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1、河南理工大学单片机应用与仿真训练设计报告多机温度检测系统姓名：周占 常少帅学号：311108000430专业班级：电气 11-05指导老师：刘巍所在学院：电气工程与自动化学院2014年1月9日摘要本设计是STC89C52RC单片机为控制核心，利用新型一线制温度传感器DS18B20 测量温度值，实现环境温度的检测和报警。系统测温范围为-40 +85，测量精度为 0.5 。用户可以自定义报警上、下限，一旦温度超过极限值，单片机便启动声光报警。该系统精度高、测温范围广、报警及时，可广泛应用于基于单片机的测温报警场合。系统抗干扰性强、设计灵活方便，适合在恶劣的环境下进行温度测量。系统硬件电路包括传感器
2、数据采集、温度显示、模式选择、上、下限报警主电路等。整个装置的控制核心是 STC89C52RC单片机。温度传感器 DS18B20 采用外部电源供电，传感器输出引脚直接和单片机相连。电路支持模式选择功能， 可以选择设定报警极限值或显示当前温度值。 当被测温度越限时，报警主电路产生声光报警。 拨动开关可以对设定报警极限值进行写保护。采用 2 片单片机， 组成多机温度检测系统；下位单片机采集温度，通过串行通信传送至上位单片机；上位单片机用数码管显示温度大小；基本范围 0 100；精度误差小于 0.5 ；可以任意设定温度的上下限报警功能关键字 ： STC89C52RC；DS18B20温度传感器；数码管
3、；测温报警目录141.141.2422.1 STC89C52RC2.2 DS18B20 I/O2.32.433.13.23.3 DS18B203.44 Proteus51 23 proteus1 概述1.1课题背景在现代社会， 不管是在工农业生产还是在人们的日常生活中， 对温度的测量及控制都扮演着很重要的角色。 首先让我们了解一下多点温度检测系统在各个方面的应用领域：电力、电讯设备之过热故障预知检测，空调系统的温度检测，保全与监视系统之应用， 医疗与健诊的温度测试， 化工、机械 等设备温度过热测。温度检测系统应用十分广阔。 单片机的产生， 使计算机正式形成了通用计算机系统和嵌入式计算机系统的分
4、支。温度检测系统的应用遍布社会生活的各个层面。1.2系统概述本设计运用主从分布式思想，由上位机，下位机多点温度数据采集，组成两级分布式多点温度测量的巡回检测系统。该系统采用 RS-232 串行通讯标准，通过上位机控制下位机进行现场温度采集。 温度值由下位机单独工作， 实时显示当前各点的温度值，对各点进行控制。上位机采用的是单片机基于数字温度传感器DS18B20的系统。 DS18B20利用单总线的特点可以方便的实现多点温度的测量，轻松的组建传感器网络， 系统的抗干扰性好、设计灵活、方便，而且适合于在恶劣的环境下进行现场温度测量。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
5、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。温度检测系统有则共同的特点：测量点多、环境复杂、布线分散、现场离监控室远等。若采用一般温度传感器采集温度信号， 则需要设计信号调理电路、 A/D 转换及相应的接口电路， 才能把传感器输出的模拟信号转换成数字信号送到计算机去处理。这样， 由于各种因素会造成检测系统较大的偏差； 又因为检测环境复杂、测量点多、 信号传输距离远及各种干扰的影响， 会使检测系统的稳定性和可靠性下降 。所以多点温度检测系统的设计的关键在于两部分：温度传感器的选择和主控单元的设计。温度传感器应用范围广泛、使用数量庞大， 也
6、高居各类传感器之首。2 系统总体方案及硬件设计2.1 STC89C52RC单片机最小相系统2.2 DS18B20 的 I/O 接线图2.3数据显示部分2.4整体电路见 附 2：系统原理图3 软件设计3.1 概述整个系统的功能是由硬件电路配合软件来实现的，当硬件基本定型后， 软件的功能也就基本定下来了。从软件的功能不同可分为两大类：一是监控软件 （主程序），它是整个控制系统的核心，专门用来协调各执行模块和操作者的关系。二是执行软件 （子程序），它是用来完成各种实质性的功能如测量、 计算、显示、通讯等。每一个执行软件也就是一个小的功能执行模块。 这里将各执行模块一一列出，并为每一个执行模块进行功能
7、定义和接口定义。各执行模块规划好后， 就可以规划监控程序了。首先要根据系统的总体功能和键盘设置选择一种最合适的监控程序结构， 然后根据实时性的要求，合理地安排监控软件和各执行模块之间地调度关系。3.2 主程序方案主程序调用了数码管显示程序、温度测试程序、中断控制程序、单片机与 PC 机串口通讯等程序。温度测试程序：对温度芯片送过来的数据进行处理，进行判断和显示。数码管显示程序：向数码的显示送数，控制系统的显示部分。中断控制程序：实现循环显示功能。串口通讯程序：实现PC机与单片机通讯，将温度数据传送给PC机将各个功能程序以子程序的形式写好， 当写主程序的时候， 只需要调用子程序，然后在寄存器的分
8、配上作一下调整， 消除寄存器冲突和 I/O 冲突即可。程序应该尽可能多的使用调用指令代替跳转指令。 因为跳转指令使得程序难以看懂各程序段之间的结构关系。而调用指令则不同， 调用指令使得程序结构清晰， 无论是修改还是维护都比较方便。 将功能程序段写成子程序的形式， 除了方便调用之外，还有一个好处那就是以后写程序的时候如果要用到， 就可以直接调用这个单元功能模块。开始系统初始化系统硬件测试程序温度显示子程序拨码开关扫描子程序温度测试及处理子程序串口通讯子程序3.3 DS18B20 的相处理子程序DS18B20初始化子程序DS18B20的使用必须遵循初始化到ROM 操作命令到存储器操作命令的规定协议
9、。每完成一次测温，要重新进行初始化。单片机先发一个复位脉冲，保持低电平时间最少480 s ，最多不能超过960s 。然后，单片机释放总线，等待DS18B20的应答。 DS18B20在接收到复位脉冲后等待1560s 发出应答脉冲，应答脉冲持续60240s。DS18B20写控制字子程序当主机把数据线从逻辑高电平拉到逻辑低电平的时候， 写时间开始。 写一位数据最少需要 60s，两个数据位之间最少有 1s的间隔。 I/O 总线拉低后， DS18B20 在 15s后开始采样，如果线上是高电平，就写 1，如果线上是低电平，就写 0，写时间需要1575s，且在2 次独立的写时间之间至少需要1s的恢复时间。D
10、S18B20读出温度子程序当主机把数据线从高电平拉到低电平时， 读时间开始。 读出温度子程序的主要功能是读出 RAM中的 9 字节，在读出时需进行 CRC校验，校验有错时不进行温度数据的改写。 读时间需 15 60 s，且在 2 次独立的读时间之间至少需要 1 s 的恢复时间。 DSl8B20在读时间开始 15 s 后开始采样总线电平。DS18B20温度转换子程序温度转换命令子程序主要是发温度转换开始命令，DS18B20用 12 位存贮温度值，最高位为符号位，低四位为小数，最高精度可达0.0625 度。温度数据转换完成的任务是把用二进制表示的温度转换成1 个字节的两位压缩BCD 码。转换的方法
11、有两种，一种是通过计算，另一种是通过查表， 该装置设计方案采用前者。计算温度子程序温度读取值进行BCD 码的转换运算，并进行温度值正负的判断。3.4各模块工作流程图上位机的工作过程DS18B20 的工作过程本次通讯中，测控系统分位上位机和下位机之间的通信，系统中单片机负责数据采集、处理和控制， 上位机进行现场可视化检测，通信协议采用半双工异步串行通信方式， 通过 RS232的 RTS信号进行收发转换， 传输数据采用二进制数据，上位机与下位机之间采用主从式通讯。下位机工作过程G=0读取当前温度实现温度转换判断是否有键按下UP=0判断增减键DW=0UP=0判断增减键DW=0增加上限减小上线值增加上限减小上线值值并显示并显示值并显示并显示与当前温度与当前温度值比较值比较是否判断是否超限发出报警信号发送当前温度下位机采用的是单片机基于数字温度传感器DS18B20的系统。 DS18B20利用单总线的特点可以方便的实现多点温度的测量， 轻松的组建传感器网络， 系
