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1、单片机数字式多路温度采集系统设计（原理图+电路板图+源程序）-论文单片机数字式多路温度采集系统设计（原理图+电路板图+源程序）目录1综述12 数字式多路温度采集系统硬件电路设计22.1 温度采集电路设计2简介2温度采集电路结构52.2 单片机控制电路设计6单片机芯片选择6单片机工作基本电路设计62.3 输入控制电路设计72.4 显示电路设计8数码显示管静态显示工作原理8显示电路结构9显示电路工作过程92.5 报警控制电路设计9报警控制电路结构10报警控制电路工作过程102.6 电源电路设计102.7 数字式多路温度采集系统元件清单112.8 数字式多路温度采集系统电路图113 数字式多路温度采
2、集系统程序设计123.1 主程序设计123.2 子程序设计12的通信协议12子程序133.3 数字式多路温度采集系统控制源程序164 系统调试及性能分析174.1 系统调试174.2 系统性能分析175结束语18参考文献19致谢20附录21附录（1）数字式多路温度采集系统元件清单21附录（2）数字式多路温度采集系统原理图22附录（3）数字式多路温度采集系统印刷电路板图23附录（4）数字式多路温度采集系统控制源程序24摘要数字式多路温度采集系统由主控制器、温度采集电路、温度显示电路、报警控制电路及键盘输入控制电路组成。它利用单片机AT89C51做控制本文源自六维论文网及数据处理器、智能温度传感器
3、DS18B20做温度检测器、LED数码显示管做温度显示输出设备。硬件电路比较简单，成本较低，测温范围大，测量精度高，读数显示直观，使用方便。关键词：数字；温度；传感器；单片机；控制Abstractthedigitalmulti-channeltemperaturegatheringsystembythemastercontrolregulator,thetemperaturegatheringelectriccircuit,thetemperaturedisplaycircuit,reportstothepolicethecontrolcircuitandthekeyboardentrycon
4、trolcircuitiscomposed.Itmakesthecontrolandthedataprocessor,intelligenttemperaturesensorDS18B20usingmonolithicintegratedcircuitAT89C51makesthetemperaturedetector,theLEDnumericalcodedisplaytubemakesthetemperaturedemonstrationoutputunit.Thehardwareelectriccircuitquiteissimple,thecostislow,thetemperatur
5、emeasurementscopeisbig,andthemeasuringaccuracyishigh,readingdemonstrationisdirect-viewing,easytooperate.Keywords:numeral;temperature;sensor;monolithicintegratedcircuit;control1综述温度是一种最基本的环境参数，人们的生活与环境温度息息相关，因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。温度测量装置的关键是温度传感器，温度传感器的发展经历了三个发展阶段：（1）传统的分立式温度传感器，（2）模拟集成温度传感器，（3）智能集成温度
6、传感器。目前，国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式，从集成化向智能化、网络化的方向飞速发展。本人选择数字式多路温度采集系统设计。系统主要技术指标：1）2路温度采集电路及以上；2）采集M温范围为-50+110C；（3）温度精度，误差在0.1以内；（4）显示模块，采用LED数码管显示。1329单片机数字式多路温度采集系统设计（原理图+电路板图+源程序）2数字式多路温度采集系统硬件电路设计按照系统设计功能的要求，系统由5个模块组成：主控制器、温度采集电路1、温度显示电路、报警控制电路及键盘输入控制电路。数字式多路温度采集系统总体电路结构框图如图1所示。图1数字式多路温度采集系统结构框图采用智能温度
7、传感器DS18B20）采集不境温度并进行简单的模数转换；单片机（AT89C51）执行程序对温度传感器传输的数据进行进一步的分析处理，转换成环境对应的温度值，通过I/O口输出到数码显示管（LED）显示；由键盘输入控制选择某采集电路检测温度及显示；报警电路对设定的最高最低报警温度进行监控报警。2.1 温度采集电路设计温度采样处理电路由温度传感器、放大电路、A/D转换电路等组成。采用分块结构的温度采样处理电路，其硬件电路结构复杂，也不便于数据的处理。采用智能温度传感器采样处理电路，能够方便的进行温度的采集及简单的数据处理。并且可以达到设计的技术指标要求。本系统选择智能温度传感器DS18B20作为温度
8、采集电路的核心器件。由DS18B20及辅助电路构成温度采集电路。简介（1）DS18B20的性能特点DS18B20是美国DALLAS半导体公司推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等温度传感器相比，它能够直接读出被测温度，并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，可以在93.75ms至750ms内完成相应9位至12位的数字量转换。它的测温精度可达到0.0625。C/LSB。它的测温范围是-55+125C。从DS18B20读出或写入信息仅需要一根口线，温度变换功率来源于数据总线，总线本身也可以向所挂接的DS18B20供电，无需额外电源。因而选用DS18B20是恰当的。（
9、2）DS18B20的外形和内部结构DS18B20采用3脚PR-35封装，其外形和内部结构框图分别如图2、图3所示。图2DS18B20外形结构图3DS18B20内部结构DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。64位光刻ROM的位结构图如图4所示。64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码。开始8位28H）心品类型标号，接着的48位是该DS18B20自身的序列号，最后8位是前面56位的循环冗余校验码。图464位ROM结构DS18B20温度传感器的内部存储器包括一个非易失性的可电擦除E2PRAM
10、和一个高速暂存RAM。E2PRAM包括存放高温度和低温度的触发器TH、TL和结构寄存器。非易失性温度报警触发器TH和TL，可通过软件写入用户报警上下限。高速暂存RAM的结构为9字节的存储器，结构图如图5所示。头2个字节包含测得的温度信息。第3、4字节是TH和TL的拷贝，每次上电复位时被刷新。第5字节为配置寄存器，用于确定温度值的数字转换分辨率。第6、7、8字节保留未用，表现为全逻辑1。第9字节读出前面所有8字节的CRC码，可用来检验数据，从而保证通信数据的正确性。第5字节配置寄存器各位的定义如图6所示；低5位一直为1，TM是测试模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式；R1和R0
11、决定温度转换的精度位数（即设置分辨率），定义方法见表1。图5高速缓存RAM结构图6配置寄存器表1DS18B20分辨率的定义规定R1R0分辨率/位温度最大转换时间/ns9位分辨率时，精度为05C/LSB;10位分辨率时，精度为0.25C/LSB;11位分辨率时，精度为0.125C/LSB;12位分辨率时，精度为0.0625。C/LSB。转换精度越高所需转换时间越长。为了达到本系统的技术指标，选择12位分辨率。3）DS18B20供电方式外部电源供电方式是DS18B20最佳的工作方式，工作稳定可靠，抗干扰能力强，而且电路也比较简单，可以开发出稳定可靠的多点温度监控系统。在外接电源方式下，可以充分发挥
12、DS18B20宽电源电压范围的优点，即使电源电压VCC降到3V时，依然能够保证测量精度。所以本系统采用外部电源供电方式。在外部电源供电方式下，DS18B20工作电源由VDD引脚接入，此时I/O线不需要强上拉，不存在电源电流不足的问题，可以保证转换精度，同时在总线上可以挂接任意多个DS18B20传感器，组成多点测温系统。外部电源供电方式如图7所示。在外部供电方式下，DS18B20的GND引脚必须接地，不能悬空，否则不能转换温度，读取的温度总是85。图7DS18B20外部电源供电温度采集电路结构温度采集电路结构如图8所示。图中给出了2路温度采集电路，2只智能温度传感器DS18B20的信号输出端都连
13、接到单片机的P1.7端，电阻R6作为上拉电阻。如果需要增加，可以在P1.7端再连接更多的智能温度传感器DS18B20。工作时，由程序控制读取某智能温度传感器DS18B20采集的温度数据，送单片机处理。单片机数字式多路温度采集系统设计（原理图+电路板图+源程序）图8多点温度采集电路2.2 单片机控制电路设计单片机控制电路核心是单片机芯片，其加上工作基本电路，就可以展开控制工作。单片机芯片选择MCS8031和AT89C512都具有4个8位I/O接口，但MCS8031没有内部程序存储器，需要外接，增加了电路的复杂性；AT89C2051和AT89C51都具有FlashROM，可以省去外接程序存储器；但
14、AT89C2051接口少，不利于功能扩展；故选用AT89C51。AT89C51单片机内部结构及主要性能特点：40个引脚，双列直插式封装；有4个8位I/O接口；有全双工增强型UART,可编程串行通信；2个16位定时/计数器；5个中断源，2个中断优先级；有片却寸钟振荡器（全箭态工作方式，024MHz）;有128字节内部RAM，4KBFlashROM（可以擦除1000次以上，数据保存10年）；电源控制模式灵活（时钟可停止和恢复，空闲模式，掉电模式）。单片机工作基本电路设计AT89C51单片机正常工作，必须连接基本电路。基本电路包括晶振电路3和复位电路4。（1）晶振电路单片机的时钟信号通常有两种产生方
15、式：一是内部时钟方式，二是外部时钟方式。内部时钟方式是利用单片机内部的振荡电路产生时钟信号。外部时钟方式是把外部已有的时钟信号引入到单片机内。本设计采用内部时钟方式，电路如图9中所示。在单片机的XTAL1和XTAL2引脚外接石英晶体（简称晶振），作为单片机内部振荡电路的负载，构成自激振荡器，可在单片机内部产生时钟脉冲信号。C1和C2可以稳定振荡频率，并使快速起振。本电路选用晶振12MHz,C1=C2=30pF。（2）复位电路复位是使单片机处于某种确定的初始状态。单片机工作从复位开始。在单片机RST引脚引入高电平并保持2个机器周期，单片机就执行复位操作。复位操作有两种基本方式：一种是上电复位，另一种是上电与按键均有效的复位。本设计采用后一种复位电路。电路如图9中所示。当RST获得高电平，随着电容C3的充电，RST引脚的高电平将逐渐下降。若该高电平能保持足够2个机器周期，就可以实现复位操作。选才C3=10nF,R1=10KQ。综上所述，单片机控制电路如图9所示。图9单片机控制电路2.3 输入控制电路设计输入控制电路由按键及其接口构成，键盘是单片机最简单的输入设备。常用键盘分为独立式键盘和矩阵式键盘。
