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1、邵阳学院目 录摘要.I第一章 绪论 .11.1 课题来源 .11.2 国内外现状及水平 .21.3 课题研究的目的意义 .41.4 课题研究内容 .4第二章 系统方案设计 .52.1 设计任务和要求 .52.2 设计方案 .5第三章 电路设计 .63.1 AT89C51介绍 .63.2 单片机最小系统 .73.3 LED显示电路 .83.4 DS18B20 温度传感器介绍 .93.5 温度传感器 DS18B20与单片机的连接 .133.6 过温报警电路 .14第四章 程序设计 .144.1 温度采集 DS18B20部分程序设计分析 .144.2 各部分程序设计及其程序流程图 .15第五章 系统
2、仿真 .195.1 Proteus 简介 .195.2 电路原理图及系统仿真 .19第六章 总结 .20参考文献 .22致谢 .23附录 .24邵阳学院1第一章 绪论1.1 课题来源20 世纪 80 年代中期以后，Intel 公司以专利转让的形式把 8051 内核技术转让给许多半导体芯片生产厂家，如ATMEL、PHILIPS、ANALOG、DEVICES、DALLAS 等。这些厂家生产的芯片是MCS-51 系列的兼容产品，准确地说是与 MCS-51 指令系统兼容的单片机。这些兼容机与 8051 的系统结构(主要是指令系统)相同，采用 CMOS 工艺，因而，常用80C51 系列来称呼所有具有 8
3、051 指令系统的单片机，它们对 8051 单片机一般都作了一些扩充，使其更有特点。其功能和市场竞争力更强，其实不该把它们直接称呼为 MCS-51 系列单片机，因为 MCS 只是 Intel 公司专用的单片机系列型号。MCS-51系列及 80C51 单片机有多种品种。它们的引脚及指令系统相互兼容，主要在内部结构上有些区别。目前使用的 MCS-51 系列单片机及其兼容产品通常分成以下几类：基本型、增强型、低功耗型、专用型、超 8 位型、片内闪烁存储器型。其中ATMEL 公司的标准型 AT89 单片机因其与 MCS-51 的完全兼容性、优良的工作性能、使用的灵活性以及较高的性能价格比，成为 AT8
4、9 系列单片机的主流机型，在嵌入式控制系统中获得广泛应用。众所周知，环境温度一直是生物能否较适宜生存的一个重要因素，而人们对环境温度的感知也从单纯的身体感官的感受发展到用各种温度计来对环境温度进行准确的测量。但是受限于技术等原因，温度计通常都有体积较大，精度不高等各种缺陷。而数字温度测量芯片的出现则解决了这些问题，其中的一款芯片 DS18B20 是DALLAS 公司生产的 1-Wire，即单总线器件，具有线路简单，体积小的特点。因此，用它来组成一个测温系统，具有线路简单，在一根通信线上可以挂载很多这样的数字温度芯片，十分方便。美国Dallas半导体公司的数字化温度传感器DS1820 2是世界上
5、第一片支持 “一线总线”接口的温度传感器，在其内部使用了在板(ON-B0ARD)专利技术。全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。 “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。现在，新一代的DS18B20体积更小、更经济、更灵活。使你可以充分发挥“ 一线总线”的优点。 同DS1820一样，DS18B20也支持 “一线总线”接口，测量温度范围为-55C+125C ，邵阳学院2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、
6、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，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，这就为用最低的成本制作出用途更广，精度更高的便携带的数字温度计提供了可能。目前，国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式，从集成化向智能化、网络化的方向飞速发展。单片机自1976年由Intel公司推出 MCS-48开始，迄今已有三十多年了。由于单片机集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等一系列优点，目前已经渗入到人们工作和生活的方方面面，几乎“无处不在，无所不为” 。单片机的应用领域已从面向工业控制、通讯、交通、智能仪表等迅
7、速发展到家用消费产品、办公自动化、汽车电子、PC机外围以及网络通讯等广大领域，对各个行业的技术改造和产品更新换代起着重要的推动作用。单片机有两种基本结构形式：一种是在通用微型计算机中广泛采用的，将程序存储器和数据存储器合用一个存储器空间的结构，称为普林斯顿结构。另一种是将程序存储器和数据存储器截然分开，分别寻址的结构，一般需要较大的程序存储器。目前的单片机以采用程序存储器和数据存储器截然分开的结构为多。本设计讨论的单片机多功能定时器的核心是目前应用极为广泛的 51 系列单片机，配置了外围设备，构成了一个可编程的计时定时系统，具有体积小，可靠性高，功能强等特点。不仅能满足所需要求而且还有很多功能
8、可供开发，有着广泛的应用领域。1.2 国内外现状及水平 温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛，但从国内生产的温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高，同日本、美国、德国等先进国家相比，仍然有着较大的差距。成熟的温控产品主要以“点位” 控制及常规的 PID 控制器为主，它们只能适应一般温度系统控制，而用于较高控制场合的智能化、自适应控制仪表，国内技术还不十分成熟，形成商品化并广泛应用的控制仪表较少。随着我国经济的发展及加入 WTO，我国政府及企业对此都非常重视，对相关企业资源进行了重组，相继建立了一些国家、企业的研发中心，开展创新性研究，使我国仪表工业得到了迅速的发展。邵阳学院3随着国内
9、外工艺的日益发展，温度检测技术也不断的进步，目前的温度检测使用的温度计种类繁多、应用范围也较广泛，大致包括一些几种方法：(1) 利用物体热胀冷缩原理制成的温度计，包括玻璃温度计、双金属温度计、压力温度计等；(2) 利用热电效应技术制成的温度检测元件；利用此项技术制成的温度检测元件主要是热电偶。热电偶发展较早，比较成熟，至今仍未应用最广泛的检测元件。热电偶具有结构简单、制作方便、测量范围宽、精度高、热惯性小等特点。常用热电偶镍铬-镍硅、镍铬-康铜、铂铑-铂、铂锗 30-铂锗 6 等； (3) 利用热阻效应制成的温度计：可分为电阻测温元件、导体测温元件、陶瓷热敏测温元件；(4) 利用热幅原理制成的高温计；辐射测温在近年相对其他的测温领域显得活跃些，热辐射高温计通常分为两种：
