【正文】 畢 業(yè) 論 文 (設(shè) 計 )題目名稱： 基于單片機的溫度檢測設(shè)計探討 題目來源： 院 (系)： 電子信息學院 專業(yè)班級： 自動化 10903 學生姓名： 呂騰飛 指導教師： 陳英芝 輔導教師： 陳英芝 畢業(yè)設(shè)計日期 2022 年 2 月 27 日—2022 年 6 月 10 基于單片機的溫度檢測設(shè)計探討摘 要單片機在檢測和控制系統(tǒng)中得到廣泛的應用,溫度則是系統(tǒng)常需要測量、控制和保持的一個量。這篇論文從硬件和軟件兩方面完成了 AT89C51 單片機溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計，對硬件原理圖和程序框圖作了簡潔的描述。在硬件方面主要介紹了以 MCS51 系列單片機 805溫度傳感器 DS18B數(shù)碼管的動態(tài)顯示等芯片組成的溫度測量電路。本文結(jié)合實際使用經(jīng)驗，完成了 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器在單片機下的硬件連接及軟件編程，并給出了軟件流程圖。本設(shè)計有效的提高了控制系統(tǒng)的實時性改善了溫度測量的自動化程度,具有較高的實用價值。該系統(tǒng)可應用于倉庫測溫、樓宇空調(diào)控制和生產(chǎn)過程監(jiān)控等領(lǐng)域。關(guān)鍵詞 單片機；溫度測量；單總線；數(shù)字溫度傳感器MCS51 SINGLECHIP TEMPERATURE CONTROL SYSTEM School Of Yangtze UniversityAbstract 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 MCS5Digital thermometer sensor DS18Bdigital 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 ..............................................1 課題背景 .......................................1 課題研究的目和意義 .............................1 課題完成的功能 .................................12 系統(tǒng)設(shè)計原理 ......................................2 系統(tǒng)概述 .......................................2 系統(tǒng)設(shè)計原則 ...................................2 系統(tǒng)工作原理 ...................................33 溫度控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 ............................5 AT89C51 單片機 ..................................5 傳感器的基本特性 ...............................8 DS18B20 簡介 ....................................8 顯示器及其接口 ................................134 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 ....................................15 DS18B20 的軟件設(shè)計 ..............................15 中斷服務(wù)程序設(shè)計 ................................17 主程序流程圖 ..................................185 結(jié) 論 ...........................................20參考文獻 ............................................21附錄 A 軟件仿真圖 ....................................22附錄 B 系統(tǒng)程序 ......................................23致謝 ................................................29 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。溫度的測量和控制在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、醫(yī)療等各個領(lǐng)域中應用普遍。采用51單片機來對溫度進行控制,具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點,單片機以其功能強、體積小、可靠性高、造價低和開發(fā)周期短等優(yōu)點,為自動化和各個測控領(lǐng)域中廣泛應用的器件,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)揮的作用也越來越大。本論文設(shè)計實現(xiàn)了溫度實時測量、顯示系統(tǒng)。本設(shè)計方案具有較高的測量精度,適合對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在檢測和控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應用,溫度是一個系統(tǒng)經(jīng)常需要測量、控制和保持的量, 對單片機溫度測量系統(tǒng)的研究有重要目的和意義。溫度檢測在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中應用廣泛，通?？衫脺囟葌鞲衅骱蛦纹瑱C來實現(xiàn)。集成溫度傳感器內(nèi)部集成有感溫元件、補償和放大電路等，具有誤差小、體積小、使用方便等優(yōu)點，如 DSl8B20。本文使用 AT89C51 單片機、溫度傳感器 DSl8B20 設(shè)計一個溫度測量系統(tǒng)，以掌握溫度傳感器在單片機系統(tǒng)中的使用方法。 AT89C51 是美國ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS8 位單片機，片內(nèi)含有 4K bytes 的可反復擦寫的只讀程序存儲器和 128 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器，器件采用 AEMEL 公司的高密度，非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準 MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和FLASH 存儲單元，功能強大 AT89C51 單片機可為您提供許多高性價比的應用場合，可靈活應用于各種控制領(lǐng)域。 課題完成的功能 基于單片機的溫度測量系統(tǒng)，這是一種低成本的利用單片機多余I/O口實現(xiàn)的溫度檢測電路, 該電路非常簡單，易于實現(xiàn), 并且適用于幾乎所有類型的單片機, 本文采用單總線(也稱為1—WIRE)集成數(shù)字溫度傳感器DSl8B20直接測得溫度，單片機要構(gòu)造適當?shù)臅r序，以便從DSl8B20中取得數(shù)據(jù)。溫度的測量值用數(shù)碼管顯示 。2 課題的系統(tǒng)設(shè)計 系統(tǒng)概述 單片機在電子產(chǎn)品中的應用已經(jīng)越來越廣泛，并且在很多電子產(chǎn)品中也將其用到溫度檢測和溫度控制。為此在本文中作者設(shè)計了基于ATMEL公司AT89C51 的溫度測量系統(tǒng)。這是一種低成本的利用單片機多余I/O口實現(xiàn)的溫度檢測電路，該電路非常簡單，易于實現(xiàn)，并且適用于幾乎所有類型的單片機。 本系統(tǒng)硬件電路可分為三個部分:一傳感器部分；二單片機部分；三數(shù)碼動態(tài)顯示部分。系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集由溫度傳感器 DS18B20 采集被測對象的實時溫度，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，而單片機部分是本系統(tǒng)的核心、中樞，數(shù)碼動態(tài)顯示部分可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的動態(tài)顯示。本課題硬件電路設(shè)計的較為簡要，在電路的調(diào)試方面不算困難，而系統(tǒng)的程序應該是核心的核心。其簡單框圖如下：圖 1 設(shè)計總體框圖 系統(tǒng)設(shè)計原則 要求單片機系統(tǒng)應具有可靠性高、操作維護方便、性價比高等特點。 高可靠性是單片機系統(tǒng)應用的前提，在系統(tǒng)設(shè)計的每一個環(huán)節(jié)，都應該將可靠性作為首要的設(shè)計準則。提高系統(tǒng)的可靠性通常從以下幾個方面考慮:使用可靠性高的元器件。設(shè)計電路板時布線和接地要合理。對供電電源采用抗干擾措施。 單片機除體積小、功耗低等特點外，最大的優(yōu)勢在于高性能價格比。一個單片機應用系統(tǒng)能否被廣泛使用，性價比是其中一個關(guān)鍵因素。因此，在設(shè)計時，除了保持高性能外，盡可能降低成本，如簡化外圍硬件電路，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“單片機系統(tǒng)”－“動態(tài)數(shù)碼顯示”區(qū)域中的ABCDEFGDP端子上。（2） 把“單片機系統(tǒng)”－“動態(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)域中的任一個插座中，注意電源與地信號不要接反。 （4） 把“四路單總線”區(qū)域中的對應的 DQ 端子連接到“單片機系統(tǒng)”區(qū)域中的 。本電路由 5V 的外部穩(wěn)壓源提供工作電壓，外部有一個晶振電路，構(gòu)成單片機的內(nèi)部晶振電路，為單片機提供所需要的時鐘頻率，可獲得較高的刷新頻率，頻率為 12MHz，可以滿足整個電路對頻率的要求。溫度傳感器感受到外部環(huán)境的溫度，通過“串行通訊”方式，把溫度信號直接以數(shù)字信號的形式傳送到單片機 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。同時數(shù)碼管的其他接口和單片機的 P0 口相連。然后單片機工作， （運行一系列程序）經(jīng)過寫，讀，轉(zhuǎn)換，顯示等一系列的運行,顯示結(jié)果送到數(shù)碼管，四個數(shù)碼管采用動態(tài)顯示技術(shù)，最后準確的顯示環(huán)境溫度。同時本設(shè)計中采用了復位電路，在正常狀態(tài)下本復位電路用處不大，但當出現(xiàn)死機等狀態(tài)時，復位鍵可以在 CPU 不需要重起的情況下，復位成功。 3 溫度控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計單片機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)運算，邏輯運算、數(shù)據(jù)傳送、中斷處理)的微處理器(CPU) ，隨機存取數(shù)據(jù)存儲器(RAM)，只讀程序存儲器(ROM)，輸入輸出電路(I/O 口)，可能還包括定時計數(shù)器，串行通信口(SCI)，顯示驅(qū)動電路(LCD 或 LED 驅(qū)動電路) ，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)成一個最小、而完善的計算機系統(tǒng)。這些電路能在軟件的控制下準確、迅速、高效地完成程序設(shè)計者事先規(guī)定的任務(wù)。 AT89C51 單片機 AT89C51 是一個低功耗，高性能 CMOS8 位單片機片內(nèi)含 4kBytes ISP 的可反復擦寫 1000 次的 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)制造，兼容標準 MCS 51 指令系統(tǒng)及 80C51 引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用 8 位中央處理器和 ISP Flash