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1、. . .基于单片机的智能温度传感器的毕业设计1.1设计目的我国是一个农业大国，粮食是一个国家生存的根本，为了防备战争、灾害及各种突发事件的发生，粮食的安全储藏具有重要的意义。目前，我国各地区的各种大型粮库都还存在着程度不同的粮食储存变质问题，而影响粮食储藏的主要参数又是温度。根据国家粮食保护法规定，必须定期抽样检查粮库各点的粮食温度，以便及时采取相应的措施，防止粮食的变质。过去粮食温度的检测是靠人工手测进行，不但测试速度慢、测试精度低，而且人员劳动强度非常大。随着计算机和信息技术的发展，计算机测量系统越来越多的场合得到了广泛应用。传统的人工查看粮温的方法，已逐步被电子检温设备所取代，小的储粮
2、设备一般采用小型测温仪检测粮温，大中型储粮设备已逐步配备微机测温系统。前一种方式多数采用由拨动手动开关逐点查看粮温的方法，有些也采用自动巡检方式并配备小型打印机记录粮温数据。后一种方式则可在微机机房监测粮温情况，并能利用微机对粮温数据进行分析对比。保证粮库中储藏粮食的安全，一个十分重要的条件就是要求粮食储藏温度保持在1820之间。对于出现不正常升温或降温，要求能够迅速的测量并且报警使工作人员可以马上采取措施降温或升温。本设计采用的DS18B20是美国DALLAS公司生产的智能温度传感器。可以通过程序设定912位的分辨率，测量温度围为-55+125，在-10+85围精度为士0.5 ，DS18B2
3、0支持“一线总线”接口，用一根线对信号进行双向传输，具有接口简单容易扩展等优点，适用于单主机、多从机构成的系统。DS18B20测量的现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，提高了系统的抗干扰性，适合各种恶劣环境的现场温度测量。DS18B20支持3V 5.5V的电压围。分辨率、报警温度可设定存储在DS18B20的E2PROM中，掉电后依然保存。1.2 设计容（1）一线总线制单片机中的应用。 （2）点阵式液晶显示器的使用。 （3） 高级语言对单片机编程技术。1.3 设计要求（1）检测8个温度点数。（2）精度要求正负0.5摄氏度（3）体积在200*100毫米。（4）数据传输约一公里左右。（5）采用
4、LCD显示。1.4 关于一线总线DS18B20的简介DS18B20是美国DALLAS半导体公司继DS1820之后最新推出的一种改进型智能温度传感器。与传统的热敏电阻相比，他能够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912位的数字值读数方式。可以分别在93.75 ms和750 ms完成9位和12位的数字量，并且从DS18B20读出的信息或写入DS18B20的信息仅需要一根口线（单线接口）读写,温度变换功率来源于数据总线，总线本身也可以向所挂接的DS18B20供电，而无需额外电源。因而使用DS18B20可使系统结构更趋简单，可靠性更高。他在测温精度、转换时间、传输距离、分辨率等方面较
5、DS1820有了很大的改进，给用户带来了更方便的使用和更令人满意的效果。DS18B20是美国DALLAS公司继DS1820之后推出的增强型单总线数字温度传感器。它在测温精度、转换时间、传输距离、分辨率等方面较DS1820有了很大的改进，给用户带来了更方便的使用和更令人满意的效果。它采用单总线专用技术，既可通过串行口线，也可通过其它I/O口线与微机接口，无须经过其它变换电路，直接输出被测温度值（9位二进制数，含符号位）;独特的单线接口方式：微处理器连接时仅需要一条线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯;可用数据线供电，电压围：3.05.5V；测温围：-55+125，在-10+85时精度为0
6、.5；可编程的分辨率为912位，对应的可分辨温度分别为0.5 、0.25 、 0.125和0.0625；含64位经过激光修正的只读存储器ROM；12位分辨率时最多在750ms把温度值转换为数字；适合于各种单片机或系统机；在使用中不需要任何外围元件；支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的线上，实现多点测温；用户可分别设定各路温度的上、下限；含寄生电源；负压特性：电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。DS18B20的外形及引脚说明,其体积只有DS1820的一半，引脚定义相同。 图1-1 DS1B20外形 图1-2 DS18B20引脚结构图图1-3 DS18B20部结
7、构我们成功地将DS18B20应用于控制系统中，其测温系统简单，测温精度高，连接方便，占用口线少，转换速度快，与微处理器的接口简单，给硬件设计工作带来了极大的方便，能有效地降低成本，缩短开发周期。1.4.1 DS18B20的特点（1）独特的单线接口方式：DS18B20与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。（2）在使用中不需要任何外围元件。（3）可用数据线供电，电压围： 3.0 5.5 V。（4）测温围：-55 125 。固有测温分辨率为0.5 。（5）通过编程可实现912位的数字读数方式。（6）用户可自设定非易失性的报警上下限值。（7）支持多点组网功能，多个D
8、S18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点测温。 （8）负压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。1.5 单片机简介单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。可以说，二十世纪跨越了三个“电”的时代，即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。不过，这种电脑，通常是指个人计算机，简称PC机。它由主机、键盘、显示器等组成（如图1所示）。还有一类计算机，大多数人却不怎么熟悉
9、。这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机（亦称微控制器）。顾名思义，这种计算机的最小系统只用了一片集成电路，即可进行简单运算和控制。因为它体积小，通常都藏在被控机械的“肚子”里。它在整个装置中，起着有如人类头脑的作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪了。现在，这种单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词“智能型”，如智能型洗衣机等。现在有些工厂的技术人员或其它业余电子开发者搞出来的某些产品，不是电路太复杂，就是功能太简单且极易被仿制。究其原因，可能就卡在产品未使用单片机或其它可
10、编程逻辑器件。单片机的应用领域 ：1.单片机在智能仪器仪表中的应用；2.单片机在工业测控中的应用；3.单片机在计算机网络和通讯技术中的应用；4.单片机在日常生活及家电中的应用；5.单片机在办公自动化方面。目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用
11、将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。.参考资料.第二章 总体设计方案这次设计主要由硬件电路和软件电路两部分组成。其中软件主要用KEIL C语言编写的，而硬件电路主要有模拟和数字两部分组成。从功能模块上来分有：键盘控制系统、模数转换、电压监视电路、串行通讯系统、数据采集、存储和液晶显示系统。图2-1硬件结构2.1 AT89C52的选择AT89C52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。片的Flash存储器允许在系统可改编程序或用常规的非易失存储器编程器来编程。它是一种功能强，灵活性高且价格合理的单片机，可方便地应用在各种控制领
12、域。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AT89C52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。因此我选择AT89C52。主机选用89系列单片机AT89C52来实现，他提供了8K字节FLASH闪存，256字节部RAM，32个I/O口线，3个16位定时/计数器，一个6向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片振荡器及时钟电路。同时，AT89C52可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的容，但振荡器停止工作并禁止其他
13、所有部件工作直到下一个硬件复位。可达到运算速度快，控制功能完善。不需要外扩展存储器，可使系统整体结构更为简单、实用。2.2 keil c的选择 学习单片机实在不是件易事，一来要购买高价格的编程器，仿真器，二来要学习编程语言，还有众多种类的单片机选择真是件让人头痛的事。在众多单片机中 51 架构的芯片风行很久，学习资料也相对很多，是初学的较好的选择之一。51 的编程语言常用的有二种，一种是汇编语言，一种是 C 语言。汇编语言的机器代码生成效率很高但可读性却并不强，复杂一点的程序就更是难读懂，而 C 语言在大多数情况下其机器代码生成效率和汇编语言相当，但可读性和可移植性却远远超过汇编语言，而且 C
14、 语言还可以嵌入汇编来解决高时效性的代码编写问题。对于开发周期来说，中大型的软件编写用 C 语言的开发周期通常要小于汇编语言很多。综合以上 C 语言的优点，我在学习时选择了 C 语言。 第三章 89C51最小系统3.1 MCS-51系统扩展概述MCS-51单片机集成了各种存储器和I/O功能部件，但有时根据应用系统的功能需求，片的资源还不能满足需要，还需要外扩存储器和I/O功能部件（也称I/O接口部件），这就是通常所说的MCS-51单片机的系统扩展问题。MCS-51系统扩展的容主要有外部存储器的扩展（外部存储器又分为外部程序存储器和外部数据存储器）和I/O接口部件的扩展。MCS-51扩展结构如图
15、3-1所示。MCS-51I/O接口I/O接口程序存储器数据存储器I/O设备I/O设备地址总线数据总线控制总线图3-1 MCS-51扩展结构由图3-1可以看出：系统扩展是以MCS-51单片机为核心进行的。扩展容包括扩展程序存储器（ROM）、数据存储器（RAM）、I/O接口部件及I/O设备等。MCS-51单片机外部存储器结构，采用的是哈佛结构，即程序存储器的空间和数据存储器的空间是截然分开的。还有一种外部存储器的结构，它是程序存储器和数据存储器合用一个空间的结构：普林斯顿结构。例如，MCS-96单片机的存储器结构就是采用普林斯顿结构。MCS-51单片机数据存储器和程序存储器的最大扩展空间各为64KB，扩展后，系统形成了2个并行的64KB外部存储器空间。由图可以看出，扩展是通过系统总线进行的，通过总线把MCS-51单片机与各扩展部分连接起来，并进行数据、地址和控制信号的传送。因此，要进行系统扩展首先要构造系统总线。3.2 程序存储器EPROM的扩展程序存储器一般采用只读存储器，因为这种存储器在电源关断后，仍能保存程序（此特性称为非易失性的），在系统上电后，CPU可取出这些指令予以重新执行。只读存储器简称为ROM。ROM中的信息一但写入之后，就不能随意更改，特别是不能在程序运行的
