基于單片機溫度檢測系統(tǒng)的設(shè)計方案

基于單片機溫度檢測系統(tǒng)的設(shè)計劉亞河北工業(yè)大學廊坊分校HYPERLINK”mailto：798476220@"798476220＠摘要：隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展和傳統(tǒng)工業(yè)改造的逐步實現(xiàn),溫度檢測和顯示系統(tǒng)在很多領(lǐng)域得到廣泛應用。人們在溫度檢測的準確度、便捷、快速等方面有著越來越高的要求。而傳統(tǒng)的溫度傳感器已經(jīng)不能滿足人們的需求，其漸漸被新型的溫度傳感器所代替.本文從硬件和軟件兩方面介紹了基于單片機的溫度檢測系統(tǒng)，對硬件原理圖和程序框圖作了簡要的描述。關(guān)鍵詞:AT89C51；溫度；檢測系統(tǒng)DesigntemperaturedetectionsystembasedonsinglechipLiuyaLangfangbranchofHebeiUniversityofTechnologyHYPERLINK”mailto:798476220＠”798476220＠Abstract:withtherapiddevelopmentofmoderninformationtechnologyandtheprogressiverealizationofthetraditionalindustrialtransformation,temperaturedetectionanddisplaysystemiswidelyappliedinmanyfields.Peopleintemperaturedetectingaccuracy，convenient,fast,etchavehigherandhigherrequirements。Andthetraditionaltemperaturesensoralreadycan’tsatisfypeople’sneeds,itgraduallyreplacedbynewtypeoftemperaturesensor.Inthispaper，fromtwoaspectsofhardwareandsoftwareAT89C51temperaturedetectionsystemisintroduced,thehardwareprinciplediagramandtheprogramblockdiagramweredescribedbriefly。Keywords:AT89C51;Temperature；Detectionsystem1、緒論1。1自動化檢測技術(shù)的作用檢測是人類認識物質(zhì)世界、改造物質(zhì)世界的重要手段。遠古時代，人類就知通用自身的指幅、臂長為標準確定其他物體的長度,后來又發(fā)明了觀察時間的“曰晷”和測定方向的指南針.檢測技術(shù)的發(fā)展標志著人類的進步和人類社會的繁榮.在現(xiàn)代工業(yè)、釉扳嘲防、醫(yī)療、科研等各行業(yè)，檢測技術(shù)的作用越來越大,檢測設(shè)備就像神經(jīng)和感官，源源不斷地向人們傳輸各種有用的信息.在科學實驗和工業(yè)生產(chǎn)過程中，為了及時了解工藝過程、生產(chǎn)過程的情況及它們的結(jié)果,需要對描述被控對象特征的某些參數(shù)進行測量或檢測，其目的是為了準確獲得表征他們的定量信息，為生產(chǎn)過程的自動化及科研提供可靠的數(shù)據(jù)。至于檢測技術(shù)的意義就更廣泛了，它們包括根據(jù)被測對象的特點，選用合適的測量儀器儀表及實驗方法，通過測量及數(shù)據(jù)處理和誤差分析，準確得到被測量的數(shù)據(jù),并為提高測量精度、改進實驗方法及測量但表，為生產(chǎn)過程的自動化等提供可靠的依據(jù)。1。2單片機技術(shù)的作用單片機是一種集成在HYPERLINK”http：///view/134362.htm”\t”_blank"電路芯片,是采用http：///view/151093.htm”\t"_blank”隨機存儲器RAM、HYPERLINK”http：///view/188818.htm"只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/HYPERLINK”/view/928508。htm”\t”_blank"計時器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、_blank"脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、HYPERLINK”/view/990260.htm”\t”_blank”A/D轉(zhuǎn)換器等電路)集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號校驗期間，P1接收低8位地址。表1為P1口第二功能。表表1P1口第二功能P2口：P2是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級可驅(qū)動4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”,通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻,某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流I。在訪問８位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口線上的內(nèi)（也即特殊功能寄存器,在整個訪問期間不改變）。

P3口:P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口.P3口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對P3口寫入“1"時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端口時，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流I。P3口除了作為一般的I/O口線外,更重要的用途是它的第二功能，P3口的第二功能如表2。P3口第二功能表23.1。2溫度采集模塊

由于DS18B20芯片將溫度傳感器、信號放大調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換、接口全部集成于一芯片，與單片機連接簡單、方便且化學性很穩(wěn)定。它能用做工業(yè)測溫元件,且此元件線形較好。在0—100攝氏度時，最大線形偏差小于1攝氏度。該芯片直接向單片機傳輸數(shù)字信號，便于單片機處理及控制。與AD590相比是更新一代的溫度傳感器，所以溫度傳感器采用DS18B20。

DS18B20是DALLAS公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器,它具有微型化、低功耗、高性能抗干擾能力、強易配處理器等優(yōu)點，特別適合用于溫度測控系統(tǒng)，可直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號（按9位二進制數(shù)字）給單片機處理，且在同一總線上可以掛接多個傳感器芯片,溫度測量范圍－55～＋125℃,可編程為9～12位A/D轉(zhuǎn)換精度,測溫分辨率可達0。0625℃,被測溫度用符號擴展的16位數(shù)字量方式串行輸出,其工作電源既可在遠端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生，多個DS18B20可以并聯(lián)到三根或者兩根線上,CPU只需一根端口線就能與多個DS18B20通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。從而可以看出DS18B20可以非常方便的被用于遠距離多點溫度檢測系統(tǒng)。DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM,溫度傳感器，非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL，高速暫存器.

在硬件上,DS18B20與單片機的連接有兩種方法，一種是Vcc接外部電源，GND接地，I/O與單片機的I/O線相連；另一種是用寄生電源供電，此時UDD、GND接地,I/O接單片機I/O。無論是內(nèi)部寄生電源還是外部供電，I/O口線要接5KΩ左右的上拉電阻。3。1.3顯示模塊本設(shè)計顯示電路采用LM016L來顯示測量得到的溫度值。

LM016L液晶模塊采用HD44780控制器,hd44780具有簡單而功能較強的指令集，可以實現(xiàn)字符移動，閃爍等功能，LM016L與單片機MCU通訊可采用8位或4位并行傳輸兩種方式,hd44780控制器由兩個8位寄存器，指令寄存器(IR)和數(shù)據(jù)寄存器（DR）忙標志（BF），顯示數(shù)RAM（DDRAM），字符發(fā)生器ROMA（CGOROM）字符發(fā)生器RAM(CGRAM）,地址計數(shù)器RAM（AC)。IR用于寄存指令碼，只能寫入不能讀出.DR用于寄存數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)由內(nèi)部操作自動寫入DDRAM和CGRAM，或者暫存從DDRAM和CGRAM讀出的數(shù)據(jù)。BF為1時，液晶模塊處于內(nèi)部模式，不響應外部操作指令和接受數(shù)據(jù)，DDTAM用來存儲顯示的字符，能存儲80個字符碼。CGROM由8位字符碼生成5*7點陣字符160種和5＊10點陣字符32種。CGRAM是為用戶編寫特殊字符留用的，它的容量僅64字節(jié)，可以自定義8個5*7點陣字符或者4個5*10點陣字符，AC可以存儲DDRAM和CGRAM的地址,如果地址碼隨指令寫入IR，則IR自動把地址碼裝入AC,同時選擇DDRAM或CGRAM。LM016L液晶模塊的引腳功能如表3所示：LM016L引腳功能表表33.2軟件設(shè)計3。2.1溫度采集CPU對DS18B20的訪問流程是：先對DS18B20初始化，再進行ROM操作命令，最后才能對存儲器操作,數(shù)據(jù)操作.DS18B20每一步操作都要遵循嚴格的工作時序和通信協(xié)議。如主機控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換這一過程，根據(jù)DS18B20的通訊協(xié)議，須經(jīng)三個步驟：每一次讀寫之前都要對DS18B20進行復位，復位成功后發(fā)送一條ROM指令，最后發(fā)送RAM指令,這樣才能對DS18B20進行預定的操作.流程圖如圖5所示。開始開始返回圖6返回圖53。2.2鍵盤輸入3＊4的鍵盤與單片機I/O口相連。采用列掃描的方式掃描鍵盤,按下鍵盤，則該按鍵出行列接通，I/O口輸入為低電平，則此時便可將所按鍵的值輸入單片機，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后便可輸出顯示在LCD上。因為鍵盤的制造工藝不同，在按下鍵盤過程中，若手一晃,結(jié)果按鍵就會抬起極小的一段時間，此時單片機檢測到的就是有一個抬手后又按了一個鍵子,這是我們所不希望的，所以在鍵盤輸入時加個按鍵延時以消除抖動。即按鍵后，過一段時發(fā)現(xiàn)還是按鍵的就認為一直是按鍵的，此時單片機可以寫程序此為一次按鍵。所以要加除抖是用來防止失誤或手抖造成的錯誤按鍵.3.2.3LED顯示LM016L的寄存器選擇控制表如表4所示。LM016L選擇控制表表4注：關(guān)于E=H脈沖——開始時初始化E為0，然后置E為1，再清0。

LM016L顯示的流程圖如圖7所示。延時延時圖73.3調(diào)試本次課程設(shè)計完成了基于單片機AT89C51的溫度測量與控制系統(tǒng)的設(shè)計方案與軟硬件實現(xiàn).系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊，單片機控制模塊，顯示模塊和溫度設(shè)置模塊，報警模塊和LED顯示模塊六個部分。文中對每個部分功能、實現(xiàn)過程作了詳細介紹。完成了課題既定的任務(wù),基本達到了預期的目標。能夠進行兩位數(shù)溫度的測定與控制。

該系統(tǒng)在輸入了預設(shè)溫度后將預設(shè)溫度與測定溫度進行比較，當測定溫度高于預設(shè)溫度是蜂鳴器啟動一段時間進行報警，如仿真圖8;當測定溫度等于預設(shè)溫度時LED燈閃爍提醒，如仿真圖9；當測定溫度低于傳感器溫度是繼電器啟動2S,如仿真圖10.圖8

測定溫度高于預設(shè)溫度圖9

測定溫度等于預設(shè)溫度圖10測定溫度低于預設(shè)溫度結(jié)論本次課設(shè)軟件和硬件相結(jié)合,有相當大的難度，同時也有很大的實用性.在做課程設(shè)計的過程中，我的理論和實踐水平都有了較大的提高。并且我熟練掌握了單片機硬件設(shè)計和接口技術(shù)，同時對溫度傳感器的原理及應用有了一定的了解，掌握了各種控制電路及其相關(guān)元器件的使用。通過此次對溫度測量與控制系統(tǒng)的設(shè)計，我們學會了怎樣把所學的書本知識應用于實踐中去，并學會了如何去思考整個控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計。實踐過程中我們遇到了一些困難,但在解決問題的過程中,我們學會了團隊合作精神和怎樣發(fā)現(xiàn)問題、分析問題，進而解決問題。此次課程設(shè)計不僅增強了我們學習專業(yè)課的興趣，而且給了我們勇氣和信心，更重要的是它為我們以后的學習指明了方向.參考文獻[1]雄壯.陳策.程序設(shè)計技術(shù)（第三版）［M］。重慶：重慶大學出版社。2008。02

[2］張毅剛。單片機原理與應用設(shè)計[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008年[3］杜洋．18B20溫度傳感器應用解析[Z］。2009[4］付華圓，鄒洪波，魯仁全．基于MSP430F149的溫濕度測控儀設(shè)計［J]．機謄工程，201l，28(4）［5］鄭海菊，李娟，趙友剛．基于MSP430F149的便攜式溫濕度監(jiān)測儀的設(shè)計[J］．青島農(nóng)業(yè)大學學報（自然科學版），2010，27(2)：15