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1、基于单片机AT89C52的轴温报警器设计专业（年级、班） 设 计 人 指 导 教 师 辅 导 教 师 2009 年 01 月 01 日（设计结束日）目 录第一章 绪 论研究背景及现状1.1 研究背景1.1.1 国内研究现状1.1.2 国外研究现状1.2 研究方案1.2.1 单片机选择1.2.2 集成传感器的选择第二章 主要硬件介绍2.1单片机AT86C52介绍2.1.1 主要性能参数2.1.2 功能特新概述2.1.3 引脚功能说明2.2 DS18B20介绍2.2.1 DS18B20内部结构2.2.2 DS18B20温度传感器的存储器2.3 LCD显示器2.3.1 单色液晶显示器的原理2.3.2
2、 1602LCD的引脚功能2.4 “看门狗”电路2.4.1 “看门狗”的工作原理第三章 软件开发环境介绍集成开发环境 KEIL1. u Vision2 IDE2. C51编译器和A51汇编器3. LIB51库管理器4. BL51链接器定位器5. Vision2 软件调试器6. Vision2硬件调试器7. 利用KEIL开发系统软件流程第四章 系统设计软件部分设计4.1温度部分软件设计4.2 显示部分程序设计4.3 报警部分程序设计4.4 本章小结结语参考文献附录摘 要以旅客列车的轴温作为控制对象，探讨了一种基于AT89C52单片机的轴温报警系统方案。该系统利用软件对采集的数据进行比较、处理，使
3、得系统易于实现。便于维护。能满足当前铁路提速的要求 ,对保障列车的安全运行具有重要作用。关键词：温度传感器DS18B20；单片机AT89C52；AbstractThe temperature in the passenger train control object is discussed, as a kind of AT89C52 single chip based on temperature alarm system solutions. This system using the software of the data collected in comparison, proces
4、sing, the system is easy to realize. Easy maintenance. To meet the demands of the railway, the speed of train operation safety guarantee plays an important role.Key words: DS1820; Single Chip Microcomputer AT89C52;第一章 绪论l 研究背景及现状客车用集中轴温报警器(以下简称轴温报警器)作为保障旅客列车运行安全重要设备，广泛应用于各类旅客列车车轴温度的实时监测，以避免列车运行过程中因温
5、度过高引起切轴造成的行车事故。l 1.1研究背景在现代化的工农业生产和日常生活中，温度、电流、电压、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、农业生产、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、锅炉和温室中的温度进行检测，来达到有效的测量、控制和调节作用。现阶段全路广泛使用的集中式轴温报警器是由传输线路、轴温传感器及控制显示器组成 ,是监测铁路列车轴温 ,预报热轴 ,防止切轴 ,保证列车运行安全的重要设备. 自轴温报警器使用以来 ,在预报热轴 ,防止切轴方面发挥了重要作用 ,准确预报了大量热轴故障. 但随着全
6、路范围内的大规模提速 ,传统的轴温监测装置由于温度检测以热敏电阻为温度敏感元件 ,虽然热敏电阻成本低 ,但需要后续信号处理电路 ,使传感器连线太多,干扰大 , 由于热敏电阻本身的可靠性相对较差 ,测量温度的准确度低 ,所以使检测系统的精度低 ,可靠性差. 而且由于以往系统数据分析单一等原因使之已不能满足现阶段及将来铁路运输安全保障的要求 ,需要对其进行改进。l 1.1.1国内研究现状我国在轴温报警系统方面，在客车检测上用到的较频繁。国内多采用的热敏电阻器。热敏电阻的电阻温度系数较高，室温电阻通常也较高，因此其自身发热较小，信号调节较为简单。热敏电阻的缺点是互换性差，温度与输出阻值之间呈非线性关
7、系。热敏电阻分为正温度系数热敏电阻和负温度系数热敏电阻两种，但在温度测量应用中，正温度系数热敏电阻较少得到采用，更多采用的是负温度系数热敏电阻。l 1.1.2国外研究现状美国、德国、日本等发达国家，涉及其领域较早，在温控方面取得了很大的发展，并且现在处于了较成熟的发展阶段。而我国的温控起步较晚，但是在引进、借鉴、吸收和消化了发达国家先进技术的基础上，研制了属于自己适合自己的微温控系统。虽然和发达国家还有一定的差距，但是在关于微处理器的智能温控系统在国内已形成一种良好的发展趋势，技术日趋完善，在诸多领域都引领了现代科技的潮流。特别是近几年，含微处理器的智能化数字测温仪及智能化温度测控仪系统脱颖而
8、出，以其精度高、准确、可靠、体积小、操作方便灵活等优点，大有取代传统测控系统的趋势。1.2 研究方案此次轴温报警器设计是一套基于单片机的综合控制系统，包括很多方面。本次设计由于时间等各方面的限制只完成了其中的测量和显示该部分的内容。l 1.2.1单片机的选择根据控制系统所要求的控制精度，响应速度，开发环境，I/O点数，输入/输出通道数等情况，我们选择了MCS51系列的8位单片机89C52。AT89C52是一种带8K字节闪速可编程可擦除只读存储器（EEPROM）的低电压、高性能CMOS8位为制器 。该器件采用ATMEL非易失存储器制造技术制造，与工业标准的80C51和80C52输出管相兼容。由于
9、将多功能8位CPU和闪速存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C52是一种高性能控制器，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。l 1.2.2集成传感器的选择传感器是实现测量与控制的首要环节，是测控系统的关键部件。传感器亦称换能器、变换器，它是将被测的某一物理量（信号）按一定规律转换成与其对应的另一种（或同种）物理量（或信号）的输出装置。传感器的种类繁多，分类方法也很多。例如，按构成原理来分，可分为结构型和物性型两类；按信号转换效应来分，可分为物理型、化学型及生物型传感器等；按构成传感器敏感元件材料分，又可分为半导体传感器、陶瓷传感器、光纤传感器、高分子膜传感器等；按能量观点
10、分类，则又可分为有源传感器和无源传感器等。这里，我们重点介绍一下温度传感器。广义来讲，一切随温度变化而物体性质亦发生变化的物质均可作为温度传感器，例如，我们平常使用的各种材料、元件，其性质或多或少地都会随其所处的环境温度变化而变化，因而它们几乎都能作为温度传感器使用。但是，一般真正能作为实际中可使用的温度传感器的物体一般需要具备下述条件：（1）物体的特性随温度的变化有较大的变化，且该变化量易于测量；（2） 对温度的变化有较好一一对应的关系，即对除温度外其他物理量的变化不敏感；（3） 性能误差及老化小、重复性好，尺寸小；（4） 有较强的耐机械、化学及热作用等的特点；（5） 与被检测的温度范围和精
11、密度相适应；（6） 价格便宜，适合于批量生产。符合上述条件的常用温度传感器有热电偶、热电阻、光辐射温度计、玻璃温度计、半导体集成温度传感器等。而DS18B20 是美国DALLAS 公司继DS1820 之后推出的增强型单总线数字式温度传感器,它在转换速度、转换时间、传输距离、分辨率等方面较DS1820 有了很大的改进,给用户带来了更方便、更令人满意的效果。第二章 主要硬件介绍l 2.1单片机AT89C52介绍AT89C52是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8K bytes 的可反复擦鞋的只读程序存储器（PEROM）和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM
12、），器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存储技术生产，与标准MCS-51指令系统及8052产品引脚兼容，片内置通用8位中央处理器（CPU）和FLASH存储单元。l 2.1.1主要性能参数：l 与MCS-51产品指令和引脚完全兼容l 8K字节可重复擦写Flash闪速存储器l 1000次擦写周期l 全静态操作：0Hz-24MHzl 三级加密程序存储器l 2568字节内部RAMl 32个可编程I/O线口l 3个16位定时/计数器l 8个中断源l 可编程串行UART通道l 低功耗空闲和掉电模式l 2.1.2功能特性概述：AT89C52提供以下标准功能，8k字节Flash闪速存储器，256字节内部R
13、AM，32个I/O口线，3个16位定时/计数器，一个6向量两集中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C52可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止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。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一个硬件复位。l 2.1.3 引脚功能说明：Vcc：电源电压GND：地P0口：P0 口是一组 8 位漏极开路型双向 I/O 口， 也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动 8 个 TTL逻辑门电路，对端口 P0 写“1”
14、时，可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低 8 位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在 Flash 编程时，P0 口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。P1 口：P1 是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P1 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个 TTL 逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。与 AT89C51 不同之处是，P1.0 和 P1.1 还可分别作
15、为定时/计数器 2 的外部计数输入（P1.0/T2）和输入（P1.1/T2EX）。Flash 编程和程序校验期间，P1 接收低 8 位地址。P2 口：P2 是一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个 TTL 逻辑门电路。对端口 P2 写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。在访问外部程序存储器或 16 位地址的外部数据存储器（例如执行 MOVX DPTR 指令）时，P2 口送出高 8 位地址数据。在访问 8 位地址的外部数据存储器（如执行 MOVX RI 指令）时，P2 口输出P2 锁存器的内容。Fl
