《多机温度检测系统课程设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《多机温度检测系统课程设计（37页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、河南理工大学单片机应用与仿真训练设计报告题目:多机温度检测系统摘要多机温度检测系统是采用STC10F08XE 8位单片机作为控制核心设计了温度测量系统，该系统由温度检测模块、微控制器模块、串口通信模块、数码管显示和报警模块等四部分组成，能对099范围的温度进行测量，同时利用4位八段数码管可以实时显示环境温度。该系统结构简单，成本低，可同时采集不同位置的温度大小，具有较好的应用价值。本系统首先由两片下位STC10F08XE单片机通过P0_4口不断循环采集数字化温度传感器DS18B20的温度数据，然后转换成十进制温度值，通过串行口发送至上位STC10F08XE单片机，由上位机通过串行口接收数据，再
2、与上位机设定的温度上下限进行比较，判断是否进行报警，上位机同时驱动四位八段数码管将温度显示出来。实现本系统的主要难点在于温度的采集和传送。DS18B20只需要接到单片机的一个I/O口上，由于单总线为开路所以需要外接一个4.7K的上拉电阻。其功能强大，但需要不断地发送采集命令以及循环读取它传出的数值，然后进行换算成十进制温度。单片机串口通信是单片机一个非常有用的功能，可以构建多机系统来实现更为强大的功能，而且通过MAX232可以进行远距离的通信，实现远程控制。我们采用了简单的直接通信而未进行数据发送前的请求应答和数据发送完后的数据检查和校错。当然，由于我们是首次设计这样完整的应用系统，可能实现的
3、功能不太完善。关键词：STC10F08XE 温度测量 串口通信 DS18B20 Max232目录 概述 课题背景以及课题研究的意义随着科学技术的发展，人们的生活水平越来越高，人们对计算机的要求也越来越高。自从世界上第一台计算机问世以来，计算机的发展日新月异短短的几十年间，已由电子管数字计算机发展到今天的超大规模集成电路计算机，运算速度由5000次每秒提高到今天的上百亿次。近年来计算机向着高速智能化的超级巨型机方向发展，另一方面向着微型计算机的方向发展。正是由于计算机的发展，才带动了其他现代电子系统的发展。在人类的生活环境中，温度扮演着极其重要的角色，无论你生活在什么地方，做什么事情，都无时不在
4、与温度打交道。因此推动了温度传感器的发展，本课程设计的出发点即是利用计算机实现多机温度检测系统，以此来方便人们的生活。温度传感器的发展主要讲过三个阶段：（一）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程，因此称为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、测温误差小、价格低响应速度快等适合远距离测温、控温，不需要进行非线性校准，外围电路简单；（二）模拟集成温度控制器。其主要包括温控开关、可编程温度控制器；（三）智能传感器。其是在20世纪90年代中期问世的。它微电子技术和自动测试技术的结晶。其内部包含温度传感器、A/D转换器、信号处理器、存储器和接口电路等。 课题的研究的工作
5、以及存在的困难多机温度检测系统是一个为人们提供方便、快捷、准确地采集难以测量的温度的实用系统工具。该系统是庞大的智能自动化系统中的一部分。在生活中人们难以知晓远距离的温度，难以测量以及控制工厂、大型电厂、冶金厂较高地方的温度，还有仓库测温，楼宇空调控制等方面，多机温度检测系统就是一个很好的测温工具，在以上这些方面大多是使用的系统的雏形大多是此系统。课题研究中存在的困难：DS118B20初始化不成功、串口通信不正常、发送数据有限制在上位机进行温度设定上下限时有乱码产生电路仿真时无法达到预期的目的 系统总体方案及硬件设计 系统核心器件简介 单片机STC10F08XE：STC11/10xx系列单片机
6、是宏晶科技设计生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。内部集成高可靠复位电路,针对高速通信，智能控制，强干扰场合。STC11/10xx系列单片机的定时器0/定时器1/串行口与传统8051兼容,增加了独立波特率发生器,省去了定时器2.传统8051的111条指令执行速度全面提速,最快的指令快24倍,最慢的指令快3倍1。增强型8051 CPU，1T，单时钟/机器周期，指令代码完全兼容传统80512。工作电压：STC10Fxx系列电压:5.5V-3.8V/3.4V（5V单片机）。工作频率范围：0 - 3
7、5MHz，相当于普通8051的 0420MHz。STC10系列单片机：RAM为512字节或256字节6.通用I/O口（40/36个），复位后为：准双向口/弱上拉（普通8051传统I/O口），可设置成四种模式：准双向口/弱上拉，推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏，每个I/O口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不要超过100MA。ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器，可通过串口（RxD/P3.0，TxD/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片。有EEPROM功能。内部集成MAX810专用复位电路(晶体频率在24MHz以下时，要选择高的复位门槛电
8、压,如4.1V以下复位,晶体频率在12MHz以下时，可选择低的复位门槛电压，如3.7V以下复位，复位脚接1K电阻到地）。内置一个对内部VCC进行掉电检测的掉电检测电路，可设置为中断或复位 5V单片机掉电检测门槛电压为4.1V/3.7V附近。时钟源：外部高精度晶体/时钟，内部R/C振荡器，用户在下载用户程序时，可选择是使用内部R/C振荡器还是外部晶体/时钟，常温下内部R/C振荡器频率为:4MHz8MHz，精度要求不高时，可选择使用内部时钟，但因为有制造误差和温漂，以实际测试为准。2个16位定时器(与传统8051兼容的定时器/计数器,16位定时器T0和T1) 1个独立波特率发生器（故不必用T2做为
9、波特率发生器,详细使用方法请参考独立波特率发生器做串口通 讯的相关使用说明及示例程序）。3个时钟输出口，可由T0的溢出在P3.4/T0输出时钟，可由T1的溢出在P3.5/T1输出时钟，独立波特率发生器可以在P1.0口输出时钟(部分型号无独立波特率发生器,详情请参阅单片机选型一览表)。外部中断I/O口有5路,支持传统的下降沿中断或低电平触发中断 Power Down(掉电)模式可由外部中断唤醒，INT0/P3.2, INT1/P3.3, INT/T0/P3.4, INT/T1/P3.5,INT/RxD/P3.0（或INT/RxD/P1.6）。Power Down(掉电)模式可由内部掉电唤醒专用定
10、时器唤醒(STC11xx系列有此功能，STC10xx无此功能)， 也可由上面提到的外部中断口中断唤醒，由于INT/RxD支持下降沿中断，故也可支持远程通信唤醒。一个独立的通用全双工异步串行口(UART)，做主机时可以当2个串口使用RxD/P3.0，TxD/P3.1可以切换到RxD/P1.6，TxD/P1.7，通过将串口在P3口和P1口之间来回切换，将1个串口作为2个主串口分时复用，可低成本实现2个串口，当然有其局限性。工作温度范围：-40 - 85(工业级) / 0 - 75(商业级)。STC10F08XE 核心处理单元：4k 字节FLASH 89C51X、28k 字节FLASH 89C52X
11、2、16k 字节FLASH 89C54X2、32k 字节FLASH 89C58X2、128 字节RAM 89C51X2、256 字节RAM 89C52X2/54X2/58X2；布尔处理器、全静态操作、12 时钟操作 可选6 个时钟 通过软件或并行编程器；存储器寻址范围64K 字节ROM 和64K 字节RAM。电源控制模式：时钟可停止和恢复、空闲模式、掉电模式。两个工作频率范围：6 时钟模式时为0 到20MHz、12 时钟模式时为0 到33MHz。LQFP, PLCC 或DIP 封装、扩展温度范围、双数据指针。3 个加密位、4 个中断优先级、 6 个中断源、4 个8 位I/O 口。全双工增强型U
12、ART：帧数据错误检测、自动地址识别。3 个16 位定时/计数器T0 T1 标准STC10F08XE 和增加的T2 捕获和比较可编程时钟输出、异步端口复位、低EMI (禁止ALE 以及6 时钟模式)、 掉电模式可通过外部中断唤醒。 图像 1 10F08XE单片机 温度传感器DS18B20介绍：数字化温度传感器是DALLAS最新单线数字温度传感器，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。DS1822的精度较差为 2C 。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。其适合于现场温度测量，可以程序设定912位的分辨率，
13、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的管脚排列如下:图像 2 DS18B20温度传 感器DS18B20温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的E2RAM,后者存放高温度和低温度触发器TH、TL和结构寄存器。暂存存储器包含了8个连续字节，前两个字节是测得的温度信息，第一个字节的内容是温度的低八位，第二个字节是温度的高八位。第三个和第四个字节是TH、T
14、L的易失性拷贝，第五个字节是结构寄存器的易失性拷贝，这三个字节的内容在每一次上电复位时被刷新。第六、七、八个字节用于内部计算。第九个字节是冗余检验字节。根据DS18B20的通讯协议，主机控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤：每一次读写之前都要对DS18B20进行复位，复位成功后发送一条ROM指令，最后发送RAM指令，这样才能对DS18B20进行预定的操作。复位要求主CPU将数据线下拉500微秒，然后释放，DS18B20收到信号后等待1660微秒左右，后发出60240微秒的存在低脉冲，主CPU收到此信号表示复位成功。DS18B20产品的特点 （1）只要求一个端口即可实现通信。 （2）在
15、DS18B20中的每个器件上都有独一无二的序列号。 （3）实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温。 （4）测量温度范围在-55C-+125C之间。 （5）数字温度计的分辨率用户可以从9位到12位选择。（6）内部有温度报警上、下限设置。 系统总体设计方案主机交替访问从机（一）、（二）其中时间每隔为十秒交换一次；从机从DS18B20温度传感器获取温度数据并显示温度大小，在主机发送正确的地址条件下将数据发送给主机，数据在主机中通过数码管显示，并与主机中设定的温度上下限作比较，若不符合上下限的标准则由蜂鸣器发出警告声，而且LED数码管将闪烁，温度越高蜂鸣器发出的声音越急促，LED闪烁越快。 系统硬
16、件设计 单片机最小系统设计最小应用系统设计是单片机应用系统的设计基础。它包括单片机的选择、时钟系统设计、复位电路设计、简单的I/O口扩展、掉电保护等。本次设计采用的是STC10F08XE，其特点是8字节FLASH闪速存储器，256字节，32个I/O口线，3个16位定时/计数器,掉电方式保存RAM中的内容,但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位. 最小系统的时钟电路采用12MHZ晶振，机器周期为1us，连接两个30pF的电容，连接到STC10F08XE的XATL1，XATL2上面,如图像3所示。复位电路采用的是上电+按钮电平复位，是利用电容充电来实现上电复位。当按钮按下后,电源施加在单片机复位端RST上, 实现单片机复位功能.。图像 3 10F08XE最小系统板 DS18B20与STC10F08XE单片机接口电路的设计图像 4 DS18B20与STC10F08XE单片机接口电路
