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基于单片机温度检测系统课程设计.docx
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基于单片机温度检测系统设计
【摘要】温度是表征物体冷却程度地物理量,也是一种最基本地环境参数.在农
工业生产及日常生活中,对温度地测量及控制始终占据着极其重要地地位 .目
前,以 DS18B20 为代表地新型单总线数字是温度传感器和 A/D 转换器于一
体,直接输出数字量,与单片机接口结构简单,广泛用于距离远,节点分布多
地场合,具有较强地推广应用价值,采用单片机对它们进行控制不仅具有控制
方便,简单灵活性大等特点,而且还可以大幅度提高被控温度地技术指标,从
而能够大大提高产品质量,因此,智能化温度传感技术正被广泛地采用.
本温度设计采用现在流行地 AT89C52 单片机,配以 DS18B20 数字温度传
感器,该温度传感器可自行设置温度上下限,单片机将检测到地温度信号与输
入地温度上,下限进行比较.本设计加入了 1602 液晶显示屏显示,使整个设计
更加完整,灵活.
随着社会经济地不断发展,现代农业生产离不开环境控制,本文在对国内
外温室智能控制进行深入分析地基础上,针对温室智能化控制存在地诸多因
子,将智能传感器监测和单片机控制相结合,提出了基于单片机地温度检测系
统设计方案.本系统采用层次化、模块化设计,整个系统由数据采集系统、单片
机控制系统、计算机监控系统组成.系统以单片机为核心,以多个温度、湿度传
感器作为测量元件,通过单片机与智能传感器相连,采集存储智能传感器地测
量数据.在单片机系统中,还要实现程序地扩展存储、数据地实时显示、超限语
音报警和数据辅助存储功能 .单片机作为监控计算机与智能传感器连接地中心 .
本设计主要做了如下几方面地工作:一是确定系统地总体设计方案,包括其功
能设计;设计原则;组成与工作原理;二是进行智能传感器地硬件电路设计;
包括硬件电路构成及测量原理;温度传感器地选择;单片机地选择;输入输出
通 道 设 计 ; 三 是 进 行 了 调 试 和 仿 真 , 包 括 硬 件 仿 真 和 软 件 仿 真 .
目 录
第一章 引 言
................................................................................................................................. 1
1.1 设计目
地.............................................................................................................................. 1
1.2 设计产品功
能...................................................................................................................... 2
第二章 总体设计方案
.................................................................................................................. 2
第三章 温度控制系统设计基础
.................................................................................................. 4
3.1 温度传感器地历史发展
...................................................................................................... 4
3.2 DS18B20 数字温度传感器简
介.......................................................................................... 5
3.2.1 温度传感器内部结
构................................................................................................. 5
3.2.2 DS18B20 产品地特
点................................................................................................. 6
3.2.3 DS18B20 引脚图及引脚功能介
绍............................................................................. 6
3.2.4 DS18B20 地使用方
法................................................................................................. 7
3.3 DS18B20 地测温原理
......................................................................................................... 8
第四章 系统总体设计
.................................................................................................................. 9
4.1 1602 液晶显示器和单片机接口技
术................................................................................. 9
4.1.1 1602 液晶显示器简
介................................................................................................. 9
4.1.2 功能管
脚.................................................................................................................... 10
4.1.3 特性应
用................................................................................................................... 10
4.1.4 1602 与单片机接口电
路.......................................................................................... 11
4.2 单片机单元
....................................................................................................................... 11
4.2.1 AT89C51 单片机简
介............................................................................................... 11
4.2.2 晶振电
路.................................................................................................................... 14
4.2.3 复位电
路......................................................................................................................... 14
4.3 系统地硬件组成及设计原理 ............................................................................................
15
第五章 系统软件设计
................................................................................................................ 15
5.1 程序流程
图........................................................................................................................ 15
5.2 程
序....................................................................................................................................
16
错误!未定义书签。
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总 结
......................................................................................................
..
致 谢
......................................................................................................
..
参 考 文 献
................................................................................................................................... 26
附 录
............................................................................................................................................
27
第一章 引 言
随着社会地发展,科技地进步,以及测温仪器在整个领域地应用,智能化
已实现待温度控制系统发展地主流方向 .温度控制不好可能引起生产安全,产品
质量和产量等一系列问题,智能温度控制是许多机器地重要构成部分,它地功
能是将温度控制在所需要地温度范围内,然后进行共建地加工和处理,不论是
在生活中还是工业生产过程中,温度地变化对生活,生产地某些细节环节都会
造成不同程度地影响,所以适时地对温度进行控制,设计一个温度控制系统,
具有广泛地应用前景与实际意义.
温度是科技最基本地物理量之一,物理,化学,生物等学科都离不开温
度,在工业生产和实验研究中,温度常常是表征对象和过程状态地最重要参数
之一.比如,发电厂锅炉地温度必须控制在一定范围之一;许多化学反应地工艺
过程必须在适当地温度下才能正常进行;炼油过程中,原油必须在不同地温度
和压力条件下进行分馏才能得到汽油,柴油,煤油等产品 .没有合适地温度,许
多电子设备就不能正常工作.因此,各行各业对温度控制地要求越来越高,可见
温度地测量和控制是非常重要地.
单片机在电子产品地应用已越来越广泛,在很多地电子产品中也用到了温
度检测和温度控制.随着温度控制器应用范围地日益广泛和多样性,各种适用于
不同场合地智能温度控制系统应运而生.
1.1 设计目地
本设计地内容是温度测试控制系统,控制对象是温度,温度控制在日常生
活及工业领域相当广泛,比如温度,水池,发酵缸等场所地温度控制 .而以往温
度控制是由人工完成地而且不够重视,其实在很多场所温度都需要监控以防止
意外发生.针对此问题,本系统设计地目地是
① 本课题综合了现代测控技术、电子信息、计算机技术专业领域方方面面
地知识,具有综合性、科学性、代表性,可全面检验和促进学生地理论素养和
工作能力.
② 掌握一个显示屏和一个温度传感器地原理、性能、使用特点和方法,利
用单片机对系统进行编程.
③ 实现一种可连续高精度调温地温度控制系统,它应用广泛、功能强大、
小巧美观、便于携带,是一款既实用又廉价地控制系统.
④ 本课题地研究可以使学生更好地掌握基于单片机应用系统地分析与设计
方法,培养创新意识、协作精神和理论联系实际地学风,提高电子产品研发素
质、增强针对实际应用系统设计制作地能力.
1.2 设计产品功能
通过搭建 51 单片机最小系统及周边电路,可是本产品具有以下功能及特
点:
1. 实现温度计功能,可实现实时显示和报警.
2. 实现数字万年历功能.
3. 所有 I/O 口全部引出,方便进行二次开发.
第二章 总体设计方案
温度检测系统有着共同地特点:测量点多,环境复杂,布线分散,现场离
控制室远等 .若采用一般温度传感器采集温度信号,则需设计信号调理电路,
A/D 转换及相应地接口电路,才能把传感器输出地模拟信号转换成数字信号送
到计算机去处理.这样,由于各种因素会造成检测系统较大地偏差;又因检测环
境复杂,测量点多,信号传输距离远及各种干扰地影响,会使检测系统地稳定
性和可靠性下降,所以温度检测系统地设计关键在于两部分:温度传感器地选
择和主控单元地设计.温度传感器应用范围广,使用数量庞大,也高居各类传感
器之首.
首先由温度传感器 DS18B20 采集温度数据,经 AT8C52 单片机中进行运算
处理,并液晶屏显示当前温度,由单片机控制是否发出控制信号及报警信号,
从而实现恒温监控.在整个过程中,温度始终得以显示,设定温度过程中显示设
定温度值,以便于操作.设定完毕后,改为显示当前测定温度值.
本系统地电路设计主要有六部分主成:①主控制部分芯片采用单片机
AT89C51② 显示部分采用 1602 液晶显示屏实现;③温度采集部分采用 DS18B20
温度传感器;④报警部分蜂鸣器地使用;⑤供电部分;⑥独立按键部分用于控
制万年历
1. 主控制部分
此部分是电路地核心部分,系统控制采用了单片机 AT89C51,有 Atmel 公
司生产地 AT89C51 是一种低功耗,高性能地微控制器,具有 8K 在线系统可编
程 Flash 存储器,单片机 AT89C51 具有低电压供电和体积小等特点,四个端口
只需要两个就能满足电路系统地设计要求,很适合便携手持式产品地设计使用
2.显示电路
采用技术成熟,价格便宜地 1602 液晶显示器作为输出显示 .本次设计使用
地 1602 液晶显示器为 5V 电压驱动,带背光,可显示两行,每行 16 个字符,不
能显示汉字,内置 128 个字符地 ASCII 字符集字库,只有并行接口,无串口接
口.
3. 温度采集部分
DS18B20 温度传感器是美国 DALLAS 公司生产地 1-Wire,即单总线器
件,具有线路简单,体积小地特点 .因此用它来组成一个测温系统,具有线路简
单,在一根通信线,可以挂很多这样地数字温度计,十分方便 .可直接读出被测
温度.这一部分主要完成对温度温度信号地采集和转换工作,由 DS18B20 数字
式温度传感器及其与单片机地接口部分主成, DS18B20 数字式温度传感器把采
集到地温度通过数据引脚传到单片机接受温度并存储,此部分只用到 DS18B20
和单片机,硬件很简单.
DS18B20 数字式温度传感器通常采用两种方式供电,一种是寄生电源供电
方式,另一种是采用外部电源供电方式,此时 DS18B20 地 1 引脚接地,2 引脚
作为信号线,3 引脚接电源,本设计采用外部供电方式,外部电源供电方式是
DS18B20 最佳地工作方式,工作稳定可靠,抗干扰能力强,而且电路也比
较简单,可以开发出稳定可靠地多点温度监控系统.
图 2-2 DS18B20
与单片机接口电路
4. 报警部分
此处三极管选取型号为 8550 地 PNP 型三极管,管脚排列见下图
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