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1、1.本文设计的一种温度控制系统，用 STC89C52 单片机作为温控器，选用 DS18B20 数字温度传感器，可任意设置上下限报警温度，采用数码管实时显示温度，通过串口利用单片机与上位机的通信，对库房温度采集并进行控制。福建工程学国脉信息学院本科毕业设计开题报告24.2. 具体内容及要求具体内容及要求1. 内容及要求：研究基于单片机的远程温度监控系统，可以在 PC 机端实时监控系统温度，并根据当前的温度值对单片机系统进行控制。利用 VB/VC/DELPHI 编制 PC 示例程序。2.主要技术指标：（1） 、温度测量范围 0-70；（2） 、可以设置温度报警的上、下限；（3） 、提供 PC 机通
2、讯接口；（4） 、PC 机软件实现对温度数据分析、统计和处理；(5)远程传输距离为 1KM4.34.3、系统总体方案设计、系统总体方案设计4.3.1、设计方案论证方案一由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行 A/D 转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到 A/D 转换电路，其中还涉及到电阻与温度的对应值的计算，感温电路比较麻烦。而且在对采集的信号进行放大时容易受温度的影响出现较大的偏差。方案二 进而考虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常
3、容易想到的，所以可以采用一只温度传感器 DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，电路简单，精度高，软硬件都以实现，而且使用单片机的接口便于系统的再扩展，满足设计要求。福建工程学国脉信息学院本科毕业设计开题报告3从以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，费用较低，可靠性高，软件设计也比较简单，故采用了方案二。4.3.2、系统总体构成图如下：89C52MAX232 电平转换PC 机键盘电路DS18B20 温度传感器数码管显示蜂鸣器报警晶振电路下限 LED 灯上限 LED 灯4.3.3、硬件设计：控制部分的选择较多，但是作为温度计，在成本上最合适的是单片机，对于
4、题目要求的控制能力也能胜任，利用 STC89S52 自身强大的功能和优异的可扩展性，配上电路实验箱、四位一体数码管和按键等少量外围电路，就能搭建合适本次实验的小系统。从而大大缩短设计流程，把设计的重点放在温度探测单元，串行通信协议两个部分。现在 PC 机提供的 COM1、Com2 是采用 RS-232 接口标准的。而 RS-232 是用正负电压来表示逻辑状态，与 TTL 以高低电平来表示逻辑状态的规定不同。因此，为了能够同计算机借口或终端的 TTL 器件（如单片机）连接，必须在 RS-232 与 TTL 电路之间进行电平和逻辑关系的变换，变换电路选用有德州仪器公司（TL）推出的一款兼容 RS-
5、232 标准的芯片MAX232.该器件包含 2 个驱动器、2 个接收器和一个电压发生器电路提供 TIA/EIA-232-F 电平转换成 5V TTL/CMOS 电平。每一个发送器将 TTL/CMOS 电平转换成 TIA/EIA-232-F 电平。4.3.4、软件设计福建工程学国脉信息学院本科毕业设计开题报告4单片机软件设计单片机程序由主程序和中断子程序组成的。主程序负责对来自上位机的命令进行解析并执行读温度值、存储温度值、输出控制等等，中断服务程序只负责单片机和上位机之间的数据发送与接收。上位机程序设计由单片机采集的各个库房实时温度，通过 MAX232 传输到上位机 PC，利用在 Visual
6、 Basic 6.0 的通信控件 Mscomm 属性设置和事件响应的基础上，实现与单片机串行通信，在上位机中，完成报警温度设置、温度传感器 64 位激光 ROM 读取并显示、实时温度数据显示、数据存储、曲线绘制、历史数据查询等。4.4、系统各个模块设计：4.4.1 单片机最小系统1、STC89C52 单片机管脚图如下：福建工程学国脉信息学院本科毕业设计开题报告52、各引脚功能：(1)XTAL1(19 脚)；XTAL2(18 脚)-外接时钟引脚。XTAL1 为片内振荡电路的输入电源和时钟引脚.VCC(40 脚)GND(20 脚)常压为+5V,低压为+3.3V。(2)端。 XTAL2 为片内振荡电
7、路的输出端，8051 的时钟有两种方式，一种是片内振荡方式，需要在这两个引脚接石英晶体和振荡电容， 振荡电容的值一般选择为10P30P。另一种外部时钟方式即 XTAL1 接地，外部时钟信号从 XTAL2 脚输入。(3)RST(9 脚)-单片机的复位引脚。P0 口(39 脚32 脚)双向 8 位 I/O 口，每个口可以独立控制。51 单片机 PO 口内部没有上拉电阻,为高阻状态，所以不能正常的输出高低电平，因此该组 I/O 口在使用的时候务必要接上拉电阻，一般我们采用接入 10K 的上拉电阻。P1 口(1 脚8 脚)-准双向 8 位 I/O 口。每个口可以独立操作控制,内带上拉电阻,这种接口输出
8、没有高阻状态,输入也不能锁存,固然不是真正的双向 I/O 口,之所以称它为” 准双向”是因为该口在作为输入使用前要先向该口进行写一操作,然后单片机内部才可以正确读出外部信号,也就是要使其先要有个准备过程,所以才称准双向口。对 52 单片机的P1.0 引脚的第二功能为 T2 定时器的外部输入,P1.1 引脚的第二功能为 T2EX 捕捉,重装触发,即 T2 的外部控制器。福建工程学国脉信息学院本科毕业设计开题报告6P2 口(21 脚28 脚)-准双向 8 位 I/O 口,每个口都可以独立操作控制,内带上拉电阻,与 P1 口相似。P3 口(10 脚17 脚)-准双向 8 位 I/O 口,每个口可以独
9、立操作控制,内带上拉电阻,作为第一功能使用时就当作普通 I/O 口,与 P1 口相似。作为第二功能使用时,各引脚的定义如表:值得强调的是,P3 口的每一个引脚均可以独立定义为第一功能的输入/输出或第二功能P3 口引脚第二功能定义标号引脚第二功能说明P3.010RXD串行输入口P3.111TXD串行输出口P3.212/INTO外部中断 0P3.313/INT1外部中断 1P3.414T0定时器/计数器 0 外部输入口P3.515T1定时器/计数器 1 外部输入口P3.616/WE外部数据存储器写脉冲P3.717/RD外部数据存储器读脉冲3、单片机最小系统福建工程学国脉信息学院本科毕业设计开题报告
10、7其中：a、复位电路单片机上电时，当振荡器正在运行时，只要持续给出 RST 引脚连个机器周期的高电平，便可完成系统复位。外部复位电路是为内部复位电路提供两个机器周期以上的电平而设计的。系统采用上电自动复位，上电瞬间电容器上的电压不能突变，RST 上的电压是 Vcc 上的电压与电容器上的电压之差，因而 RST 上的电压与 Vcc 上的电压相同。随着充电的进行，电容器上的电压不断上升，RST 上的 电压就随着下降，RST 脚上只要保持 10ms 以上高电平，系统就会有效复位。电容 C 可取 1033uF，电阻 R 可取 1.210k。在本系统设计中，C 取10uf,R 取 10k。b、振荡电路XT
11、AL1 脚和 XTAL2 脚分别构成片内振荡器的反相放大器的输入和输出端，外接石英晶振或陶瓷晶振以及补偿电容 C1、C2 选 47uF 构成并联谐振电路。当外接石英晶振时，电容C1、C2 选 30Pf10pF；当外接陶瓷振荡器时，电容 C1、C2 选 47uF10uF。系统中，外接电 C1、C2 的大小会影响振荡器频率的稳定度、起振时间及温度稳定性。在设计电路板时，晶振和电容应靠近单片机芯片，以便减少寄生电容，保证振荡器稳定可靠工作。在本硬件系统设计中，为保证串行通行波特率的误差，选择了 11.0592MHz 的标准石英晶振，电容 C1、C2 为 30pF。c、EA接高电平，选用片内程序存储器
12、。福建工程学国脉信息学院本科毕业设计开题报告84.4.2、显示部分：本系统采用三极管驱动四位一体共阳数码管显示温度，数码管有两种显示方式，即静态显示和动态显示。静态显示的特点是每个数码管的段选必须接一个 8 位数据线来保持显示的字形码。当送入一次字形码后，显示字形可一直保持，直到送入新字形码为止。这种方法的优点是占用 CPU 时间少，显示便于监测和控制。缺点是硬件电路比较复杂，成本较高；动态显示的特点是将所有位数码管的段选线并联在一起，由位选线控制是哪一位数码管有效。选亮数码管采用动态扫描显示。所谓动态扫描显示即轮流向各位数码管送出字形码和相应的位选，利用发光管的余辉和人眼视觉暂留作用，使人的
13、感觉好像各位数码管同时都在显示。动态显示的亮度比静态显示要差一些，所以在选择限流电阻时应略小于静态显示电路中的。本设计数码管采用动态显示。如下图：福建工程学国脉信息学院本科毕业设计开题报告9.、键盘输入如图：本设计采用三个键，可任意调整上下限报警温度，简单实用。其中，键为设置键，按第下，上限温度调整；按第下，下限温度调整；按第下，显示实际温度。+键为每按一次设置温度加。-键为每按一次设置温度减。.、报警电路本设计中采用三极管驱动蜂鸣器报警，其中，和分别模拟制热器和制冷器。当温度高于上限温度时，蜂鸣器报警，灯亮，模拟启动制冷器；当温度低于下限温度时，蜂鸣器报警，灯亮，模拟启动制热器。其中，与蜂鸣
14、器相连的轻触开关断开时，蜂鸣器停止报警，实现手动解除报警。如图：福建工程学国脉信息学院本科毕业设计开题报告10.、测温电路本设计采用温度传感器测量温度。DS18B20 简介其两种封装如图：温度传感器的种类众多，在应用与高精度、高可靠性的场合时 DALLAS（达拉斯）公司生产的 DS18B20 温度传感器当仁不让。超小的体积，超低的硬件开消，抗干扰能力强，福建工程学国脉信息学院本科毕业设计开题报告11精度高，附加功能强，使得 DS18B20 更受欢迎。对于我们普通的电子爱好者来说，DS18B20的优势更是我们学习单片机技术和开发温度相关的小产品的不二选择。了解其工作原理和应用可以拓宽您对单片机开
15、发的思路。DS18B20 的主要特征：1. 全数字温度转换及输出。2. 先进的单总线数据通信。3. 最高 12 位分辨率，精度可达土 0.5 摄氏度。4. 12 位分辨率时的最大工作周期为 750 毫秒。5. 可选择寄生工作方式。6. 检测温度范围为55C +125C (67F +257F)7. 内置 EEPROM，限温报警功能。8. 64 位光刻 ROM，内置产品序列号，方便多机挂接。9. 多样封装形式，适应不同硬件系统。DS18B20 引脚功能：GND 电压地 DQ 单数据总线 VDD 电源电压 NC 空引脚DS18B20 工作原理及应用：DS18B20 的温度检测与数字数据输出全集成于一
16、个芯片之上，从而抗干扰力更强。其一个工作周期可分为两个部分，即温度检测和数据处理。在讲解其工作流程之前我们有必要了解 18B20 的内部存储器资源。18B20 共有三种形态的存储器资源，它们分别是：ROM 只读存储器，用于存放 DS18B20ID 编码，其前 8 位是单线系列编码（DS18B20 的编码是 19H） ，后面 48 位是芯片唯一的序列号，最后 8 位是以上 56 的位的 CRC 码（冗余校验） 。数据在出产时设置不由用户更改。DS18B20 共 64 位 ROM。RAM 数据暂存器，用于内部计算和数据存取，数据在掉电后丢失，DS18B20 共 9 个字节RAM，每个字节为 8 位。第 1、2 个字节是温度转换后的数据值信息，第 3、4 个字节是用户EEPROM（常用于温度报警值储存）的镜像。在上电复位时其值将被刷新。第 5 个字节则是用户第 3 个 EEPROM 的镜像。第 6、7、8 个字节为计
