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1、徐州工程学院毕业设计(论文)图书分类号：密 级：毕业设计(论文)单片机串行通信发射机的设计THE DESIGN OF SINGLECHIP SERIAL COMMUNICATION TRANSMITTER 学生学号学生姓名学院名称信电工程学院专业名称电子信息工程技术指导教师2010年6月3日摘要温度的检测与控制是工业生产过程中比较典型的应用之一，随着传感器在生产和生活中的更加广泛的应用，利用新型单总线式数字温度传感器实现对温度的测试与控制得到更快的开发，本文设计了一种基于AT89C51的温度检测及报警系统。该系统将多个单总线温度传感器DS18B20并接在控制器的一个端口上,对各个传感器温度进行
2、循环采集,将采集到的温度值与设定值进行比较,当超出设定的上限温度时,通过ISD1420语音电路给出语音提示及报警信号。文中给出了单根数据线上扩展多个温度传感器的设计方法,并给出了系统实现的硬件原理图及软件流程图。经实验测试表明,该系统测量精度高、抗干扰能力强、报警及时准确,具有一定的参考价值。该系统设计和布线简单，结构紧凑，体积小，重量轻，抗干扰能力强，性价比高，扩展方便，在大型仓库，工厂，智能化建筑等领域的多点温度检测中有广阔的应用前景。关键词：数字温度传感器；单总线；通信协议；DS18B20；AT89C2051；LED显示器；报警信号AbstractTemperature detectio
3、n 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 single-bus digital temperature sensor to achieve the test and control the temperature more rapidly development, this paper is designed based on A
4、T89C51 temperature detection and alarm systems. The system will be more than a single-bus temperature sensor DS18B20 and connected to a port on the controller, the temperature sensors on each loop collection, the temperature will be collected to compare with the set value, when the temperature excee
5、ds the upper limit set , through the ISD1420 voice circuit gives voice prompts and alarm signal. In this paper, a single data lines extend multiple temperature sensor design methods and gives the system implementation of hardware and software flow diagram. The experimental tests show that this high
6、accuracy, strong anti-interference ability, alarm timely and accurate, with a certain reference value. The system design and layout simple and compact structure, small size, light weight, anti-jamming capability, cost-effective to expand convenience, in large warehouses, factories, construction and
7、other areas of intelligent multi-point temperature measurement in a wide range of applications prospects. Key words digital temperature sensor single bus communication protocols DS18B20 AT89C2051 LED display alarm signal目 录1绪论11.1课题背景11.2温度检测与及报警系统的国内外状况11.3温度参数、温度检测和语音报警31.3.1 温度参数31.3.2 温度检测31.3.3
8、 语音报警32 系统总体设计方案42.1单片机语音温度报警系统的总体设计42.2 系统的基本工作过程53 单片机温度控制和语音报警系统硬件设计63.1 温度控制和报警主机63.1.1主控制单片机63.1.2 AT89S51特点63.1.3 AT89S51主要功能特性：73.1.4 温度检测和报警主机硬件电路设计73.1.4单片机及复位键控制模块103.2 语音电路123.2.1 ISD1420芯片简述123.2.2 芯片引脚介绍133.2.3 芯片工作原理133.2.4 芯片工作模式133.2.5语音电路设计143.3 DS18B20芯片简介143.3.1温度传感器的历史及简介143.3.2
9、DS18B20性能特点与内部结构153.3.3 DS18B20工作时序193.3.4 DS18B20的操作协议213.3.5 DS18B20序列号编码233.3.6 DS18B20的测温原理243.3.7 DS18B20的测温流程253.3.8 DS18B20数据校验与纠错253.3.9 DS18B20在测温系统中的应用273.3.10测温系统的硬件工作原理273.3.11 注意事项284 软件设计304.1设计思路304.2 程序设计314.2.1 主程序314.2.2 读出温度子程序324.2.3温度转化命令子程序334.2.4计算温度子程序334.2.5显示数据刷新子程序344.2.6
10、LED显示程序模块345 系统调试365.1硬件调试365.1.1 硬件静态的调试375.1.2 系统硬件调试375.2软件调试375.3 软硬联调37结 论38致 谢39参考文献40附 录 41II-1 绪论1.1 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。 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
11、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，通过使用一些科学的算法，可以获得很强的数据处理能力。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
12、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，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
13、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，产品的质量才能够得到充分的保证。使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
14、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、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
15、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
