【正文】 畢業(yè)論文(設(shè)計(jì)) 題 目 基于單片機(jī)的多點(diǎn)溫度測(cè)量系統(tǒng) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 院 系 專(zhuān) 業(yè) 指導(dǎo)教師 二Ｏ一Ｏ 年 五 月 二十 日目 錄一、引言 2二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的選擇 3　方案設(shè)計(jì) 3 方案的利弊及選擇 4三、電路設(shè)計(jì) 5 AT89S51 簡(jiǎn)介 5 主要特性 5 引腳功能說(shuō)明 7 中斷 8 晶體振蕩器特性 10 數(shù)字溫度傳感器DS18B20 簡(jiǎn)介 11　DS18B20技術(shù)性能描述 12 DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 12 DS18B20測(cè)溫原理 14 DS18B20與單片機(jī)的典型接口設(shè)計(jì) 15 DS18B20的精確延時(shí)問(wèn)題 16 DS18B20 的命令序列 17 DSl8B20的工作過(guò)程及時(shí)序 18 系統(tǒng)工作原理 19 系統(tǒng)各部分電路設(shè)計(jì) 20四、程序設(shè)計(jì) 22 軟件設(shè)計(jì)總體思路及主程序流程圖 22 多點(diǎn)溫度的巡回測(cè)量 23 顯示流程圖 24五、產(chǎn)品調(diào)試 25 測(cè)試環(huán)境及工具 25 測(cè)試方法 25 測(cè)試結(jié)果分析 26 整機(jī)調(diào)試 26六、結(jié)束語(yǔ) 26參考資料 27基于單片機(jī)的多點(diǎn)溫度測(cè)量系統(tǒng)李鑫南京信息工程大學(xué)信息工程系，南京 210044摘要：溫度測(cè)量系統(tǒng)在日常生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有廣泛的應(yīng)用。本課題主要介紹基于AT89S51單片機(jī)和DS18B20數(shù)字溫度傳感器的多點(diǎn)溫度測(cè)量系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用多個(gè)數(shù)字溫度傳感器DS18B20采集不同地點(diǎn)的溫度，經(jīng)過(guò)主控芯片AT89S51單片機(jī)運(yùn)算后，通過(guò)LED數(shù)碼顯示模塊實(shí)時(shí)顯示溫度數(shù)據(jù)，℃。本論文首先在緒論中介紹了該系統(tǒng)的背景和應(yīng)用；第二章確定了設(shè)計(jì)方案；第三章論述了整個(gè)硬件的設(shè)計(jì)進(jìn)程，包括芯片功能介紹，元器件的選擇和電路圖的設(shè)計(jì)；第四章論述了系統(tǒng)軟件的編寫(xiě)進(jìn)程；第五章主要論述了整個(gè)系統(tǒng)初步完成后的測(cè)試和調(diào)試過(guò)程，并對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)制作過(guò)程作了總結(jié)?；贏T89S51單片機(jī)和DS18B20數(shù)字溫度傳感器的多點(diǎn)溫度測(cè)量系統(tǒng)具有硬件組成簡(jiǎn)單、多點(diǎn)測(cè)量、精度高、讀數(shù)簡(jiǎn)單實(shí)時(shí)、測(cè)溫范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞：AT89S51單片機(jī)，DS18B20數(shù)字溫度傳感器，多點(diǎn)測(cè)量一、引言自20世紀(jì)40年代第一臺(tái)電子通用計(jì)算機(jī)誕生以來(lái)以來(lái)。經(jīng)過(guò)七十多年的發(fā)展，電子計(jì)算機(jī)經(jīng)歷了從電子管、晶體管、中小規(guī)模集成電路到大規(guī)模集成電路這樣四個(gè)階段，尤其是隨著半導(dǎo)體集成技術(shù)的飛躍發(fā)展，七十年代初誕生了一代新型的電子計(jì)算機(jī)—微型計(jì)算機(jī)，使得計(jì)算機(jī)應(yīng)用日益廣泛；而單片微型計(jì)算機(jī)（SCM）的問(wèn)世，則更進(jìn)一步推動(dòng)了這一發(fā)展趨勢(shì)，使計(jì)算機(jī)應(yīng)用滲透到各行各業(yè)，達(dá)到了前所未有的普及程度。我國(guó)開(kāi)始使用單片機(jī)是在1982年，短短五年時(shí)間里發(fā)展極為迅速。1986年在上海召開(kāi)了全國(guó)首屆單片機(jī)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用交流會(huì)，有的地區(qū)還成立了單片微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用協(xié)會(huì)，那是全國(guó)形成的第一次高潮。截止今日，單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)飛速發(fā)展，我們上因特網(wǎng)輸入一個(gè)“單片機(jī)”的搜索，將會(huì)看到上萬(wàn)個(gè)介紹單片機(jī)的網(wǎng)站，這還不包括國(guó)外的。由于單片機(jī)具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，因此，在家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、兒童玩具、智能儀器儀表、工業(yè)自動(dòng)控制、專(zhuān)用設(shè)備的智能化管理及過(guò)程控制、計(jì)算機(jī)智能終端等許多方面，都已得到了廣泛的應(yīng)用，因而受到人們高度重視，取得了一系列科研成果，成為傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)改造和新產(chǎn)品更新?lián)Q代的理想機(jī)種，具有廣闊的發(fā)展前景。隨著電子技術(shù)以及應(yīng)用需求的發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，在高集成度，高速度，低功耗以及高性能方面取得了很大的進(jìn)展。伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子技術(shù)有了更高的飛躍，我們現(xiàn)在完全可以運(yùn)用單片機(jī)來(lái)代替人工測(cè)量,這樣既省時(shí)又省力。在日常生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常要用到溫度的檢測(cè)及控制，傳統(tǒng)的測(cè)溫元件有溫度計(jì)、熱電偶和熱點(diǎn)阻。而熱電偶和熱電阻測(cè)出的一般都是電壓，再轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的溫度，需要比較多的外部硬件支持，硬件電路復(fù)雜，軟件調(diào)試復(fù)雜，制作成本高，采用數(shù)字溫度傳感器可以避免這個(gè)問(wèn)題。本數(shù)字溫度測(cè)量系統(tǒng)采用美國(guó)ATMEL 公司生產(chǎn)的AT89S51單片機(jī)作為主控芯片和美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司推出的智能溫度傳感器DS18B20作為檢測(cè)元件。按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能的要求，確定系統(tǒng)由3個(gè)模塊組成：主控測(cè)溫電路，顯示電路及報(bào)警電路。二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的選擇溫度測(cè)量的方法多種多樣，從最常見(jiàn)的水銀溫度計(jì)到高端的光纖復(fù)合型油氣井下壓力溫度測(cè)量系統(tǒng)，千奇百怪，應(yīng)有盡有，數(shù)也數(shù)不盡。在日常生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用比較廣泛的自動(dòng)溫度測(cè)量系統(tǒng)主要就是由溫度傳感器和單片機(jī)組成的。　方案設(shè)計(jì)方案一：該方案由模擬溫度傳感器、運(yùn)算放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、鍵盤(pán)、顯示電路、集成功率放大器、報(bào)警電路等組成。 方案一溫度測(cè)量系統(tǒng)方案框圖傳統(tǒng)的熱電側(cè)、熱電阻、熱敏電阻及半導(dǎo)體溫度傳感器都是將溫度值經(jīng)過(guò)一定的接口電路轉(zhuǎn)換后輸出模擬電壓或電流信號(hào)，利用這些電壓或電流信號(hào)即可進(jìn)行測(cè)量控制。如果想將這種模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成微處理器可以處理的信號(hào)，需利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換為數(shù)碼，然后由微處理器讀取即可。常見(jiàn)的模擬溫度傳感器AD公司TMP35/36/3AD590、TMP17，NS公司的LM35/45/50/60等，該方案可采用AD590為溫度傳感器。首先將傳感器將測(cè)量的溫度變換轉(zhuǎn)換成電流的變化，再通過(guò)電路轉(zhuǎn)換成電壓的變化，使用運(yùn)算放大器交將信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆糯?，最后通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，傳給給單片機(jī)，單片機(jī)將溫度值進(jìn)行處理之后用數(shù)碼顯示 ，當(dāng)溫度值超過(guò)設(shè)置值時(shí)，系統(tǒng)開(kāi)始報(bào)警。方案二：該方案由數(shù)字溫度傳感器、單片機(jī)、鍵盤(pán)、顯示電路、報(bào)警電路等組成。溫度傳感器溫度傳感器溫度傳感器溫度傳感器單片機(jī) 鍵盤(pán)LED顯示電路報(bào)警電路 方案二溫度測(cè)量系統(tǒng)方案框圖將模擬溫度傳感器與數(shù)字轉(zhuǎn)換接口電路集成在一起，就成為具有數(shù)字輸出能力的數(shù)字溫度傳感器。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的迅猛發(fā)展，半導(dǎo)體溫度傳感器與相應(yīng)的轉(zhuǎn)換電路、接口電路以及和種其它功能電路逐漸集成在一起，形成了功能強(qiáng)大、精確、價(jià)廉的數(shù)字溫度傳感器。 常見(jiàn)的數(shù)字溫度傳感器有AD公司的TMP03/0AD7814，MAXIM公司的MAX6575L/H芯片、MAX1617～1619系列，DALLAS公司的DS18DS18B20等。該方案使用DS18B20作為溫度傳感器。將溫度傳感器采集到的數(shù)據(jù)輸入單片機(jī)，運(yùn)算后顯示在LED顯示器上，通過(guò)鍵盤(pán)切換不同的溫度傳感器，當(dāng)溫度超過(guò)設(shè)置值時(shí)，系統(tǒng)開(kāi)始報(bào)警。 方案的利弊及選擇方案一采用模擬溫度傳感器，轉(zhuǎn)換結(jié)果需要經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器和AD轉(zhuǎn)換器傳送給處理器。雖然它控制簡(jiǎn)單，但是電路復(fù)雜，不容易實(shí)現(xiàn)對(duì)多點(diǎn)溫度進(jìn)行測(cè)量和監(jiān)控。由于采用了多個(gè)分立元件和數(shù)模轉(zhuǎn)換器，容易出現(xiàn)誤差，且模擬信號(hào)容易受干擾，測(cè)量結(jié)果不是很準(zhǔn)確，因此本方案并不適合多點(diǎn)的高精度溫度測(cè)量。方案二采用智能溫度傳感器DS18B20，它直接輸出數(shù)字量，精度高，電路簡(jiǎn)單，只需要模擬DS18B20的讀寫(xiě)時(shí)序，根據(jù)DS18B20的協(xié)議讀取轉(zhuǎn)換的溫度。此方案硬件電路簡(jiǎn)單，程序設(shè)計(jì)稍微復(fù)雜一些，需要用到C語(yǔ)言進(jìn)行編寫(xiě)。該方案適合多點(diǎn)的高精度溫度測(cè)量。主控芯片方面采用市面上常見(jiàn)的AT89S51單片機(jī)。顯示電路采用LED顯示模塊，報(bào)警電路采用一個(gè)無(wú)源蜂鳴器。三、電路設(shè)計(jì) AT89S51 簡(jiǎn)介AT89S51是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗，高性能COMS 8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(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失