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1、*大学毕业设计（论文） -I 关键词关键词：数字温度传感器；单总线；通信协议；数字温度传感器；单总线；通信协议；DS18B20DS18B20；AT89C2051AT89C2051；LEDLED 显显 示器；报警信号。示器；报警信号。 Abstract Temperature detection and control of industrial production process, one of the more typical applications, with sensors in production and life is more widely used, using a new
2、 single-bus digital temperature sensor to achieve the test and control the temperature more rapidly development, this paper is designed based on AT89C51 temperature detection and alarm systems. The system will be more than a single-bus temperature sensor DS18B20 and connected to a port on the contro
3、ller, the temperature sensors on each loop collection, the temperature will be collected to compare with the set value, when the temperature exceeds the upper limit set , through the ISD1420 voice circuit gives voice prompts and alarm signal. In this paper, a single data lines extend multiple temper
4、ature sensor design methods and gives the system implementation of hardware and software flow diagram. The experimental tests show that this high accuracy, strong anti-interference ability, alarm timely and accurate, with a certain reference value. The system design and layout simple and compact str
5、ucture, small size, light weight, anti-jamming capability, cost-effective to expand convenience, in large warehouses, factories, construction and other areas of intelligent multi-point temperature measurement in a wide range of applications prospects. KeyKey words:words: digitaldigital temperaturete
6、mperature sensor;sensor; singlesingle bus;bus; communicationcommunication protocols;protocols; DS18B20;DS18B20; AT89C2051;AT89C2051; LEDLED display;display; alarmalarm signal.signal. *大学毕业设计（论文） -II 目录 摘 要 I ABSTRACTII 目录III 第一章：绪论1 1.1：课题背景.1 1.2：温度检测与及报警系统的国内外状况.1 1.3：温度参数、温度检测和语音报警.3 1.3.1 温度参数.3
7、 1.3.2 温度检测.3 1.3.3 语音报警.3 第二章：系统总体设计方案3 2.1 单片机语音温度报警系统的总体设计.3 2.2 系统的基本工作过程4 第三章：单片机温度控制和语音报警系统硬件设计5 3.1 温度控制和报警主机5 3.1.1 主控制单片机5 3.1.2 AT89S51 特点.5 3.1.3 AT89S51 主要功能特性：6 3.1.4 温度检测和报警主机硬件电路设计.9 3.1.4 单片机及复位键控制模块10 3.2 语音电路11 3.2.1 ISD1420 芯片简述 11 3.2.2 芯片引脚介绍.12 3.2.3 芯片工作原理.13 3.2.4 芯片工作模式.13 3
8、.2.5 语音电路设计14 3.3 DS18B20 芯片简介14 3.3.1 温度传感器的历史及简介14 3.3.2 DS18B20 性能特点与内部结构.15 3.3.3 DS18B20 工作时序.19 3.3.4 DS18B20 的操作协议.21 3.3.5 DS18B20 序列号编码.23 3.3.6 DS18B20 的测温原理.24 3.3.7 DS18B20 的测温流程.25 3.3.8 DS18B20 数据校验与纠错.25 3.3.9 DS18B20 在测温系统中的应用27 3.3.10 测温系统的硬件工作原理27 3.3.11 注意事项.28 *大学毕业设计（论文） -III 第四
9、章软件设计28 4.1 设计思路.28 4.2 程序设计31 4.2.1 主程序.31 4.2.2 读出温度子程序.32 4.2.3 温度转化命令子程序32 4.2.4 计算温度子程序32 4.2.5 显示数据刷新子程序33 4.2.6 LED 显示程序模块.33 第五章：系统调试34 5.1 硬件调试.34 5.1.1 硬件静态的调试.34 5.1.2 系统硬件调试.35 5.2 软件调试.35 5.3 软硬联调35 结 论37 致 谢38 参考文献39 附 录40 *大学毕业设计（论文） -1 第一章：绪论 1.1：课题背景：课题背景 测量控制的作用是从生产现场中获取各种参数，运用科学计算
10、的方法，综 合各种先进技术，使每个生产环节都能够得到有效的控制，不但保证了生产的 规范化、提高产品质量、降低成本，还确保了生产安全。所以，测量控制技术 已经被广泛应用于炼油、化工、冶金、电力、电子、轻工和纺织等行业1。 随着单片机技术的迅速兴起与蓬勃发展，其稳定、安全、高效、经济等优点十 分突出，所以其应用也十分广泛。单片机已经无处不在、与我们生活息息相关， 并且渗透到生活的方方面面。 单片机的特点是体积较小，也就是其集成特性，其内部结构是普通计算机 系统的简化，增加一些外围电路，就能够组成一个完整的小系统，单片机具有 很强的可扩展性。它具有和普通计算机类似的、强大的数据处理功能，通过使 用一
11、些科学的算法，可以获得很强的数据处理能力2。所以单片机在工业中应 用中，可以极大地提高工业设备的智能化、数据处理能力和处理效率，而且单 片机无需占用很大的空间。 随着温度检测理论和技术的不断更新, 温度传感器的种类也越来越多，在微机 系统中使用的传感器，必须是能够将非电量转换成电量的传感器，目前常用的 有热电偶传感器、热电阻传感器和半导体集成传感器等，每种传感器根据其自 身特性，都有它自己的应用领域。 本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，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，主要用于对测温比较准确的场所， 或科研实验室使用，该设计控制器使用单片机 AT89S51
12、，测温传感器使用 DS18B20，用 3 位共阳极 LED 数码管以串口传送数据,实现温度显示,能准确达到 以上要求。 1.2：温度检测与及报警系统的国内外状况：温度检测与及报警系统的国内外状况 温度是一个非常重要的物理量，因为它直接影响燃烧、化学反应、发酵、烘 烤、煅烧、蒸馏、浓度、挤压成形、结晶以及空气流动等物理和化学过程。温度 控制失误就可能引起生产安全、产品质量、产品产量等一系列问题。因此对温度 的检测的意义就越来越大。温度采集控制系统在工业生产、科学研究和人们的生 活领域中，得到了广泛应用。在工业生产过程中，很多时候都需要对温度进行严 格的监控，以使得生产能够顺利的进行，产品的质量才
13、能够得到充分的保证。使 *大学毕业设计（论文） -2 用自动温度控制系统可以对生产环境的温度进行自动控制，保证生产的自动化、 智能化能够顺利、安全进行，从而提高企业的生产效率。 温度采集控制系统是在嵌入式系统设计的基础上发展起来的。嵌入式系统虽 然起源于微型计算机时代，但是微型计算机的体积、价位、可靠性，都无法满足 广大对象对嵌入式系统的要求，因此，嵌入式系统必须走独立发展道路。这条道 路就是芯片化道路。将计算机做在一个芯片上，从而开创了嵌入式系统独立发展 的单片机时代。单片机诞生于二十世纪七十年代末，经历了 SCM、MCU 和 SOC 三 大阶段 在现代化的工业生产中，电流、电压、温度、压力
14、、流量、流速和开关量 都是常用的主要被控参数。例如：在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行 业、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、 反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。采用 MCS-51 单片机来对温度进行控制， 不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温 度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。因此，单片机对温度的 控制问题是一个工业生产中经常会遇到的问题。同时温度也是生活中最常见的 一个物理量，也是人们很关心的一个物理量，它与我们的生活息息相关，有着 十分重要的意义，在工业生产中，温度过高或过低会直接影响到产品的质量、 对机
15、械设备和控制系统中的各种元器件造成一定的损坏，严重的会影响到生产 安全。在日常生活中，温度过高或过低同样会造成一些不良影响。 在实际生产、生活等各个领域中，温度是环境因素的不可或缺的一部分， 对温度及时精确的控制和检测显得尤为重要。比如，农业上土壤各个层面上的 温度将会影响植物的生长；在医院的监护中也用到温度的测量。在工业中，料 桶里外上限温度要求不一，以及热处理中工件各个部位的温度对工件形成后的 性能至关重要等等。现代电子工业的飞速发展对自动测试的要求越来越高。采 用单片机对温度进行控制,不仅具有控制方便和组态简单的优点,而且可以提高 被控温度的技术指标。针对以上情况，在控制成本的前提下，通
16、过本设计设计 一款能够实时检测控制温度，又具有对系统设定不同的报警温度的温度控制报 警系统功能。此系统能够满足现代生产生活的需要，效率高，具有较强的稳定 性和灵活性。因此，在生产和生活中要对温度进行严格的控制，使温度在规定 的范围内变化。通过本系统提高学生对于温度控制的认识。在学习实践中提高 对理论的认知能力和动手解决实际问题的能力，达到教学实践相结合的目的。 及采用先进的科学技术，加以丰富的保安实际经验和知识，向社会提供各种超 值安全设备服务，给用户带来安全和放心。 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，其中数字温度计就是一个典型的例子，但 *大学毕业设计（论文） -3 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。 1.3：温度参数、温度检测和语音报警：温度参数、温度检测和语音报警 1.3.1 温度参数温度参数 基本范围-50-110 精度误差小于0.5 LED 数码直读显示 可以任
