基于单片机的数显温度报警系统毕业设计.doc

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1、基于单片机的数显温度报警系统 摘 要：目前温度检测系统大多采用由模拟温度传感器、多路模拟开关、AD转换器及单片机等组成的传输系统。这种温度采集系统需要布置大量的测温电缆，才能把现场传感器的信号送到采集卡上，安装和拆卸繁杂，成本也高。同时线路上传送的是模拟信号，易受干扰和损耗，测量误差也比较大，不利于控制者根据温度变化及时做出决定。在这样的形式下。开发一种实时性高、精度高，能够综合处理多点温度信息的测控系统就很有必要。本课题提出一种基于单片机并采用数字化单总线技术的温度检测系统的设计方案，该方案是利用温度传感器将温度的变化，变换成电流的变化，再转换为电压变化输入模数转换器，其值由单片机处理，最后

2、由单片机去控制数字显示器，显示出实际温度。一旦该温度值超过我们预先设定的上、下限，单片机便启动报警系统进行报警。这种设计方案能对多点的温度进行实时巡检，各检测单元能独立完成各自功能，同时能够根据主控机的指令对温度进行定时采集，测量结果在数码管上显示。主控机负责控制指令的发送，控制各个从机进行温度采集，收集测量数据，并对测量结果(包括历史数据)进行整理、显示。该测控系统不需要任何固定网络的支持，安装简单方便，系统稳定可靠。关键词： 单片机； 单总线技术； 温度传感器ABSTRACTCurrently, the temperature detection system is mostly usin

3、g a transfers system which consists of analog temperature sensors，multiplexing analog switches，AD conversion units and SCMThis kind of temperature collection system needs a lot of cables which is laid to make the signal of the sensor be sent to the collection cardThus the work of fixing and takedown

4、 is miscellaneous，and the cost is highWhats more，what is transferred in the system is analog signals which are easily interfered and have more ullage. It is hard for the controller to make a decision in time according to the change of temperature because the measure error is biggerSo under this circ

5、umstanceit is necessary to empolder a real time and precise temperature control system which is in a position to deal with temperature information of many nodsThis paper gives a temperature decetion project which is based upon the SCM and digital monobus technologyIn this project，the change of tempe

6、rature is transformed into the change of electric current and then into the change of voltage by using the temperature sensorsThe change of voltage is input into the A/D conversion units and the result is dealt with by SCMAt last the real time temperature is displayed on the monitor under the contro

7、l of SCMOnce the value of the temperature exceeds the minimum and maximum which is preestablished，the SCM will give an alarmThis project can make real time patrol checking to the different nods temperature，and every separate checking unit can finish its task independentlyAt the same time，very separa

8、te checking unit Can make timing collection according to the instruction from the main control，and the measure results can be displayed at homeThis temperature decetion system whose stabilization and maintainability is good doesnt need any fixed network to support and is easily fixed.Keywords：SCM；mo

9、nobus technology；temperature sensor1绪论1.1 选题背景在人类的生活环境中，温度扮演着极其重要的角色。无论你生活在哪里。从事什么工作，无时无刻不在与温度打着交道。自18世纪工业革命以来，工业发展与是否能掌握温度有着密切的联系。温度是工业控制对象中主要的被控参数之一，特别是在冶金、化工、建材、食品加工、机械制造、钢铁、石化，水泥、玻璃等各类工业中，广泛使用加热炉、热处理炉、反应炉等。可以说几乎80的工业部门都不得不考虑着温度的因素。温度不但对于工业如此重要，在农业生产中温度的检测也有着十分重要的意义。我国人多地少，人均占有耕地面积更少。因此，要改变这种局面，只

10、靠增加耕地面积是不可能实现的，因此我们要另辟蹊径，想办法来提高单位亩产量。温室大棚技术就是其中一个好的方法。现在，随着国家经济的快速发展，农业产业规模的不断提高，农产品在大棚中培育的品种越来越多，对于数量较多的大棚，大型温室大棚的建设对温度检测技术也提出了越来越高的要求。今天，我们的生活环境和工作环境有越来越多称之为单片机的小电脑在为我们服务。单片机在工业控制、尖端武器、通信设备、信息处理、家用电器等各测控领域的应用中独占鳌头。时下，家用电器和办公设备的智能化、遥控化、模糊控制化已成为世界潮流，而这些高性能无一不是靠单片机来实现的。采用单片机来对温度进行数显报警，不仅具有控制方便、组态简单和灵

11、活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。单片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等优点，成为自动化和各个测控领域中必不可少且广泛应用的器件，尤其在日常生活中也发挥越来越大的作用。因此，本课题围绕基于单片机的数显温度报警系统展开应用研究工作。1.2 选题的现实意义随着单片机和传感技术的迅速发展，自动检测领域发生了巨大变化，环境温度自动监测控制方面的研究有了明显的进展，并且必将以其优异的性能价格比，逐步取代传统的温度控制措施。但是，目前应用于温度检测系统大多采用模拟温度传感器、多路模拟开关、A/D转换器及单片机等组成的传输系统。这种温度采

12、集系统需要布置大量的测温电缆，才能把现场传感器的信号送到采集卡上，安装和拆卸繁杂，成本也高。同时线路上传送的是模拟信号，易受干扰和损耗，测量误差也比较大。为了克服这些缺点，本文设计了一种基于单片机并采用数字化单总线技术的温度检测系统的的设计方案，根据实用者提出的问题进行了改进，提出了一种新的设计方案。数字化单总线技术1是利用DALLAS公司生产的新型器件实现的。它将系统的地址线、数据线、控制线合为一根导线，允许在这根导线上挂接数百个控制对象，形成多点单总线测控系统。这些测控对象所用的芯片都由该公司提供。采用单总线协议后，可在检测点将模拟信号数字化。这样，在单总线上传输的便是数字信号。本文介绍的

13、温度检测系统就是基于单总线技术及其器传组建的。该系统能够对温度进行采集，利用温度传感器将温度的变化，变换成电流的变化，再转换为电压变化输入模数转换器，其值由单片机处理，最后由单片机去控制数字显示器，显示出实际温度，同时通过比较，对温度是否超过温度限制进行分析。如果超过我们预先设定的温度限制，温度报警系统将进行报警，并将温度显示出来。这种设计方案实现了温度实时测量和显示。该系统抗干扰能力强，具有较高的测量精度，不需要任何固定网络的支持，安装简单方便，性价比高，可维护性好。这种温度检测系统可应用于各种对温度有着定性要求的领域，实现对温度的实时控制，是一种比较智能、经济的方案，适于大力推广，能带来很

14、好的经济效益和社会效益。2. 系统硬件电路的设计2.1 系统硬件电路构成及测量原理由于系统要对环境温度进行测量，因此采用单片机对单总线系统进行现场长期监控是非常经济实惠的方案，其硬件连接非常简单，可用单片机并口P1、P2、P3中的任一位端口与单总线连接来实现双向数据传输，温度显示及报警。2.1.1系统硬件电路构成本系统以单片机为核心，组成一个集温度的采集、处理、显示、为一身的闭环控制系统，其原理框图如图21所示。系统硬件电路由温度传感器、单片机组成。 单片机数字显示报 警温度传感器复 位时 钟图21温度检测系统硬件电路原理框图温度传感器的作用是采集温度，并进行判断和显示2。由于智能温度传感器D

15、Sl8B20既能对温度进行测量，又能设定所需要控制的温度，并对温度值能够把二进制转换成十进制，所以本设计系统中选用智能温度传感器DS18B20。该传感器是利用在板专利技术来测量温度的3。传感器和数字转换电路都被集成在一起，每个DSl8B20都具有唯一的64位序列号。并且DS18B20只有一个数据输入/输出口，因此，多个DSl8B20可以并联到3或2根线上，CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20进行通信，而它们只需简单的通信协议就能加以识别，这样就节省了大量的引线和逻辑电路。用户还可自设定非易失性温度报警上下限值，并可用报警搜索命令识别温度超限的DS18B20。由于该温度计采用数字输出形式

16、，故不需要A/D转换器。单片机主要是对温度传感器DSl8B20进行编程4，读取温度传感器的温值，并把温度值与设置的上下限温度进行比较。由于AT89系列单片枧与MCS-51系列单片机兼容，所以，本系统中的单片机选用AT89C52。2.1.2系统工作原理采用单总线技术设计的温度检测系统，如图22所示5。整个系统以AT89C52单片机为主机，其他设备为从设备。本系统通过单总线可以挂接很多个智能温度传感器DSl8B20，用于不同地方的温度检测。单片机温度传感器报警单总线支线2支线1图2-2用单总线器件组建温度检测系统示意图该系统的工作原理就是进行单片机编程，使智能温度传感器DSl8B20正常工作，去检

17、测实际的温度，并由数字显示电路显示出当时的温度值。如果采集的温度值高于上限报警温度，系统将发出报警。当采集的温度值低于下限报警温度值时，系统又发出报警。2.2温度传感器的选择测量温度的关键是温度传感器，温度传感器的发展主要大体经过了三个阶段：1传统的分立式温度传感器(含敏感元件)；2模拟集成温度传感器控制器；3智能温度传感器。模拟集成传感器是采用硅半导体集成工艺而制成的，因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器。模拟集成温度传感器是在20世纪80年代问世的，它是将温度传感器集成在一个芯片上，可完成温度测量及模拟信号输出功能的专用IC。模拟集成温度传感器的主要特点是功能单一(仅测量温度)、测温误差小

18、、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等，适合远距离测温、控温，不需要进行非线性校准，外围电路简单。它是目前在国内外应用最为普遍的一种集成传感器，典型产品有AD590、AD592、TMPl7、LMl35等。模拟集成温度控制器主要包括温控开关和可编程温度控制器，典型产品有LM56、AD22105和MAX6509。某些增强型集成温度控制器(例如TC652653)中还包含了A/D转换器以及固化好的程序，这与智能温度传感器有某些相似之处。但它自成系统，工作时并不受微处理器的控制，这是二者的主要区别。智能温度传感器(亦称数字温度传感器)是在20世纪90年代中期问世的。它是微电子技术、计算机技术

19、和自动测试技术(ATE)的结晶。目前，国际上己开发出多种智能温度传感器系列产品。智能温度传感器内部都包含温度传感器、AD转换器、信号处理器、存储器(或寄存器)和接口电路。有的产品还带多路选择器、中央控制器(CPU)、随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。智能温度传感器的特点是能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器(MCU)；并且它是在硬件的基础上通过软件来实现测试功能的，其智能化程度也取决于软件的开发水平。目前，国际上薪型温度传感器正从模拟式向数字式、从集成化向智能化和网络化的方向飞速发展。智能温度传感器DSl8B20正是朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、

20、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。因此，智能温度传感器DSl8B20作为温度测量装置已广泛应用于人民的日常生活和工农业生产中。2.2.1 DSl8B20简介DSl8B20是美国DALLAS半导体公司继DSl820之后最新推出的一种数字化单总线器件6，属于新一代适配微处理器的改进型智能温度传感器。与传统的热敏电阻相比，它能够直接读出被测温度，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。可以分别在9375ms和750ms内完成9位和12位的数字量，并且从DSl8B20读出的信息或写入DSl8B20的信息仅需要一根口线(单线接口)读写，温度变换功率

21、来源于数据总线，总线本身也可以向所挂接的DSl8B20供电，而无需额外电源。因而使用DSl8B20可使系统结构更趋简单，可靠性更高。同时其“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了全新的概念。DSl8B20“一线总线”数字化温度传感器支持“一线总线”接口，测量温度范围为-55+125，在-10+85范围内，精度为士05。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，用符号扩展的16位数字量方式串行输出，大大提高了系统的抗干扰性。因此，数字化单总线器件DSl8B20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。它在测温精度

22、、转换时间、传输距离、分辨率等方面较DSl820都有了很大的改进，给用户带来了更方便和更令人满意的效果。可广泛用于工业、民用、军事等领域的温度测量及控制仪器、测控系统和大型设备中。2.2.2 DSl8B20的性能特点(1)采用DALLAS公司独特的单线接口方式：DSl8B20与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DSl8B20的双向通讯。(2)在使用中不需要任何外围元件。(3)可用数据线供电，供电电压范围：+30+55 V。(4)测温范围：-55+125。固有测温分辨率为05。当在-10+85范围内，可确保测量误差不超过O5，在-55+125范围内，测量误差也不超过2。(5)通过编程

23、可实现912位的数字读数方式。(6)用户可自设定非易失性的报警上下限值。(7)支持多点组网功能，多个DSl8B20可以并联在唯一的三线上，实现多点测温【12】。(8)负压特性，即具有电源反接保护电路。当电源电压的极性反按时，能保护DSl8B20不会因发热而烧毁。但此时芯片无法正常工作。(9)DSl8B20的转换速率比较高，进行9位的温度转换仅需9375ms。(10)适配各种单片机或系统。(11)内含64位激光修正的只读存储ROM，扣除8位产品系列号和8位循环冗余校验码(CRC)之后，产品序号占48位。出厂前产品序号存入其ROM中。在构成大型温控系统时，允许在单线总线上挂按多片DS18B20。2

24、23 DSl8B20的管脚排列DSl8B20采用3脚PR35封装或8脚SOIC封装。其管脚排列如图23所示图23 DS18B20的管脚排列I/O为数据输入/输出端(即单线总线)，它属于漏极开路输出，外接上拉电阻后，常态下呈高电平。UDD是可供选用的外部电源端，不用时接地，GND为地，NC空脚。224 DSl8B20的内部结构DSl8B20的内部结构框图如图2-4所示。它主要包括7部分：l、寄生电源；2、温度传感器；3、64位激光(loser)ROM与单线接口；4、高速暂存器，即便筏式RAM，用于存放中间数据；5、TH触发寄存器和TL触发寄存器，分别用来存储用户设定的温度上下限值；6、存储和控制

25、逻辑；7、8位循环冗余校验码(CRC)发生器。图2-4 DSl8B20的内部结构框图(1)64位闪速ROM的结构如下：高8位是CRC校验码，接着是每个器件的惟一的序号，共有48位，低8位是产品类型的编号，前56位的这也是多个DSl8B20可以采用一线进行通信的原因。(2)非易失性温度报警触发器TH和TL，可通过软件写入用户报警上下限。(3)高速暂存存储器DSl8B20温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的E2RAM。后者用于存储TH，TL值。数据先写入RAM，经校验后再传给E2RAM。而配置寄存器为高速暂存器中的第5个字节，它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率

26、，DSl8B20工作时按此寄存器中的分辨率将温度转换为相应精度的数值。该字节各位的定义如下：低5位一直都是l，TM是测试模式位，用于设置DSl8B20在工作模式还是在测试模式。在DSl8B20出厂时该位被设置为0，用户不要去改动，R1和RO决定温度转换的精度位数，即用来设置分辨率，如表2-1所示(DSl8B20出厂时被设置为12位)。表2-1 R1和R0模式表由表2-1可见，设定的分辨率越高，所需要的温度数据转换时间就越长。因此，在实际应用中要在分辨率和转换时间两者中权衡考虑。高速暂存存储器除了配置寄存器外，还有其他8个字节组成，其分配如下所示。其中第1、2字节是温度信息，第3、4字节是TH和

27、TL值，第68字节未用，表现为全逻辑1；第9字节读出的是前面所有8个字节的CRC码，可用来保证通信正确。当DS18B20接收到温度转换命令后，开始启动转换。转换完成后的温度值就以16位带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存存储器的第1，2字节。单片机可通过单线接口读到该数据，读取时低位在前，高位在后。温度值格式如下：以12位转化为例说明温度高低字节存放形式及计算：12位转化后得到的l2位数据，存储在DSl8B20的两个高低8位的RAM中，二进制中的前面5位是符号位。如果测得的温度大于0，这5位为0，即符号位S=0，这时只要直接将测到的数值二进制位转换为十进制，再乘以00625即可得到实际温度

28、；如果温度小于0，这5位为l，即符号位S=I，这时先将补码变换为原码，也就是测到的数值需要取反加1再计算十进制值，最后乘以00625才能得到实际温度。表22是对应的一部分温度值。表2-2 部分温度值DSl8B20完成温度转换后，就把测得的温度值T与TH、TL作比较，若TTH或TTL。则将该器件内的告警标志位置位，并对主机发出的告警搜索命令作出响应。因此，可用多只DSl8B20同时测量温度并进行告警搜索。(4)CRC的产生在64位ROM的最高有效字节中存储有循环冗余校验码(CRC)。主机根据ROM的前56位来计算CRC值，并和存入DSl8B20中的CRC值做比较，以判断主机收到的ROM数据是否正

29、确。225 DSl8B20的控制方法在硬件上，DSl8B20与单片机的连接有两种方法7。一种是将DSl8B20的UDD接外部电源，GND接地，其I/O与单片机的I/O线相连；另一种是用寄生电源供电，此时DSl8B20的UDD、GND接地，其I/O接单片机I/O。无论是内部寄生电源还是外部供电，DSl8B20的I/O口线要接5K左右的上拉电阻。DSl8B20有六条控制命令，如表2-3所示：指 令约 定 代 码操 作 说 明温度转换44H启动在线的DS18B20进行温度转换读暂存器BEH读取温度寄存器的温度值写暂存器4EH将两个字节的数据写入温度寄存器的TH,TL字节复制暂存器48H将温度寄存器的

30、数值拷贝到E2RAM中，保证温度值不丢失重新调E2RAMB8H将E2RAM中的数值拷贝到温度寄存器中读电源供电方式B4H启动DS18B20发送电源供电方式的信号给主CPU（“0”为寄生电源:“1”为外部电源）CPU对DSl8B20的访问流程是；先对DSl8B20初始化，再进行ROM操作命令，最后才能对存储器操作和对数据操作。DSl8B20每一步操作都要遵循严格的工作时序和通信协议。例如主机控制DSl8B20完成温度转换这一过程，根据DSl8B20的通讯协议，必须经历三个步骤：每一次读写之前都要对DSl8B20进行复位，复位成功后发送一条ROM指令，最后发送RAM指令，这样才能对DSl8B20进

31、行预定的操作。226 DSl8B20的测温原理DSl8B20的测温原理如图2-5所示。图25 DSl8B20的内部测温电路原理框图图中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小6，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器l，高温度系数晶振的振荡频率随温度变化而明显改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入。图中还隐含着计数门，当计数门打开时，DSl8B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲进行计数，进而完成温度测量。计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将55所对应的基数分别置入减法计数器l和温度寄存器中，减法计数器1和温度寄存器被预置在55所对应的一个基数值。减法计数器1

32、对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器l的预置值减到0时温度寄存器的值将加1，减法计数器1的预置将重新被装入，减法计数器l重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到减法计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。图2-5中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正减法计数器的预置值，只要计数门仍未关闭就重复上述过程，直至温度寄存器值达到被测温度值，这就是DSl8B20的测温原理。227 DSl8B20的时序由于DSl8B20采用的是lwirc总线协议方式，即在一根数据线实现数据的双向传输，单线通信功能是分

33、时完成的，有严格的时序概念，因此读写时序很重要。系统对DSl8B20的各种操作必须按协议进行。操作协议为：初始化DSl8B20(发复位脉冲)一发ROM功能命令一发存储器操作命令一处理数据。复位时序：使用DS18B20时，首先需将其复位，然后才能执行其它命令。复位时，主机将数据线激发为低电平并保持480us960us然后释放数据线，再由上拉电阻将数据线拉升15us60us,然后再由DS18B20发出响应信号，以将数据线激发成低电平60us240us,这样就完成了复位操作。其复位时序如图2-6所示：图2-6DSl8B20的复位时序图写时序：在主机对DS18B20写数据（主机对DS18B20发送各种

34、命令）时，先将数据线激发为低电平，该低电平应大于1us，然后根据写“1”或写“0”来使数据线变高或继续为低。DS18B20将在数据线变成低电平后15us60us对数据线进行采样，要求写入DS18B20的数据时续时间应大于60us而小于120us,两次写数据之间的时间间隔应大于1us，写时隙的时序如图2-7所示：图2-7DSl8B20的写时隙时序读时序：当主机从DSl8B20读数据时，主机先向数据线激发出低电平，然后释放，以使数据线再升为高电平。DSl8B20在数据线从高电平变为低电平的15us内将数据送到数据线上。主机可在15us后读取数据线以获得数据。其时序图如图所示：图2-8DSl8B20

35、的读时隙时序228 DSl8B20使用中的注意事项DSl8B20虽然具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少等优点，但在实际应用中也应注意以下几方面的问题：(1)较小的硬件开销需要相对复杂的软件迸行补偿，由于DSl8B20与微处理器间采用串行数据传送，因此，在对DSl8B20进行读写编程时，必须严格的保证读写时序，否则将无法读取测温结果。在使用PL/M、C等高级语言进行系统程序设计时，对DSl8B20操作部分最好采用汇编语言实现。(2)在DSl8B20的有关资料中均未提及单总线上所挂DSl8B20数量问题，容易使人误认为可以挂任意多个DSl8B20，在实际应用中并非如此。当单总线上所

36、挂DSl8B20超过8个时，就需要解决微处理器的总线驱动问题，这一点在进行多点测温系统设计时要加以注意。(3)连接DSl8B20的总线电缆是有长度限制的。试验中，当采用普通信号电缆传输长度超过50m时，读取的测温数据将发生错误。当将总线电缆改为双绞线带屏蔽电缆时，正常通讯距离可达150m，当采用每米绞合次数更多的双绞线带屏蔽电缆时，正常通讯距离进一步加长。这种情况主要是由总线分布电容使信号波形产生畸变造成的。因此，在用DSl8B20进行长距离测温系统设计时要充分考虑总线分布电容和阻抗匹配问题。测温电缆线建议采用屏蔽4芯双绞线，其中一对线接地线与信号线，另一组接VDD和地线，屏蔽层在源端单点接地

37、。(4)在DSl8B20测温程序设计中，向DSl8B20发出温度转换命令后，程序总要等待DSl8B20的返回信号，一旦某个DSl8B20接触不好或断线，当程序读该DSl8B20时，将没有返回信号，程序进入死循环。这一点在进行DSl8B20硬件连接和软件设计时也要给予一定的重视。23单片机的选择231单片机概述单片微型计算机简称单片机8，又称微控制器，嵌入式微控制器等，属于第四代电子计算机。它把中央处理器、存储器、输入输出接口电路以及定时器，计数器集成在一块芯片上，从而具有体积小、功耗低、价格低廉、抗干扰能力强且可靠性高等特点，因此，适合应用于工业过程控制、智能仪器仪表和测控系统的前端装置。正是

38、由于这一原因，国际上逐渐采用微控制器(MCU)代替单片微型计算机(SCM)这一名称。“微控制器”更能反映单片机的本质，但是由于单片机这个名称已经为国内大多数人所接受，所以仍沿用“单片机”这一名称。1、单片机的主要特点有：1)具有优异的性能价格比。2)集成度高、体积小、可靠性高。3)控制功能强。4)低电压，低功耗9。2、单片机的主要应用领域：由于单片机具有上述显著的特点，因此，其应用领域无所不至，在自动化装置、智能化仪器仪表和家用电器等领域得到日益广泛的应用。其典型的应用领域有：1)工业控制2)仪器仪表3)电信技术4)办公自动化和计算机外部设备5)汽车和节能6)制导和导航7)商用产品8)家用电器

39、10。因此，在本课题设计的温度测控系统中，采用单片机实现温度的控制。在单片机选用方面，由于AT89系列单片机11与MCS-51系列单片机兼容，所以，本系统中的单片机选用ATMEL公司生产的AT89C52芯片，它是该公司生产的标准型单片机。2.3.2 AT89C52芯片的主要性能AT89C52是ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8KB的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256B的随机存取数据存储器。它具有如下的一些特性：与MCS-51产品指令和引脚完全兼容 8KB可重擦写Flash闪速存储器 1000次擦写周期全静态操作：0HZ-24HZ 三级加密程序存储器256

40、x8字节内部RAM 32根可编程I/O引线 3个16位计数器定时器 8个中断源 可编程串行UART通道 低功耗空闲和掉电模式 233 AT89C52芯片的内部结构框图AT89C52提供以下标准功能：8K字节Flash闪速存储器，256字节内部RAM，32个I/O口线，3个16位定时/计数器，一个6向量两级终端结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C52可降至0HZ的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式，空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作指导下一

41、个硬件复位。PORT 0 DRIVERSP0.0P0.7P2.0P2.7PORT 0 DRIVERSPORT 2 DRIVERSRAM ADDR REGISTERRAMPORT 0 LATCHB REGISTERPORT 2 LATCHFLASHACCSTACK POINTERPROGRAMADDRESSREGISTERBUFFERPCINCREMENTERPROGRAMCOUNTERDPARTTMP2TMP1ALUPSWINTERRUPT，SERIAL PORT，AND TIMER BLOCKSTIMINGANDCONTROLINSTRUCTIONREGISTERPORT 1 LATCHPO

42、RT 3 LATCHPORT 0 DRIVERSPORT 0 DRIVERSOSCVCCGNDPSENALE/PROGEA/VPPRSTP3.0P3.7P1.0P1.7图29 AT89C52内部结构框图234 AT89C52芯片的引脚说明芯片AT89C52的 40个引脚大致可分为4类：电源、时钟、控制、I/O引脚，引脚如图210所示图2.10 AT89C52引脚图1.电源 (1)Vcc - 芯片电源，接5V(2)VSS 接地端2.时钟(1)XTALl：作为振荡器反相放大器的输入和内部时钟发生器的输入。(2)XTAL2：作为振荡器反相放大器的输出。3.控制线：控制线共有4跟ALE/PROG:当访

43、问外部程序存储器或数据存储器时，ALE输出脉冲用于锁存地址的低8位字节，一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的，要注意的是：每访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。对Flash存储器编程期间，该引脚还用于输入变成脉冲。如有必要，可通过对特殊功能寄存器区中的8EH单元的D0位置位，可禁止ALE操作，该位置位后，只有一条MOVX 和 MOVC指令才能将ALE激活，此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE禁止位无效。PSEN:程序存储器允许输出时外部程序存储器的读选通信号，当AT89C52由外部程序存储器取指令时，每个

44、机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。RST:复位输入，当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。EA/VPP:外部访问允许，欲使CPU仅访问外部程序存储器，EA端必须保持低电平，需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平，CPU则执行内部程序存储器中的指令。Flash存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源VPP，当然这必须是该器件是使用12V编程电压VPP。4.I/O线ATM89C52共有4个并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32个引脚。P0: P0口

45、是一组8位漏极开路型的双向I/O口，也即地址/数据总线复用口，作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口P0写“1”时，可作为高阻抗输入使用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在Flash编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。P1: P1是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口。P1的输出缓冲级可驱动4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输

46、出一个电流。与AT89C51不同的是：P1.0和P1.1还可分别作为定时/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和输入（P1.1/T2EX）。参见表2-4Flash编程和程序校验期间，P1接收低8位地址。表2-4 P1.0和P1.1的第二功能P2: P2是一个内部带上拉电阻的8位双向I/O口；P2的输出缓冲级可驱动4个TTL逻辑门电路，对端口P2写“1”，通过内部上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器时，P2口送出高8位地址数据，在访问8位地址的外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。Flash编程和程序校验时：P2亦接收高位地址和一些控制信号。P3: P3是一组内部带上拉电阻的8位双向I/O口线，P3口输出缓冲级可驱动4个TTL逻辑门电路，对P3口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。此时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流。P3口除了作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能，如表2-5所示：表2-5 P3脚第二功能此外