【正文】 基于MCS51單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要本文提出了基于MCS51系列單片機(jī)的數(shù)字溫度計(jì)的制作電路和編程思想。該數(shù)字溫度計(jì)以ATMEL公司的AT89S52 單片機(jī)為主控，配以達(dá)拉斯公司的DS18B20數(shù)字溫度傳感器，采用1602雙行英文字符液晶作顯示。實(shí)現(xiàn)了對溫度的測量，顯示，和報(bào)警等功能。關(guān)鍵詞： AT89S52單片機(jī)；數(shù)字傳感器DS18B20；顯示器1602LCD； 目 錄摘要 IABSTRACT II1 緒論 2 選題的背景 2 數(shù)字溫度計(jì)簡介 2 數(shù)字溫度計(jì)的特征 2 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的目標(biāo) 32 數(shù)字溫度計(jì)的方案設(shè)計(jì) 4 設(shè)計(jì)方案論證與比較 4 顯示電路方案 4 測溫電路方案 4 系統(tǒng)總體方案 43 數(shù)字溫度計(jì)的硬件電路設(shè)計(jì) 5 控制電路 5 MCU簡介 5 最小系統(tǒng)模塊 6 溫度傳感器設(shè)計(jì) 7 DS18B20簡介 7 溫度傳感器與單片機(jī)的連接 9 復(fù)位信號及外部復(fù)位電路 10 單片機(jī)與報(bào)警電路 10 顯示電路 104 軟件設(shè)計(jì) 12 DS18b20的讀操作 12 DS18b20的溫度數(shù)據(jù)處理 13 1602顯示部分 145 運(yùn)行測試 16 27 28 報(bào)警測試 29參考文獻(xiàn) 30附錄1 程序源代碼 311 緒論 選題的背景隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展和傳統(tǒng)工業(yè)改造的逐步實(shí)現(xiàn)．能夠獨(dú)立工作的溫度檢測和顯示系統(tǒng)應(yīng)用于諸多領(lǐng)域。傳統(tǒng)的溫度檢測以熱敏電阻為溫度敏感元件。熱敏電阻的成本低，但需后續(xù)信號處理電路，而且可靠性相對較差，測溫準(zhǔn)確度低，檢測系統(tǒng)也有一定的誤差。與傳統(tǒng)的溫度計(jì)相比，這里設(shè)計(jì)的數(shù)字溫度計(jì)具有讀數(shù)方便，測溫范圍廣，測溫精確，數(shù)字顯示，適用范圍寬等特點(diǎn)。選用AT89S52單片機(jī)作為主控制器件，DSl8B20作為測溫傳感器通過LCD1602并行傳送數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)溫度顯示。通過DSl8B20直接讀取被測溫度值，進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，該器件的物理化學(xué)性能穩(wěn)定，線性度較好，在55℃~125℃℃。該器件可直接向單片機(jī)傳輸數(shù)字信號，便于單片機(jī)處理及控制。另外，該溫度計(jì)還能直接采用測溫器件測量溫度，從而簡化數(shù)據(jù)傳輸與處理過程。 數(shù)字溫度計(jì)簡介 數(shù)字溫度計(jì)的特征溫度是我們?nèi)粘Ｉa(chǎn)和生活中實(shí)時在接觸到的物理量，但是它是看不到的，僅憑感覺只能感覺到大概的溫度值，傳統(tǒng)的指針式的溫度計(jì)雖然能指示溫度，但是精度低，使用不夠方便，顯示不夠直觀，數(shù)字溫度計(jì)的出現(xiàn)可以讓人們直觀的了解自己想知道的溫度到底是多少度。數(shù)字溫度計(jì)采用進(jìn)口芯片組裝精度高、高穩(wěn)定性，誤差≤%， 內(nèi)電源、微功耗、不銹鋼外殼，防護(hù)堅(jiān)固，美觀精致。數(shù)字溫度計(jì)采用進(jìn)口高精度、低溫漂、超低功耗集成電路和寬溫型液晶顯示器，內(nèi)置高能量電池連續(xù)工作≥5年無需敷設(shè)供電電纜，是一種精度高、穩(wěn)定性好、適用性極強(qiáng)的新型現(xiàn)場溫度顯示儀。是傳統(tǒng)現(xiàn)場指針雙金屬溫度計(jì)的理想替代產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于各類工礦企業(yè)，大專院校，科研院所。數(shù)字溫度計(jì)采用溫度敏感元件也就是溫度傳感器（如鉑電阻，熱電偶，半導(dǎo)體，熱敏電阻等），將溫度的變化轉(zhuǎn)換成電信號的變化，如電壓和電流的變化，溫度變化和電信號的變化有一定的關(guān)系，如線性關(guān)系，一定的曲線關(guān)系等，這個電信號可以使用模數(shù)轉(zhuǎn)換的電路即AD轉(zhuǎn)換電路將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，數(shù)字信號再送給處理單元，如單片機(jī)或者PC機(jī)等，處理單元經(jīng)過內(nèi)部的軟件計(jì)算將這個數(shù)字信號和溫度聯(lián)系起來，成為可以顯示出來的溫度數(shù)值，然后通過顯示單元，如LED,LCD或者電腦屏幕等顯示出來給人觀察。這樣就完成了數(shù)字溫度計(jì)的基本測溫功能。數(shù)字溫度計(jì)根據(jù)使用的傳感器的不同，AD轉(zhuǎn)換電路，及處理單元的不同，它的精度，穩(wěn)定性，測溫范圍等都有區(qū)別，這就要根據(jù)實(shí)際情況選擇符合規(guī)格的數(shù)字溫度計(jì)。 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)1) 采集測溫范圍為55～+120 ℃.2) ℃；誤差177?！嬉詢?nèi).3) 顯示模塊，采用1602液晶顯示.4) 按鍵3個,設(shè)置、加、減.5) ，高于上限報(bào)警。2 數(shù)字溫度計(jì)的方案設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)方案論證與比較 顯示電路方案方案一：采用數(shù)碼管動態(tài)顯示使用七段LED數(shù)碼管，采用動態(tài)顯示的方法來顯示各項(xiàng)指標(biāo)，此方法雖然價(jià)格成本低，但是顯示單一，且功耗較大。方案二：采用LCD液晶顯示采用1602 LCD液晶顯示，此方案顯示內(nèi)容相對豐富，且價(jià)格不高。綜合上述原因，采用方案二，使用LCD液晶作顯示電路。 測溫電路方案方案一：采用模擬溫度傳感器測溫由于本設(shè)計(jì)是測溫電路，可以使用熱敏電阻之類的器件利用其感溫效應(yīng)，在將隨被測溫度變化的電壓或電流采集過來，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后，就可以用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測溫度顯示出來，這種設(shè)計(jì)需要用到A/D轉(zhuǎn)換電路，感溫電路比較麻煩。方案二：采用數(shù)字溫度傳感器進(jìn)而考慮到用溫度傳感器，在單片機(jī)電路設(shè)計(jì)中，大多都是使用傳感器，所以這是非常容易想到的，所以可以采用一只溫度傳感器DS18B20，此傳感器，可以很容易直接讀取被測溫度值，進(jìn)行轉(zhuǎn)換，就可以滿足設(shè)計(jì)要求。綜合考慮，很容易看出，采用方案二，電路比較簡單，軟件設(shè)計(jì)也比較簡單，故采用了方案二。 系統(tǒng)總體方案根據(jù)上述方案比較，結(jié)合題目要可以將系統(tǒng)分為主控模塊，顯示模塊，溫度采集模塊和報(bào)警模塊，其框圖如下： DS18B20溫度數(shù)據(jù)采集設(shè)置按鍵鍵驅(qū)動顯示報(bào)警電路 MCU圖21 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖3 數(shù)字溫度計(jì)的硬件電路設(shè)計(jì) 控制電路 MCU簡介CPU是整個控制部分的核心。在考慮經(jīng)濟(jì)性和滿足需求的前提下，本系統(tǒng)選用ATMEL公司生產(chǎn)的8位AT89S52單片機(jī)作為整個系統(tǒng)的控制中心。AT89S52是ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k bytes的可系統(tǒng)編程的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)8051指令系統(tǒng)及引腳，它集Flash存儲器既可在線編輯（ISP）也可用傳統(tǒng)方法進(jìn)行編輯及通用8位微處理器于單片芯片中，功能強(qiáng)大AT89S52單片機(jī)可為您提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場合。器管腳圖如圖32：圖31 AT89S52管腳圖在本系統(tǒng)中，AT89S52單片機(jī)內(nèi)部的功能單元已經(jīng)能夠滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要，不需要系統(tǒng)擴(kuò)展。AT89S52具有以下的特點(diǎn):● 8031 CPU與MCS51 兼容● 壽命：1000寫/擦循環(huán)● 4K字節(jié)可編程FLASH存儲器● 全靜態(tài)工作：024MHz● 三級程序存儲器保密鎖定● 128*8位內(nèi)部RAM● 32條可編程I/O線● 兩個16位定時器/計(jì)數(shù)器● 6個中斷源● 可編程串行通道● 低功耗的閑置和掉電模式● 片內(nèi)振蕩器和時鐘AT89S52 是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。使用Atmel 公司高密度非 易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完 全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于 常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng) 可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提 供高靈活、超有效的解決方案。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個16 位 定時器/計(jì)數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口， 片內(nèi)晶振及時鐘電路。此外， AT89S52 可降至0Hz 靜態(tài)邏 輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工 作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)， 單片機(jī)一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。8 位微控制器 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash。同時該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。AT89S52引腳功能AT89S52 單片機(jī)為40 。 AT89S52引腳圖（1）口線：P0、PPP3 共四個八位口。P0 口：P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動8個TTL邏輯電平。 對P0端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。 　　當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0不具有內(nèi)部上拉電阻。 在flash編程時，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時，需要外部上拉電阻。 P1口：P1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個TTL 邏輯電平。對P1 端口寫“1