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1、江阴职业毕业论文课题：基于AT89C51温a度设计与仿真专业_.电子信息工程 学生姓名_ _李斌 班级_.0 9 电子 1 班 学号_. 09030506 指导教师_ _包军卫 摘要随着微机测量和控制技术的迅速发展与广泛应用，以单片机为核心的温度采集与 控制系统的研发与应用在很大程度上提高了生产生活中对温度的控制水平。木设 计论述了一种以AT89C51单片机为主控制单元，以DS18B20为温度传感器的温度 控制系统。系统设计了相关的硬件电路和相关应用程序。硬件电路主要包括 AT89C51車片机，测温电路、LCD液晶显不电路等。AbstractAlong with the computer me
2、asurement and control technology of the rapid development and wide application，based on single chip temperature gathering and control system development and application greatly improve the production of temperature in life level of control. This design AT89C51 describes a kind of mainly by MCU contr
3、ol unit，for temperature sensor DS18B20temperature control system. The control system can real-time storage temperature data and record related to the current time. System design related hardware circuit and related applications. AT89C51 microcontroller hardware circuit include temperature detection
4、circuit system，and LCD display circuit etc.目录摘要IAbstract I目录I第一章绪论11.1课题研宄的背景11.2课题研究的目的和意义1 第二章总体方案2 2.1温度传感器的选择22.2显示输出的选择 3 2.3系统总体框图3 第三章5 3.1总方案图5 3. 2主控模块 5 3.3温度传感器电路 63.4 LCD显示电路 9 3.5HS1101 湿度 10 第叫章124.1主程序 13 4.2温度采集流程13 4.3温度计算程序144.4 LCD 显示 15 4.4湿度设计程序16 第五章系统调试17 5.1硬件调试175.2软件调试18 5.
5、3联机调试19 5.4调试心得20 致谢20 参考资料 22 附录 23 附录I 23 附录II 23第一章绪论1.1课题研究的背景温湿度的控制对于很多都有很重要的意义，比如食品安全，药品安全已经越来越 得到人们的重视，各职能部门也纷纷的策划应对措施，完善检验体系，以确保人 民的生命安全。温湿度对食品安全，药品安全来讲是一个非常重要的参数 （GLP，GMP认证），由于温度、湿度的检测不利，很容易导致食品的变质，药品 的损坏。根据HACCP体系的要求，原材料采购接受时除了检验食品的保质期、外 包装、食品外观等外，还必须对食品运输过程中的温湿度的连续性进行严格检斉。 不仅在医药，制药业，食品行业，
6、其他行业也是如此一切的一切都离不开温湿度 的控制，倘若控制不当，后果严重。1.2课题研究的目的和意义随着社会的发展，温度的测量及控制变得越来越重要。本文采用单片机AT89C51 设计了温度实时测量及控制系统。单片机AT89C51能够根据温度传感器DS18B20 所采集的温度在液晶屏上实时显示，所有温度数据均通过液晶显示器LCD显示出 来。第二章总体方案传感器是实现测5:与控制的首要环节，是测控系统的关键部件，如果没有传感器对原始被测 信号进行准确可靠的捕捉和转换，一切准确的测量和控制都将无法实现。工业生产过程的自 动化测單:和控制，几乎主要依靠各种传感器来检测和控制生产过程中的各种参a,使设备
7、和 系统正常运行在最佳状态，从而保证生产的效率和质:W:。2.1温度传感器的选择方案一：采用热电阻温度传感器。热电阻是利用导体的电阻随温度变化的特性制 成的测温元件。现应用较多的有铂、铜、镍等热电阻。其主要的特点为精度高、 测量范围大、便于远距离测量。铂的物理、化学性能极稳定，耐氧化能力强，易提纯，复制性好，工业性好， 电阻率较高，因此，钔电阻用于工业检测中高精密测温和温度标准。缺点是价格 贵，温度系数小，受到磁场影响大，在还原介质中易被玷污变脆。按IEC标准测 温范围-200650C，百度电阻比W (100) =1.3850时，R0为100Q和10Q, 其允许的测量误差A级为(0. 15C+
8、0.002卜|),13级为(0.30+0.005 |t|)。价格低，也易于提纯和加工；但其电阻率小， 在工业中用于-5018(TC测温。铜电阻的温度系数比钔电阻大，在腐蚀性介质中使用稳定性差。图 21 AD590方案二：采用AD590,它的测 温范围在-55C+150C之间，而II精度高。M档在测温范围 内非线形误差为0.3C。AD590可以承受44V正向电压 和20V反向电压，因而器件反 接也不会损坏。使用可靠。它 只需直流电源就能工作，而且，无需进行线性校正，所以使用 也非常方便，借口也很简单。作为电流输出型传感器的一个 特点是，和电压输出型相比，它有很强的抗外界干扰能力。AD590的测量
9、信号可 远传百余米。方案三：采用DS18B20,它的测温范 围在-55C+128C之间，而且精度 高。电压范围在3.05. 5V,在寄生 电源方式下可由数据线供电。 DS18B20是一种集成数字温度传感 器，采用单总线与单片机连接即可实 现温度的测量。DS18B20是美W DALLAS半导体公司推出的第一片支 持“一线总线”接口的温度传感器， 它具有微型化、低功耗、高性能、抗 干扰能力强、易配微处理器等优点， 可直接将温度转化成串行数字信号 供单片机处理，可实现温度的精度测 量与控制。弓脚排列DAI1ASDS182O底视引脚说明GND-地賺/0义 d可选咖NC-空脚OS1B20PW5 PACK
10、AGE图22引脚图综合比较方案一与方案二和方案三，方案一和方案二价格都比较贵，方案三和先对而言便宜点，并且方案三的性能指标也适合设计系统的要求，所以方案三更为适合于本设计系统对于温度传感器的选择。2.2显示输出的选择方案一：采用数码管显示。该方案实现比较简单，而且有静态和动态两种方式可 供选择，程序编写简单，但只能显示数字，不能显示汉字，而且功耗较大，难以 满足低功耗地的要求。方案二：采用集成的LCD液晶显示模块进行显示，不仅可以实现一般的点阵图形 显示功能，还可以实现对汉字、ASCTT码的同屏显示，以更好的完成人机互动， 功耗也比数码管显示要低。综上所述我们选择方案二。2.3系统总体框图系统
11、主耍包括单片机控制模块,温度采集模块,温度显示模块等三大模块组成。图2-3系统总体框图第三章3.1总方案图温度是一个十分重要的物理量，对它的测量、监控及示警有着十分重要的意义。 本文主要从三个方而介绍温度检测报警仪的硬件设计，即由AT89C51控制的主 控模块、DS18B20的温度传感模块及LCD16B20的液晶显示模块。图3-1总方案3. 2主控模块AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可 擦除只读存储器 (FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory),高性能 CMOS8 位微处理器，俗称单片 机。该器件采用ATX1EL 高
12、密度非易失存储器pi. o pi. 1 P1. 2 P1. 3 P1.4 P1. 5 P1.6 P1. 7 RESET RXD/P3. 0 TXD/P3. 1 IHT0/P3.2 IHT1/P3.3 T0/P3.4 T1/P3. 5 WP3.6 RD/P3. 7 XTAL2 XTAL1 PDIP Vss01234567890 12 3 4 56789111111111120987654321098765432143333333333222222222Vcc3 PO. O/ADO PO. l/ADl 3 PO. 2/AD2 PO. 3/AD3 3 PO. 4/AD4 PO. 5/AD5 PO.
13、6/AD6 3 PO. 7/AD7 EA/Vpp_ALE/PRO&PSEN P2. 7/AD 15 P2.6/AD14 P2. 5/AD13 P2.4/AD12 P2. 3/AD 11 3 P2. 2/AD 10 P2. 1/AD9 P2. 0/AD8图3-2管脚图制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能 8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制 器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。功能特性概述：AT89C51提供以下标准功能4K字节FLAS
14、H闪速存储器，128字节内 部RAM，32个I/O 口线，2个16位定时器、计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双 工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51降至OHZ的静态逻辑操作，并支 持两种可选的节电工作模式。空闲方式体制CPU的工作，但允许RAM,定时、计数器， 串行通信口及中断系统继续工作。掉线方式保存RAM中得内容，但振荡器体制工作并禁止 K他所有不见工作直到下一个硬件复位。3.3温度传感器电路采用一线制数字温度传感器DS18B20来作为本课题的温度传感器。传感器输出信 号进4. 7K的上拉电阻直接接到单片机的P1. 0引脚上。图3-31R2PULLUPU3引脚枇列
15、IWUl AK312 3温度传感器接口引脚说明GNDDQVDONC底视NCNCNCNCNCNCNCONIssmoNCNCNCNCOOOO地一数裾I/O -可选VDD _空脚3-4 DS18B20的封装形式DS18B20数字温度计采用了 1-wire,即单总线器件，具有线路简单，体积小的特 点。Vdd图3-5内部框图DS18B20温度传感器是美W达拉斯(DALLAS)半导体公司推出的应用单总线技 术的数字温度传感器。该器件将半导体温敏器件、A/D转换器、存储器等做在一 个很小的集成电路芯片上。本设计中温度传感器之所以选择单线数字器件 DS18B20,是在经过多方面比较和考虑后决定的，主要有以下儿方面的原因：(1) 系统的特性：测温范围为_55C+128C ,测温精度为士 0.5C;温度转 换精度912位可变，能够直接将温度转换值以16位二进制数码的方式串行输 出；12位精度转换的最大时间为750
