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1、摘 要 环境温度对工业、农业、商业和人们的平常生活都有很大的影响，而温度的测量也就成为人们生产生活中一项必不可少的工作。随着单片机技术的不断发展，单片机在日用电子产品中的应用越来越广泛，温度传感器DS18B20具有线性优良、性能稳定、灵敏度高、抗干扰能力强、使用方便等优点，广泛应用于冰箱、空调器、粮仓等平常生活中温度的测量和控制。 本设计所介绍的数字温度计使用单片机AT89s52单片机，测温传感器使用DS18B20，用4位共阴极LED数码管以动态方式实现温度显示,分时轮流通电，从而大大简化了硬件线路，同时，采用串口通信方式可大大简化硬件电路和软件程序的设计，节省了I/O口。DS18B20数字温
2、度传感器是单总线器件与51单片机组成的测温系统，具有线路简朴、体积小等特点，并且在一根通信线上，可以挂接多个DS18B20，因此可以构成多点温度测控系统。关键词：单片机；多点检测；串口通信Abstract Environmental temperature to industry, agriculture, commerce, and peoples daily life has a lot of influence, and the measurement of the temperature will become an indispensable people production an
3、d life of the work. Along with the development of the single chip microcomputer technology, microcomputer in the daily electronic products is more and more extensive application, the temperature sensor DS18B20 have good linear, stable performance, high sensitivity, anti-interference ability strong,
4、easy to use, widely used in the refrigerator, air conditioner, granaries, etc in daily life temperature measurement and control. The design of the digital thermometer introduced use single chip computer 89 s52 microcontroller, temperature sensor DS18B20 use, with a total of 4 cathode tube LED digita
5、l display to realize dynamic way temperature, in turn time-sharing electricity, which greatly simplified the hardware circuit, and at the same time, the serial interface communication mode can greatly simplified the hardware circuit and software program design, save the I/O port. Digital temperature
6、 sensor DS18B20 is the single bus devices and 51 SCM composition, temperature measurement system, with simple line, little volume features, but at a communications line, can be articulated multiple DS18B20, so can form multi-point temperature measurement and control system.Key Words: Single Chip Mic
7、rocomputer; Multi-point detection; Serial commun- -ication 目 录1 绪论11.1 前言11.2 研究背景11.3 研究意义11.4 国内外研究现状21.5 研究内容22 系统方案论证32.1 传感器部分方案论证32.2 控制部分方案论证42.3 系统整体方案43 硬件电路设计63.1 控制模块设计63.1.1 AT89S52单片机在系统中的作用63.1.2 按键电路设计93.2 测温模块电路设计113.2.1 DS18B20简介113.2.2 DS18B20在系统中的应用133.3 电平转换模块设计143.3.1 MAX232电平转换
8、芯片简介143.3.2 MAX232在本系统中的应用153.4 报警模块电路设计163.5 电源模块电路设计164 软件设计194.1 温度转换模块程序设计194.2 串口通信模块程序设计204.2.1 串口通信方式设立204.2.2 波特率设立224.3 报警电路模块设计234.4 温度显示及控制模块程序设计234.5 系统软件整体流程245 软件仿真275.1 系统仿真环境275.2 器件参数选取275.3 仿真结果分析276 结论29致谢30参考文献31附录一 系统源程序32附录二 系统仿真图45附录三 系统原理图46附录四 系统PCB图471 绪论1.1 前言 环境温度对工业、农业、商
9、业和人们的平常生活都有很大的影响，而温度的测量也就成为人们生产生活中一项必不可少的工作。随着电子技术和计算机技术的迅速发展，特别是单片机的发展，使传统的测量仪器在原理，功能，精度及自动化水平等方面发生了巨大的变化，使很多的传统电子仪器被相应的全新的仪器类型和测试系统体系所代替。本系统设计的温度测采集系统，重要运用了集成温度传感器DS18B20 作为敏感元件对物体进行温度测量。 本文设计了一种基于AT89S52 单片机的数据采集，温度传感器DS18B20 完毕将模拟信号（温度）转换成数字信号的功能，由单片机控制从而实现对数据的采集。单片机系统将输出相应的逻辑电平，经驱动后控制输出电路通过串口与计
10、算机相连，然后通过数码管显示实时温度。1.2 研究背景 随着电子信息技术的不断发展，多点温度检测取得了广泛的运用。数据采集系统的开发在很大意义上提高了生产生活的需要，方便了生产中对温度的控制。外围电路比较简朴，测量精度较高，分辨力高，使用方便。数据检测是现代检测技术的重要组成部分，在保证产品质量、节约能源和安全生产等方面起着关键的作用。本次毕业设计正是为了完毕数据采集而设计的，可以说与人们的平常生活是息息相关的，具有很大的现实意义。1.3 研究意义 本文重点研究了多点温度检测系统的原理和上位机与下位机之间的串口通信问题。多点温度检测可以实时检测控制不同采样点的温度状况，对温室大棚等需要检测温度
11、但监测点比较分散的场合具有重要的现实意义。串口通信由于占用单片机端口少，传输数据高，在节约端口的同时也大大提高了数据传输效率，对节约系统成本，提高系统稳定性方面具有很大的意义。1.4 国内外研究现状温度传感器的种类很多，测温范围也很宽，可高达几千度低可接近绝对零度，但在测量精度、稳定性、抗干扰等方面仍存在问题。随着微电子技术和新材料技术的发展，传感器朝着自动化、数字化和集成化发展，测量精度更高，测量范围更宽，同时探索新的敏感原理，寻求新型敏感元件也是温度传感器的发展方向之一。此外，在测量方式上，完全分布式的温度测量成为测量领域研究的一个热点。最新的温度测量技术是分布式光纤测温技术。分布式光纤测
12、温系统只需要一根传感光纤,布线非常简朴,且系统成本随着传感距离的增长大幅减少,是目前一种发展前景非常好的测温系统。1.5 研究内容 本系统采用ATMEL公司的AT89S52单片机为主控芯片，硬件系统涉及键盘控制模块、下位机温度采集与解决模块、上位机温度显示与报警模块。软件部分重要涉及温度采集、串口通信、数据显示和报警控制。三个独立式按键分别控制各种温度的切换，温度上下限的增、减。本文给出了该系统的电路原理图、仿真图及其PCB图。2 系统方案论证 温度检测系统有则共同的特点：测量点多、环境复杂、布线分散、现场离监控室远等。若采用一般温度传感器采集温度信号，则需要设计信号调理电路、A/D 转换及相
13、应的接口电路，才干把传感器输出的模拟信号转换成数字信号送到计算机去解决。这样，由于各种因素会导致检测系统较大的偏差；又由于检测环境复杂、测量点多、信号传输距离远及各种干扰的影响，会使检测系统的稳定性和可靠性下降 。所以多点温度检测系统的设计的关键在于两部分：温度传感器的选择和主控单元的设计。温度传感器应用范围广泛、使用数量庞大，也高居各类传感器之首。2.1 传感器部分方案论证方案一： 采用热敏电阻，可满足40摄氏度至90摄氏度测量范围，但热敏电阻精度、反复性、可靠性较差，对于检测1摄氏度的信号是不合用的。并且在温度测量系统中,采用单片温度传感器,比如AD590,LM35等.但这些芯片输出的都是
14、模拟信号,必须通过A/D转换后才干送给计算机,这样就使得测温装置的结构较复杂.此外,这种测温装置的一根线上只能挂一个传感器,不能进行多点测量.即使能实现，也要用到复杂的算法，一定限度上也增长了软件实现的难度。方案二： 在多点测温系统中，传统的测温方法是将模拟信号远距离采样进行AD转换，而为了获得较高的测温精度，就必须采用措施解决由长线传输，多点测量切换及放大电路零点漂移等导致的误差补偿问题。采用数字温度芯片DS18B20测量温度，输出信号全数字化。便于单片机解决及控制，省去传统的测温方法的很多外围电路。且该芯片的物理化学性很稳定，它能用做工业测温元件，此元件线形较好。在0100摄氏度时，最大线
15、形偏差小于1摄氏度。DS18B20的最大特点之一采用了单总线的数据传输，由数字温度计DS1820和微控制器AT89C51构成的温度测量装置,它直接输出温度的数字信号,可直接与计算机连接。这样,测温系统的结构就比较简朴,体积也不大,且由于AT89C51可以带多个DSB1820,因此可以非常容易实现多点测量.轻松的组建传感器网络。 采用温度芯片DS18B20测量温度，可以体现系统芯片化这个趋势。部分功能电路的集成，使总体电路更简洁，搭建电路和焊接电路时更快。并且，集成块的使用，有效地避免外界的干扰，提高测量电路的精确度。所以集成芯片的使用将成为电路发展的一种趋势。本方案应用这一温度芯片，也是顺应这一趋势。2.2 控制部分方案论证方案一： 此方案采用PC机实现。它可在线编程，可在线仿真的功能，这让调试变得方便。且人机交互和谐。但是PC机输出信号不能直接与DS18B20通信。需要通过RS232电平转换兼容，硬件的合成在线调试，较为繁琐，很不简便。并且在一些环境比较恶劣的场合，PC机的体积大，携带安装不方便，性能不稳定，给工程带来很多麻烦！方案二： 此方案采用AT89S52八位单片机实现。单片机软件编程的自由度大，
