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1、1课 程 设 计 说 明 书基于 MCS-51 系列单片机的数字温度监测装置设计学生班级： 学生姓名： 起止日期： 指导教师： 2目 录一、引言 41. 本次课程设计的重要意义 4 2. 温度传感器的发展 4二、设计内容及性能指标 5 三、系统方案总体概述 5四、系统主要器件选择 6（一）单片机的选择 61.主要性能参数 62.功能特性概述 73.引脚功能说明 84.端口引脚 第二功能 9（二）温度传感器的选择 101.总述 102.温度传感器的选择 112.1 DS18B20 简介 112.2 DS18B20 内部结构 112.3 DS18B20 测温原理 15五、系统整体设计 17（一）系
2、统硬件电路设计 171.硬件电路设计总体概述 172.CPU 机器基本外围电路设计 182.1 单片机电路 182.2 晶振控制电路 182.3 继电器电路 192.4 锁存器 74LS373 引脚功能及工作原理 192.4.1 74LS373 引脚功能 202.4.2 74LS373 工作原理 20 2.4.3 Intel2764 引脚功能 233.前向通道设计 233.1 温度检测电路 233.2 电源输入部分电路 244.后向通道设计及人机通道设计 254.1 后向通道设计 254.1.1 LED 显示电路 254.1.1.1 LED 显示器的结构 254.1.1.2 LED 显示器的工
3、作原理 264.1.1.3 LED 显示设计方案 274.2 键盘 2734.3 温度报警电路 284.4 复位电路 285.抗干扰措施 295.1 干扰产生的后果 295.2 抗干扰设计的基本原则 305.3 硬件抗干扰设计 315.4 软件的抗干扰设计 32（二）系统软件设计 331.概述 332.主程序模块 333. 部分程序清单 343.1 温度传感器的驱动程序 343.2 LED 共阳极显示子程序 36六、附录 36七、致谢 37参考文献4一、引言1. 本次课程设计的重要意义随着我国经济的快速增长，电力需求量日益增加，如何保障电力的持续供应是电力运行中的一道难题。根据对各类电力事故的
4、分析，由于电力设备温度过高而引发的火灾占相当大的比例。大多数电气设备，如开关柜、电缆沟、带电间隔等采用封闭式结构，空间狭小，热积累量大，散热效果差，并长期处于高电压、大电流、满负荷的条件下运行，极易发生火灾。这种火灾一旦发生，将导致大量电网设备被烧毁，变电站停运甚至电网崩溃等恶劣后果，国民生产无法进行，导致巨大损失。引起火灾的直接原因就是线路接头温度过高，长期运行而烧穿绝缘，点燃周围电缆等可燃物，引发火灾。在设备长期运行过程中，各接头触点、母线排接处等部位因绝缘老化或接触电阻过大而急剧发热，而这些发热部位工作人员不易接近，手工测温困难，如果能够有效的自动监测各接头的温度，一旦出现温度异常情况，
5、立刻上传报警，通知维护人员及时采取措施排除隐患，把故障消除在萌芽状态，从而达到安全供电的目的。因此，电气设备温度在线监测问题已成为电力系统安全运行所急需解决的实际问题，是提高电力系统运行可靠性的迫切需求，对保障电力系统安全稳定运行有极其重要的意义。2. 温度传感器的发展测量温度的关键是温度传感器，温度传感器的发展经历了三个发展阶段：传统的分立式温度传感器模拟集成温度传感器智能集成温度传感器。目前的智能温度传感器(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，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)。社会的
6、发展使人们对5传感器的要求也越来越高，现在的温度传感器正在基于单片机的基础上从模拟式向数字式，从集成化向智能化、网络化的方向飞速发展，并朝着高精度、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，本文将介绍智能集成温度传感器DS18B20的结构特征及控制方法，并对以此传感器，89S51单片机为控制器构成的数字温度测量装置的工作原理及程序设计作了详细的介绍。与传统的温度计相比，其具有读数方便，测温范围广，测温准确，输出温度采用数字显示，主要用于对测温要求比较准确的场所，或科研实验室使用。该设计控制器使用ATMEL公司的 AT89S51单片
7、机，测温传感器使用DALLAS公司DS18B20，用液晶来实现温度显示。二、设计内容及性能指标本设计主要是单片机控制下的温度检测系统，详细介绍了其硬件和软件设计，并对其各功能模块做了详细介绍，其主要功能和指标如下：利用温度传感器（DS18B20）测量某一点环境温度测量范围为-5599，精度为0.5用液晶进行实际温度值显示能够根据需要方便设定上下限报警温度三、系统总体设计原理该系统主要由温度测量和数据采集两部分电路组成。该系统利用AT89S51芯片控制温度传感器DS18B20进行实时温度检测并显示，能够实现快速测量环境温度，并可以根据需要设定上下限报警温度。利用键盘来进行调时和温度查询，获得的数
8、据可以通过MAX232芯片与计算机的RS232接口进行串口通信，方便的采集和整理时间温度数据。6系统框图如下图所示AT89S51CPUDSP18B20温度芯片键盘电路LED 显示报警电路加热继电器制冷继电器PC 机电源DS18B20温度测温系统框图本设计以AT89S51芯片为核心, AT89S51芯片的外围扩展了 数据锁存器74L373和74LS138，同时具有LED（发光二极管）显示器、复位功能等。四、系统主要器件选择（一）单片机的选择对于单片机的选择，可以考虑使用8031与8051系列，由于8031没有内部RAM，系统又需要大量内存存储数据，因而不适用。AT89S51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公司的功能强大，价格低廉，可灵活应用于各种控制领域。1.主要性能参数：与MCS-51产品指令系统
