【正文】 畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 題目名稱： 基于單片機(jī)的溫度檢測(cè)設(shè)計(jì)探討 題目來(lái)源： 院 (系 )： 電子信息學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 自動(dòng)化 10903 學(xué)生姓名： 呂騰飛 指導(dǎo)教師： 陳英芝 輔導(dǎo)教師： 陳英芝 畢業(yè)設(shè)計(jì)日期 2021 年 2 月 27 日 — 2021 年 6 月 10 基于單片機(jī)的溫度檢測(cè)設(shè)計(jì)探討 摘 要 單片機(jī)在檢測(cè)和控制系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用 ,溫度則是系統(tǒng)常需要測(cè)量、控制和保持的一個(gè)量。 這篇論文 從硬件和軟件兩方面 完成 了 AT89C51 單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)硬件原理圖和程序框圖作了簡(jiǎn) 潔的描述 。在硬件方面主要介紹了以 MCS51系列單片機(jī) 805溫度傳感器 DS18B數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示等芯片組成的溫度測(cè)量電路。本文結(jié)合實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)，完 成了 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器在單片機(jī)下的硬件連接及軟件編程，并給出了軟件 流程圖 。本設(shè)計(jì)有效的提高了控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性改善了溫度測(cè)量的自動(dòng)化程度 ,具有較高的實(shí)用價(jià)值。該系統(tǒng)可應(yīng)用于倉(cāng)庫(kù)測(cè)溫、樓宇空調(diào)控制和生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控等 領(lǐng)域。 關(guān)鍵詞 單片機(jī)； 溫度測(cè)量；單總線；數(shù)字溫度傳感器 MCS51 SINGLECHIP TEMPERATURE CONTROL SYSTEM School Of Yangtze University Abstract The single chip microputer is required extensively in measurement and control systems,and the temperature need to be surveyed,controlled and maintained by a system artical from both hardware and software pleting the desigh of at89c51 singlechip temperature control system,brief describing the hardware shematic diagram and program the aspect of hardware mainly introduced MCS5 Digital thermometer sensor DS18B digital control of the dynamic display,which posed temperature measurement。The artical conbined with pratical exprience,pleting the DS18B20 digital thermometer sensor under the single chip’s hardware conection and software progame,what’s more,giving the flow chart of system enhances realtime character of control system effectively,improves the automatic degree of temperature and higher practice system is applied in such domains as warehouse detecting temperature； airconditioner controlling system in building and supervisory productive process etc. Keywords Single chip processor。 Temperature measure； Single bus； Digital thermometer sensor； 目 錄 1 前言 ............................................ V 課題背景 ..................................... V 課題研究的目和意義 ........................... V 課題完成的功能 .............................. VI 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理 ................................... VI 系統(tǒng)概述 .................................... VI 系 統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 ............................... VII 系統(tǒng)工作原理 ............................... VII 3 溫度控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) ......................... IX AT89C51 單片機(jī) .............................. IX 傳感器的基本特性 ........................... XII DS18B20 簡(jiǎn)介 ............................... XII 顯示器及其接口 ............................ XVII 4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) ............................... XVIII DS18B20 的軟件設(shè)計(jì) .......................... XIX 中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì) ............................ XXI 主程序流程圖 .............................. XXII 5 結(jié) 論 ....................................... XXIV 參考文獻(xiàn) ......................................... XXV 附錄 A 軟件仿真圖 ............................... XXVI 附錄 B 系統(tǒng)程序 ................................. XXVI 致謝 ......................................... XXXIII 前言 1 引言 課題背景 溫度作為一種最基本的環(huán)境參數(shù)，與人民的生活有著密切關(guān)系。溫度的測(cè)量和控制在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防、醫(yī)療等各個(gè)領(lǐng)域中應(yīng)用普遍。 采用 51單片機(jī)來(lái)對(duì)溫度 進(jìn)行控制 ,具有控制方便、組態(tài)簡(jiǎn)單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn) ,單片機(jī)以其功能強(qiáng)、體積小、可靠性高、造價(jià)低和開(kāi)發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn) ,為自動(dòng)化和各個(gè)測(cè)控領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的器件 ,在工業(yè)生產(chǎn)中稱為必不可少的器件 ,尤其是在日常生活中發(fā)揮的作用也越來(lái)越大。本論文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了溫度實(shí)時(shí)測(cè)量、顯示系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)方案具有較高的測(cè)量精度 ,適合對(duì)溫度精度要求較高的化工生產(chǎn)、電力工程等行業(yè)。 課題研究的目和意義 單片機(jī)在檢測(cè)和控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用 ,溫度是一個(gè)系統(tǒng)經(jīng)常需要測(cè)量、控制和保持的量 , 對(duì)單片機(jī)溫度 測(cè)量 系統(tǒng)的研究有重要目的和意義。 溫 度檢測(cè)在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中應(yīng)用廣泛，通?？衫脺囟葌鞲衅骱蛦纹瑱C(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。集成溫度傳感器內(nèi)部集成有感溫元件、補(bǔ)償和放大電路等，具有誤差小、體積小、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，如 DSl8B20。本文使用 AT89C51 單片機(jī)、溫度傳感器 DSl8B20設(shè)計(jì)一個(gè)溫度測(cè)量系統(tǒng)，以掌握溫度傳感器在單片機(jī)系統(tǒng)中的使用方法。 AT89C51是美 國(guó) ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS8 位單片機(jī)，片內(nèi)含有 4K bytes 的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器和 128 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，器件采用 AEMEL 公 司的高密度，非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼 容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8位中央處理器和 FLASH 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大 AT89C51 單片機(jī)可為您提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。 課題完成的功能 基于單片機(jī)的溫度測(cè)量系統(tǒng) ， 這是一種低成本的利用單片機(jī)多余 I/O口實(shí)現(xiàn)的溫度檢測(cè)電路 , 該電路非常簡(jiǎn)單 ， 易于實(shí)現(xiàn) , 并且適用于幾乎所有類型的單片機(jī) , 本文 采用單總線 (也稱為 1— WIRE)集成數(shù)字溫度傳感器 DSl8B20直接測(cè)得溫度，單片機(jī)要構(gòu)造適當(dāng)?shù)臅r(shí)序，以便從 DSl8B20中取得數(shù)據(jù)。溫度的測(cè)量值用數(shù)碼管顯示 。 2 課題的系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)概述 單片機(jī)在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越廣泛，并且在很多電子產(chǎn)品中也將其用到溫度檢測(cè)和溫度控制。為此在本文中作者設(shè)計(jì)了基于 ATMEL公司 AT89C51 的溫度測(cè)量系統(tǒng)。這是一種低成本的利用單片機(jī)多余 I/O口實(shí)現(xiàn)的溫度檢測(cè)電路，該電路非常簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，并且適用于幾乎所有類型的單片機(jī)。 本系統(tǒng)硬件電路可分為三個(gè)部分 :一傳感器部分；二單片機(jī)部分；三數(shù)碼動(dòng)態(tài)顯示部分。 系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集由溫度傳感器 DS18B20 采集被測(cè)對(duì)象的實(shí)時(shí)溫度，提供AT89C51 的 口作為數(shù)據(jù)輸入。傳感器感受環(huán)境溫度，輸送溫度信號(hào)，而單片機(jī)部分是本系統(tǒng)的核心、中樞，數(shù)碼動(dòng)態(tài)顯示部分可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)顯示。 本課題硬件電路設(shè)計(jì)的較為簡(jiǎn)要，在電路的調(diào)試方面不算困難，而系統(tǒng)的程序應(yīng)該是核心的核心。 其簡(jiǎn)單框圖如下： 圖 1 設(shè)計(jì)總體框圖 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 要求單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)具有可靠性高、操作維護(hù)方便、性價(jià)比高等特點(diǎn)。 高可靠性是單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用的前提，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的每一個(gè)環(huán)節(jié)，都應(yīng)該將可靠性作為首要的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。提高系統(tǒng)的可靠性通常從以下 幾個(gè)方面考慮 :使用可靠性高的元器件 。設(shè)計(jì)電路板時(shí)布線和接地要合理 。對(duì)供電電源采用抗干擾措施。 單片機(jī)除體積小、功耗低等特點(diǎn)外，最大的優(yōu)勢(shì)在于高性能價(jià)格比。一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)能否被廣泛使用，性價(jià)比是其中一個(gè)關(guān)鍵因素。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，除了保持高性能外，盡可能降低成本，如簡(jiǎn)化外圍硬件電路，在系統(tǒng)性能和速度允許的情況下盡可能用軟件功能取代硬件功能等。 系統(tǒng)工作原理 電路圖如下： 圖 2 系統(tǒng)電路 系統(tǒng)的硬件電路連線如下 （ 1） 把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的 － 8芯排線連接到“動(dòng)態(tài)數(shù) 碼顯示”區(qū)域中的 ABCDEFGDP端子上。 （ 2） 把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的 － 8芯排線連接到“動(dòng)態(tài)數(shù)碼顯示”區(qū)域中的 S1S2S3S4S5S6S7S8端子上。 （ 3） 把 DS18B20芯片插入“四路單總線”區(qū)域中的任一個(gè)插座中，注意電源與地信號(hào)不要接反。 （ 4） 把“四路單總線”區(qū)域中的對(duì)應(yīng)的 DQ 端子連接到“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的 。 本電路由 5V 的外部穩(wěn)壓源提供工作電壓，外部有一個(gè)晶振電路，構(gòu)成單片機(jī)的內(nèi)部晶振電路，為單片機(jī)提供所需要的時(shí)鐘頻率，可獲得較高的刷新頻率，頻率為 12MHz，可以 滿足整個(gè)電路對(duì)頻率的要求。溫度傳感器感受到外部環(huán)境的溫度，通過(guò)“串行通訊”方式，把溫度信號(hào)直接以數(shù)字信號(hào)的形式傳送到單片機(jī)AT89C51 的 端口， 口內(nèi)部具有上拉電阻，可以方便的使用單總線接口。單片機(jī)的 ～ 端口分別和數(shù)碼管的控制腳相連，即數(shù)碼管的 8 端。同時(shí)數(shù)碼管的其他接口和單片機(jī)的 P0 口相連。然后單片機(jī)工作，（運(yùn)行一系列程序）經(jīng)過(guò)寫，讀，轉(zhuǎn)換，顯示等一系列的運(yùn)行 ,顯示結(jié)果送到數(shù)碼管，四個(gè)數(shù)碼管采用動(dòng)態(tài)顯示技術(shù)，最后準(zhǔn)確的顯示環(huán)境溫度。同時(shí)本設(shè)計(jì)中采用了復(fù)位 電路，在正常狀態(tài)下本復(fù)位電路用處不大，但當(dāng)出現(xiàn)死機(jī)等狀態(tài)時(shí)，復(fù)位鍵可以在 CPU 不需要重起的情況下，復(fù)位成功。 3 溫度控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī)是一種集成電路芯片，采用超大規(guī)模技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力 (如算術(shù)運(yùn)算，邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、中斷處理 )的微處理器 (CPU)，隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)，只讀程序存儲(chǔ)器 (ROM)，輸入輸出電路 (I/O 口 )，可能還包括定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行通信口 (SCI)，顯示驅(qū)動(dòng)電路 (LCD 或 LED 驅(qū)動(dòng)電路 )，脈寬調(diào)制電路 (PWM)，模擬多路轉(zhuǎn)換器及 A/D 轉(zhuǎn)換器等電路集 成到一塊單塊芯片上，構(gòu)成一個(gè)最小 、 而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。這些電路能在軟件的控制下準(zhǔn)確、迅速、高效地完成程序設(shè)計(jì)者事先規(guī)定的任務(wù)。 AT89C51 單片機(jī) AT89C51 是一個(gè)低功耗，高性能 CMOS8 位單片機(jī)片內(nèi)含 4kBytes ISP 的可反復(fù)擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn) MC