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1、I 无线遥测温度系统的设计无线遥测温度系统的设计 摘摘 要要 随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给 人带来的方便也是不可否定的，其中温度测控系统就是一个典型的例子，但人们对 它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活提供更好的更方便的设施就需要 从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。 本设计所介绍的智能数字式温度测控系统，它具有读数方便、测温范围广、测 温准确、其输出温度采用数字显示等特点，主要用于室内环境温度检测与控制。本 设计主要使用单片机 PIC16F877A，测温传感器使用 DS18B20，用3个共阴极 LED 数 码管以动态显
2、示方式实现温度显示，能准确达到以上要求。 DS18B20温度传感器集温度测量和 A/D 转换于一体，具能够直接输出数量，与单 片机接口电路简单等优点。因此，用 DS18B20温度传感器和单片机构成的温度测控 系统具有市场推广价值 关键词 单片机；DS18B20；传感器 II Wireless temperature sensing system design Abstract As people living standard rise ceaselessly, the single-chip microcomputer control is undoubtedly one of the go
3、als of the people to pursue, it brings convenience is negative, temperature measurement and control system is a typical example of it, but the demand is higher and higher to modern work, scientific research, and provide a better life more convenient facilities need from several single-chip microcomp
4、uter, all toward digital control system, intelligent control direction. The design of the intelligent digital temperature is introduced, and its control system with reading convenient, temperature range, temperature measurement accuracy, its output temperature using digital display, etc. Mainly used
5、 in indoor environment temperature measurement and control. This design using SCM PIC16F877A mainly temperature sensor DS18B20, use, with three of the cathode LED digital display mode to realize dynamic tube temperature display, can reach above requirements. The temperature sensor DS18B20 set temper
6、ature measurement and A/D conversion, can directly in quantity, and SCM output interface circuit is simple, etc. Therefore, with the temperature sensor DS18B20 and temperature measurement and control system of the single market promotion value Keywords MCU；DS18B20；Sensor III 目目 录录 1 绪论 .5 1.1 选题背景 6
7、 1.2 主要研究内容 6 2 硬件理论基础 .7 2.1 PIC16F877A 单片机简介7 2.1.1 单片机的发展 7 2.1.2 PIC 系列单片机特点 .7 2.1.3 PIC16F877A 单片机性能 8 2.1.4 PIC16F877A 单片机外观及结构图 9 2.2 PIC16F877A 的输入/输出接口10 2.2.1 PIC16F877A I/O 端口内部结构.11 2.2.2 PIC16F877A 基本输入/输出端口的工作原理12 2.3 定时器/计数器 TMR0 13 2.3.1 通用定时/计数器 Timer0 模块14 2.3.2 Timer0 中断.15 2.3.3
8、 使用带有外部时钟的 Timer0 .15 2.3.4 预分频器15 2.4 模拟数字转换器 ADC 15 2.4.1 A/D 转换器模块16 2.4.2 A/D 转换器采集要求20 2.4.3 选择 A/D 转换器时钟20 2.4.4 设定模拟端口21 2.4.5 A/D 转换 21 2.4.6 在睡眠期间 A/D 操作21 2.4.7 复位影响22 2.5 PIC16F877A 中断系统.22 2.5.1 PIC16F877A的中断源.23 2.5.2 PIC16F877A 的中断硬件逻辑.23 2.5.3 PIC16F877A 中断的处理.24 2.6 PIC16F877A 最小系统.2
9、6 IV 2.7 MPLAB 集成开发环境软件包27 3. DS18B20 温度传感器简介.28 3.1 DS18B20 简述：28 3.2 DS18B20 内部结构28 3.3 DS18B20 的工作时序29 3.4 DS18B20 与单片机的典型接口31 4 无线收发模块 PTR2000 简介 .31 4.1 概述 .31 4.2 PTR2000 的主要特征31 4.3 引脚排列及功能 .34 4.4 发送 .35 4.5 接收 .35 4.6 待机模式 .32 4.7 硬件连接 .36 4.8 应用 .37 4.9 软件编程注意事项 .37 5 软件系统设计程序 .39 5.1 软件运行
10、流程 .39 5.2 软件运行程序 .39 5.2.1 接收程序 .39 5.2.2 发送程序 .43 参 考 文 献 49 附录 A54 英文文献 .54 英文文献翻译 .61 5 1 绪论绪论 随着“信息时代”的到来，作为获取信息的手段传感器技术得到了显著的 进步，其应用领域越来越广泛，对其要求越来越高，需求越来越迫切。传感器技术 已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。因此，了解并掌握各类传 感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。 由于传感器能将各种物理量、化学量和生物量等信号转变为电信号，使得人们 可以利用计算机实现自动测量、信息处理和自动控制，但是它们都不同程度地存在
11、 温漂和非线性等影响因素。传感器主要用于测量和控制系统，它的性能好坏直接影 响系统的性能。因此，不仅必须掌握各类传感器的结构、原理及其性能指标，还必 须懂得传感器经过适当的接口电路调整才能满足信号的处理、显示和控制的要求， 而且只有通过对传感器应用实例的原理和智能传感器实例的分析了解，才能将传感 器和信息通信和信息处理结合起来，适应传感器的生产、研制、开发和应用。另一 方面，传感器的被测信号来自于各个应用领域，每个领域都为了改革生产力、提高 工效和时效，各自都在开发研制适合应用的传感器，于是种类繁多的新型传感器及 传感器系统不断涌现。温度传感器是其中重要的一类传感器。其发展速度之快，以 及其应
12、用之广，并且还有很大潜力。 为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对温度传感器的深入研究以及其用法 与用途，基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。本文利用单片机结合传感 器技术而开发设计了这一温度监控系统。文中传感器理论单片机实际应用有机结合， 详细地讲述了利用热敏电阻作为热敏传感器探测环境温度的过程，以及实现热电转 换的原理过程。 本设计应用性比较强，设计系统可以作为生物培养液温度监控系统，也可以做 热水器温度调节系统、实验室温度监控系统等等。课题主要任务是完成环境温度检 测，利用单片机实现温度调节并通过计算机实施温度监控。设计后的系统具有操作 方便，控制灵活等优点。 6 1.1 选题背景
13、 温度是工业控制中主要的被控参数之一，特别是在冶金、化工、建材、食品、 机械、石油等工业中，具有举足重轻的作用。对于不同场所、不同工艺、所需温度 高低范围不同、精度不同，则采用的测温元件、测温方法以及对温度的控制方法也 将不同；产品工艺不同、控制温度的精度不同、时效不同，则对数据采集的精度和 采用的控制算法也不同，因而，对温度的测控方法多种多样。随着电子技术和单片 机技术的迅速发展，微机测量和控制技术也得到了迅速的发展和广泛的应用。利用 单片机技术对温度进行测控的技术，也便随之而生，并得到日益发展和完善，越来 越显示出其优越性。本设计即单片机技术对温度进行实时检测与控制. 1.2 主要研究内容
14、 温度信息在某些工业生产中具有较为重要的地位，为了保障生产的顺利进行，我们必须实 时监测温度的变化，同时为了适应一些恶劣环境，可利用无线网络进行信号传递。本课题拟采 用 PIC 单片机作为主控芯片，单总线温度传感器 DS18B20 作为温度采集设备，PTR2000 作为无 线传输模块，进行系统整合，通过程序实现无线温度传感系统。本课题着眼于培养系统整合能 力，提高实践应用技能。 7 2 硬件理论基础硬件理论基础 此系统硬件平台是PIC16F877A单片机开发板，PIC系列单片机的硬件系统设计简 洁,指令系统设计精炼;它不仅全部指令均为单字节指令,而且绝大多数指令为单周期 指令,以利于提高执行速
15、度;其运行速度远远高于其他相同档次的单片机.其体积小， 功耗低，精简指令集 ，抗干扰性好，可靠性高，有较强的模拟接口，代码保密性好; 它可以实现在线调试和在线编程。因此，在此控制系统中，采用PIC16F877A单片机 作为控制核心。 2.1 PIC16F877A单片机简介 2.1.1 单片机的发展单片机的发展 所谓单片机(Single Chip Microcomputer)，是指在一块芯片中集成有中央处理器 (CPU)、存储器(RAM和ROM)、基本I/O接口以及定时器、计数器等部件，并具有独 立指令系统的智能器件，即在一块芯片上实现一台微型计算机的基本功能。特点是： 体积小，控制功能强，性价
16、比高等。单片机经历初级阶段（1971-1974），低性能单 片机阶段（1974-1978），高性能单片机发展阶段(1978-1983)以及提高阶段(1983-现 在)，1983年Intel公司推出MCS-96系列的16位单片机，而在这个时期， Motorola、Intel、ATMEL、TI、三菱、日立、飞利浦等公司推出了许多增强型的8位 单片机、16位单片机，甚至32位单片机，出了非常多的新型单片机，极大地推动了 单片机的应用。现代社会中单片机有着广泛的应用领域。随着单片机功能集成化的 发展，其应用领域也逐渐地由传统的控制，扩展为控制处理、数据处理以及数字信 号处理(DSP，Digital Signal Processor)等领域。 2.1.2 PIC 系列单片机特点系列单片机特点 PIC16F877A 是由 Microchip 公司所生产开发的新产品，属于 PICmicro 系列单 片微机，具有 Flash program 程序内存功能，可以重复烧录程序，适合教学、开发 新产品等用途；而其内建 ICD(In Circuit Debug)功能，可以让使用者直接在单片 8 机电
