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1、毕业论文（设计）毕业论文（设计） 外 文 翻 译外 文 翻 译 题题目目：基于单片机的多路温度采集系统设计 系部名称：系部名称：专业班级：专业班级： 学生姓名：学生姓名：学学号：号： 指导教师：指导教师：教师职称教师职称： 2013 年 3 月 22 日 中原工学院信息商务学院外文翻译 2 多路温度传感器多路温度传感器 一一 温度传感器简介温度传感器简介 1.11.1 温度传感器的背景温度传感器的背景 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 展对是否能掌 握温度有着绝对的联系。在冶金、钢铁、
2、石化、水泥、玻璃、医药 等等行业，可以说几 乎%80 的工业部门都不得不考虑着温度的因素。 温度对于工业如此重要，由此推进了温 度传感器的发展。 1.21.2 温度传感器的发展温度传感器的发展 传感器主要大体经过了三个发展阶段：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)、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等， 适合远距离测温、控温，不需要进行非线性校准，外围电路简单。它是目前在国内外应 用最为普遍的一种集成传感器，典型产品有 AD590、AD592、TMP17、LM135 等；模
3、拟集成 温度控制器。模拟集成温度控制器主要包括温控开关、可编程温度控制器，典型产品有 LM56、AD22105 和 MAX6509。某些增强型集成温度控制器(例如 TC652/653)中还包含了 A/D 转换器以及固化好的程序，这与智能温度传感器有某些相似之处。但它自成系统， 工作时并不受微处理器的控制， 这是二者的主要区别； 智能温度传感器。 能温度传感器(亦 称数字温 度传感器)是在 20 世纪 90 年代中期问世的。它是微电子技术、计算机技术和 自动测试技术(ATE)的结晶。智能温度传感器内部都包含温度传感器、A/D 转换器、 信 号处理器、 存储器(或寄存器)和接口电路。 有的产品还带
4、多路选择器、 中央控制器(CPU)、 随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。智能温度传感器的特点是能输出温度数据及 相关的温度控制量，适配各种微控制器(MCU)；并且它是在硬件的基础上通过软件来实现 测试功能的，其智能化程度也取决于软件的开发水平。 温度传感器的发展趋势。 进入 21 世纪后，温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发 虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。 中原工学院信息商务学院外文翻译 3 1.31.3 单点与多点温度传感器单点与多点温度传感器 目前市场主要存在单点和多点两种温度测量仪表。对于单点温测仪表，主要采用
5、传 统的模拟集成温度传感器，其中又以热电阻、热电偶等传感器的测量精度高，测量范围 大，而得到了普遍的应用。此种产品测温范围大都在-200800之间，分辨率 12 位， 最小分辨温度在 0.0010.01 之间。自带 LED 显示模块，显示 4 位到 16 位不等。有的仪 表还具有存储功能，可存储几百到几千组数据。该类仪表可很好的满足单个用户单点测 量的需要。多点温度测量仪表，相对与单点的测量精度有一定的差距，虽然实现了多路 温度的测控，但价格昂贵。 针对目前市场的现状，本课题提出了一种可满足要求、可扩 展的并且性价比高的单片机多路测温系统。 通过温度传感器 DS18B20 采集， 然后通过 C
6、51 单片机处理并在数码管上显示，可以采集室内或花房中四处不同位置的温度，用四个数 码管来显示。第一个数码管显示所采集的是哪一路，哪个通道；后三个数码管显示所采 集通道的温度值，精确到 0.1 度。 二二 系统的实现及相关技术系统的实现及相关技术 2.12.1系统的实现系统的实现 系统的实现采用多线连接，就是四个 DS1820 分别连接到单片机的四个 IO 口，这种 方案虽然占用单片机的四个 IO 口，但在单片机 IO 口不紧缺的情况下采用这种方案大大 的简化了编程难度，缩短了设计周期，同时也能保证系统的稳定。方案二的框图如“图 1-1”所示 DS1820 DS1820 DS1820 DS18
7、20 AT89C51 单片机 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P3.4 显示单元 按键控制单元 图 1-1DS1820 多线连接方案 2.2.AT89C512.2.AT89C51 单片机简介单片机简介 AT89C51是一种带 4K 字节 FLASH存储器 （FPEROMFlash Programmable and Erasable 中原工学院信息商务学院外文翻译 4 Read Only Memory）的低电压、高性能 CMOS 8 位微处理器，俗称单片机。AT89C2051 是 一种带 2K 字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。 单片机的可擦除只读存储器可以 反复擦除 1000 次
8、。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，AT89C2051 是它的一种精简版本。AT89C51 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。外形及引脚排列如图 “图 1-2”所示 图 1-2AT89C51 引脚图 主要特性： 与 MCS-51 兼容 4K 字节可编程 FLASH 存储器 寿命：1000 写/擦循环 数据保留时间：10 年 全静态工作：0Hz-24MHz 三级程序存储器锁定 1288
9、位内部 RAM 32 可编程 I/O 线 中原工学院信息商务学院外文翻译 5 两个 16 位定时器/计数器 5 个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路 管脚说明： 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 8TTL 门电流。当 P0 口的 管脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。P0 能够用于外部程序数据存储器，它可以被定 义为数据/地址的第八位。在 FIASH 编程时，P0 口作为原码输入口，当 FIASH 进行校验 时，P0 输出原码，此时 P0 外部必须被拉高。 P1 口：P1 口是一个内部提
10、供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 口缓冲器能接收输出 4TTL 门电流。P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入，P1 口被外部下拉为低 电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在 FLASH 编程和校验时，P1 口作为第 八位地址接收。 P2 口：P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 口缓冲器可接收，输出 4 个 TTL 门电流，当 P2 口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因 此作为输入时，P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2 口 当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时，
11、P2 口输出地址的高八 位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写 时，P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。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 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口， 可接收输出 4 个 TTL 门电流。 当 P3 口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下 拉为低电平，P3 口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允
12、许的输出电平用于锁存地址的地位字 中原工学院信息商务学院外文翻译 6 节。在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE 端以不变的频率周期输 出正脉冲信号， 此频率为振荡器频率的 1/6。 因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时 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 地址上置 0。此时， ALE 只有在执行 MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起 作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态 ALE 禁止，置位无效。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间
13、，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， 此间内部程序存储器。 在FLASH编程期间， 此引脚也用于施加12V编程电源 （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：来自反向振荡器的输出。 2.3.DS18202.3.DS1820 简介简介 DALLAS 最新单线数字温度传感器 DS18B
14、20 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 DS1820 是世界上第一片支持 一 线总线接口的温度传感器。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 一线总线数字化温度传感器同 DS1820 一样，DS18B20 也支持一线总线接口，测量温度范围为-55C+125C，在-10+85C 范围内,精度为0.5C。现场温度直接以一线总线的数字方式传输，大大提高了系统 的抗干扰性。 适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电 子产品等。与前一代产品不
15、同，新的产品支持 3V5.5V 的电压范围，使系统设计更灵活、 方便。而且新一代产品更便宜，体积更小。DS18B20 可以程序设定 912 位的分辨率，精 度为0.5C。可选更小的封装方式，更宽的电压适用范围。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 的性能是新一代产品中最好的！ 性能价格比也非常出色！ DS1820 的新性能: (1)可用数据线供电，电压范围：3.05.5V； (2)测温范围：-55+125，在-10+85时精度为0.5； 中原工学院信息商务学院外文翻译 7 (3)可编程的分辨率为 912 位， 对应的可分辨温度分别为 0
16、.5、 0.25、 0.125 和 0.0625； (4)12 位分辨率时最多在 750ms 内把温度值转换为数字； (5)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。 DS1820 的外形 DS18B20 内部结构主要由四部分组成：64 位光刻 ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触 发器 TH 和 TL、 配置寄存器。DS18B20 的管脚排列如“图 1-3” 所示。内部结构如 “图 1-4” 所示 图 1-3DS18B20 外形图 (1)DQ 为数字信号输入/输出端； (2)GND 为电源地； (3)VDD 为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地） 。 图 1-4 内部结构 中原工学院信息商务学院外文翻译 8 三三 调试仿真调试仿真 3.1.3.1.硬件仿真采用硬件仿真采用 ProteusProteus7 7 Proteus 是英国 Labeenter electronics 公司研发的 EDA 工具软件。Proteus 不仅是模拟电路、 数字电路、 模数混合电路的设计与仿真平台， 更是目前世界最先进、 最完整的多种型号微控制器系
