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1、 单片机原理及应用课程设计八路温度巡回检测系统摘要:本文介绍一种采用STC公司的STC89C52RC 单片机控制DS18B20数字温度传感器采集温度，最后在共阴极的LED灯上实时显示温度值的温度检测系统（由于实验及成本原因本文只做一路传输系统）。该系统从实际应用工程出发, 主要对硬件电路设计、电子元件选择、系统应用软件设计等方面进行具体探讨和研究。系统具有性能稳定可靠、功耗低、成本低、测量准确、传输距离远、维护简单等优点，系统设计在实际工作中具有一定的借鉴意义。关键词： 温度检测； STC89C52RC； DS18B20 目 录第一节 引 言3 1.1系统原理及基本框图3 1.2设计任务3 第
2、二节 硬件设计介绍42.1 STC89C52RC42.2 DS18B2062.3 三极管901282.4 共阴极数码管82.5 硬件部分电路图9第三节 软件设计介绍143.1 程序流程图和实际图143.2调试18第四节 个人心得体会21参考文献24附录25附1：电路图附2：元件清单附3：程序第一节 引言 随着计算机技术和传感器技术的飞速发展， 在科研、生产和日常活动中， 人们对温度、压力、流量等模拟物理量的测量要求越来越高。而这些物量中温度的应用是最为广泛的。如何将温度通过传感器变成电信号， 再经过处理转换成计算机能够识别的数字量， 输入到计算机中， 由计算机将采集到的数字量进行不同的处理，
3、然后在显示器显示出来，并进行实时监控。这已经为当前计算机测量与控制领域的一个重要研究方向。鉴于此， 本文提出一种基于89C52和DS18B20的低成本、远距离传输的温度检测系统设计方案。1.1系统原理及基本框图如图1.1所示，为系统的基本框图。图1.1系统基本方框图 该系统由六部分组成：STC89C52RC核心单片机，温度采集电路，LED显示电路，报警警电路，复位电路，晶振等，其中温度采集主要由DS18B20组成，在短时间内把热力学温度信号数字,送入单片机，由单片机控制显示电路显示，并且判断是否达到设定温度，若达到设定温度，由单片机启动报警电路，报警。1.2 设计任务利用单片机与AD转换器设计
4、一个八路温度巡回检测系统，对某粮库或冷冻厂八点（八个冷冻室或八个粮仓）进行温度巡回检测。能够测量-30+50oC的温度范围，检测精度要求不大于1oC。采用数码管显示测量值；单片机和AD转换器型号自选（如单片机可选AT89S51或AT89C51等；AD转换器可选ADC0809或ADC0804等）。（本文均基于一路温度检测系统设计）。第二节 硬件设计介绍2.1 STC89C52RC2.1.2 STC89C52RC介绍 单片机自问世以来，以其极高的性价比受到人们的重视和关注，应用很广，发展很快。单片机的体积小，重量轻，抗干扰能力强，环境要求不高，价格低，可靠性强，灵活性好，开发较为容易。基于以上的优
5、点，单片机已经广泛的应用在工业自动化控制，自动检测，智能仪器仪表，机电一体化等各个方面，所以本系统采用单片机做为控制器。单片机中51/52系列最具有代表性。本设计核心采用了STC89C52RC单片机。STC89C51/52单片机系列是在MCS51/52系列的基础上发展起来的,STC89C52RC 完全兼容MCS-51 系列单片机的所有功能，并且本身带有2K 的内存储器，可以在编程器上实现闪烁式的电擦写达几万次以上，比以往惯用的8031CPU 外加EPROM为核心的单片机系统在硬件上具有更加简单方便等优点，其外形如图2.1所示。图2.1 STC89C52RC芯片2.1.3 STC89C52引脚介
6、绍 STC89C52RC的引脚图如图2.2所示. 图2.2 STC89C52引脚图单片机的引脚功能说明：电源引脚VCC（40 脚）：电源端，工作电压为5V。GND（20脚）： 接地端。时钟电路引脚XTAL1（19 脚）和XTAL2（18 脚）复位 RST（9 脚）.输入输出(I/O)引脚 P0.0-P0.7（39脚-32脚）：输入输出脚，称为P0 口，是一个8 位漏极开路型双向I/O 口，内部不带上拉电阻。 P1.0-P1.7（1脚 - 8脚）：输入输出脚，称为P1 口，是一个带内部上拉电阻的8 位双向I/0 口。 P2.0-P2.7（21脚28脚）： 输入输出脚，称为P2 口，是一个带内部上
7、拉电阻的8 位双向I/O 口， P3.0-P3.7 (10脚17脚）：输入输出脚，称为P3 口，是一个带内部上拉电阻的8 位双向I/O 口。P3 端口具有复用功能。表2.1 P3口端口引脚与复用功能表P3 引脚 兼用功能 P3.0串行通讯输入（RXD）P3.1 串行通讯输出（TXD）P3.2外部中断0（ INT0）P3.3 外部中断1（INT1）P3.4 定时器0 输入(T0)P3.5 定时器1 输入(T1)P3.6外部数据存储器写选通（WR)P3.7外部数据存储器读选通（RD）2.2 DS18B20 2.2.1 DS18B20性能DS18B20是Dallas公司推出的单线集成数字温度采集系统
8、，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现912位的数字值读数方式。其实物如图2.3所示。图2.3 DS18B20 DS18b20内部主要有三个数字部件：64位激光ROM、温度传感器、非易失性温度报警触发器TH和TL。DS18B20 的性能特点如下：独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯；多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现多点组网功能；无需外部器件；可通过数据线供电，电压范围：3.05.5V；测温范围55125，在-10+85时精度为0.5零待机功耗温度以9或12
9、位数字量读出；用户可定义的非易失性温度报警设置；具有非易失性上、下限报警设定的功能，用户可方便地通过编程修改上、下限的数值；负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作；适用于DN1525， DN40DN250各种介质工业管道和狭小空间设备测温。8PVC电缆直接出线或德式球型接线盒出线，便于与其它电器设备连接。数字量的转换精度及转换时间可通过简单的编程来控制：9位精度的转换时间为9375 ms：10位精度的转换时间187.5ms：12位精度的转换时间750ms。2.2.2 DS18B20引脚图本文用的DS18B20的常用封装为3脚，如图2.4所示。：图2.4 DS18B2
10、0引脚图各脚功能描述如下: DQ：数字信号输入输出端。GND：电源地端。VDD：外接供电电源输入端(在寄生电源接线时此脚应接地)。2.3 三极管9012三极管的工作原理 三极管是一种控制元件，主要用来控制电流的大小，以共发射极接法为例（信号从基极输入，从集电极输出，发射极接地），当基极电压UB有一个微小的变化时，基极电流IB也会随之有一小的变化，受基极电流IB的控制，集电极电流IC会有一个很大的变化，基极电流IB越大，集电极电流IC也越大，反之，基极电流越小，集电极电流也越小，即基极电流控制集电极电流的变化。但是集电极电流的变化比基极电流的变化大得多，这就是三极管的放大作用。IC 的变化量与I
11、B变化量之比叫做三极管的放大倍数（=IC/IB, 表示变化量。），三极管的放大倍数一般在几十到几百倍。 三极管在放大信号时，首先要进入导通状态，即要先建立合适的静态工作点，也叫建立偏置，否则会放大失真。9012是一种最常用的普通三极管。它是一种低电压,大电流,小信号的PNP型硅三极管: 集电极电流Ic：Max -500mA 集电极-基极电压Vcbo： -40V 工作温度：-55 to +150 和9013（NPN）相对 主要用途： o 开关应用 o 射频放大 2.4 共阴极数码管 数码管由8个发光二极管（以下简称字段）构成，通过不同的组合可用来显示数字0 9、字符A F、H、L、P、R、 U、
12、Y、符号“-”及小数点“.”。数码管的外形结构如下图2.5所示。数码管又分为共阴极和共阳极两种结构。图2.5 共阴极四位一体数码管共阴极数码管的8个发光二极管的阴极（二极管负端）连接在一起。通常，公共阴极接低电平（一般接地），其它管脚接段驱动电路输出端。当某段驱动电路的输出端为高电平时，则该端所连接的字段导通并点亮，根据发光字段的不同组合可显示出各种数字或字符。此时，要求段驱动电路能提供额定的段导通电流，还需根据外接电源及额定段导通电流来确定相应的限流电阻。使用时，既可以用半导体三极管驱动，也可以直接用TTL与非门驱动。需要加限流电阻。数码管的工作电压一般为1.5至3伏，工作电流只需几到十几毫
13、安。且寿命长，响应速度快。2.5 硬件部分电路图2.5.1复位电路在振荡器运行时，有两个机器周期（24 个振荡周期）以上的高电平出现在此引脚时，将使单片机复位，只要这个脚保持高电平，52 芯片便循环复位。复位后P0P3 口均置1 引脚表现为高电平，程序计数器和特殊功能寄存器SFR 全部清零。当复位脚由高电平变为低电平时，芯片为ROM 的0000H 处开始运行程序。该芯片的复位脚为9脚，所以复位电路接STC89C52RC的9脚，具体电路如下图2.6所示。当采用的晶体频率是6 MHZ时，可取C=22UF，R=1K；当采用的晶体频率为12MHZ时，可取C=10UF，R=8.2K。不过这都是最佳的组合
14、，也可以有其它大小的电容电阻，只要符合电路要求就可以，如本文就采用22UF的电容和10K的电阻，经试验也满足要求。图2.6 复位电路2.5.2 晶振为了产生时钟信号，在8052 内部设置了一个反相放大器，XTAL1 是片内振荡器反相放大器的输入端，XTAL2 是片内振荡器反相放大器的输出端，也是内部时钟发生器的输入端。当使用自激振荡方式时，XTAL1 和XTAL2 外接石英晶振，使内部振荡器按照石英晶振的频率振荡，就产生时钟信号。晶振一般使用石英晶体，其频率由系统需要和器件决定，在频率稳定度要求不高时也可以使用陶瓷滤波器。使用石英晶体时C1、C2为C1=C2=30（10）pF，使用陶瓷滤波器时，C1=C2=40（10）pF。本系统用12MHZ的石英晶振，接STC89C52RC的18和19脚，具体电路如图2.7所示。图2.7 时钟信号电路(晶振)2.5.3 一路传输电路在传统的模拟信号远距离温度测量系统中，需要很好的解决引线误差补偿问题、多点测量切换误差问题和放大电路零点漂移误差问题等技术问题，才能够达到较高的测量精度。另外一般监控现场的电磁环境都非常恶劣，各种干扰信号较强，模拟温度信
