數(shù)字溫度傳感器的市場前景淺議

1、數(shù)字溫度傳感器的市場前景淺議摘要：目前，單片機(jī)開發(fā)的產(chǎn)品已被廣泛應(yīng)用于家電、通信、工商業(yè)、航空、 航天及軍事等方面。單片機(jī)的系列和型號有很多，但實(shí)際應(yīng)用中最流行的是8051 系列。這是因?yàn)樗斜姸嘀圃鞆S商支持，有適于應(yīng)用特點(diǎn)的品種和非常豐富的學(xué) 習(xí)資料。本文從軟件硬件兩方面介紹基于 AT89C8051單片機(jī)的溫度檢測與顯示系 統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對硬件原理圖和程序框圖做簡潔的描述。在設(shè)計(jì)過程中主要應(yīng)用AT89C8051 LED燈、數(shù)碼管顯示器、若干按鍵。主要目的是實(shí)現(xiàn)由DS18B20數(shù)字溫度傳感器采集環(huán)境溫度，通過四位數(shù)碼管顯示實(shí)時(shí)溫度，并通過按鍵控制溫 度警戒值，若超過則通過 LED燈進(jìn)行警告。使用

2、Keil C 語言編寫相關(guān)程序、 Proteus進(jìn)行仿真，最終焊接實(shí)物的方法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：AT89C8051 DS18B2（數(shù)字溫度傳感器，數(shù)碼管，Proteus1緒論 課題的背景及意義21世紀(jì)是科技高速發(fā)展的信息時(shí)代，從世界各國航天業(yè)、美伊戰(zhàn)場、甚至 在偏僻的山區(qū)，都能看到電子技術(shù)、微型單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，可想而知其應(yīng)用是 空前廣泛。伴隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)的不斷發(fā)展，在很多場合都需要對溫度進(jìn)行檢 測與顯示。溫度的測量及控制對保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、節(jié)約能源、生產(chǎn) 安全、促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到非常重要的作用。國外對溫度控制技術(shù)研究較早，始于20世紀(jì)70年代。先是采用模擬式的組 合儀表，

3、采集現(xiàn)場信息并進(jìn)行指示、記錄和控制。80年代末出現(xiàn)了分布式控制系統(tǒng)。目前正開發(fā)和研制計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)的多因子綜合控制系統(tǒng)?，F(xiàn)在始于20世紀(jì)80年代。國內(nèi)工程技術(shù)人 才掌握了溫度室內(nèi)微機(jī)控制技術(shù)，該 我國溫度測控設(shè)施計(jì)算機(jī)應(yīng)用，在總世界各國的溫度測控技術(shù)發(fā)展很快，一些國家在實(shí)現(xiàn)自動化的基礎(chǔ)上往全自動 化、無人化的方向發(fā)展。我國對于溫度測控技術(shù)的研究較晚， 員在吸收發(fā)達(dá)國家溫度測控技術(shù)的基礎(chǔ)上， 技術(shù)僅限于對溫度的單項(xiàng)環(huán)境因子的控制。體上正從消化吸收、簡單應(yīng)用階段向?qū)嵱没?、綜合性應(yīng)用階段過渡和發(fā)展。在技 術(shù)上，以單片機(jī)控制的單參數(shù)單回路系統(tǒng)居多， 尚無真正意義上的多參數(shù)綜合控 制系統(tǒng)，與發(fā)達(dá)

4、國家相比，存在較大差距。我國溫度測量控制現(xiàn)狀還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá) 到工廠化的程度，生產(chǎn)實(shí)際中仍然有許多問題困擾著我們， 存在著裝備配套能力差，產(chǎn)業(yè)化程度低，環(huán)境控制水平落后，軟硬件資源不能共享和可靠性差等缺點(diǎn)。 該課題設(shè)計(jì)需要利用溫度傳感器測溫并顯示溫度值， 因此，在對比眾多溫度 傳感器后決定使用DS18B20溫度傳感器。DS18B20采用3線制與單片機(jī)相連，減 少了外部硬件電路，降低成本和使用難度；可支持“一線總線”接口，并能直接 讀出被測溫度值。本課題基于AT89C8051的溫度檢測與顯示系統(tǒng)，設(shè)計(jì)原理明確、 制作成本低、性能高、適用于很多環(huán)境，因此也有著很大的市場前景。課題研究的內(nèi)容及要求本課題

5、主要研究基于單片機(jī)的溫度檢測與顯示。它涉及到很多不同的技術(shù)知 識，除了軟件的設(shè)計(jì)，還包括把電子技術(shù)與單片機(jī)的應(yīng)用技術(shù)有機(jī)結(jié)合，在眾多研究系統(tǒng)所需的最小系統(tǒng)單元，設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)碾?研究并設(shè)計(jì)相應(yīng)的軟件程序，從而實(shí)現(xiàn)單片 數(shù)值顯示、報(bào)警，最后將溫度值實(shí)時(shí)顯示及 實(shí)現(xiàn)對環(huán)境溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測，溫度數(shù)值范單片機(jī)中，AT89C8051芯片的特點(diǎn)更利于本次課題的設(shè)計(jì)，其特點(diǎn)為全兼容8051 指令集、開發(fā)工具易用和調(diào)試手段靈活。故本次課題設(shè)計(jì)的主控芯片選用 AT89C8051芯片。選定了該課題所需的器件后，路，實(shí)現(xiàn)每個(gè)器件在硬件上的連接，機(jī)的控制。研究如何實(shí)現(xiàn)測量溫度、 控制。本課題要求利用單片機(jī)接口技術(shù)，圍為012

6、5C，顯示精度為C,在測溫的同時(shí)，不斷檢測被測溫度是否超過警 戒值，若超過警戒值，則通過 LED燈報(bào)警。課題的研究方案該課題是基于AT89C8051的溫度檢測與顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。它是多種技術(shù)知識 的結(jié)合，不僅涉及到軟件的設(shè)計(jì)，而且還包括將應(yīng)用電子技術(shù)與單片機(jī)的應(yīng)用技 術(shù)有機(jī)結(jié)合，使其具有精度高、測量誤差小、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。為了提高性價(jià)比， 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用AT89C8051芯片、DS18B2（溫度傳感器、數(shù)碼管等。本課題是實(shí)現(xiàn)測量溫度、數(shù)值顯示、報(bào)警，最后將溫度值實(shí)時(shí)顯示及控制。由DS18B20僉測溫度，可直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號供微機(jī)處理，而且每片DS18B20都有唯一的產(chǎn)品號，可以一并存入

7、ROM中，在構(gòu)成大型溫度測控系 統(tǒng)時(shí)也可以在單線上掛接任意多個(gè)DS18B20芯片。從DS18B20讀出或?qū)懭隓S18B20言息僅需要一根口線，其讀寫及其溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線，該總 線本身也可以向所掛接的 DS18B20供電，而且不需要額外電源。本課題采用文獻(xiàn)法，在查找了大量的文獻(xiàn)資料，對整個(gè)課題的設(shè)計(jì)與制作有 了清晰的框架。通過大量比較，本課題最終采用 AT89C8051芯片、DS18B2（溫度 傳感器、LED數(shù)碼管等來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。在單片機(jī)最小系統(tǒng)上綜合設(shè)計(jì)，使用Keil C編寫相關(guān)程序。用DS18B20僉測實(shí)時(shí)溫度，將溫度值在LED數(shù)碼管上顯示，如 果溫度超過設(shè)定的警戒值，則由LED

8、燈進(jìn)行警告。2設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)本系統(tǒng)的基本組成單元包括：單片機(jī)控制單元、溫度采集單元、溫度顯示單 元、報(bào)警控制單元四部分。AT89C51系列單片機(jī)介紹AT89C51系列基本組成及特性AT89C51是一種帶4k字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能 CMOS位微處理器，俗稱單片機(jī)。而在眾多的51系列單片機(jī)中，ATMEL公司的AT89C51更實(shí)用，也是一種高效微控制器，因?yàn)樗坏?051指令、引腳完全兼容，而且其片內(nèi)的4K程序存儲器是FLASHY藝的，這種工藝的存儲器，用戶 可以用電擦除的方式實(shí)現(xiàn)瞬間擦除、改寫。而這種單片機(jī)對開發(fā)設(shè)備的要求很低， 開發(fā)時(shí)間也大大縮短。AT89C51基本功能描

9、述如下：AT89C51是一種CMOSV位微處理器，它具有 低損耗、高性能等特點(diǎn)，而且在其片中還有4k字節(jié)的在線可重復(fù)編程快擦快寫程序存儲器，能重復(fù)寫入或擦除1000次，數(shù)據(jù)保存時(shí)間可達(dá)數(shù)年。它與 MCS-51 系列單片機(jī)在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容，不僅可完全代替MCS-51系列單片機(jī)， 而且能使系統(tǒng)具有許多MCS-51系列產(chǎn)品沒有的功能。AT89C51可構(gòu)成真正的單 片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，縮小系統(tǒng)體積，增加系統(tǒng)的可靠性，降低了系統(tǒng)成本。只要 程序長度小于4k，四個(gè)I/O 口全部提供給用戶?？捎?V電壓編程，而且寫入時(shí) 間僅10ms與8751/87C51的12V電壓擦寫相比，不易損壞器件，沒有兩種電

10、源 的要求，改寫時(shí)不拔下芯片，適合許多嵌入式控制領(lǐng)域。AT89C51具有MCS-51系列單片機(jī)的所有優(yōu)點(diǎn)。5個(gè)中斷源，兩級中斷優(yōu)先級，一個(gè)全雙工異步串行口及時(shí)鐘發(fā)生器等。128X8位內(nèi)部RAM 32位可編程雙向輸入輸出線，兩個(gè)十 六位定時(shí)器/計(jì)時(shí)器。另外，AT89C51芯片提供三級程序存儲器鎖定加密，提供 了方便靈活而可靠的硬加密手段，能完全保證程序或系統(tǒng)不被仿制。AT89C51有間歇、掉電兩種工作模式。間歇模式是由軟件來設(shè)置的，當(dāng)外圍器件仍然處于工 作狀態(tài)時(shí)，CPU可根據(jù)工作情況適時(shí)地進(jìn)入睡眠狀態(tài)，內(nèi)部 RAM和所有特殊的寄 存器值將保持不變。這種狀態(tài)可被任何一個(gè)中斷所終止或通過硬件復(fù)位。掉

11、電模式是VCC電壓低于電源下限，當(dāng)振蕩器停止振動時(shí)，CPU停止執(zhí)行指令。該芯片 內(nèi)RAM和特殊功能寄存器值保持不變，一直到掉電模式被終止。只有VCC電壓恢 復(fù)到正常工作范圍而且在振蕩器穩(wěn)定振蕩后，通過硬件復(fù)位、掉電模式可被終止。AT89C51系列引腳功能AT89C51有 40引腳雙列直插（DIP）形式。其與80C51引腳結(jié)構(gòu)基本相同.VCC 表示在運(yùn)行和程序校驗(yàn)時(shí)加5V電壓，GND表示接地，XTAL1表示輸入到振蕩器的反向放大器，XTAL2表示反向放大器的輸出，輸入到內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器。當(dāng)XTAL1接地，XTAL2接收振蕩器信號時(shí)可使用外部振蕩器。AT89C5侑4個(gè)I/O 口，即P0 口、P1 口

12、、P2 口和P3 口，每個(gè)I/O 口有8根引腳，共32根。P0 口為一個(gè)8 位漏極開路的雙向I/O 口。當(dāng)使用片外存儲器（ROM RAM時(shí)，作和數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù) 用。在程序校驗(yàn)期間，輸出指令字節(jié)（需加外部上拉電路）。P0 口（作為總線時(shí)） 能驅(qū)動8個(gè)LSTTL負(fù)載。P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8位準(zhǔn)雙向I/O 口。 在編程/校驗(yàn)期間，用于輸入低位字節(jié)。P1 口可驅(qū)動4個(gè)LSTTL負(fù)載。P1 口管腳 寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸 出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O 口。當(dāng)使用片外存儲器（ROhM RAM時(shí)，輸出高8位。在編程/校驗(yàn)期間，接收 高位字節(jié)。P2 口可以驅(qū)動4個(gè)