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八路温度数据采集系统设计(LED显示).doc
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2022-07-18
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八路温度数据采集系统设计(LED 显示)
摘要
八路温度数据采集系统采用 LED 显示,选用 8 只 DS18B20 温度传感器
总线的方式。温度采集器以 89C51 单片机为控制核心,由控制、显示、
采集等模块组成。详细分析了该采集器各模块的功能和接口电路原理、
给出了软件系统的框架和各个函数的结构。附件:源程序代码、
proteus 的仿真图。
关键词:温度采集;单片机应用;Proteus 仿真;LED 显示;89C51
目 录
摘要 1
1.1 绪论 3
1.2 课题研究容 3
2 总体方案设计 3
2.1 总体方案框图 4
2.2 各模块的功能 4
2.3 整体电路图 5
4 软件系统设计 8
. . .
2 / 28
4.1 编程语言与开发工具 8
4.2 软件系统的流程结构 8
4.3 程序模块设计 9
5 仿真与实验调试 18
5.1 仿真原件 18
5.2 仿真 19
参考文献 19
致 20
附件 121
附件 221
附件 321
1.1 绪论
随着科技的不断进步,在工业生产中温度是常用的被控参数,而
采用单片机来对这些被控参数进行控制已成为当今的主流。本文介绍
了数字温度测量与自动控制系统的设计。阐述了以 89C5 单片机为核
心的温度控制系统的工作原理和设计方法。主要组成部分:89C51 单
片机、温度传感器、显示电路。仿真表明,本设计对温度的显示方便、
简单的特点,元器件利用率高。温度信号由温度芯片 DS18B20 采集,
并以数字信号的方式传送给单片机。文中介绍了该控制系统的硬件部
分,包括:温度检测与温度显示。单片机通过对信号进行相应处理,
从而实现温度在 LED 上显示的目的。
1.2 课题研究容
1 主要容
能采集 8 路温度,并每一秒钟显示一个通道的温度。
2 具体要求
用 MCS-51 系列单片机作为控制器;
温度可采用 DS18B20,误差±1℃;
. . .
3 / 28
用 LED 显示;
用 1 个键可以暂停一个通道的显示;
用 Proteus 完成所有功能的仿真;
设计或选用 5V 直流稳压电源模块。
2 总体方案设计
本课题将设计一个 8 路温度采集&显示器,但它上面装有 LED 液
晶屏幕显示,可以根据时间显示不同通道的环境温度,切换时间位
1s,也可以根据需求通过功能按键将一个通道的显示暂停。首先采用
89C51 单片机为控制核心,选用 DS18B20 温度传感器作为 8 路采集模
块的采集器,由于每一片 DS18B20 芯片有自身的系列好,可以利用
DS18B20 单总线技术将 8 个传感器用一根总线连接一起。(单总线不
同于 I
2
C、SPI、SCI 总线技术,单总线减低了 IO 口的开支,硬件开
销少,成本低廉,便于总线的扩展和维护等有点。)由于采用单总线
方式,对不同 DS18B20 的温度传感器有不同的序列号,因此特别设置
了一个附加电路测 DS18B20 的序列号。
根据设计方案的分析:由于 DS18B20 温度传感器在启动的时候需
要部初始化,大概需要 1S 的时间,之后才会正确的显示各个通道的
温度。
2.1 总体方案框图
八路温度采集器系统的硬件框图如图所示。
51
单
片
机
8 路温度传感器
Led 显示
. . .
4 / 28
2.2 各模块的功能
温度采集器:电源模块、温度采集模块、键盘模块、信号选择模
块、显示模块 5 个模块组成。
电源模块:选择市场上常用的 5v 充电电源;
温度采集模块:由单总线连 8 路 DS18B20 而成,8 路 DS18B20 采
用非寄生电源,由外部 5v 供电。
键盘控制模块:由一个独立按钮形成独立的按键,实现“暂停”
功能。
液晶显示模块:由 4 位 LED、1 位 LED、限流电阻、三极管构成,
实现对温度值的显示。
2.3 主要器件功能介绍
89C51
简介:
89C51 是 一 种 带 4K 字 节 闪 烁 可 编 程 可 擦 除 只 读 存 储 器
( FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only
Memory)的低电压、高性能 CMOS8 位微处理器,俗称单片机。单
片机的可擦除只读存储器可以反复擦除 100 次。该器件采用 ATMEL
高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的 MCS-51 指令集
和输出管脚相兼容。由于将多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在
单个芯片中,ATMEL 的 89C51 是一种高效微控制器,89C2051 是它
的一种精简版本。89C 单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种
灵活性高且价廉的方案。
主要特性:
·与 MCS-51 兼容
·4K 字节可编程闪烁存储器
寿命:1000 写/擦循环
数据保留时间:10 年
·全静态工作:0Hz-24MHz
按键输入
. . .
5 / 28
·三级程序存储器锁定
·128*8 位部 RAM
·32 可编程 I/O 线
·两个 16 位定时器/计数器
·5 个中断源
·可编程串行通道
·低功耗的闲置和掉电模式
·片振荡器和时钟电路
DS18B20
概述:
DS1820 数字温度计提供 9 位温度读数,指示器件的温度。信息经过
单线接口送入 DS1820 或从 DS1820 送出,因此从中央处理器到
DS1820 仅需连接一条,读写和完成温度变换所需的电源可以由数据
线本身提供 而不需要外部电源;
因为每一个 DS1820 有唯一的系列号,因此多个 DS1820 可以存在于
同一条单线总线上。这允许在许多不同的地方放置温度灵敏器件。此
特性的应用围包括 HVAC、环境控制、建筑物、设备或机械的温度检
测 以与过程监视和控制中的温度检测。
DS18B20的主要特性
1.1、适应电压围更宽,电压围:3.0~5.5V,在寄生电源方式下
可由数 据线供电
1.2、独特的单线接口方式,DS18B20在与微处理器连接时仅需要
一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯
1.3、 DS18B20支持多点组网功能,多个DS18B20可以并联在唯一
的三线上,实现组网多点测温
1.4、DS18B20在使用中不需要任何外围元件,全部 传感元件与
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