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1、测控技术与仪器专业专业方向模块课程设计任务书淮阴工学院电子与电气工程学院2011年12月专业方向模块课程设计课题：粮库温度测量显示系统班 级测控1082班学生姓名徐 杰 学号 1081203225指导教师张青春李洪海淮阴工学院电子与电气工程学院一、系统方案设计1.1概述本设计使用SAT89S51单片机作为系统输入，控制，输出的核心，采用CC1100为无线 电发送接收模块，采用DS18B20作为温度传感器模块，采用LED作为显示实时时刻的模块， 采用NOKIA作为液晶显示器模块，采用红外遥控器和红外线接收头模块传输红外线号，采 用声光提示运行到不同的位置，成功实现粮库多点温度监控。1.2系统方案
2、框图清除键是否按下显示温度二、工作原理2.1AT89S51功能简介AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器 件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及 80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，AT89S51 在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。AT89S51示意图主要性能特点:1、4k Bytes Flash片内程序存储器；2、128 bytes的随机存取数据存储器(
3、RAM)；3、32个外部双向输入/输出（I/O）口;4、5个中断优先级、2层中断嵌套中断；5、6个中断源；6、2个16位可编程定时器/计数器；7、2个全双工串行通信口；8、看门狗（WDT）电路；9、片内振荡器和时钟电路；10、与 MCS-51 兼容；11、全静态工作：0Hz-33MHz；12、三级程序存储器保密锁定；13、可编程串行通道；14、低功耗的闲置和掉电模式。管脚说明：VCC：电源电压输入端。GND：电源地。P0: P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1 口 的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可 以被定义为数据/地址
4、的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH 进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1: P1 口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口, P1 口缓冲器能接收输 出4TTL门电流。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，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时， P1 口作为第八位地址接收。P2: P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口, P2口缓冲器可接收，输出4 个TTL门电流，当P2 口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。 并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出
5、电流。这是由于内部上拉的 缘故。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。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地 址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。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: P3 口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O 口，可接收输出4个TTL门 电流。当P3 口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入， 由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口除了 作为普通I/O 口，还有第二功能：P3.0 RXD （串行输
6、入口）P3.1 TXD （串行输出口）P3.2 /INT0 （外部中断0）P3.3 /INT1 （外部中断1）P3.4 T0（T0定时器的外部计数输入）P3.5 T1（T1定时器的外部计数输入）P3.6 /WR（外部数据存储器的写选通）P3.7 /RD （外部数据存储器的读选通）P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。I/O口作为输入口时有两种工作方式，即所谓的读端口与读引脚。读端口时实 际上并不从外部读入数据，而是把端口锁存器的内容读入到内部总线，经过某种 运算或变换后再写回到端口锁存器。只有读端口时才真正地把外部的数据读入到 内部总线。89C51的P0、P1、P2、P3口作为输入
7、时都是准双向口。除了P1 口外P0、 P2、P3口都还有其他的功能。RST：复位输入端，高电平有效。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机 器周期的高电平时间。ALE/PROG:地址锁存允许/编程脉冲信号端。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低位字节。在FLASH编程期间，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SFR8EH地 址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MO
8、VC指令是ALE才起作用。另外，该引脚班级：测控1082 姓名：徐杰 学号：1081203225课题：多点粮仓温度测量显示系统 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。PSEN:外部程序存储器的选通信号，低电平有效。在由外部程序存储器取指 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信号将不出现。EA/VPP :外部程序存储器访问允许。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。在
9、FLASH编程 期间，此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。XTAL1：片内振荡器反相放大器和时钟发生器的输入端。XTAL2：片内振荡器反相放大器的输出端。2.2 DS18B20功能简介DS18B20是美国DALLAS公司生产的单线数字温度传感器，它具有微型化、 低功耗、高性能、抗十拢能力强、易配微处理器等优点，特别适合于构成多点温 度测控系统，可直接将温度转化成串行数字信号供微机处理，而且每片DS18B20 都有唯一的产品号并可存入其ROM中，以便在构成大型温度测控系统时在单线上 挂接任意多个DS18B20芯片。从DS18B20读出或写入DS18B20信息仅需要一根 口线，其读写及温度变
10、换功率来源于数据总线，该总线本身也可以向所挂接的 DS18B20供电，而无需额处电源。DS18B20能提供九位温度读数，它无需任何外 围硬件即可方便地构成温度检测系统。1:技术性能描述1.1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。1.2测温范围一55C+125C，固有测温分辨率0.5C。1.3支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，最多只能并 联8个，实现多点测温，如果数量过多，会使供电电源电压过低，从而造成信号传 输的不稳定。1.4工作电源：35V/DC1.5在使用中不需要任何外围元件。1.6测量结果
11、以912位数字量方式串行传送1.7不锈钢保护管直径61.8适用于DN1525, DN40DN250各种介质工业管道和狭小空间设备测温1.9标准安装螺纹M10X1, M12X1.5, G1/2”任选1.10 PVC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。2：应用范围：2.1该产品适用于冷冻库，粮仓，储罐，电讯机房，电力机房，电缆线槽等 测温和控制领域2.2轴瓦，缸体，纺机，空调，等狭小空间工业设备测温和控制。2.3汽车空调、冰箱、冷柜、以及中低温干燥箱等。2.4供热/制冷管道热量计量，中央空调分户热能计量和工业领域测温和控制 3：产品型号与规格型号测温范围安装螺纹电缆长度适用管
12、道TS-18B20 -55125 无 1.5 mTS-18B20A -55125 M10X1 1.5m DN1525TS-18B20B -55125 1/2” G 接线盒 DN40 604：接线说明特点独特的一线接口，只需要一条口线通信多点能力，简化了分布式温度 传感应用 无需外部元件 可用数据总线供电，电压范围为3.0 V至5.5 V无需备 用电源 测量温度范围为-55 C至+125 C。华氏相当于是-67 F到257华氏 度-10 C至+85 C范围内精度为0.5 C温度传感器可编程的分辨率为912位温度转换为12位数字格式最大值为750 毫秒用户可定义的非易失性温度报警设置 应用范围包括
13、恒温控制，工业系统， 消费电子产品温度计，或任何热敏感系统描述该DS18B2 0的数字温度计提供9至12位（可编程设备温度读数。信息被发 送到/从DS18B20通过1线接口，所以中央微处理器与DS18B20只有一个一条口线 连接。为读写以及温度转换可以从数据线本身获得能量，不需要外接电源。因 为每一个DS18B2 0的包含一个独特的序号，多个ds18b20s可以同时存在于一条总 线。这使得温度传感器放置在许多不同的地方。它的用途很多，包括空调环境控 制，感测建筑物内温设备或机器，并进行过程监测和控制。2.3系统电路设计电路图竺 VCCU5 VCCbl VCCU3 VCCDSISEi jLi 亍
14、DilEIErM Rlu硬件原理图2.4硬件设计晶振是为电路提供频率基准的元器件，通常分成有源晶振和无源晶振两个大 类，无源晶振需要芯片内部有振荡器，并且晶振的信号电压根据起振电路而定， 允许不同的电压，但无源晶振通常信号质量和精度较差，需要精确匹配外围电路 （电感、电容、电阻等），如需更换晶振时要同时更换外围的电路。有源晶振不 需要芯片的内部振荡器，可以提供高精度的频率基准，信号质量也较无源晶振要 好。单片机的时钟信号通常有两种产生方式：一是内部时钟方式，二是外部时钟 方式。内部时钟方式是利用单片机内部的振荡电路产生时钟信号。外部时钟方式 是把外部已有的时钟信号引入到单片机内。本设计采用内部
15、时钟方式，电路如图 3-2中所示。在单片机的XTAL1和XTAL2引脚外接石英晶体（简称晶振），作为单片机内部 振荡电路的负载，构成自激振荡器，可在单片机内部产生时钟脉冲信号。C6和C7 可以稳定振荡频率，并使快速起振。本电路选用晶振12MHz，C6=C7=30pF。晶振电路复位是使单片机处于某种确定的初始状态。单片机工作从复位开始。在单片 机RST引脚引入高电平并保持2个机器周期，单片机就执行复位操作。复位操作有 两种基本方式：一种是上电复位，另一种是上电与按键均有效的复位。无论哪种单片机，都会涉及到复位电路。如果复位电路不可靠，在工作中就 有可能出现“死机”，“程序走飞”等现象。所以，一个单片机复位电路的好坏， 直接影响到整个系统工作的可靠性。复位操作完成单片机片内电路的初始化，使 单片机从一种确定的状态开始运行。单片机工作从复位开始。在单片机RESET引脚引入高电平并保持2个机器周期， 单片机就执行复位操作。复位操作有两种基本方式：一种是上电复位，另一种是 上电与按键均有效的复位。本设计采用后一种复位电路。当RESET获得高电平，随着电容的充电，RESET引脚的高电平将逐渐下降。若 该高电平能保持足够2个机器周期，就可以实现
