AT89C51 chip of ATMEL company and the DALLAS company. PC part using the generic PC. The system can be applied to the storage temperature, building air conditioning control andproduction process monitoring and other fields【key words 】: temperature measurement,Single bus,Digital temperature sensor,singlechip目录【摘要】 (1)一、绪论 (4)1.1 系统背景 (4)1.2 系统概述 (4)二、方案论证 (5)2.1 传感器部分 (5)2.2 主控制部分 (6)2.3系统方案 (7)三、硬件设计 (8)3.1 主控制器 (8)3.2 温度传感器 (12)3.3 温度测试电路 (17)3.4 键盘与显示电路 (18)3.5 电源以及看门狗电路 (26)四、软件设计 (29)4.1 概述 (29)4.2 程序设计 (29)五、结语 (32)参考文献 (33)致谢 (34)附录 (35)附录一:温度测试子程序流程图 (33)附录二主电路电气原理图 (34)基于单片机的多点温度检测系统第一章绪论1.1 系统背景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翻天覆地的变化。
基于单片机的多点温度监测系统设计与仿真毕业设计

毕业设计题目基于单片机的多点温度监测系统设计与仿真毕业设计(论文)任务书题目基于单片机的多点温度监测系统设计与仿真专业电气工程及其自动化学号201350712130 姓名宋红娜主要内容:1.系统硬件设计。
2.模块化设计。
3.主控电路的设计。
4.系统设计的仿真实现。
基本要求:1.能够实时测量对象温度,超过设定值声光报警。
2.DS18B20测温范围-55o C~+128o C,以0.1o C递增。
3.得到优化的仿真软件程序;蜂鸣器的原理是由振动产生声音。
主要参考资料:[1] 张开生,郭国法.MCS-51单片机温度控制系统的设计[J].微计算机信息,2005,21(7) 68-69[2] 余发山,王福忠.单片机原理及应用技术[M].中国矿业大学出版社,2007.[3] 何立民.单片机应用技术选编[M].北京:北京航空航天大学出版社,2004.[4] 高云红.数字温度传感器在多点温度测量系统中的应用[J].沈阳航空工业学院学报,2006,(02):61-63.完成期限:指导教师签名:专业负责人签名:年月日目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 绪论 (1)1.1课题设计的背景 ............................................................1謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。
1.2课题研究的目的和意义 ................................................1厦礴恳蹒骈時盡继價骚。
1.3国内外发展的现状及水平 ............................................2茕桢广鳓鯡选块网羈泪。
1.4课题设计的主要内容 ....................................................3鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。
2 方案的论证比较与选择 (4)2.1方案设计 ........................................................................4預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。
基于单片机的多点无线温度监控系统设计-毕业设计

基于单片机的多点无线温度监控系统设计前言在工业生产中,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,温度控制也越来越重要。
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和控制。
采用单片机对温度进行控制不仅具有控制方便、简单和灵活性大等优点,而且可以大幅度提高被控温度的技术指标,从而能够大大的提高产品的质量和数量。
因此,单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的控制问题。
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控制。
因此,单片机广泛用于现代工业控制中。
随着“信息时代”的到来,作为获取信息的手段——传感器技术得到了显著的进步,其应用领域越来越广泛,对其要求越来越高,需求越来越迫切。
传感器技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。
因此,了解并掌握各类传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。
由于传感器能将各种物理量、化学量和生物量等信号转变为电信号,使得人们可以利用计算机实现自动测量、信息处理和自动控制,但是它们都不同程度地存在温漂和非线性等影响因素。
传感器主要用于测量和控制系统,它的性能好坏直接影响系统的性能。
因此,不仅必须掌握各类传感器的结构、原理及其性能指标,还必须懂得传感器经过适当的接口电路调整才能满足信号的处理、显示和控制的要求,而且只有通过对传感器应用实例的原理和智能传感器实例的分析了解,才能将传感器和信息通信和信息处理结合起来,适应传感器的生产、研制、开发和应用。
另一方面,传感器的被测信号来自于各个应用领域,每个领域都为了改革生产力、提高工效和时效,各自都在开发研制适合应用的传感器,于是种类繁多的新型传感器及传感器系统不断涌现。
温度传感器是其中重要的一类传感器。
其发展速度之快,以及其应用之广,并且还有很大潜力。
为了提高对传感器的认识和了解,尤其是对温度传感器的深入研究以及其用法与用途,基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。
基于单片机的多点温度检测系统设计_毕业设计

基于STC89C52单片机的多点温度检测系统设计摘要随着社会进步和工业技术的发展,人们越来越重视温度因素,许多产品对温度范围要求严格,而目前市场上存在的温度检测仪器普遍都是单点测量,同时有温度信息传递不及时、精度不够的缺点,不利于工业控制者根据温度变化及时做出决定。
在这样的形势下,开发一种可以同时测量多点,并且实时性高、精度高,能够综合处理多点温度信息的测量系统就很有必要。
本文详细阐述了以单片机为核心的温度控制系统。
它是利用热敏电阻采集温度信号,将阻值变化转换为电压信号,经放大电路放大、A/D转换后送到单片机中,并将与其设定温度限值比较,控制温度在一定范围内,从而构成了一个多路温度控制系统。
最后针对温度控制系统进行了Proteus实验仿真,通过对仿真的分析表明本文所述的基于单片机的多路温度采集系统的设计的合理性和有效性。
关键词:单片机;温度显示;多路数据采集;热敏电阻Based on the STC89C52 MCU multipointtemperature measurement system designAbstractAs the industry and the society developing, the temperature becomes more and more important and a lot of products are sensitive to temperature. However, temperature-measuring apparatus in the market now only can check and measure the temperature of one point, at the same time, the temperature information is not real time and the precision is low. It takes a great of troubles for the industry-controllers to make decision. In this situation, design and implement one applicable system which can watch measure and control the temperature and the measuring results is real time and the precision is great is more essential. In order to meeting this application, this paper talks about The Multiple-Point’s temperature Measuring System.In this paper, it detailed temperature control system with the core single chip microcomputer. It is a collection of temperature using temperature sensor signal, the signal into voltage signal amplification by the amplifier circuit, A/D conversion to the signal chip and compared with the set temperature. Finally, temperature control system for the experimental simulation, the analysis of simulation described in this article shows that the design of temperature control system based on Microcontroller is availability and rationality.Keywords: Microcontroller;Temperature control system;Date Acquisition;Thermistor目录摘要 (I)Abstract ...................................................................................................................................................... I I 目录 (III)第一章绪论 (1)1.1 本课题研究意义 (1)1.2 本课题研究现状 (1)1.3 本课题设计任务及要求 (1)第二章Proteus仿真软件 (3)2.1 proteus 单片机仿真软件简介 (3)2.2 Proteus仿真过程说明 (4)第三章系统总体方案设计 (7)3.1系统总体设计 (7)3.2方案原理说明 (8)3.3总体设计方案论证 (8)第四章硬件电路的设计 (9)4.1 测温电路的设计 (9)4.1.1热敏电阻的选择 (9)4.1.2测温电路的方案论证 (10)4.2 A/D转化电路的设计 (12)4.2.1 方案论证 (12)4.2.2 ADC0809芯片的引脚功能 (13)4.2.3 ADC0809与单片机的连接 (14)4.3 主控模块STC89C52 (15)4.3.1 STC89C52简介 (15)4.3.2单片时钟电路的设计 (16)4.3.3单片机复位电路设计 (16)4.4 扩展I/O接口芯片 (17)4.4.1方案论证 (17)4.4.2芯片引脚功能介绍 (17)4.4.3 8255A与单片机连接 (18)4.5显示电路的设计 (18)4.5.1方案论证与选择 (18)4.6 报警电路的设计 (19)4.7 按键控制电路的设计 (20)4.7.1方案论证与选择 (20)第五章系统软件设计 (22)5.1 程序总体设计 (22)5.2 主程序流程图 (22)5.3温度检测子程序流程图 (23)5.4 温度显示子程序流程图 (24)5.5定时子程序流程图 (25)5.6 外部中断调节温度限值子程序流程图 (26)5.7 外部中断选择查看子程序流程图 (27)5.8 求平均值子程序和BCD转换子程序流程图 (28)第六章硬件电路调试和软件测试 (29)6.1 测温电路调试 (29)6.2主电路调试 (31)6.3 错误分析与解决方案 (36)总结与展望 (37)致谢 (38)参考文献 (39)附录 (40)元件清单 (40)热敏电阻温度/阻值表 (41)程序清单 (42)第一章绪论1.1 本课题研究意义单片机自问世以来,性能不断提高和完善,其资源又能满足很多应用场合的需要,加之单片机具有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等特点,因此,在工业控制、智能仪器仪表、数据采集和处理、通信系统、高级计算器、家用电器等领域的应用日益广泛,并且正在逐步取代现有的多片微机应用系统。
单片机温度监测系统设计毕业论文

目录第一部分设计任务与调研 (2)1.毕业设计的主要任务 (2)第二部分设计说明 (3)1.理论分析 (3)2.设计方案(构思、分析、确定) (4)3.单片机温度检测系统设计 (5)4.单片机最小系统 (5)5.显示与报警模块设计 (9)第三部分设计成果 (11)1设计成果 (11)2作品的特点 (11)3佐证材料:单片机系统程序 (12)第四部分结束语 (23)第五部分致谢 (24)第六部分参考文献 (25)第一部分设计任务与调研1.毕业设计的主要任务温度往往是一个很重要的量,需要准确地加以控制。
除了这些部门之外,温度控制系统还广泛应用于其他领域,是用途很广的一类工业控制系统。
温度控制系统常用来保持温度恒定或者使温度按照某种规定的程序变化。
现要求能广泛工厂、民居的基于单片机的温度检测系统.2.设计的思路本设计的整体思路:利用流过热敏电阻电流随温度线性变化的关系,将电流的变化转化为电压的变化,即0℃时输出电压为0V显示在数码管上的数值为00.0。
当40℃时输出电压通过A/D转换器输出处理显示为40.0。
即在0~40℃的温度变化过程中,电压变化对应温度变化。
数码管上的数值就是对应于所测量的实际温度值。
测量过程中可通过独立按键,设置测量温度上下限数值(上限>下限),设置成功后,系统测量实时温度,当前温度高于上限值或低于下限值,通过蜂鸣器报警。
3.调研的目的和总结随着现代工业的逐步发展,在工业生产中,温度、压力、流量和液位是四种最常见的过程变量。
其中,温度是一个非常重要的过程变量。
列如:在冶金工业、化工工业、电力工业、机械加工和食品加工等许多领域,都需要对各种加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉的温度进行即监测控制。
然而,用常规的控制方法,潜力是有限的,难以满足较高的性能要求。
采用单片机来对它们进行温度监测控制不仅具有控制方便、简单和灵活性大的优点,而且可以大幅度的提高被监测温度的技术指标,从而能够大大的提高产品的质量和数量。
毕业设计论文 基于单片机的温度测量系统

毕业论文基于单片机的温度测量系统学生姓名:xxx学号:0xxxxxxxxx所在系部:电气信息工程系专业班级:0x电子信息工程技术gz二班指导教师:xx 讲师日期:二○○x年x月毕业设计(论文)任务书系部xxxxxxx 指导教师xx 职称讲师学生姓名xxx 专业班级xxxxx 学号xxxxxxxxxx 设计题目基于单片机的温度测量系统设计内容目标和要求(设计内容目标和要求、设计进度等)毕业设计的目标:本设计包括确定控制任务、系统总体方案设计、硬件系统设计的设计等,使学生进一步学习与理解基于单片机温度测量系统的原理,巩固与综合专业基础知识和相关专业课程知识,提高学生运用理论知识解决实际问题的实践技能。
毕业设计的要求:设计基于单片机的温度测量系统,针对温室智能化控制存在的诸多因子,将智能传感器监测和单片机控制相结合,提出了基于单片机的温度检测系统设计方案。
毕业设计的设计进度:1.根据题目要求的指标,通过查阅有关资料,确定系统设计方案,并设计其硬件电路图;2.画出电路原理图,分析主要模块的功能及他们之间的数据传输和控制关系;3.完成毕业设计。
指导教师签名:年月日系部审核此表由指导教师填写由所在系部审核1毕业设计(论文)学生开题报告课题名称基于单片机的温度测量系统课题来源老师指定课题类型EX 指导教师xx学生姓名xxx 学号xxxxxxxxxx 专业班级xxxxxx开题报告内容一、本课题的目的及研究意义:1. 课题的研究现状及趋势在人类的生活环境中,温度扮演着极其重要的角色。
无论你生活在哪里,从事什么工作,无时无刻不在与温度打着交道。
自18世纪工业革命以来,工业发展与是否能掌握温度有着密切的联系。
在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等行业,可以说几乎80%的工业部门都不得不考虑着温度的因素。
温度不但对于工业如此重要,在农业生产中温度的监测与控制也有着十分重要的意义。
本课题围绕应用于温室大棚的基于单片机的温度测控系统展开应用研究工作。
多点温度检测系统毕业论文
摘要随着时代的发展、社会的进步、科学技术的不断提高,对温度测量的范围要求不断增大,同时对温度测量的精度要求也不断提高。
因此,对如何方便、精确、实时的测量温度的研究也成为一个重要的研究课题。
本课题设计了一种基于单片机的具有多路采集通道的高精度的数字温度检测系统。
通过对各种温度传感器的研究与比较,对不同实现方案的深入论证,设计了包括温度信号处理,液晶显示,报警设置等在内的完整系统。
本设计的CPU采用以AT89C51为主控芯片的单片机系统,主要由18B20温度传感器作为信号采集装置,对8路温度信号进行采集后在LCD1602上显示。
本文主要使用C语言进行程序编写,通过程序与硬件仿真的配合,最终可以实现具有正常监测,指定通道检测,循环通道检测,报警上下限设置、报警和时钟显示等功能的多路温度检测系统设计。
关键字:AT89C51,18B20,LCD1602液晶显示,报警,时钟Multi point temperature detection system designAbstractThe continuous improvement of science and technology, the temperature measuring range requirements continue to increase, while the temperature measurement accuracy requirements are also rising.Therefore, on how convenient, precise, real-time measurement and control of temperature of the study also become an important research subject.This topic design based on single chip with multiplex acquisition channel of high precision, wide range of intelligent temperature control system.Through a variety of temperature sensor research and comparison of different scheme, argumentation, design including temperature signal processing, liquid crystal display, alarm settings including a complete system.The design of CPU using AT89C51as main control chip microcontroller system, mainly by the 18B20temperature sensor as a signal collecting device, the8 way temperature signal acquisition in a LCD1602 display.This paper will mainly use the C language program, through the program and hardware simulation match, ultimately having normal monitoring, designated channel monitoring, circulation channel monitoring, alarm limit settings, alarm and clock display function of multi channel temperature control system design. Keywords:AT89C51 18B20 LCD1602 Alarm Clock目录1 绪论 (1)1.1 系统背景 (1)1.2 系统概述 (1)1.3 本设计内容及性能指标 (2)2 方案的论证 (2)2.1 传感器的选择 (2)2.2 主控制部分的选择 (3)2.3 液晶显示方案简介 (3)的基本参数及引脚功能 (4)的指令说明及时序 (6)的RAM地址映射及标准字库表 (8)2.4 系统总体设计方案 (9)3 系统的硬件电路设计 (11)3.1 DS18B20温度传感器电路 (11)传感器原理 (11)温度传感器连接 (12)3.2 单片机电路 (13)系列单片机内部结构与外部引脚说明 (13)复位电路 (15)时钟电路的设计 (15)3.3 报警电路 (16)3.4 显示电路 (17)3.5 键盘电路 (18)3.6 电源电路 (19)4 系统软件实现和整体调试 (22)4.1 软件环境介绍 (22)4.2 软硬件结合调试 (22)结论 (28)致谢 (27)参考文献 (28)附页一 protues仿真图 (29)附页二程序 (30)1 绪论1.1 系统背景对物理量的测量是人类认识自然界的一种科学方法。
基于单片机的温度控制系统的设计毕业论文
第二章.设计任务及方案分析
2.1设计任务及要求
设计一个以单片机为核心的温度测量系统,可实现的功能为:
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ(1)测量温度值精度为±1℃。
(2)系统允许的误差范围为1℃以内。
(3)系统可由用户预设温度值,测温范围为-55℃~+125℃。
(4)超出预置值时系统会自动报警,即发光二极管亮。
(5)系统具有数码显示功能,能实时显示设定温度值和测得的实际温度值。
在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器(例如执行MOVX @DPTR指令)时,P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器(如执行MOVX @RI指令)时,P2口输出P2锁存器的内容。
(6)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(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。对P3口写入“1”时,它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。此时,被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流(ILL)。
编号
淮安信息职业技术学院
毕业论文
题 目
基于单片机的温度控制系统的设计
学生姓名
学 号
系 部
电气工程
专 业
电气自动化
班 级
指导教师
顾问教师
摘
基于单片机的多点温度监测系统设计
5指导教师意见(对课题的深度、广度及工作量的意见)
指导教师:
年月日
6所在系审查意见:
指导教师:
年月日
1.毕业设计(论文)综述(题目背景、研究意义及国内外相关研究情况)
1.1本课题的研究目的和意义
随着控制理论和电子技术的发展,工业控制器的适应能力增强和高度智能化正逐步成为现实。其中以单片机为核心实现的数字控制器因其体积小、成本低、功能强、简便易行而得到广泛应用。PID温度控制器作为一种重要的控制设备,在化工、食品等诸多工业生产过程中得到了广泛的应用。本文主要讨论在过程控制中得到广泛应用的数字PID控制在单片机温度控制系统中的应用。本文详细阐述了基于单片机的温度控制系统的硬件组成、软件设计及相关的接口电路设计。并且充分考虑了系统的可靠性,采取了相应的措施予以保证。针对控制对象的特点,在系统辨识的基础上对系统的控制算法进行了仿真研究,并在单片机系统中实现了控制算法。最后针对温控系统进行了实验,通过对实验数据的分析表明本文所述的基于单片机的温度控制系统的设计的合理性和有效性。
的集成电路内
(5)温范围-55℃~+125℃,在-10~+85℃时精度为±0.5℃
(6)可编程的分辨率为9~12位,对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃,可实现高精度测温
(7)在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字,12位分辨率时最多在750ms内把
温度控制技术按照控制目标的不同可分为两类:动态温度跟踪与恒值温度控制。动态温度跟踪实现的控制目标是使被控对象的温度值按预先设定好的曲线进行变化。在工业生产中很多场合需要实现这一控制目标,如在发酵过程控制,化工生产中的化学反应温度控制,冶金工厂中燃烧炉中的温度控制等;恒值温度控制的目的是使被控对象的温度恒定在某一给定数值上,且要求其波动幅度(即稳态误差)不能超过某允许值。本文所讨论的基于单片机的温度控制系统就是要实现对温控箱的恒值温度控制要求,故以下仅对恒值温度控制进行讨论。
(完整版)基于单片机的多点温度检测系统毕业设计论文
集成电路课程设计课题:基于AT89C51单片机的多点温度测量系统设计姓名:韩颖班级:测控12-1学号:指导老师:汪玉坤日期:目录一、绪论二、总体方案设计三、硬件系统设计1主控制器2 显示模块3温度采集模块(1)DS18B20的内部结构(2)高速暂存存储器(3)DS18B20的测温功能及原理(4)DS18B20温度传感器与单片机的连接(5)单片机最小系统总体电路图四、系统软件设计五、系统仿真六、设计总结七、参考文献八、附源程序代码一、绪论在现代工业控制中和智能化仪表中,对于温度的控制,恒温等有较高的要求,如对食品的管理,冰箱的恒温控制,而且现在越来越多的地方用到多点温度测量,比如冰箱的保鲜层和冷冻层是不同的温度这就需要多点的测量和显示可以让用户直观的看到温度值,并根据需要调节冰箱的温。
它还在其他领域有着广泛的应用,如:消防电气的非破坏性温度检测,电力、电讯设备之过热故障预知检测,空调系统的温度检测。
温度检测系统应用十分广阔。
本设计采用DALLAS最新单线数字温度传感器DS18B20 简介新的"一线器件"体积更小、适用电压更宽、更经济DALLAS 半导体公司的数字化温度传感器DS18B20是世界上第一片支持"一线总线",测量温度范围为-55°C~+125°C,在-10~+85°C范围内,精度为±0.5°二、设计过程及工艺要求1、基本功能(1)检测两点温度(2)两秒间隔循环显示温度2、主要技术参数测温范围:-30℃到+99℃测量精度:0.0625℃显示精度:0.1℃显示方法:LCD循环显示3、系统设计系统使用AT89C51单片机对两个DS18B20进行数据采集,并通过1602LCD液晶显示器显示所采集的温度。
DS18B20以单总线协议工作,51单片机首先分别发送复位脉冲,使信号上所有的DS18B20芯片都被复位,程序先跳过ROM,启动DS18B20进行温度变换,再读取存储器的第一位和第二位读取温度,通过IO口传到1602LCD显示。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
集成电路课程设计课题:基于AT89C51单片机的多点温度测量系统设计姓名:韩颖班级:测控12-1学号:指导老师:汪玉坤日期:目录一、绪论二、总体方案设计三、硬件系统设计1主控制器2 显示模块3温度采集模块(1)DS18B20的内部结构(2)高速暂存存储器(3)DS18B20的测温功能及原理(4)DS18B20温度传感器与单片机的连接(5)单片机最小系统总体电路图四、系统软件设计五、系统仿真六、设计总结七、参考文献八、附源程序代码一、绪论在现代工业控制中和智能化仪表中,对于温度的控制,恒温等有较高的要求,如对食品的管理,冰箱的恒温控制,而且现在越来越多的地方用到多点温度测量,比如冰箱的保鲜层和冷冻层是不同的温度这就需要多点的测量和显示可以让用户直观的看到温度值,并根据需要调节冰箱的温。
它还在其他领域有着广泛的应用,如:消防电气的非破坏性温度检测,电力、电讯设备之过热故障预知检测,空调系统的温度检测。
温度检测系统应用十分广阔。
本设计采用DALLAS最新单线数字温度传感器DS18B20 简介新的"一线器件"体积更小、适用电压更宽、更经济DALLAS 半导体公司的数字化温度传感器DS18B20是世界上第一片支持"一线总线",测量温度范围为-55°C~+125°C,在-10~+85°C范围内,精度为±0.5°二、设计过程及工艺要求1、基本功能(1)检测两点温度(2)两秒间隔循环显示温度2、主要技术参数测温范围:-30℃到+99℃测量精度:0.0625℃显示精度:0.1℃显示方法:LCD循环显示3、系统设计系统使用AT89C51单片机对两个DS18B20进行数据采集,并通过1602LCD液晶显示器显示所采集的温度。
DS18B20以单总线协议工作,51单片机首先分别发送复位脉冲,使信号上所有的DS18B20芯片都被复位,程序先跳过ROM,启动DS18B20进行温度变换,再读取存储器的第一位和第二位读取温度,通过IO口传到1602LCD显示。
1 2 3图(1)DS18B20引脚图引脚定义如图(1):(1) GND为电源地;(2) DQ为数字信号输入输出端;(3) Vcc为外接供电电源输入端(在寄生电源接线方式时接地)。
4、设计原理框图图(2)原理框图三、硬件设计1、主控制器(单片机)基于设计的要求要使用AT89C51单片机作为本系统设计的核心器件。
由于 AT89C51 单片机是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压,高性能cMOS8 位微处理器。
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,所以本系统采用 AT89C51 单片机作为系统的主控制器。
其特点如下:① 4K 字节可编程闪速程序存储器:1000 次循环写擦②全静态工作:OHz-24MHz③三级程序存储器锁定④ 128 X 8 位内部数据存储器,32 条可编程 I0 线⑤两个十六位定时器计数器,六个中断源⑥可编程串行通道,低功耗闲置和掉电模式2. 显示模块本设计要求用LCD 显示器来显示测出的温度。
LCD系列中LM016L型号的为2行16列液晶,可显示2行16列英文字符,有8位数据总线D0-D7,RS,RW,EN三个控制端口(共14线),工作电压为5V。
没背光,和常用的1602B功能和引脚一样(除了调背光的二个线脚)。
可以完全实现本设计的显示功能。
3.温度采集模块本设计用的是DS18B20温度传感器,它是美国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内部结构(1) DS18B20的内部结构如下图所示。
图(3) DS18B20内部结构图DS18B20有4个主要的数据部件:① 64位激光ROM。
64位激光ROM从高位到低位依次为8位CRC、48位序列号和8位家族代码(28H)组成。
②温度灵敏元件。
③非易失性温度报警触发器TH和TL。
可通过软件写入用户报警上下限值。
④配置寄存器。
配置寄存器为高速暂存存储器中的第五个字节。
DS18B20在0工作时按此寄存器中的分辨率将温度转换成相应精度的数值,其各位定义如图(4)所示。
MSB DS18B20配置寄存器结构图LSB图(4)其中,TM:测试模式标志位,出厂时被写入0,不能改变;R0、R1:温度计分辨率设置位,其对应四种分辨率如下表所列,出厂时R0、R1置为缺省值:R0=1,R1=1(即12位分辨率),用户可根据需要改写配置寄存器以获得合适的分辨率。
配置寄存器与分辨率关系表:图(5)(2)高速暂存存储器高速暂存存储器由9个字节组成,其分配如下图所示。
当温度转换命令发布后,经转换所得的温度值以二字节补码形式存放在高速暂存存储器的第0和第1个字节。
单片机可通过单线接口读到该数据,读取时低位在前,高位在后,数据格式如图所示。
对应的温度计算:当符号位S=0时,直接将二进制位转换为十进制;当S=1时,先将补码变为原码,再计算十进制值。
LSB DS18B20 存储器映像图MSB图(6)(3)DS18B20的测温功能及原理温度值格式图DS18B20 温度数据表:图(7)典型对应的温度值表:图(8)典型对应的温度值表(4)DS18B20温度传感器与单片机的连接图(9)单片机最小系统LCD显示屏电路:图(10)LCD显示屏电路(5)具体总体电路图如下:图(11)总体硬件图四、软件设计1、主程序方案主程序调用了4个子程序和一个欢迎开机画面的程序,4个子程序分别是液晶初始化、DS18B201的初始化、DS18B202的初始化、和液晶显示数据的程序。
(1)液晶初始化程序:8位数据端口,2行显示,5*7点阵、开启显示, 无光标、清屏、AC递增, 画面不动。
(2)分别对两个DS18B20温度传感器初始化程序:初始化,读写一个字节,(3)液晶显示的子程序:确定液晶字符的输入位置,将字符输出到液晶显示(4)液晶显示温度程序:先读DS18B20当前温度,将温度转化成液晶字符显示。
将各个功能程序以子程序的形式写好,当写主程序的时候,只需要调用子程序调用指令使得程序结构清晰,无论是修改还是维护都比较方便。
将功能程序段写成子程序的形式,除了方便调用之外,还有一个好处那就是以后写程序的时候如果要用到,就可以直接调用这个单元功能模块。
2、流程图 主程序流程图:图(11)主程序流程图图(12)液晶初始化流程图图(13)DS13B20的读取数据流程图图(14)液晶显示流程图五、调试仿真开机画面:XTAL218XTAL119ALE 30EA31PSEN 29RST 9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD 10P3.1/TXD 11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR 16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C5130.8DQ 2VCC 3GND 1FIRSTDS18B20+5VD 714D 613D 512D 411D 310D 29D 18D 07E 6R W 5R S 4V S S 1V D D 2V E E3LCD1LM016LX112MHzC122pFC222pFG N DC320uF R11k+5VG N D234567891RP110K+5V17.2DQ 2VCC 3GND 1SECONDDS18B20图(15)开机画面保持两秒后显示第一个温度:XTAL218XTAL119ALE 30EA31PSEN 29RST 9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD 10P3.1/TXD 11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR 16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C5130.8DQ 2VCC 3GND 1FIRSTDS18B20+5VD 714D 613D 512D 411D 310D 29D 18D 07E 6R W 5R S 4V S S 1V D D 2V E E3LCD1LM016LX112MHzC122pFC222pFG N DC320uF R11k+5VG N D234567891RP110K+5V17.2DQ 2VCC 3GND 1SECONDDS18B20图(16)显示第一个温度保持两秒后显示第二个传感器测量的温度:XTAL218XTAL119ALE 30EA31PSEN 29RST 9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD 10P3.1/TXD 11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR 16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C5130.8DQ 2VCC 3GND 1FIRSTDS18B20+5VD 714D 613D 512D 411D 310D 29D 18D 07E 6R W 5R S 4V S S 1V D D 2V E E3LCD1LM016LX112MHzC122pFC222pFG N DC320uF R11k+5VG N D234567891RP110K+5V17.2DQ 2VCC 3GND 1SECONDDS18B20图(17)显示第二个温度如此循环显示两个温度,仿真成功。