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1、简易温度采集控制器系统设计 目 录 绪 论 . 错误！未定义书签。 第一章 单片机温度控制系统方案简介 . 2 第二章 单片机 . 错误！未定义书签。 2.1 单片机内部模块 . 错误！未定义书签。 2.1.1 MCS-51单片机内部结构 . 错误！未定义书签。 2.1.2 MCS-51输入/输出端口的结构与功能错误！未定义书签。 2.1.3 MCS51单片机的引脚及其功能 . 错误！未定义书签。 2.1.4 8031系统扩展设计 . 错误！未定义书签。 2.2 单片机外总线结构 . 错误！未定义书签。 2.3 芯片的扩展设计 . 错误！未定义书签。 2.4 单片机温控模块 . 7 第三章 系
2、统硬件设计. 错误！未定义书签。 3.1 系统总体设计 . 错误！未定义书签。 3.2 8155接口电路 . 错误！未定义书签。 3.3 A/D转换电路 . 错误！未定义书签。 3.4 可控硅控制电路 . 错误！未定义书签。 第四章 系统软件设计. 错误！未定义书签。 4.1 主程序流程图 . 错误！未定义书签。 4.2 T0中断服务程序. 14 4.3 采样子程序 . 18 4.4 数字滤波程序 . 19 总 结 . 错误！未定义书签。 参考文献 . 错误！未定义书签。 摘 要 本设计实现的是单片机温度测量与控制系统，通过数码管显示所测量的温度。系统采用18B20为温度传感器，通过单片机处理
3、进行显示，本文介绍了基于51系列芯片的单片机的温度实时测量与控制系统和 1 显示系统的设计，包括介绍了硬件结构原理，软件设计流程及其程序实现。系统结构简单、实用，提高了测量精度和效率 。可进行上限、下限温度预设，测温分辨率为0.1。装置设有报警温度值，当采集到的实际温度值大于报警值时，蜂鸣器电路报警，并驱动相应LED点灯，报警温度值可通过功能按键K2、K3进行设定。两路温度值和报警信息一方面通过1602液晶模块实通信。本设计制作方便，并通过C语言程序控制能够精准的对所测时显示，另一方面通过单片机接口上传给计算机，实现装置与计算机的量的环境进行温度控制，实用性强。 2 绪论 温度测量与控制电路广
4、泛应用于生产生活中的各个方面，特别是在工业生产中，温度自动控制已经成为一个相当成熟的技术。本次课程设计给我们创造了良好的学习机会：一是查阅资料将自己所学的数字电子技术，模拟电子技术，以及传感器的相关知识综合运用，二是系统了解温度监测特别是工业上的温度控制的详细过程，为日后的学习和工作增长知识，积累经验。 在确定课设题目，经仔细分析问题后，实现温度的测量与控制方法很多，大致可以分为两大类型，一种是以单片机为主的软硬件结合方式，另一种是用简单芯片构成实现电路。我想测试一下自己在大学三年里到底学到了多少，学会了多少，所以我选择了前者。 传统的温度传感器系统大都采用放大、调理、A/ D 转换, 转换后
5、的数字信号送入计算机处理, 处理电路复杂、可靠性相对较差, 占用计算机的资源较多。DS18B20 是一线制数字温度传感器, 它可将温度信号直接转换成串行数字信号送给微处理器, 电路简单, 成本低, 每一只DS18B20 内部的ROM 存储器都有唯一的64位系列号, 在1 根地址/ 信号线上可以挂接多个DS18B20, 易于扩展, 便于 组网和多点测量。随着科技的发展 ,温度的实时显示系统应用越来越广泛 ,比如空调遥控器上当前室温的显示、热水器温度的显示等等。实现温度的实时采集与显示系统有很多种解决方案 ,本文使用全数字温度传感器DS18B20来实现温度的实时采集单片机作为控制中心与数据桥梁;1
6、602液晶显示作为温度实时显示器件。本装置温度采集的是两路温度，每一路只挂接了一个DS18B20该设计结构简单、测温准确,成本低，工作稳定可靠,具有一定的实际应用价值。 由于缺少实践经验，并且知识有限，所以本次设计中难免存在缺点和错误，敬请老师批评指正。 3 第一章 单片机温度控制系统方案简介 一、温度控制器的原理及功能 简易温度控制器主要由以下几部分组成：两个温度传感器DS18B20及其选择开关电路，单片机脱机电路、扫描驱动电路、1602液晶显示模块、报警电路、LED输出电路、报警温度控制电路及电源电路等。 图11 温度控制系统的组成方框图 温度传感器从测试点采集温度，然后把温度转换成电压（
7、或电流），温度传感器输出电压的大小随温度的高低变化而变化，电压值的变化范围从几个微伏到几个毫伏，不同的温度传感器，输出电压的范围也差别很大。单片机STC89C51是温度测量电路的控制核心，它将采集到的 数字温度电压值，经过计算处理，得到相应的温度值，经扫描驱动送到1602液晶显示器以数字形式显示测量的温度。液晶显示器用于显示测量温度的结果。报警温度控制电路用于在不同应用中灵活设定报警温度，在超过设定范围时，报警电路进行报警。 第二章单片机脱机电路 2.1单片机脱机电路：包括单片机、复位 电路、晶振电路、STC89C51单片机作为装 置控制核心，存有全部控制程序。 右图为单片机脱机电路部分。 S
8、TC89C51单片机的介绍 STC系列单片机是美国STC公司最新 推出的一种新型51内核的单片机。片内 含有Flash程序存储器、SRAM、UART、SPI、AD、PWM等模块。该器件 4 的基本功能与普通的51单片机完全兼容。 3.1.1主要功能、性能参数 1.内置标准51内核，机器周期：增强型为6时钟，普通型为12时钟; 2.工作频率范围：040MHZ，相当于普通8051的080MHZ; 3.STC89C5xRC对应Flash空间：4KB8KB15KB; 4.内部存储器（RAM)：512B; 5.定时器计数器：3个16位； 6.通用异步通信口（UART）1个； 7.中断源:8个； 8.有I
9、SP(在系统可编程）IAP(在应用可编程),无需专用编程器仿真器； 9.通用IO口：3236个； 10.工作电压：3.85.5V； 11.外形封装：40脚PDIP、44脚PLCC和PQFP等 3.1.2 89C51单片机的引脚功能说明 （1）VCC:电源电压 （2）GND:地 （3） 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。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口P0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(低8位)和数据总线复位，在访问期间激活内部上拉电阻。 （4）P1口:P1是一
10、个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTE逻辑门电路。对端口写“1”，通 5 过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(ILL)。 与AT89C51不同之处是，P1.0和P1.1还可分别作为定时/计数器2的外部计数输入(P 1.0/T2)和输入(P 1.1/T2EX ),参见表4-1。 Flash编程和程序校验期间，P1接收低8位地址。 （5）P2口:P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。对端口P
11、2写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(ILL)。 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)。
12、 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，如表4-2所示。 (7) 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高电平将使单片机复位。 表3-2 P3口的第二功能 端口引脚 第二功能 端口引脚 第二功能 P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 INT0（外中断0） P3.3 INT1（外中断1） 6 P3.4 T0（定时/计数0） P3.5 T1（定时/计数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） （8）EA/VPP:外部访问允许。欲使CPU仅访问外部程序存储器(地址为000
13、0H-FFFFH ) 。EA端必须保持低电平(接地)。需注意的是:如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。 如EA端为高电平(接VCC端)，CPU则执行内部程序存储器中的指令。 Flash存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源VPP，当然这必须是该器件是使用12V编程电压VCC 。 （9）XTAL1:振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。 （10）XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。 （11）数据存储器： 89C51有256个字节的内部RAM,80H-FFH高128个字节与特殊功能寄存器(SFR)地址是重叠的，也就是高128。 字节的RAM和特殊功能寄存器的地址是相同的，但在物理上它们是分开的。 当一条指令访问7FH以上的内部地址单元时，指令中使用的寻址方式是不同的，也即寻址方式决定是访问高128字节。 RAM还是访问特殊功能寄存器。如果指令是直接寻址方式则为
