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1、 摘 要随着时代的发展、社会的进步、科学技术的不断提高，对温度测量的范围要求不断增大，同时对温度测量的精度要求也不断提高。因此，对如何方便、精确、实时的测量温度的研究也成为一个重要的研究课题。本课题设计了一种基于单片机的具有多路采集通道的高精度的数字温度检测系统。通过对各种温度传感器的研究与比较，对不同实现方案的深入论证，设计了包括温度信号处理，液晶显示，报警设置等在内的完整系统。本设计的CPU采用以AT89C51为主控芯片的单片机系统，主要由18B20温度传感器作为信号采集装置，对8路温度信号进行采集后在LCD1602上显示。 本文主要使用C语言进行程序编写，通过程序与硬件仿真的配合，最终可
2、以实现具有正常监测，指定通道检测，循环通道检测，报警上下限设置、报警和时钟显示等功能的多路温度检测系统设计。关键字：AT89C51，18B20，LCD1602液晶显示，报警，时钟Multi point temperature detection system designAbstractThe continuous improvement of science and technology, the temperature measuring range requirements continue to increase, while the temperature measurement a
3、ccuracy requirements are also rising.Therefore, on how convenient, precise, real-time measurement and control of temperature of the study also become an important research subject.This topic design based on single chip with multiplex acquisition channel of high precision, wide range of intelligent t
4、emperature control system.Through a variety of temperature sensor research and comparison of different scheme, argumentation, design including temperature signal processing, liquid crystal display, alarm settings including a complete system.The design of CPU using AT89C51as main control chip microco
5、ntroller system, mainly by the 18B20temperature sensor as a signal collecting device, the8 way temperature signal acquisition in a LCD1602 display.This paper will mainly use the C language program, through the program and hardware simulation match, ultimately having normal monitoring, designated cha
6、nnel monitoring, circulation channel monitoring, alarm limit settings, alarm and clock display function of multi channel temperature control system design. Keywords：AT89C51 18B20 LCD1602 Alarm Clock目 录1 绪 论11.1 系统背景11.2 系统概述11.3 本设计内容及性能指标22 方案的论证22.1 传感器的选择22.2 主控制部分的选择32.3 液晶显示方案简介32.3.1 1602LCD的基
7、本参数及引脚功能42.3.2 1602LCD的指令说明及时序62.3.3 1602LCD的RAM地址映射及标准字库表82.4 系统总体设计方案93 系 统 的 硬 件 电 路 设 计113.1 DS18B20温度传感器电路113.1.1 传感器原理113.1.2 温度传感器连接123.2 单片机电路133.2.1 MCS-51系列单片机内部结构与外部引脚说明133.2.2 复位电路153.2.3 时钟电路的设计163.3 报警电路163.4 显示电路173.5 键盘电路183.6 电源电路204 系 统 软 件 实 现 和 整 体 调 试224.1 软件环境介绍224.2 软硬件结合调试22结
8、 论28致 谢27参考文献28附页一 protues仿真图29附页二 程序30281 绪 论1.1 系统背景对物理量的测量是人类认识自然界的一种科学方法。通过对自然界中物理量的测量，人们能够更加准确的描述周围的物质世界，揭示现实生活中的自然规律，提高工农业生产效率，并且推动科学技术不断发展。随着社会经济的高速发展，电子技术在国民经济的建设生产中占有相当重要的地位，无论同人民生活，经济建设，还是国防建设和科学研究都有着紧密的关系。加强电子科学技术的研究，对于提高产品质量，改进工艺，实现标准化、系列化、自动化；对于保障安全生产、提高生产效率，降低能源消耗；对于企业生产自动化、科学化、提高科研水平，
9、增加经济效益都具有非常重要的作用。利用电子技术对温度进行测量，在社会经济发展的各个领域中都十分重要。人们的日常生活、工农业生产和科学技术试验等很多方面都与温度测量有着非常重要的关系。温度做为一个非常重要的物理量，是社会生产过程中最普遍也是最重要的测量参数之一。随着时代的进步、社会的发展、科技的不断更新，对温度测量范围的要求不断扩大，同时对温度测量的准确性要求不断增高。对温度监测的环境要求越来越广泛，测量的范围也越来越大，对温度监测的技术要求也越来越高。因而，对温度的监控和温度监控技术的研究也成为了一个十分重要的研究课题。1.2 系统概述本文将介绍数字温度传感器DS18B20的结构特征及控制方法
10、，并对以此传感器，89c51单片机为控制器构成的数字温度控制装置的工作原理及程序设计作了详细的介绍。其具有读数方便，方便控制，输出温度采用数字显示，本系统可以应用在大型工业及民用常温多点监测场合。如粮食仓储系统、楼宇自动化系统、温控制程生产线之温度影像检测、医疗与健诊的温度测试、空调系统的温度检测、石化、机械等。该设计控制器使用ATMEL公司的AT89c51单片机，测温传感器使用DALLAS公司DS18B20，用液晶来实现温度显示。1.3 本设计内容及性能指标本设计主要是介绍了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：1、利用温
11、度传感器测量2组4点温度；2、温度测量范围：10105；3、显示分辨率：0.2；4、测温误差根据传感器误差范围小于0.5；5、轮显检测点的组、点号和对应的温度值；6、通过键盘可查询任一点的温度值；7、通过键盘可设置温度报警的上下限，具有报警功能；8、采用LCD（或LED数码管）显示，内置时钟，可显示时间、日期；9、交流220V10供电。2 方案的论证2.1 传感器的选择要求对温度与温度相关的参量进行检测，应该考虑用热电阻传感器。按照电阻的性质可以分为半导体热电阻和金属热电阻两大类，前者通常称为热敏电阻，后者称为热电阻。方案一：采用热敏电阻，这种电阻是利用对温度敏感的半导体材料制成，其电阻随温度
12、变化有明显的改变。负温度系数热敏电阻器通常是由锰，钴的氧化物烧制成半导体陶瓷制成。其特点是，在工作温度范围内电阻阻值随温度的升高而降低。可满足测试范围，但热敏电阻精度,重复性，可靠性较差，不适用与检测小于1 的信号；而且线性度很差，不能直接用于单片机上，应该用硬件或软件对其进行线性化补偿。方案二：采用集成温度传感器，如DS18B20数字温度控制器。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，数字化。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“一线总线”数字化温度传感器，支持“一线总线”接口，测量
13、温度范围为 -55C+125C，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。适合于各种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。DS18B20可以程序设定912位的分辨率，分辨率设定，及可以设定的报警温度存储在 EEPROM中，掉电后依然保存。DS18B20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。并且应用电路电但便于设计。方案选择：选择方案二。理由：满足本毕业设计对温度测量范围，分辨率，误差范围的要求。且为单总线的数据传输，不需要A/D直接可以有单片机相连，电路简单可靠。2.2 主控制部分的选择方案一：此方案
14、采用PC机实现。它可在线编程，可在线仿真的功能，这让调试变得方便。且人机交互友好。但是PC机输出信号不能直接与DS18B20通信。需要通过RS232电平转换兼容，硬件的合成在线调试，较为繁琐，很不简便。而且在一些环境比较恶劣的场合，PC机的体积大，携带安装不方便，性能不稳定，给工程带来很多麻烦！方案二：此方案采用AT89C51八位单片机实现。单片机软件编程的自由度大，可通过编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制。而且体积小，硬件实现简单，安装方便。既可以单独对多DS18B20控制工作，还可以与PC机通信.运用主从分布式思想，由一台上位机（PC微型计算机），下位机（单片机）多点温度数据采集，组成两
15、级分布式多点温度测量的巡回检测系统,实现远程控制。另外AT89C51在工业控制上也有着广泛的应用，编程技术及外围功能电路的配合使用都很成熟。方案选择：选择方案二。理由：AT89C51八位单片机可完成多点温度检测的巡检，切其编程技术及外围功能电路的配合使用都很成熟，符合设计要求。2.3 液晶显示方案简介字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模块。下面以长沙太阳人电子有限公司的1602字符型液晶显示器为例，介绍其用法。一般1602字符型液晶显示器实物如图2.1所示：图2.1 1602字符型液晶显示器实物图2.3.1 1602LCD的基本参数及引脚功能LCD1602分为带背光和不带背光两种，基控制器大部分为HD44780，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别，两者尺寸差别如下图2.2所示：图2.2 LCD1602尺寸图1602LCD主要技术参数：显示容量:162个字符芯片工作电压:4.55.5V工作电流
