基于单片机温度检测系统说明书课程设计.doc
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1、摘要随着现代信息技术的飞速发展和传统工业改造的逐步实现,温度自动检测和显示系统在很多领域得到广泛应用。人们在温度检测的准确度、便捷、快速等方面有着越来越高的要求。而传统的温度传感器已经不能满足人们的需求,其渐渐被新型的温度传感器所代替。本文设计并制作了一个简易温度计。本设计采用了单片机STC89C52和温度传感器DS18B20组成了温度自动测控系统,可根据实际需要任意设定温度值,并进行自动控制。在此设计中利用了STC89C52单片机作为主控制器件,DS18B20作为测温传感器通过LCD数码管串口传送数据,实现温度显示。通过DS18B20直接读取被测温度值,进行数据转换,能够设置温度上下限来设置
2、报警温度。并且在到达报警温度后,系统会自动报警。本文设计是从测温电路、主控电路、报警电路等几个方面来分析说明的。该器件可直接向单片机传输数字信号,便于单片机处理及控制。另外,该温度计还能直接采用测温器件测量温度。从而简化数据传输与处理过程。此设计的优点主要体现在可操作性强,结构基础简单,拥有很大的扩展空间等。关键词:单片机;温度传感器;温度计;报警 Abstract Withtherapiddevelopmentofmoderninformationtechnologyandthegradualtransformationoftraditionalindustriestoachieve,aut
3、omatictemperaturedetectionanddisplaysystemsarewidelyusedinmanyfields.Peopleinthetemperaturemeasurementaccuracy,convenient,rapid,andhasagrowingdemand.Thisarticlewasdesignedandproducedasimplethermometer.ThisdesignusesamicrocontrollerSTC89C52andtemperaturesensorDS18B20automatictemperaturecontrolsystemf
4、ormedcanbearbitrarilysetthetemperatureaccordingtotheactualvalueandforautomaticcontrol.InthisdesignusingtheSTC89C52microcontrollerasthemaincontroldevice,DS18B20asanLCDdigitaltemperaturesensortubethroughtheserialtransmissionofdata,toachievetemperaturedisplay.DS18B20measuredbydirectreadingtemperatureva
5、lues,dataconversion,tosetthetemperaturetosetthealarmonthelowertemperature.Andthetemperaturereachingthealarm,thesystemwillautomaticallyalarm.Thisdesignisfromthetemperaturemeasurementcircuit,maincontrolcircuit,alarmcircuit,andseveralotheraspectsofthenote.Thedevicecantransmitdigitalsignalsdirectlytothe
6、microcontroller,easytohandleandcontrolMCU.Inaddition,thethermometertemperaturemeasurementdevicecanbeuseddirectlytomeasuretemperature.Themajoradvantagesofthisdesignisreflectedinoperablestructuralbasisissimple,lotsofexpansion space.Keywords:STC89C52;DS18B20;thermometer;alarm摘要1一 前言41.1 设计目的51.2 设计要求5二
7、 基于单片机的温度检测系统的总体方案设计62.1总体方案的思路62.2总体设计方案和框图6三 系统硬件设计与实现83.1单片机的选择83.1.1 STC89C52的特点及选择原因83.1.2 STC89C52的工作模式及注意事项93.2 传感器的选择103.2.1 DS18B20的特点及选择原因103.2.2 DS18B20的测温原理113.3 显示器的选择123.4 电路原理123.4.1 晶振电路与复位电路123.4.2 温度采集电路143.4.3 显示电路153.4.4 报警系统15四 系统软件设计与实现164.1 程序流程图164.1.1 主程序164.1.2 读出温度子程序174.1
8、.3 温度数据显示子程序184.1.4 设置温度上下线程序184.1.5 计时时间设置18总 结19致 谢20参考文献21一 前言目前,单片机已经在测控领域中获得了广泛的应用,它除了可以测量电信以外,还可以用于温度、湿度等非电信号的测量,能独立工作的单片机温度检测、温度控制系统已经广泛应用很多领域。单片机是一种特殊的计算机,它是在一块半导体的芯片上集成了CPU,存储器,RAM,ROM,及输入与输出接口电路,这种芯片称为:单片机。由于单片机的集成度高,功能强,通用性好,特别是它具有体积小,重量轻,能耗低,价格便宜,可靠性高,抗干扰能力强和使用方便的优点,使它迅速的得到了推广应用,目前已成为测量控
9、制系统中的优选机种和新电子产品中的关键部件。单片机已不仅仅局限于小系统的概念,现已广泛应用于家用电器,机电产品,办公自动化用品,机器人,儿童玩具,航天器等领域。本次课程设计,就是用单片机实现温度控制,传统的温度检测大多以热敏电阻为温度传感器,但热敏电阻的可靠性差,测量温度准确率低,而且必须经过专门的接口电路转换成数字信号才能由单片机进行处理。本次采用DS18B20数字温度传感器来实现基于51单片机的数字温度计的设计。传统的温度计有反应速度慢、读数麻烦、测量精度不高、误差大等缺点而下面利用集成温度传感器AD590设计并制作了一款基于AT89C51的4位数码管显示的数字温度计,其电路简单,软硬件结
10、构模块化,易于实现。该数字温度计利用AD590集成温度传感器及其接口电路完成温度的测量并转换成模拟电压信号,经由模数转换器ADC0804转换成单片机能够处理的数字信号,然后送到单片机AT89C51中进行处理变换,最后将温度值显示在D4、D3、D2、D1共4位七段码LED显示器上。系统以AT89C51单片机为控制核心,加上AD590测温电路、ADC模数转换电路、4位温度数据显示电路以及外围电源、时钟电路等组成。1.1 设计目的现代社会生活中,多功能的数字温度计可以给我们的生活带来很大的方便;支持“一线总线”接口的温度传感器简化了数字温度计的设计,降低了成本;以美国MAXIM/DALLAS半导体公
11、司的单总线温度传感器DS18B20为核心,以ATMEL公司的STC89C52为控制器设计的DS18B20温度控制器结构简单、测温准确、具有一定控制功能的智能温度控制器。此次课程设计,就是用单片机1实现温度控制,传统的温度检测大多以热敏电阻为温度传感器,但热敏电阻的可靠性差,测量温度准确率低,而且必须经过专门的接口电路转换成数字信号才能由单片机进行处理。本次采用DS18B20数字温度传感器来实现基于51单片机的数字温度计的设计。该数字温度计利用AD590集成温度传感器及其接口电路完成温度的测量并转换成模拟电压信号,经由模数转换器ADC0804转换成单片机能够处理的数字信号,然后送到单片机STC8
12、9C52中进行处理变换,最后将温度值显示在D4、D3、D2、D1共4位七段码LED显示器上。系统以AT89C51单片机为控制核心,加上AD590测温电路、ADC模数转换电路、4位温度数据显示电路以及外围电源、时钟电路等组成。1.2 设计要求设计一个基于单片机的DS18B20数字温度计。课程设计要求:(1) 5V供电;温度采集采用DS18B20;(3) 4位LED显示;(4) 2个按键;设计温度控制器原理图,学习用PROTEL画出该原理图,并用proteus进行仿真;(6) 设计和绘制软件流程图,用C语言进行程序编写;焊接硬件电路,进行调试。二 基于单片机的温度检测系统的总体方案设计2.1总体方
13、案的思路提及到温度的检测,我们首先会考虑传统的测温元件有热电偶和热电阻,而热电偶和热电阻测出的一般都是电压,再转换成对应的温度,需要比较多的外部硬件支持,硬件电路复杂,软件调试也复杂,制作成本高。因此,本数字温度计设计采用智能温度传感器DS18B20作为检测元件,测温范围为-55C至+125C,最大分辨率可达0.0625C。DS18B20可以直接读出被测量的温度值,而采用三线制与单片机相连,减少了外部的硬件电路,具有低成本和易使用的特点。按照系统设计功能的要求,确定系统由三个模块组成:主控制器STC89C51,温度传感器DS18B20,驱动显示电路。总体电路框图如下: 图2.1系统总体框图2.
14、2总体设计方案和框图由于本设计是测温电路,可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应,在将随被测温度变化的电压或电流采集过来,进行A/D转换后,就可以用单片机进行数据的处理,在显示电路上,就可以将被测温度显示出来,这种设计需要用到A/D转换电路,感温电路比较麻烦。所以,他的设计理论不符合本次设计的方案要求,进而考虑到用温度传感器,在单片机电路设计中,大多都是使用传感器,所以这是非常容易想到的,所以可以采用一只温度传感器DS18B20,此传感器,可以很容易直接读取被测温度值,进行转换,就可以满足设计要求。温度计电路设计总体设计方框图如图1所示,控制器采用单片机STC89C52,温度传感器采用DS1
15、8B20,用3位LED数码管以串口传送数据实现温度显示。DS18B20采用3脚PR-35封装或8脚SOIC封装。 图2.2 总体设计方框图主控制器:单片机AT89S51具有低电压供电和体积小等特点,四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要,很适合便携手持式产品的设计使用系统可用二节电池供电。显示电路:显示电路采用3位共阳LED数码管,从P3口RXD,TXD串口输出段码。三 系统硬件设计与实现3.1单片机的选择3.1.1 STC89C52的特点及选择原因STC89C52作为温度测试系统设计的核心器件该器件是INTEL公司生产的MCS一5l系列单片机中的基础产品,采用了可靠的CMOS工艺制造
16、技术具有高性能的8位单片机,属于标准的MCS一51的CMOS产品。片内含8Kbytes的可贩毒擦写的只读程序存储器(PEROM)和256bytes的随机存取数据存储器(RAM),器件兼容标准的MCS-51指令系统。片内置通用8位中央处理器(CPU)和Flash存储单元。结合了HMOS的高速和高密度技术及CHMOS的低功耗特征。其具有如下性质:(1)与MCS-51产品指令系统完全兼容(2)8K字节可重擦写Flash闪烁存储器。(3)寿命:1000写/擦循环。(4)数据保留时间:10年。(5)全静态工作:0Hz-24Hz。(6)三级程序存储器锁定。(7)128*8位内部RAM。(8)32可编程I/
17、O线。(9)三个16位定时器/计数器。(10)8个中断源。(11)可编程串行通道。(12)低功耗的闲置和掉电模式。(13)片内振荡器和时钟电路。STC89C52单片机提供以下标准功能:8k字节Flash,256字节RAM,32位I/O口线,看门狗定时器,2个数据指针,三个16位定时器/计数器,一个6向量2级中断结构,全双工串行口,片内晶振及时钟电路。另外,STC89C52可降至0Hz静态逻辑操作,支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下,CPU停止工作,允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下,RAM内容被保存,振荡器被冻结,单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止
18、。由于此设计需要编写程序,需要将程序烤入单片机中,因此单片机必须具有足够多的存储空间,其具有8K字节的Flash完全满足要求。32位的I/O口线能够使得单片机与温度显示器、温度传感器、键盘、报警电路、按键电路和指示灯连接等等变得可能。16位的定时计数器使得读取数据变得更加简单,同时其结构有利于晶振电路和复位电路的连接。最重要的是,能够在掉电状态下保存RAM内的数据。同时,与同类51单片机相比,STC89C52具有更强的可操作性。因此,对于本设计来说,选择STC89C52是最有利的。3.1.2 STC89C52的工作模式及注意事项STC89C52单片机有两种可用软件编程的省电模式,它们是空闲模式
19、和掉电工作模式。这两种方式是控制专用寄存器PCON(即电源控制寄存器)中的PD(PCON1)和IDL(PCON0)位来实现的。PD是掉电模式,当PD=1时,激活掉电工作模式,单片机进入掉电工作状态。IDL是空闲等待方式,当IDL=1,激活空闲工作模式,点偏激进入睡眠状态。如需同时进入两种工作模式,即PD和IDL同时为1,则先激活掉电模式。在空闲工作状态下,CPU保持睡眠状态而所有的片内的外设都保持激活状态,这种方式由软件产生,此时片内RM 和所有特殊功能寄存器的内容保持不变。空闲模式可由任何允许的中断请求或硬件复位终止。终止空闲工作模式的方法有两种,进入中断服务程序,执行完中断服务程序并紧随R
20、ST1(中断返回)指令后,下一条要执行的指令就是使单片机进入空闲模式的那条指令后面的一条指令。其二是通过硬件复位可以将空闲工作模式终止。需要注意的是,当由硬件复位来终止空闲工作模式时,CPU通常是从激活空闲模式那条指令的吓一跳指令开始继续执行程序的,要完成内部复位操作,硬件复位脉冲要保持两个机器周期(24个时钟周期)有效,在这种情况下,内部禁止CPU访问片内RAM,而允许访问其他端口。为了避免可能对端口产生意外写入,激活空闲状态的那条指令后一条指令不应是一条端口或外部存储器的写入指令。在掉电模式下,振荡器停止工作,进入掉电模式的指令是最后一条被执行的指令。片内RAM和特殊功能寄存器的内容在终止
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- 基于 单片机 温度 检测 系统 说明书 课程设计
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