计算机控制课程设计温度检测系统设计

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1、 课程设计 计算机控制技术课 程 设 计成绩评定表设计课题 ： 温度检测系统设计 学院名称 ： 专业班级 ： 学生姓名 ： 学 号 ： 指导教师 ： 设计地点 ： 设计时间 ： 指导教师意见：成绩: 签名： 年 月 日计算机控制技术课 程 设 计设计课题 ： 温度检测系统设计 学院名称 ： 专业班级 ： 学生姓名 ： 学 号 ： 指导教师 ： 设计地点 ： 设计时间 ： 计算机控制技术 课程设计任务书学生姓名专业班级学号题 目温度检测系统设计课题性质工程设计课题来源自拟课题指导教师主要内容系统从实际应用工程出发, 主要对硬件电路设计、电子元件选择、系统应用软件设计等方面进行具体探讨和研究。系统

2、具有性能稳定可靠、功耗低、成本低、测量准确、传输距离远、维护简单等优点，系统设计在实际工作中具有一定的借鉴意义。任务要求第1天：熟悉课程设计任务及要求，针对课题查阅技术资料。第2天：确定设计方案。要求对设计方案进行分析、比较、论证，画出方框图，并简述工作原理。第3-4天：按照确定的方案设计单元电路。要求画出单元电路图，元件及元件参数选择要有依据，各单元电路的设计要有详细论述。第5天：撰写课程设计报告。要求内容完整、图表清晰、文理流畅、格式规范、方案合理、设计正确，篇幅不少于5000字。主要参考资料1 高艳萍. 8051单片机在汽包锅炉水位控制J. 应用能源技术，20012 徐士良.计算机软件技

3、术基础M北京：清华大学出版社，20073 张晋格计算机控制原理与应用北京：电子工业出版社，19954 王威嵌入式微控制器S08AW原理与实践M北京：北京航空航天大学出版社，20085 张俊谟单片机的发展与应用J电子制作，2007，(8)：2324审查意见系（教研室）主任签字： 年 月 日摘要:本文介绍一种采用STC公司的STC89C52RC 单片机控制DS18B20数字温度传感器采集温度，最后在共阴极的LED灯上实时显示温度值的温度检测系统（由于实验及成本原因本文只做一路传输系统）。该系统从实际应用工程出发, 主要对硬件电路设计、电子元件选择、系统应用软件设计等方面进行具体探讨和研究。系统具有

4、性能稳定可靠、功耗低、成本低、测量准确、传输距离远、维护简单等优点，系统设计在实际工作中具有一定的借鉴意义。关键词： 温度检测； STC89C52RC； DS18B20 目 录第一节 引 言3 1.1系统原理及基本框图3 1.2设计任务3第二节 硬件设计介绍42.1 STC89C52RC42.2 DS18B2062.3 三极管901282.4 共阴极数码管82.5 硬件部分电路图9第三节 软件设计介绍143.1 程序流程图和实际图143.2调试18第四节 个人心得体会21参考文献24附录25附1：电路图附2：元件清单附3：程序1 引言随着计算机技术和传感器技术的飞速发展， 在科研、生产和日常活

5、动中， 人们对温度、压力、流量等模拟物理量的测量要求越来越高。而这些物量中温度的应用是最为广泛的。如何将温度通过传感器变成电信号， 再经过处理转换成计算机能够识别的数字量， 输入到计算机中， 由计算机将采集到的数字量进行不同的处理， 然后在显示器显示出来，并进行实时监控。这已经为当前计算机测量与控制领域的一个重要研究方向。鉴于此， 本文提出一种基于89C52和DS18B20的低成本、远距离传输的温度检测系统设计方案。2 总体方案设计2.1系统原理及基本框图如图2.1所示，为系统的基本框图。图2.1系统基本方框图 该系统由六部分组成：STC89C52RC核心单片机，温度采集电路，LED显示电路，

6、报警警电路，复位电路，晶振等，其中温度采集主要由DS18B20组成，在短时间内把热力学温度信号数字,送入单片机，由单片机控制显示电路显示，并且判断是否达到设定温度，若达到设定温度，由单片机启动报警电路，报警。2.2 设计任务利用单片机与AD转换器设计一个八路温度巡回检测系统，对某粮库或冷冻厂八点（八个冷冻室或八个粮仓）进行温度巡回检测。能够测量-30+50oC的温度范围，检测精度要求不大于1oC。采用数码管显示测量值；单片机和AD转换器型号自选（如单片机可选AT89S51或AT89C51等；AD转换器可选ADC0809或ADC0804等）。（本文均基于一路温度检测系统设计）。3 硬件电路设计3

7、.1 STC89C52RC2.1.1 STC89C52RC介绍 单片机自问世以来，以其极高的性价比受到人们的重视和关注，应用很广，发展很快。单片机的体积小，重量轻，抗干扰能力强，环境要求不高，价格低，可靠性强，灵活性好，开发较为容易。基于以上的优点，单片机已经广泛的应用在工业自动化控制，自动检测，智能仪器仪表，机电一体化等各个方面，所以本系统采用单片机做为控制器。单片机中51/52系列最具有代表性。本设计核心采用了STC89C52RC单片机。STC89C51/52单片机系列是在MCS51/52系列的基础上发展起来的,STC89C52RC 完全兼容MCS-51 系列单片机的所有功能，并且本身带有

8、2K 的内存储器，可以在编程器上实现闪烁式的电擦写达几万次以上，比以往惯用的8031CPU 外加EPROM为核心的单片机系统在硬件上具有更加简单方便等优点，其外形如图3.1所示。图3.1 STC89C52RC芯片3.1.2 STC89C52引脚介绍 STC89C52RC的引脚图如图3.2所示. 图3.2 STC89C52引脚图单片机的引脚功能说明：电源引脚VCC（40 脚）：电源端，工作电压为5V。GND（20脚）： 接地端。时钟电路引脚XTAL1（19 脚）和XTAL2（18 脚）复位 RST（9 脚）.输入输出(I/O)引脚 P0.0-P0.7（39脚-32脚）：输入输出脚，称为P0 口，

9、是一个8 位漏极开路型双向I/O 口，内部不带上拉电阻。 P1.0-P1.7（1脚 - 8脚）：输入输出脚，称为P1 口，是一个带内部上拉电阻的8 位双向I/0 口。 P2.0-P2.7（21脚28脚）： 输入输出脚，称为P2 口，是一个带内部上拉电阻的8 位双向I/O 口， P3.0-P3.7 (10脚17脚）：输入输出脚，称为P3 口，是一个带内部上拉电阻的8 位双向I/O 口。P3 端口具有复用功能。表3.1 P3口端口引脚与复用功能表P3 引脚 兼用功能 P3.0串行通讯输入（RXD）P3.1 串行通讯输出（TXD）P3.2外部中断0（ INT0）P3.3 外部中断1（INT1）P3.

10、4 定时器0 输入(T0)P3.5 定时器1 输入(T1)P3.6外部数据存储器写选通（WR)P3.7外部数据存储器读选通（RD）3.2 DS18B20 2.2.1 DS18B20性能DS18B20是Dallas公司推出的单线集成数字温度采集系统，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且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。其实物如图3.3所示。图3.3 DS18B20 DS18b20内部主要有三个数字部件：64位激光ROM、温度传感器、非易失性温度报警触发器TH和TL。DS18B20 的性能特点如下：独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅

11、需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯；多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现多点组网功能；无需外部器件；可通过数据线供电，电压范围：3.05.5V；测温范围55125，在-10+85时精度为0.5零待机功耗温度以9或12位数字量读出；用户可定义的非易失性温度报警设置；具有非易失性上、下限报警设定的功能，用户可方便地通过编程修改上、下限的数值；负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作；适用于DN1525， DN40DN250各种介质工业管道和狭小空间设备测温。8PVC电缆直接出线或德式球型接线盒出线，便于与其它电器设备连接。数字量的转换精度及转

12、换时间可通过简单的编程来控制：9位精度的转换时间为9375 ms：10位精度的转换时间187.5ms：12位精度的转换时间750ms。2.2.2 DS18B20引脚图本文用的DS18B20的常用封装为3脚，如图3.4所示。：图3.4 DS18B20引脚图各脚功能描述如下: DQ：数字信号输入输出端。GND：电源地端。VDD：外接供电电源输入端(在寄生电源接线时此脚应接地)。3.3 三极管9012三极管的工作原理 三极管是一种控制元件，主要用来控制电流的大小，以共发射极接法为例（信号从基极输入，从集电极输出，发射极接地），当基极电压UB有一个微小的变化时，基极电流IB也会随之有一小的变化，受基极电流IB的控制，集电极电流IC会有一个很大的变化，基极电流IB越大，集电极电流IC也越大，反之，基极电流越小，集电极电流也越小，即基极电流控制集电极电流的变化。但是集电极电流的变化比基极电流的变化大得多，这就是三极管的放大作用。IC 的变化量与IB变化量之比叫做三极管的放大倍数（=IC/IB, 表示变化量。），三极管的放大倍数一般在几十到几百倍。 三极管在放大信号时，首先要进入导通状态，即要先建立合适的静态工作点，也叫建立偏置，否则会放大失真。9012是一种最常用的普通三极管。它是一种低电压,大电流,小信号的PNP型硅三极管: 集电极电流Ic：Max -50