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1、机电专业课程设计温度检测系统学生姓名李晓晓学 院中国矿业大学 年级专业2011机电专本 扌旨导教师 孙 长 青 完成日期2012年6月、八 、，刖言温度是表征物体冷热程度的物理量，是工业生产和自动控制中最常见的工艺 参数之一，生产过程中常常需要对温度进行检测和监控。 在传统的温度测控系统 设计中，往往采用模拟技术进行设计，这样就不可避免地遇到诸如传感器外围电 路复杂及抗干扰能力差等问题；而其中任何一环节处理不当，就会造成整个系统 性能的下降。采用数字温度传感器与单片机组成的温度检测系统进行温度检测、 数值显示和数据存储，体积减小，精度提高，抗干扰能力强，并可组网进行多点 协测，还可以实现实时控
2、制等技术，在现代工业生产中应用越来越广泛。本设计就采用以51单片机为核心，和单总线数字式温度传感器 DS18B20模 拟出一温度控制系统，当温度没有超过预设温度时数码管显示当前温度，此本系统就是一个温度计。当温度超过预设温度时电路中的发光二极管就会闪烁报警， 当温度降下时就停止闪烁，此时本系统就是一个温度监控器。以DS18B20为代表的新型单总线数字式温度传感器集温度测量和A/D转换于一体，直接输出数字量，与单片机接口电路结构简单，广泛使用于距离远、节点分布多的场合，具有 较强的推广应用价值。目录刖 言 11总体设计方案 31.1设计的目的及意义 31.2总体设计思路 31.3总体设计方案设计
3、 32系统的硬件结构设计 42.1器件的选择 42.2电路设计及功能 82.3单片机的内部资源 92.4芯片DS18B2C器件介绍 103系统的软件设计 133.1设计的流程图 133.2系统部分程序的设计和分析 14结论 16附录I程序设计 17附录U 参考文献 21附录川结束语 22附录W实物照片 231总体方案设计1.1设计目的及意义（1）在学习了三年的课程后，为了加深对理论知识的理解， 学习理论知识在 实际中的运用，培养动手能力和解决实际问题的经验。（2）通过实验提高对单片机的认识，通过实验提高焊接、布局、电路检查能 力。（3）通过实验提高软件调试能力。（4） 进一步熟悉和掌握单片机的
4、结构及工作原理，通过课程设计，掌握以单 片机核心的电路设计的基本方法和技术。（5）通过实际程序设计和调试，逐步掌握模块化程序设计方法和调试技术。（6）熟悉水箱温度控制的工作原理，选择合适的元件，绘制系统电路原理 图，运用单片机原理及其应用，进行软硬件系统的设计和调试，加深对单片机的 了解和运用，进而提高自己的应用知识能力、设计能力和调试能力。 1.2总体设计思路本设计以单片机为基础，温度监控系统大致上可以分为以下几个步骤：系统分析过程（1）根据系统的目标，明确所采用温度监控系统的目的和任务。（2）确定系统所在的工作环境。（3）根据系统的工作要求，确定系统的基本功能和方案。系统设计内容（1 ）构
5、思设计温度监控系统的工作流程。（2）对要求设计的系统进行功能需求分析，考虑多种设计方案，比较各方 案的特点，并确定合理可行的方案，并设计相应的功能结构。（3）根据系统的控制要求，选择合适型号的芯片及元器件。（4）设计以单片机为核心的控制程序。（5）电路板及其结构的设计。（6）进行系统的调试，完成最终的设计。1.3总体设计方案设计 系统框图本设计为无线电控制电路，系统框图如下所示:晶振电路复位电路报警电路X7XL1VS 84037352423222T2.1.1 单片机（STC89C516RD+的引脚功能图POO/ADO PO.1WD1PO.3MD3P0.4ZAD4PO5/AD5 P0.6IAD6
6、 P07WD7EANLEPSEN P2 7fA16 F3.6fA14 P2.5TA13 P24TA12 P2,3T.A11 P2.2TA10P21/A9P2.O/AS图 2-1 STC98C16RD+I脚图各引脚及功能说明（1）电源引脚：Vcc : 40脚 正电源脚，工作电压为 5V。GND 20脚接地端。（2）单片机I/O 口：P0 口： P0 口为一个8位漏极开路双向I/O 口。P0 口能用于外部程序数据 存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FLASH编程时，P0 口作为原码 输入口，当FALSH进行校验时，P0 口输出原码，此时P0 口外部必须被拉高。P1 口 ： P1 口是一个
7、内部提供上拉电阻的8位双向I/O 口。P1 口管脚写入 1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流。 在FALSH编程和校验时，P1 口作为第八位地址接收。P2 口： P2 口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O 口。当P2 口被写入“ 1” 时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。P2 口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2 口输出地址的高八位。P2 口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3 口： P3 口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O 口。当P3 口写入“1” 后，它们被内部上拉为高电平并用作输入。P3 口
8、除作I/O 口使用外，还有特殊功能如图所示：表P3 口的特殊功能P3引脚兼用功能=3.0串行通讯输入（RXDP3.1串行通讯输出（TXD=3.2外部中断0 （ INTO）=3.3外部中断1（ INT1）=3.4定时器0输入（TO）=3.5定时器1输入（T1）=3.6外部数据存储器写选通WR=3.7外部数据存储器写选通RD（3）RST复位：当振荡器复位器件时，要保持RS脚两个机器周期的高电平时间。复位可分为上电复位和手动复位两种，如图所示：闻）上电复位电路手动电平复位电路图2-2复位电路(4) 晶振电路：XTAL1 :反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入XTAL2:来自反向振荡器的输出。
9、晶振电路如图所示：图2-3晶振电路(5) ALE/PROG :当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASHY程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期 输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲 或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE 脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8E地址上置0。此时，ALE只有在执行MOV， MOV指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行 状态ALE禁止，置位无效。(6) /PSEN :外部程序存储器的选通信号。在由外部
10、程序存储器取指期间，每个机器周 期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN言号将不出 现。(7) /EA/VPP :当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH，不管是 否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET当/EA端保持 高电平时，此间内部程序存储器。单片机最小系统如图所示:A：C1-il - 204jF_|_.口厂1 x.1.U1广 _!CR VS T 勺茁忏Il .T召芒10kF 关 1-2ioT - 15282720图2-4单片机最小系统2.2电路设计及功能本设计大体可分为三个部分，即温度采集，数码显示，
11、报警电路。温度采集 部分利用DS18B2进行温度采集，感知温度，后数码显示出温度，若温度超过了 预设温度报警电路则启亮发光二极管，闪烁。整体电路图如下所示：ATSK51PUM呃pa.iiADiLPD加gXT心相M2IPD.WD4PDj5AD5enrancRSTpajjftDTP?附P21DPSEHIP23A1I1ALECftP2SA13P2JS14P21A1SP1KP3HFEXDMJP3.vmo_Pl-epAH I LJP1 jF33AHT1PJ.iJTUP1S归smP1P3J&/URP1.1P31ABU1ABC DEF G. DP1234旧11|2灯一1|5.R R3H11 :, r IaOi fl- T-Q M .J 图2-5温度监控系统电路图2.3单片机的内部资源51单片机给用户提供了丰富的内部资源， 如定时/计数器，串行口等，而没 有中断就无法用到单片机提供的资源。再者，中断可以提高单片机的工作效率， 由于本设计中用到了中断程序，所以我们先介绍一下中断系统。中断系统：在8位单片机中，51单片机是中断功能较强的一种，它提供了 5个中断请求 源和两个中断优先级控制。在计算机运行过程中要处理很多问题， 既有主机内部也有外部的，既有预定 的也有外设的，面对复杂多变的情况，CP要从容的完成各种任务，必须
