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1、-单片机课程设计报告题目：温度监控系统设计学院：通信与信息工程学院专业：电子信息工程专业 班级：电信*班成员：艾依河里的鱼 二一一年七月十二日一、引言温度是工业控制中主要的被控参数之一，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足重轻的作用。对于不同场所、不同工艺、所需温度上下围不同、精度不同，则采用的测温元件、测方法以及对温度的控制方法也将不同；产品工艺不同、控制温度的精度不同、时效不同，则对数据采集的精度和采用的控制算法也不同，因而，对温度的测控方法多种多样。随着电子技术和微型计算机的迅速开展，微机测量和控制技术也得到了迅速的开展和广泛的应用。利用微机对温度进展测控的技术，
2、也便随之而生，并得到日益开展和完善，越来越显示出其优越性。作为获取信息的手段传感器技术得到了显著的进步，其应用领域较广泛。传感器技术已成为衡量一个国家科学技术开展水平的重要标志之一。因此，了解并掌握各类传感器的根本构造、工作原理及特性是非常重要的。为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对温度传感器的深入研究以及其用法与用途，基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。本系统利用传感器与单片机相结合，应用性比拟强，本系统可以作为仓库温度监控系统，如果稍微改装可以做热水器温度调节系统、实验室温度监控系统，以及构成智能电饭煲等等。课题主要任务是完成环境温度监测，利用单片机实现温度监测并通过报警信号提示温
3、度异常。本设计具有操作方便，控制灵活等优点。本设计系统包括单片机，温度采集模块，显示模块，按键控制模块，报警和指示模块五个局部。文中对每个局部功能、实现过程作了详细介绍。整个系统的核心是进展温度监控，完成了课题所有要求。二、实验目的和要求2.1学习DS18B20温度传感芯片的构造和工作原理。2.2掌握LED数码管显示的原理及编程方法。2.3掌握独立式键盘的原理及使用方法。2.4掌握51系列单片机数据采集及处理的方法。三、方案设计总体设计方案采用AT89C52单片机作控制器，温度传感器选用DS18B20来设计数字温度计，系统由5个模块组成：主控制器、测温电路、显示电路、控制电路、报警及指示电路。
4、主控制器由单片机AT89C52实现，测温电路由DS18B20温度传感器实现，显示电路由4位LED数码管直读显示,，报警指示电路由蜂鸣器和发光二级管构成，控制电路由按键构成。本设计所使用的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温围广，测温准确等特点，其输出温度采用数字显示，主要用于对温度的精度要求较高的场所，或科研实验室使用，并且加有报警装置，超过限制温度可发出报警信号，还可以调整报警上下限温度。该设计控制器使用单片机AT89C52，测温传感器使用DS18B20，用4位共阳极LED数码管以I/O口传送数据，实现温度显示，能准确到达以上要求。四、实验原理利用温度传感器芯片监测环境温度，将温
5、度信号转换为数字信号传送到单片机部，单片机通过对温度数据进展处理，利用四位八段数码管显示环境温度，并利用蜂鸣器和发光二极管发出超限警报信号。通过按键操作可以改变报警温度的上下限。五、材料清单序号名称型号/规格数量备注1单片机STC89C52RC1U12温度传感器DS18B201U23电阻3K5R1,R2,R3,R4,R1241004R5,R6,R7,R8510K4R9,R13,R14,R1562001R1071K1R118排阻10K1RP19电容30pF2C1,C210电解电容22uF1C311三极管9013(NPN)4Q1,Q2,Q3,Q4128550(PNP)1Q513发光二极管黄色1D1
6、14红色1D215绿色2D3,D416蜂鸣器1BUZ117按键4S1,S2,S3,S418晶振11.0592MHz1*119四位八段数码管*D3941BR-ST1显示六、根本芯片及其原理6.1单片机89C52是INTEL公司MCS-51系列单片机中根本的产品，它采用INTEL公司可靠的CHMOS工艺技术制造的高性能8位单片机，属于标准的MCS-51的HCMOS产品。它结合了HMOS的高速和高密度技术及CHMOS的低功耗特征，它基于标准的MCS-51单片机体系构造和指令系统，属于80C51增强型单片机版本，集成了时钟输出和向上或向下计数器等更多的功能，适合于类似马达控制等应用场合。89C52置8
7、位中央处理单元、256字节部数据存储器RAM、8k片程序存储器ROM32个双向输入/输出(I/O)口、3个16位定时/计数器和5个两级中断构造，一个全双工串行通信口，片时钟振荡电路。此外，89C52还可工作于低功耗模式，可通过两种软件选择空闲和掉电模式。在空闲模式下冻结CPU而RAM定时器、串行口和中断系统维持其功能。掉电模式下，保存RAM数据，时钟振荡停顿，同时停顿芯片其它功能。89C52有PDIP(40pin)和PLCC(44pin)两种封装形式。本次课程设计所使用的单片机为STC89C52单片机，是宏晶科技生产的完全兼容INTEL公司MCS-51系列的单片机。6.2温度传感器及其原理传感
8、器DS18B20具有体积小、精度高、适用电压宽、采用一线总线、可组网等优点，在实际应用中取得了良好的测温效果。美国Dallas半导体公司的数字化温度传感器DS1820是世界上第一片支持 一线总线接口的温度传感器，在其部使用了在板ON-B0ARD专利技术。全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路。一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。现在，新一代的DS18B20体积更小、更经济、更灵活。使用户可以充分发挥一线总线的优点。 同DS1820一样，DS18B20也支持一线总线接口，测量温度围为-55C+125C，在-10+85C围，精度为0
9、.5C。现场温度直接以一线总线的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。与前一代产品不同，新的产品支持3V5.5V的电压围，使系统设计更灵活、方便。而且新一代产品更廉价，体积更小。DS18B20的特性1适应电压围更宽，电压围：3.05.5V，寄生电源方式下可由数据线供电。2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。3DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温。4DS18B20在使用中不需要任何外围元
10、件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路。5温围55125，在-10+85时精度为0.5。6可编程的分辨率为912位，对应的可分辨温度分别为0.5、0.25、0.125和0.0625，可实现高精度测温。7在9位分辨率时最多在93.75ms把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms把温度值转换为数字，速度更快。8测量结果直接输出数字温度信号，以一线总线串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力。9负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作。DS18B20部构造及DS18B20的管脚排列64位光刻ROM是出厂前被光刻好的，它可以看作
11、是该DS18B20的地址序列号。不同的器件地址序列号不同。DS18B20部构造主要由四局部组成：64位光刻ROM，温度传感器，非挥发的温度报警触发器TH和TL，高速暂存器。 DS18B20的引脚定义：图一 DS18B20引脚定义(1)DQ为数字信号输入/输出端。(2)GND为电源地。(3)VDD为外接供电电源输入端在寄生电源接线方式时接地。 DS18B20的编程1DS18B20的初始化：先将数据线置高电平1。 延时该时间要求的不是很严格，但是尽可能的短一点 数据线拉到低电平0。 延时750us该时间的时间围可以从480us到960us。 数据线拉到高电平1。 延时等待如果初始化成功则在15到6
12、0毫秒时间之产生一个由DS18B20所返回的低电平0。据该状态可以来确定它的存在，但是应注意不能无限的进展等待，不然会使程序进入死循环，所以要进展超时控制。 假设CPU读到了数据线上的低电平0后，还要做延时，其延时的时间从发出的高电平算起第5步的时间算起最少要480微秒。 将数据线再次拉高到高电平1后完毕。初始化程序代码如下：void ds_reset(void)char presence=1;while(presence)while(presence)DQ=1; _nop_();_nop_();DQ=0; delay(50); DQ=1; delay(6); presence=DQ; del
13、ay(45); presence=DQ; DQ=1; 2DS18B20的写操作：数据线先置低电平0。延时确定的时间为15us。 按从低位到高位的顺序发送字节一次只发送一位。 延时时间为45us。 将数据线拉到高电平。 重复上1到6的操作直到所有的字节全部发送完为止。 最后将数据线拉高。 写操作程序代码如下：void ds_write(uchar ds_wrdata) uchar i;for(i=8;i0;i-)DQ=1;_nop_();_nop_(); DQ=0;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); DQ=ds_wrdata&0*01; /最低位移出delay(6)
14、;ds_wrdata=ds_wrdata/2; /右移1位DQ=1;delay(1);3DS18B20的读操作：将数据线拉高1。延时2us。 将数据线拉低0。延时15us。 将数据线拉高1。延时15us。读数据线的状态得到1个状态位，并进展数据处理。延时30us。读操作程序代码如下：uchar ds_read(void)uchar i;uchar value=0;for(i=8;i0;i-)DQ=1;_nop_();_nop_();value=1;DQ=0;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); DQ=1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); if(DQ)value|=0*80;
