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1、单片机系统开发与应用工程实习报告选题名称: 基于 AT89S52 单片机的水温控制系统 系（院）: 计算机工程学院 专 业: 计算机科学与技术（嵌入式系统软件设计）班 级: 姓 名: 学 号: 指导教师: 学年学期: 2009 2010 学年 第 2 学期2010 年 5 月 30 日摘要：温度控制是很多企业常见的控制装置,如机械行业的零件热处理、塑料制品的注塑机上,粉末冶金行业烧结炉、还原炉等都有温度控制问题,尤以热处理加热炉的温度控制最为典型。热处理加热炉是工厂热处理和高校热处理实验广泛使用的加热设备。现在所使用的炉温控制方法很多仍是陈旧的动圈式两位指示调节仪(如 XCT101 型动圈式两
2、位指示调节仪) 。这种炉温控制方法炉温波动范围大,保温时间靠人工计时,加热速度不能控制,温度不能全程动态跟踪显示。这样的控制和显示方式不能满足日益发展的工业需求。高校的发展同样要求用现代化手段提升现有的实验设备,为学生提供更多更好、更现代化的实验条件。因此,我们就学校热处理实验用电阻加热炉进行现代化改革,将DS18B20 测温传感器和 AT89S52 单片机优秀的实时控制功能、灵活的编程能力有机的结合起来,开发出热处理微机控制系统,实现温度控制的自动化。不但能用于学校的实验教学及其它一些研究课题的开发,同样能用于工厂热处理、注塑机多点温度的控制,提高工业企业自动化水平。关键字：单片机 AT89
3、S52；传感器；控温；DS18B20目 录1 系统设计 .11.1 项目概要 .11.2 项目要求 .12 硬件设计 .12.1 硬件设计概要 .12.2 单片机最小系统 .22.3 温度检测电路 .42.3 报警电路 .72.4 控制电路及显示电路 .73 软件设计 .93.1 中断控制程序 .103.2 显示程序 .113.3 温度测量 .123.4 温度处理 .18总 结 .20参考文献 .21单片机系统开发与应用工程实习报告11 系统设计1.1 项目概要水温控制系统无论是工业生产过程，还是日常生活都起着非常重要的作用，过低过高的水温都会使水资源失去应有的作用，从而造成水资源的极大浪费，
4、给生活生产带来许多不利因素。基于 AT89S52 的单片机水温控制系统与传统的水温控制器相比具有操作方便、价格便宜、精确度高和开展容易等优点，因此市场前景看好。1.2 项目要求基于 AT89S52 单片机水温控制器晶振采用 12MHZ，具体要求如下：(1)初始温度设置为 50 度(2)越限报警温度为 70 度(3)控制精度为 1 度(4)控制范围为环境温度室温到 70 度2 硬件设计2.1 硬件设计概要根据需求，我的系统需要温度采集电路、控制电路、报警电路。当然这些要一起工作我们就需要一块单片机来协调它们！温度采集我们使用 18B20，使用它可以是电路简化。控制电路我们用外部中断来调节温度，为
5、了使操作方便，我们加入了一个显示控制温度值的数码管，来便于使用。报警电路，这个电路我们用一个三极管这为放大器去驱动一个喇叭。所有电路结构如下单片机系统开发与应用工程实习报告2图 2-1 总体硬件设计示意图2.2 单片机最小系统AT89S52 是美国 ATMEL 公司生产的低功耗，高性能 CMOS8 位单片机，片内含4k bytes 的可系统编程的 Flash 只读程序存储器, 器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 8051 指令系统及引脚。它集 Flash 程序存储器既可在线编程（ISP）也可用传统方法进行编程及通用 8 位微处理器于单片芯片中，ATMEL公司的功
6、能强大，低价位 AT89S52 单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。由于 AT89S52 是一个低功耗，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写 1000 次的 Flash 只读程序存储器。器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准 MCS-51 指令系统及80C51 引脚结构，芯片内集成了通用 8 位中央处理器和 ISP Flash 存储单元，功能强大的微型计算机的 AT89S52 可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。因此，本系统使用 AT89
7、S52 单片机作为微处理器，AT89S52 引脚图如图 2-2。它主要具有如下特点： 40 个引脚，8k Bytes Flash 片内程序存储器，256 bytes 的随机存取数据存储器（ RAM） ，32 个外部双向输入/输出（I/O）口， 5 个中断优先级 2 层中断嵌套中断，2 个 16 位可编程定时计数器，2 个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。 AT89S52 设计和配置了振荡频率可为 0Hz 并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU 暂停工作，而 RAM 定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作掉电模式冻结振荡器，因而可以保存 RAM 的数据，停止芯片其它
8、功能直至外中断激活或硬件单片机系统开发与应用工程实习报告3复位。下面列出了 AT89S52 的一些性能参数：与 MCS-51 产品指令系统完全兼容 4k 字节在系统编程（ISP）Flash 闪速存储器1000 次擦写周期4.05.5V 的工作电压范围全静态工作模式：0Hz 33MHz三级程序加密锁1288 字节内部 RAM32 个可编程 IO 口线2 个 16 位定时计数器6 个中断源全双工串行 UART 通道低功耗空闲和掉电模式中断可从空闲模唤醒系统看门狗（WDT）及双数据指针掉电标识和快速编程特性灵活的在系统编程（ISP 字节或页写模式）图 2-2 AT89S52 引脚图单片机系统开发与应
9、用工程实习报告4XTAL1 XTAL2 0.1F 0.1F AT89S52 P0 P1 P2 P3 8 1.0592 MHz + R 8 8 8 GND VC VC 图 2-3 微处理器电路图整个单片机系统接口分配情况如下：P0 口复用于传输 LED 位数据以及值数据传输、P2 口的 P2.0-P2.1 作为六位 LED 的公共端的控制信号、P1 口分配做键盘接口、P3.0 和 P3.1 分别用于串口通信的数据的接收端和发送端、P3.2 用于温度数据接口。2.3 温度检测电路DALLAS 最新单线数字温度传感器 DS18B20 简介新的“ 一线器件”体积更小、适用电压更宽、更经济 Dallas
10、 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、 DS1822 “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。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。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。与前一代产品不同
11、，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、 DS1822 的特性 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！ DS1822 与 DS18B20 软件兼容，是 DS18B20 的简化版本。省略了存储用户定义报警温度、分辨率参数的 EEPROM，精度降低为 2C，适用于对性能要求不高，成本控制严格的应用，是经济型产品。 继
12、 “一线总线”的早期产品后，DS1820 开辟了温度传感器技术的单片机系统开发与应用工程实习报告5新概念。DS18B20 和 DS1822 使电压、特性及封装有更多的选择，让我们可以构建适合自己的经济的测温系统。 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 2-4 DS18B20 的管脚排列图DQ 为数字信号输入/输出端；GND 为电源地；VDD 为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地） 。光刻 ROM 中的 64 位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该 DS18B20 的地址序列码。64 位光刻 ROM 的排列是：开始 8 位（28H ）是产品类型标号，接着的48 位是该 DS18B20 自身的序列号，最后 8 位是前面 56 位的循环冗余校验码（CRC=X8+X5+X4+1） 。光刻 ROM 的作用是使每一个 DS18B20 都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个 DS18B20 的目的。DS18B20 中的温度传感器可完成对温度的测量，以 12 位转化为例:
