基于单片机温度检测系统及设计

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1、基于单片机温度检测系统的设计刘亚河北工业大学廊坊分校摘要：随着现代信息技术的飞速发展和传统工业改造的逐步实现，温度检测和显示系统在很多领域得到广泛应用。人们在温度检测的准确度、便捷、快速等方面有着越来越高的要求。而传统的温度传感器已经不能满足人们的需求，其渐渐被新型的温度传感器所代替。 本文从硬件和软件两方面介绍了基于单片机的温度检测系统，对硬件原理图和程序框图作了简要的描述。关键词：AT89C51；温度；检测系统Design temperature detection system based on single chipLiuyaLangfang branch of Hebei Unive

2、rsity of TAbstract: with the rapid development of modern information technology and the progressive realization of the traditional industrial transformation, temperature detection and display system is widely applied in many fields. People in temperature detecting accuracy, convenient, fast, etc hav

3、e higher and higher requirements. And the traditional temperature sensor already cant satisfy peoples needs, it gradually replaced by new type of temperature sensor. In this paper, from two aspects of hardware and software AT89C51 temperature detection system is introduced, the hardware principle di

4、agram and the program block diagram were described briefly. Key words: AT89C51; Temperature; Detection system 1、绪论1.1 自动化检测技术的作用检测是人类认识物质世界、改造物质世界的重要手段。远古时代，人类就知通用自身的指幅、臂长为标准确定其他物体的长度，后来又发明了观察时间的“曰晷”和测定方向的指南针。检测技术的发展标志着人类的进步和人类社会的繁荣。在现代工业、釉扳嘲防、医疗、科研等各行业，检测技术的作用越来越大，检测设备就像神经和感官，源源不断地向人们传输各种有用的信息。在科学实

5、验和工业生产过程中，为了及时了解工艺过程、生产过程的情况及它们的结果，需要对描述被控对象特征的某些参数进行测量或检测，其目的是为了准确获得表征他们的定量信息，为生产过程的自动化及科研提供可靠的数据。至于检测技术的意义就更广泛了，它们包括根据被测对象的特点，选用合适的测量仪器仪表及实验方法，通过测量及数据处理和误差分析，准确得到被测量的数据，并为提高测量精度、改进实验方法及测量但表，为生产过程的自动化等提供可靠的依据。1.2 单片机技术的作用单 片 机 是 一 种 集 成 在 电 路 芯 片 ， 是 采 用 超 大 规 模 集 成 电 路 技 术 把 具 有数 据 处 理 能 力 的 中 央 处

6、 理 器 CPU 随 机 存 储 器 RAM、 只 读 存 储 器 ROM、 多 种I/O 口 和 中 断 系 统 、 定 时 器 /计 时 器 等 功 能 （ 可 能 还 包 括 显 示 驱 动 电 路 、 脉宽 调 制 电 路 、 模 拟 多 路 转 换 器 、 A/D 转 换 器 等 电 路 ） 集 成 到 一 块 硅 片 上 构 成的 一 个 小 而 完 善 的 计 算 机 系 统 。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

7、 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 像 机 、 摄 像 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 以 及 各 种 智 能 机 械 了 。 因 此 ， 单 片 机的 学 习 、 开 发 与 应

8、 用 将 造 就 一 批 计 算 机 应 用 与 智 能 化 控 制 的 科 学 家 、 工 程 师 .1.3 温 度温 度 是 表 征 物 体 冷 热 程 度 的 物 理 量 。 在现代生产过程中，温度的测量和控制极为普遍，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足重轻的作用。温 度 的 测 量 及 控 制 对 保 证 产 品 质 量 、 提 高 生 产 效 率 、节 约 能 源 、 生 产 安 全 、 促 进 国 民 经 济 的 发 展 起 到 非 常 重 要 的 作 用 。 由 于 温 度测 量 的 普 遍 性 ， 温 度 传 感 器 的 数 量 在 各 种 传 感 器

9、 中 居 首 位 。 而 且 随 着 科 学 技术 和 生 产 的 不 断 发 展 ， 温 度 传 感 器 的 种 类 还 是 在 不 断 增 加 丰 富 来 满 足 生 产 生活 中 的 需 要 。随着电子技术和微型计算机的迅速发展。采用单片机进行温度检测、数值显示和数据的存储，具有效率高、性能稳定等特点，还可以实现实时控制等技术要求，在工业生产中应用越来越广泛。本文设计的基于 AT89C51的温度检测系统，是一种利用单片机多余 IO 口实现温度检测的，其成本低，结构简单，且易于实现，几乎适用于所有类型的单片机。2、方案选择2.1 方案一为了对温度进行实时监测，减少由于温度变化对工程影响而造

10、成的经济损失，本设计基于 DS18B20对温度进行测量的系统，可以实现对环境温度的监测。同时结合 MSP430单片机强大的功能，实现监控系统对温湿度进行实时监控以进行超限报警。TI 公司生产的 MSP430系列是一个超低功耗的混合信号控制器，特别适合于电池应用的场合或手持设备。设计的温度监测系统以 MSP430为核心，采用温度传感器 DS18B20测量温度，由温度数据采集模块、主控模块、显示模块、按键模块组成，主要完成数据采集、显示和报警的功能，其系统结构如图1所示。2.2 方案二本设计的是一种以 AT89C51单片机为主控制单元，以 DS18B20为温度传感器的温度控制系统。该控制系统可以实

11、时存储相关的温度数据。其主要包括：温度采集模块、按键处理模块、LCD 显示模块、通讯模块以及单片机最小系统。本系统由温度传感器 DS18B20、AT89C51、LCD 显示电路、软件构成。DS18B20输出表示摄氏温度的数字量，然后用51单片机进行数据处理、译码、显示、报警等。系统框图如图2所示。温度传感器 DS18B20把所测得的温度以数字信号的方式发送到 AT89C51单片机上，经过51单片机处理，将把温度在显示电路上显示，本系统显示器为点阵字符 LCD，LM016L 液晶模块。本系统除了显示温度以外还可以通过键盘预设一个温度值，对所测温度进行监控，当温度高于设定温度时，启动蜂鸣器报警；当

12、所测温度低于设定温度时，启动继电器2S；当所测温度等于设定温度时 LED等闪烁。2.3 方案选择方案二以 AT89C51单片机为核心的温度控制系统的工作原理和设计方法。温度信号由温度芯片 DS18B20采集，并以数字信号的方式传送给单片机。由键盘输入预设温度，比较实际环境温度与预设温度再由单片机做出相应的处理已以达到温度控制的目的。因此，选择方案二。2.4 总体设计方案 2.4.1 硬件设计方案本设计的是一种以 AT89C51单片机为主控制单元，以 DS18B20为温度传感器的温度控制系统。该控制系统可以实时存储相关的温度数据。其主要包括：温度采集模块、按键处理模块、LCD 显示模块、通讯模块

13、以及单片机最小系统。图 2 系统框图 本系统由温度传感器 DS18B20、AT89C51、LCD 显示电路、软件构成。DS18B20输出表示摄氏温度的数字量，然后用51单片机进行数据处理、译码、显示、报警等。系统框图如图2所示。温度传感器 DS18B20把所测得的温度以数字信号的方式发送到 AT89C51单片机上，经过51单片机处理，将把温度在显示电路上显示，本系统显示器为点阵字符 LCD，LM016L 液晶模块。本系统除了显示温度以外还可以通过键盘预设一个温度值，对所测温度进行监控，当温度高于设定温度时，启动蜂鸣器报警；当所测温度低于设定温度时，启动继电器2S；当所测温度等于设定温度时 LE

14、D等闪烁。2.4.1 软件设计方案从软件的功能不同可分为两大类：一是监控软件（主程序） ，它是整个控制系统的核心，专门用来协调各执行模块和操作者的关系。二是执行软件（子程序） ，它是用来完成各种实质性的功能如测量、计算、显示、通讯等。每一个执行软件是一个小的功能执行模块。这里将各执行模块一一列出，并为每一个执行模块进行功能定义和接口定义。各执行模块规划好后，就可以规划监控程序了。首先要根据系统的总体功能选择一种最合适的监控程序结构，然后根据实时性的要求，合理地安排监控软件和各执行模块之间地调度关系。 主程序是系统的监控程序，在程序运行的过程中必须先经过初始化。本设计的主程序中将传感器获取的温度

15、与预设温度进行了比较，并对各种不同的状图 2 系统框图态变化的控制做出了设定。流程图如图3所示。系统在初始化完成后就进入温度测量程序，实时的测量当前的温度并通过显示电路在 LCD 上显示。根据硬件设计完成对温度的控制。按下4*3键盘上的 OK 键可以便可以输入预设温度。总设计原理图如下：图 3 设计流程图 系统具有如下特点： .采用智能温度传感器 DS18B20采集温度数据，简化了硬件电路设计，温度采集数据更加精准； .AT89C51单片机的采用，有利于功能扩展； .电路设计充分考虑了系统可靠性和安全性。3、温度检测系统设计过程3.1 硬件设计3.1.1 主控制部分 AT89S51的 设 计

16、方 案 ：AT89C51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 ， 俗 称 单 片 机 。 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 。 其 主 要 特 性 如 下 ： （ 1） 18位 微 处 理 器 和 控 制 器 ， 中 央 处 理 器 是 整 个 单 片 机 的 核 心 部 件 ， 能 同 时 处 理8位 二 进 制 数 据 或 代 码 ， CPU 负 责 控 制 、 指 挥 和 调 度 整 个 单 元 系 统 协 调 的 工 作 ， 完成 运 算 和 控 制 输 入 输 出 功 能 等 操 作 。 （ 2） 内 含 一 个 布 尔 运 算 器 ， 可 直 接 对 数 据 的 位 进 行 操 作 和 运 算 ， 特 别 适