辽宁工业大学
电子综合设计与制作（论文）题目：多点温度检测系统
院（系）：电子与信息工程学院
专业班级：电子092班
学号：090404051
学生姓名：胡贺强
指导教师：
教师职称：
起止时间：2012.12.29—2013.1.11
课程设计（论文）任务及评语
注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算
摘要
随着社会的进步和工业技术的发展，人们越来越重视温度因素，许多产品对温度范围要求严格，而目前市场上普遍存在的温度检测仪器大都是单点测量，同时有温度信息传递不及时、精度不够的缺点，不利于工业控制者根据温度变化及时做出决定。在这样的形式下，开发一种能够同时测量多点，并且实时性高、精度高，能够综合处理多点温度信息的测量系统就很有必要。本课题以AT89C51单片机系统为核心，能对多点的温度进行实时巡检。DS18B20是一种可组网的高精度数字式温度传感器，由于其具有单总线的独特优点，可以使用户轻松地组建起传感器网络，并可使多点温度测量电路变得简单、可靠。本文结合实际使用经验，介绍了DS18B20数字温度传感器在单片机下的硬件连接及软件编程，并给出了软件流程图。
关键词：温度测量；单总线；数字温度传感器；单片机
第1章方案论证比较与选择 (1)
1.1引言 (1)
1.2方案论证 (1)
1.3方案的比较与选择 (2)
1.4方案的阐述与论证 (2)
第2章硬件电路设计 (4)
2.1温度传感器 (4)
2.2单片机系统设计 (8)
2.3显示电路设计 (10)
2.4键盘电路设计 (11)
2.5报警电路设计 (13)
2.6通信模块设计 (13)
第3章软件设计 (14)
3.1系统主程序流程图 (14)
3.2传感器程序设计 (15)
3.3显示程序设计 (17)
3.4键盘程序设计 (18)
3.5报警程序设计 (20)
3.6通信模块程序设计 (20)
第4章设计总结 (21)
参考文献 (22)
附录Ⅰ：元器件清单 (23)
附录Ⅱ：主电路图 (24)
附录Ⅲ：程序清单 (25)
第1章方案论证比较与选择
1.1引言
温度测量的方案有很多种，可以采用传统的分立式传感器、模拟集成传感器以及新兴的智能型传感器。对于控制系统可以采用计算机、单片机等。
1.2方案论证
设计方案一
采用模拟分立元件，如电容、电感或晶体管等非线形元件，实现多点温度的测量及显示，该方案设计电路简单易懂，操作简单，且价格便宜，但采用分立元件分散性大，不便于集成数字化，而且测量误差大。
设计方案二
本方案采用AT89C51单片机为核心，通过温度传感器AD590采集温度信号，经信号放大器放大后，送到A/D转换芯片，最终经单片机检测处理温度信号。
采用该方案技术已经成熟，AD转换电路设计较烦琐，而且使用AD590进行温度检测必须对冷端进行补偿，以减小误差。
设计方案三
本设计运用主从分布式思想，由一台上位机（PC微型计算机），下位机（单片机）多点温度数据采集，组成两级分布式多点温度测量的巡回检测系统。该系统采用RS-232串行通讯标准，通过上位机（PC）控制下位机（单片机）进行现场温度采集。温度值既可以送回主控PC进行数据处理，由显示器显示。也可以由下位机单独工作，实时显示当前各点的温度值，对各点进行控制。
下位机采用的是单片机基于数字温度传感器DS18B20的系统。DS18B20利用单总线的特点可以方便的实现多点温度的测量，轻松的组建传感器网络，系统的抗干扰性好、设计灵活、方便，而且适合于在恶劣的环境下进行现场温度测量。本系统可以应用在大型工业及民用常温多点监测场合。如粮食仓储系统、楼宇自动化系统、温控制程生产线之温度影像检测、医疗与健诊的温度测试、空调系统的温度检测、石化、机械等。系统框图如下
图1.1 系统框图
1.3方案的比较与选择
基于数字式温度计DS18B20的温度测量仪的硬软件开发过程，DS18B20将温度信号直接转换为数字信号，实现了与单片机的直接接口，从而省去了信号调理电路。该仪器电路简单、功能可靠、测量效率高，很好地弥补了传统温度测量方法的不足。相对与方案1，在功能、性能、可操作性等方面都有较大的提升。相对与方案2，硬件电路简单，易于操作，具有更高的性价比，更大的市场。所以我采用方案3完成本设计。
1.4方案的阐述与论证
方案三以DS18B20为传感器、AT89C51单片机为控制核心组成多点温度测试系统，该系统包括传感器电路、键盘与显示电路、串口通信电路等组成部。采用美国Dallas 半导体公司推出的数字温度传感器DS18B20，属于新一代适配微处理器的智能温度传感器。它具有独特的单总线接口，仅需要占用一个通用I/0端口即可完成与微处理器的通信。全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集要求通过简单的编程实现9～12位的数字值读数方式。其可以分别93．75ms和750ms内完成9位和12位的数字量，最大分辨率为0.0625℃，而且从DS18B20读出或写入DS18B20的信息仅需要一根口线(单线接口)读写。
它有如下的性能特点：
1)独特的单线接口，既可通过串行口线，也可通过其它I/O口线与微机接口，无需变换其它电路，直接输出被测温度值；
2)多点能力使分布式温度检测应用得以简化；
3)不需要外部元件；
4) 既可用数据线供电，也可采用外部电源供电；
5)不需备份电源；
6) 测量范围为-55～+125℃，固有测温分辨率为0．5℃；
7)通过编程可实现9～12位的数字读数方式；
8)用户可定义非易失性的温度告警设置；
9)警告搜索命令能识别和寻址温度在编定的极限之外的器件(温度警告情况)；
10)应用范围包括恒温控制、工业系统、消费类产品、温度计或任何热敏系统。以上特性使得DS18B20非常适用于构建高精度、多点温度测量系统。
根据DS18B20以上的特点我选用方案三来实现本课题。
2.1温度传感器
1.温度传感器选用细则
现代传感器在原理与结构上千差万别，如何根据具体的测量目的、测量对象以及测量环境合理地选用传感器，是在进行某个量的测量时首先要解决的题。当传感器确定之后，与之相配套的测量方法和测量设备也就可以确定了。测量结果的成败，在很大程度上取决于传感器的选用是否合理。
2.温度传感器DS18B20
DS18B20型单线智能温度传感器，属于新一代适配微处理器的智能温度传感器。全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。与传统的热敏电阻相比，它能够直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现9～12位的数字值读数方式。其可以分别93．75ms和750ms内完成9位和12位的数字量，最大分辨率为0．0625℃，而且从DS18B20读出或写入DS18B20的信息仅需要一根口线(单线接口)读写。
DS18B20的性能特点
单线数字化智能集成温度的传感器，其特点是：
DSI8B20可将被测温度直接转换成计算机能识别的数字信号输出，温度值不需要经电桥电路先获取电压模拟量，再经信号放大和A／D转换成数字信号，解决了传统温度传感器存在的因参数不一致性，在更换传感器时会因放大器零漂而必须对电路进行重新调试的问题，使用方便．
DS18B20能提供9到12位温度读数，精度高，且其信息传输只需1根信号线，与计算机接口十分简便，读写及温度变换的功率来自于数据线而不需额外的电源．每一个DS18B20都有一个惟一的序列号，这就允许多个DS18B20连接到同一总线上．尤其适合于多点温度检测系统．
负压特性：当电源极性接反时，DS18B20虽然不能正常工作，但不会因发热而烧毁正是由于具有以上特点，DS18B20在解决各种误差、可靠性和实现系统优化等方面与传统各种温度传感器相比，有无可比拟的优越性，因而广泛应用于过程控制、环境控制、建筑物、机器设备中的温度检测。
DS18B20与单片机的典型接口设计
DS18B20测温系统具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少等优
点。Dsl8B20与单片机的硬件连接有两种方法：一是Vcc接外部电源，GND接地，I/0与单片机的I/0线相连；二是用寄生电源供电，此时,~UDD和GND接地，I/0接单片机I/0。无论是哪种供电方式，I/0口线都要接4．7k Q左右的上拉电阻。图4给出了DSl8B20与微处理器的典型连接。
DS18B20寄生电源供电方式：
在寄生电源供电方式下，DS18B20从单线信号线上汲取能量：在信号线DQ处于高电平期间把能量储存在内部电容里，在信号线处于低电平期间消耗电容上的电能工作，直到高电平到来再给寄生电源（电容）充电。
独特的寄生电源方式有三个好处：进行远距离测温时，无需本地电源；可以在没有常规电源的条件下读取ROM；电路更加简洁，仅用一根I/O口实现测温。
要想使DS18B20进行精确的温度转换，I/O线必须保证在温度转换期间提供足够的能量，由于每个DS18B20在温度转换期间工作电流达到1mA，当几个温度传感器挂在同一根I/O线上进行多点测温时，只靠4.7K上拉电阻就无法提供足够的能量，会造成无法转换温度或温度误差极大。
因此，该电路只适应于单一温度传感器测温情况下使用，不适宜采用电池供电系统中。并且工作电源VCC必须保证在5V，当电源电压下降时，寄生电源能够汲取的能量也降低，会使温度误差变大。
（1）DS18B20寄生电源强上拉供电方式：
为了使DS18B20在动态转换周期中获得足够的电流供应，当进行温度转换或拷贝到E2存储器操作时，用MOSFET把I/O线直接拉到VCC就可提供足够的电流，在发出任何涉及到拷贝到E2存储器或启动温度转换的指令后，必须在最多10μS内把I/O 线转换到强上拉状态。在强上拉方式下可以解决电流供应不走的问题，因此也适合于多点测温应用，缺点就是要多占用一根I/O口线进行强上拉切换。
（2）DS18B20的外部电源供电方式：
在外部电源供电方式下，DS18B20工作电源由VDD引脚接入，其VDD端用3～5．5V 电源供电，此时I/O线不需要强上拉，不存在电源电流不足的问题，可以保证转换精度，同时在总线上理论可以挂接任意多个DS18B20传感器，组成多点测温系统。注意：在外部供电的方式下，DS18B20的GND引脚不能悬空，否则不能转换温度，读取的温度总是85℃。
（3）DS18B20 的内部结构：
它主要包括寄生电源、温度传感器、64 位激光ROM 单线接口、存放中间数据的高速暂存器(内含便笺式RAM)，用于存储用户设定的温度上下限值的TH 和TL 触发器
存储与控制逻辑、8 位循环冗余校验码(CRC)发生器等七部分。64位光刻ROM 的排列是：开始8位是产品类型标号，接着的48位是该DS18B20自身的序列号，最后8位是前面56位的循环冗余校验码。光刻R0M 的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这可实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。暂存存储器包含了8个连续字节，前2个字节是测得的温度信息，第1个字节的内容是温度的低8位，第2个字节是温度的高8位。第3个和第4个字节是TH、TL的易失性拷贝，第5个字节是结构寄存器的易失性拷贝，这3个字节的内容在每一次上电复位时被刷新。第6、7、8个字节用于内部计算。第9个字节是冗余检验字节
（4）DS18B20 的测温原理：
DS1820测温原理如下图所示。图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。
高温度系数晶振随温度变化其振荡频率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在-55℃所对应的一个基数值。计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，计数器1的预置将重新被装入，计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，DS1 8B20测量温度原理停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。
在正常测温情况下，DS18B20 的测温分辨力为0.5℃，可采用下述方法获得高分辨率的温度测量结果：首先用DS18B20 提供的读暂存器指令(BEH)读出以0.5℃为分辨率的温度测量结果，然后切去测量结果中的最低有效位(LSB)，得到所测实际温度的整数部分TZ，然后再用BEH 指令取计数器1 的计数剩余值CS 和每度计数值CD。考虑到DS18B20测量温度的整数部分以0.25℃、0.75℃为进位界限的关系，实际温度TS 可用下式计算：TS=(TZ－0.25℃) ＋(CD－CS)/CD
（5）警告信号：
DS18B20 完成温度转换后，就把测得的温度值与TH、TL 作比较。若T>TH 或T （6）CRC 的产生： 在64 位ROM 的最高有效字节中存有循环冗余校验码(CRC)。主机根据ROM 的前56 位来计算CRC 值，并和存入DS18B20 中的CRC 值作比较，以判断主机收到的ROM 数据是否正确。CRC 的函数表达式为：CRC=X8＋X5＋X4＋1。此外，DS18B20 尚需依上式为暂存器中的数据来产生一个8位CRC 送给主机，以确保暂存器数据传送无误。在本 课题中采用四个数字式温度传感器DS18B20与单片机89C51连接如下图 (7) DS1820使用中注意事项 DS18B20虽然具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少等优点，但在实际应用中也应注意以下几方面的问题： ①较小的硬件开销需要相对复杂的软件进行补偿，由于DS18B20与微处理器间采用串行数据传送，因此，在对DS18B20进行读写编程时，必须严格的保证读写时序，否则将无法读取测温结果。 ②在DS18B20的有关资料中均未提及单总线上所挂DS18B20数量问题，容易使人误认为可以挂任意多个DS18B20，在实际应用中并非如此。当单总线上所挂DS18B20超过8个时，就需要解决微处理器的总线驱动问题，这一点在进行多点测温系统设计时要加以注意。 ③连接DS18B20的总线电缆是有长度限制的。试验中，当采用普通信号电缆传输长度超过50m 时，读取的测温数据将发生错误。当将总线电缆改为双绞线带屏蔽电缆时，正常通讯距离可达150m ，当采用每米绞合次数更多的双绞线带屏蔽电缆时，正常通讯距离进一步加长。这种情况主要是由总线分布电容使信号波形产生畸变造成的。因此，在用DS18B20进行长距离测温系统设计时要充分考虑总线分布电容和阻抗匹配问题。 ④在DS18B20测温程序设计中，向DS18B20发出温度转换命令后，程序总要等待DS18B20的返回信号，一旦某个DS18B20接触不好或断线，当程序读该DS18B20时，将没有返回信号，程序进入死循环。这一点在进行DS18B20硬件连接和软件设计时也要给予一定的重视。 2.2单片机系统设计 复位电路：无论哪种单片机，都会涉及到复位电路。如果复位电路不可靠，在工作中就有可能出现“死机”，“程序走飞”等现象。所以，一个单片机复位电路的好坏，直接影响到整个系统工作的可靠性。复位操作完成单片机片内电路的初始化，使单片机从一种确定的状态开始运行。当89c51单片机的复位引脚RST 出现5ms以上的高电平时，单片机就完成了复位操作，如果RST持续为高电平，单片机就处于循环复位状态，而无法执行程序，因此要求单片机复位后能脱离复位状态。复位操作通常有上电和开关复位。上电复位要求接通电源后，自动实现复位操作。开关复位要求在电源接通的条件下，在单片机运行期间，如果发生死机，用按钮开关操作使单片机复位。常用的上电复位且开关复位电路如图 3.6所示，上电后，由于电容充电，使RST持续一段高电平时间。当单片机已在运行之中时，按下复位键也能使RST持续一段时间的高电平，从而实现上电且开关复位的操作。单片机的复位操作使单片机进入初始化过程，其中包括是程序计数器PC=0000H，P0-P3=FFH，SP=07H，其他寄存器处于零，程序从0000H地址单元开始执行，单片机复位后不改变片内RAM区中的内容。 时钟电路： 脚XTAL1和XTAX2外接晶体振荡器，就够成了内部振荡方式。由于单片机内部有一个高增益反相放大器，当外接晶振后，就构成了自激振荡器并产生振荡时钟脉冲。晶振通常选用6MHZ、12MHZ或24MHZ。内部振荡器方式如下。如图3.7，电容器C1、C2起稳定振荡频率、快速起振的作用，电容值一般为5-30PF。内部振荡方式所得的时钟信号比较稳定。外部振荡方式是把已有的时钟信号引入单片机 内，这种方式适于用于用来使单片机的时钟与外部信号保持一致。 串口：串行通信是CPU 与外界交换的一种基本方式。单片机运用于数据采集或工业控制时，往往作为前端机安装在工作现场，远离主机，现场数据采用串行通信方式主机并进行处理，以降低通信成本，提高通信可靠性。51系列单片机自身有全双工的异步通信接口，通过软件编程，它可以作为通用异步接受和发送器使用，也可作为同步移位寄存器。 89c51单片机串口主要由两个数据缓冲寄存器SBUF 和一个输入移位寄存器组成，其内部还有一个串行控制寄存器SCON 和一个波特率发生器。接受缓冲器与发送缓冲器占用同一个地址99H ，其名称亦同样为SBUF 。CPU 写SBUF ，一方面修改发送寄存器，同时启动数据串行发送；读SBUF ，就是读接受寄存器，完成数据的接受。特殊功能寄存器SCON 用以存放串行口的控制和状态信息。根据对其写的控制字决定工作方式，从而决定波特率发生器的时钟是来自系统时钟还是来自定时器T1。特殊功能寄存器PCON 的最高位SMOD 为串行口波特率的倍增控制位。 89c51单片机的串行口正是通过对上述专用寄存器的设置，检测与读取来管理串行通信。在进行通信时，外界的串行数据是通过引脚RXD 输入的。输入数据先逐位进入输入移位寄存器，在送入接受SBUF 。在此采用了双缓冲结构，为了避免在接受到第二帧数据之前，CPU 未及时响应接受器的前一帧的中断请求而把前一帧数据读走，造成两帧数据重叠的错误。对于发送器，因为发送时CPU 是主动的，不会产生写重叠问题，不需要双缓冲器结构，为了保持最大传送速率，仅用了SBUF 一个缓冲器。 I/O 口：计算机对外设进行数据操作时，外设的数据是不能直接连到CPU 的数据线上的，必须经过接口。这是由于CPU 的数据线是外设或存储器和CPU 进行数据传输的唯一公共通道，为了使数据线的使用对象不产生使用总线的冲突，以及协调快速的CPU 和慢速的外设，CPU 和外设之间必须有接口电路，接口起着缓冲、锁存数据、地址译 码、信息格式转换、传递状态、发布命令等功能，I/O 接口有并行接口、串行接口、定时/计数器、A/D 、D/A 等，根据外设的不同情况的应用要求，选择不同的接口。单片机的I ／0 口一般是双向的． 既可以做输入． 也可以做输出。以5 1系列为例，其P0、P 1、P2、P3均为双向口，且可位操作。 89c51单片机内部有P0、P1、P2、P3四个8位双向I/O 口，外设可直接连接于这几个接口上，而无须另加接口芯片。P0-P3的每个端口可以按字节输入或输出，也可以按位进行输入或输出，共32根口线，用作控制十分方便。P0口为三态双向口，能带8个TTL 电路。P1、P2、P3口为准双向口，负载能力为4个TTL 电路，如果外设需要的驱动电流大，可加接驱动器。 2.3 显示电路设计 本课题要将传感器的温度信号和键盘输入的控制信号都显示出来，利用单片机89c51传输控制信号。本课题要用到MAXIM 公司生产的MAX7219串行LED 驱动显示器， 此显示器具有接口简单．占用资源少、控制灵活方便、LED级联扩展便利的优点。MAX7219是串行输出共阴极显示驱动芯片，每片可驱动8个LED，具有级联功能可控制更多的LED 。MAX7219为24引脚芯片，除与LED显示相连的线外，与微控制器只需3根连线相接：芯片端管脚分别为CLK.DIN．LOAD，其中CLK为时钟输入端，DIN为数据输入端，LOAD为锁存信号。MAX7219的工作时序为：时钟的上升沿MAX7219把DIN引脚数据移入内部移位寄存器，在时钟下降沿MAX7219把数据移向DOUT端，而LOAD的上升沿则锁存最后移入的16位串行数据。对MAX7219的控制操作很方便，其片内具有8个位寄存器和6个控制寄存器．位寄存器对应LED的具体内容，控制寄存器决定LED的工作方式。控制寄存器分别为：不工作方式寄存器、译码方式寄存器、亮度控制寄存器。 MAX7219是在脉冲控制下工作的，因此其抗干扰就更为重要。一般在其电源和地之间接一十几pf的电容。另外，当MAX72l9和其他串行芯片共用I/O引脚时，最好在其外边加一上拉电阻。P1口内部有上拉电阻，如不在其外部接上拉电阻，有时出现驱动能力不足的现象。 要用MAX7219控制多于8个的LED时，可以将多个MAX7219级联使用。各芯片的CLK 和LOAD端并接在一起。上一级MAX7219的DOUT端接下一级的D 端。级联显示时，如欲控制次级的MAX7219，只需向前几级的MAX7219的不工作方式寄存器送空操作数：本级则送欲显示的数据。另外，需注意，LOAD信号只需执行一次清O和置位，分别在整个过程的始末。即：级联调用WrTwoByte()程序时，应将程序里的LOAD清O和置位语句屏蔽掉。只在级联显示的开始和最后分别将LOAD置O和1。具体连接如下图： 2.4键盘电路设计 键盘一般采用行列扫描方式来设计。行列扫描是指：把键盘按键排列成n行×m 列的n×m行列点阵，使用软件或硬件的方法对其行、列分别进行扫描，从而判断是否有键按下，并获得扫描码。当无键按下时，行线与列线断开，所有列线均为高电平。当有一个键按下时，则与此键对应的行线与列线接通。如此行线为低电平，则此列线也为低电平。为确定是否有键按下，CPU先通过并行输出口使所有的行线为低电平，然后通过并行输入口读入列信号，若为全“1”，则没有键按下，若有一个为“0”，则表示有一个键已按下。若有一个为“0”，则表示有一个键已按下。为消去按下时的抖动现象，程序延迟20ms后再判断具体是哪一个键按下先将第一行置为低电平，然后读入列信号，若有一个为“0”，则按下的键在此行；若为全“1”，则按下的键不在此行，再将下一行置为低电平，并测试列信号。 如果在最后一行也为低电平时仍未找到按下的键，则认为刚才有键按下的情况为误动作。对找到的键，进行分析并处理。当按键时间较为短促时，系统判断不到有键按下。经测试，按键在按下或释放时，通常伴随着几ms到十几ms的触点抖动，然后才能稳定下来。在触点抖动期间检测按键的通断状态，会导致一次按键或释放被错误地认为是多次操作。所以，当检测到有键按下或释放时，应通过软件延时20 ms左右，避开触点抖动的影响。去抖时间既不能太短也不能太长：如果时间太短，无法起到去抖作用；如果时间太长，超过了键按下的持续时间，则会判不到按键。软件去抖时间不宜太短也不宜太长，定为20ms 。本设计使用行列扫描方式，其电路原理图如下图所示。 本课题使用行列扫描方式，在单片机的P1口上连接上4*4的键盘，单片机扫描键盘，如果有键按下，单片机会根据键码执行相应的程序，使整个系统的功能更加完善。 2.5 报警电路设计 为了实现多点温度检测报警系统，本课题采用AT89C51单片机作为主控制器，采用扫描的方式对多点DS18B20温度传感器获取对应该位置的温度值，经处理后通过串口可以立即发送到上位机，如温度不在设定的范围内，给出报警信号。系统总体硬件电路如图所示 2.6 通信模块设计 如前所述，本文采用MAX232作为PC 机与单片机的串行通信接口芯片。硬件连接时，可从MAX232中的2路发送器和接收器中任选一路，只要注意发送与接收的引脚对应关系即可。接口电路如图所示 图2.7 报警电路 图2.8 通信模块电路 3.1系统主程序流程图 系统软件设计主要包括系统程序和流程图，根据整个系统的要求，完成温度的测量与控制必须经过以下几个步骤：单片机接受传感器的温度信号，并通过MAX7219驱动显示出来，单片机扫描键盘，接受控制信号，并将温度显示出来，若温度不在范围内则发出报警。 3.2传感器程序设计 DS18B20在一根I/O线上读写数据，因此，对读写的数据位有着严格的时序要求，只有严格遵守通讯协议才能保证数据传输的正确性和完整性。所有时序均以主机为Master，单总线器件为Slave，每次数据的传输均从主机启动写时序开始，如果要求单总线器件回送数据，则在写命令后，主机需启动读时序完成数据接收。数据和命令的传输都是低位在先。 （1）DS18B20的复位时序 unsigned char ow_reset(void) { unsigned char presence; DQ = 0; // 将 DQ 线拉低 delay(36); // 保持 DQ = 1; // DQ返回高电平 delay(5); // 等待存在脉冲 presence = DQ; // 获得存在信号 delay(30); // 等待时间隙结束 return(presence); // 返回存在信号，0 = 器件存在, 1 = 无器件} （2）DS18B20的读时序 DS18B20的读时序分读0时序和读1时序两个过程。读时序是主机先把单总线拉低，在之后的l5 s内必须释放单总线，以便将数据传输到单总线上。DS18B20完成一个读时序至少需要60s。 unsigned char read_bit(void) { unsigned char i; DQ = 0; //将DQ 拉低开始读时间隙 _nop_(); _nop_(); DQ = 1; // then return high for (i=0; i<3; i++); // 延时15μs return(DQ); // 返回 DQ 线上的电平值 } unsigned char read_byte(void) { unsigned char i; unsigned char value = 0; for (i=0;i<8;i++) { // 读取字节，每次读取一个字节if(read_bit()) { value |= 0x01< } delay(8); } return(value); } （3）DS18B20的写时序 DS18B20的写时序也分为写0时序和写1时序两个过程。写0时序和写1时序的要求不同，写0时，单总线要被拉低至少60μs，保证DS18B20能够在15-45μs之间正确采样I/O总线上的“0”电平。写1时，单总线被拉低，在之后的15μs内必须释放单总线。 void write_bit(char bitval) { DQ = 0; // 将DQ 拉低开始写时间隙 _nop_(); _nop_(); if(bitval==1) DQ =1; // 如果写1，DQ 返回高电平 delay(8); // 在时间隙内保持电平值， DQ = 1; // Delay函数每次循环延时13μs，因此delay(8) = 105μs } void write_byte(char val) { unsigned char i; unsigned char temp; 8路巡回检测、报警系统 一、摘要 随着电子技术的发展，家用电器和办公设备的智能化、系统化已成为发展趋势，而这些高性能几乎都要通过电子电路实现。同时，温度作为与我们生活息息相关的一个环境参数，对其的测量和研究也变得极为重要。本实验基于数字、模拟电子电路相关知识，实现了8路温度巡回检测、报警系统。此系统包括555时钟电路、计数与译码显示电路、拨码开关和数据选择电路、蜂鸣报警电路、电压比较电路、Pt100测温电路等模块。各模块焊接前均用Multisim软件对电路进行了仿真。8路通道中，有6路采用拨码开关实现对通道的工作状态模拟，1路采用滑动变阻器与窗口比较器实现通道的工作状态模拟，还有1路为热电阻Pt100的测温电路，且后两路通道均设置两个阈值，可检测系统工作状态是否处于正常范围之内。该系统能够对多个通道的工作状态（如温度）是否正常进行巡回检测。当某一通道出现故障（如超温）时，由巡回检测系统发出报警并显示故障的通道号，故障排除后，系统可继续进行巡回检测。 二、设计任务 2.1 设计选题 选题八：8路巡回检测、报警系统的设计与实现 2.2 设计任务要求 （1）基本要求：用十进制计数器、数据选择器、显示译码器和适当门电路设计一个8路循环检测报警器，循环检测周期不超过8秒。当某一路出现故障（如超温）时停止检测，并且发出报警和显示故障的通道号； （2）扩展要求1：电源电压模拟：要求采用滑动变阻器设计与实现2路电源电压输出的模拟。电压比较器可设定上、下限电压报警值； （3）扩展要求2：实现1路热电阻Pt100的测温电路。 三、方案设计与论证 接通电源后，555芯片在3口输出10Hz的时钟信号，在此信号的控制下，74ls160开始在0~7内循环计数，通过QA，QB，QC，QD输出BCD码到74ls47和74ls151的A，B，C端口。八路通道的电压输出值送入74LS151八路数据选择器的D0~D7端，74LS151的Y和~W互为反码形式输出，Y接74LS160的控制端ENT，~W接蜂鸣器。正常情况下，~W输出为低电平，无法驱动三极管，蜂鸣器不响。当有某一路或多路出现故障时，Y端输出为低电平，计数器74LS160停止计数，QA，QB,QC输出数据保持为出现故障时接受的二进制码，通过译码器在共阳数码管上显示的是一个不变的值，即故障通道号，~W端输出一个高电平，三极管导通，蜂鸣器响。系统方框图见图1： 图1 系统方框图 此系统全部使用硬件搭建，未使用单片机，无需编程，芯片采用了74系列，在 计算机硬件（嵌入式）综合实践 设计报告 温度检测系统设计与制作 一．系统概述 1. 设计内容 本设计主要从硬件和软件部分介绍了单片机温度控制系统的设计思路，简单说明如何实现对温度的控制，并对硬件原理图和程序框图作了简洁的描述。还介绍了在单片机控制系统的软硬件设计中的一些主要技术关键环节，该系统主要以AT89S52单片机为核心, 同时利用DS18B20温度传感器采集温度，采用4位LED 显示管实施信息显示。 AT89S52单片机设计的温度检测电路是本次设计的主要内容，是整个单片机温度控制系统设计中不可缺少的一部分，该系统对温度进行实时采集与检测。本设计介绍的单片机自动控制系统的主要内容包括：系统概述、元器件选择、系统理论分析、硬件设计、部分软件设计及主要技术性能参数。 2. 元器件选择 单片机AT89S52：1个 22uF电容：2个 电阻：1个 万能板：1个 杜邦线：若干 单排排针：若干 DS18B20温度传感器：2个 4位LED显示管：1个 二．软件功能设计及程序代码 1.总体系统设计思想框图如下： 单片机应用 软件调试 软件编程 系统测试和调试 系统集成 硬件调试 选择单片机芯片 定义系统性能指标 硬件设计 2.主程序流程图 3.DS18B20数据采集流程图 4.程序代码 ①、温度记录仪 #include<> #include<> #include<> #include<> #include<> #include<> bit rec_flag=0;.",1); display(l2," ",1); eeprom_format(); display(l1,"Format Successed",1); longdelay(3); break; } if(ser_rec=='N') break; if(autobac_tim>10) break; } autobac_tim=0; break; case 'D':",1); display(l2," ",1); RDTP=512;",1); display(l2," ",1); ****公司 温湿度自动监测系统 验 证 方 案 使用前验证□定期验证□停用时间超过规定时限验证 二〇一六年三月 验证报告会签单 验证报告审批单 ****公司 温湿度自动监测系统验证方案 目录 一、验证概述、范围、术语 二、验证目的 三、验证实施方式 四、验证依据及标准 五、验证分工职责及计划 六、验证项目 6.1验证依据、采用文件验证及系统技术资料确认 6.2测点终端安装数量及位置确认； 6.3性能确认 6.3.1采集、传送、存储数据以及报警功能的确认； 6.3.2监测设备的测量范围和准确度确认； 6.3.3系统与温湿度调控设施无联动状态的独立安全运行性能确认；6.3.4系统在断电、计算机关机状态下应急性能确认 6.3.5防止用户修改、删除、反向导入数据等功能确认。 七、偏差处理 八、验证结论 九、评价及预防措施 十、再验证（定期验证、停用时间超过规定时限验证） ****有限公司 温湿度自动监测系统验证报告 一、验证概述、范围、术语 1.1验证概述： 新修订《药品经营质量管理规范》（以下简称药品GSP）经国家食品药品监督管理总局局务会议审议通过并正式发布，并已于2015年6月25日起正式实施，根据《药品经营质量管理规范》（国家食品药品监督管理总局令第13号）及其相关附录《验证管理》第六条规定的要求，企业在储存药品的仓库的设备中应配备温湿度自动监测系统（以下简称系统），对温湿度监测系统进行使用前验证、定期验证及停用时间超过规定时限的验证即成为药品批发企业运行符合新修订规范的必然选择。该系统的应当符合以下条件要求： 1.1.1系统应当对药品储存过程的温湿度状况进行实时自动监测和记录。 1.1.2系统由测点终端、管理主机、不间断电源以及相关软件等组成。各测点终端能 够对周边环境温湿度进行数据的实时采集、传送和报警；管理主机能够对各测点终端监测的数据进行收集、处理和记录，并具备发生异常情况时的报警管理功能。 1.1.3系统温湿度数据的测定值应当按照《规范》第八十五条的有关规定设定。 1.1.4系统应当自动生成温湿度监测记录，内容包括温度值、湿度值、日期、时间、 测点位置、库区等。 1.1.5系统温湿度测量设备的最大允许误差应当符合以下要求：测量范围在0℃～ 40℃之间，温度的最大允许误差为±0.5℃；相对湿度的最大允许误差为±5％RH。 1.1.6系统应当自动对药品储存过程中的温湿度环境进行不间断监测和记录。系统应 当至少每隔1分钟更新一次测点温湿度数据。在药品储存过程中至少每隔30分钟自动记录一次实时温湿度数据，当监测的温湿度值超出规定范围时，系统应当至少每隔2分钟记录一次实时温湿度数据。 1.1.7当监测的温湿度值达到设定的临界值或者超出规定范围，系统应当能够实现就 地和在指定地点进行声光报警，同时采用短信通讯的方式，向至少3名指定人员发出报警信息。当发生供电中断的情况时，系统应当采用短信通讯的方式， 无线测温技术方案 (基于EH技术) 1.EH技术说明 1.1. EH技术简介 环境能量采集（EnergyHarvesting）技术具有可循环、无污染、低能耗等优点，它建立在微电子技术和微功耗技术的基础上，是近几年发展起来的一门新兴学科，它涵盖了太阳能、风能、热能、机械能、电磁能采集等诸多方面。能量收集技术应用范围极其广泛：交通、能源、物联网、航空航天、生物等等。把能量采集技术应用到电力设备的在线监测是一个前所未有的创新，必将为解决电网智能化运行提供一个全新的平台。 能量收集(EH)也称为能量积聚，使用环境能量为小型电子和电气器件提供电能。 能量收集系统包含能量收集模块和处理器/发送器模块。能量收集模块从光、振动、热或生物来源中捕获毫瓦级能量。可能的能源还来自手机天线塔等发出的射频。然后，电源经过调节并存储起来。系统随后按照所需的间隔触发，将能量释放给后续负载使用。 1.2.EH技术应用 在变电所、站的运行现场具有丰富的电磁能，对于电压高电流小的场源(如发射天线、馈线等)，电场要比磁场强得多，对于电压低电流大的场源(如某些感应加热设备和模具)，磁场要比电场大得多。因此我们认为高压设备内是一个工频电场和磁场能量非常密集的区域。我们正是利用微电子技术、低功耗技术以及能量管理技术收集高压设备中的电磁能，并将其能量转化为无线温度传感器所需之电源。 将EH技术应用于高压设备一次回路的无线测温，解决了传感器的能量需求问题，使得传感器摆脱了对传统电池的束缚，体积更小，可靠性更高，安装更方便，维护更简单，产品更环保，技术更先进。 2.基于EH技术的富邦电控FTZ600无线测温系统 2.1. 无线测温系统简介 《单片机原理及应用》课程设计总结报告 题目: 八路温度巡回检测系统 设计人姓名: XXX 院系: XXXXX学院 专业: XXXXX 学号:X X X X X 指导教师:X X X 日期：201X-XX-XX 内容摘要 摘要：MCS-51是一种带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器的低电压，高性能COMOS8的微处理器，俗称单片机。利用单片机与AD转换器设计的八路温度巡回检测系统，可对某粮库或冷冻厂八点（八个冷冻室或八个粮仓）进行温度巡回检测。能够测量-30~+50o C的温度范围，检测精度不大于±1o C。并采用数码管显示测量值。 关键词：MCS-51、温度、巡回检测、 目录 1 设计任务 (3) 1.1引言 (3) 1.2设计题目 (3) 1.3设计目的 (3) 2 总体方案设计与论证 (3) 2.1总体方案设计与论证 (3) 2.2温度采集、计算方案设计与论证 (4) 3 硬件设计 (4) 3.1STC89C52简介 (4) 3.2DS18B20简介 (8) 3.3晶振 (9) 3.4LED显示电路电路及实物图 (9) 4 软件设计 (12) 4.1设计总框图 (12) 4.2自动巡检流程图 (13) 5 系统调试 (13) 6 总结和个人体会 (14) 附录一：设计电路图 (16) 附录二：元件清单 (16) 附录三：源程序 (17) 1、设计任务 1.1引言 温度测量与控制在工业、农业、国防等行业有着广泛的应用。利用单片机技术的温度测控仪有着体积小、可靠性高、价格便宜等优点而被广泛应用。 1.2设计题目 八路温度巡回检测装置 1.3设计目的 运用所学单片机原理知识，设计和调试小产品，从而了解产品设计开发的一些基本流程，并且加深对单片机知识的理解。 2、总体方案设计与论证 2.1总体方案设计与论证 本次课程设计的要求是8路温度巡显仪，要正常显示、进行参数设置等多个工作状态故系统工作的标志位是程序工作的主要的线索，每个功能模块在判断后系统的标志位再去执行相应的功能。见如下的框图所示。 1号键 为2 2号键 F0=1 为1 F0=0 图2.1 系统软件设计的整体思路框图 系统的标志位 判 断 按下了F 键 参数设定态 进入冻结态 正常巡显态 设置节拍 设置报警限值 显示温度态 实用温度监测系统 学院：电子信息工程学院专业：通信工程1303 学生姓名：张艺 学号：13211075 任课教师：刘颖 2015年06 月10 日 目录 实验题目：失真放大电路 .............. 错误！未定义书签。 1 实验题目及要求 (2) 2 实验目的与知识背景 (2) 2.1 实验目的 (2) 2.2 知识点 (2) 3 实验过程 (4) 3.1 选取的实验电路及输入输出波形 (4) 3.2 每个电路的讨论和方案比较 (16) 3.3 分析研究实验数据............. 错误！未定义书签。 4 总结与体会 (20) 4.1 通过本次实验那些能力得到提高，那些解决的问题印象深刻， 有那些创新点。 (20) 4.2 对本课程的意见与建议......... 错误！未定义书签。 5 参考文献 (21) 目录 1.电路设计及原理分析 (3) 1.1设计任务 (4) 1.2技术指标 (4) 1.3电路原理图 (5) 1.4基本原理 (5) 2.电路模拟与仿真 (6) 2.1仿真软件 (6) 2.2创建电路模拟图 (9) 2.3元件列表 (9) 2.4仿真记录与结果分析 (10) 3.实际电路的安装调试 (15) 3.1 元件参数确定 (15) 3.2 电路板布线设计 (15) 3.3 焊接 (15) 3.4调试与测量 (15) 3.5分析结果及改进 (16) 4.总结 (176) 5.心得体会 (177) 6.参考文献 (198) 1.电路设计及原理分析 1.1设计任务 通过Proteus软件仿真精密双限温度报警仪设计，在老师点拨我们自学的基础上了解了运放的作用，用了比较器，震荡电路等知识，根据找到的电路图进行仿真，调试电路，明白了温度报警的意义。 通过比较器产生“数字模拟信号”，使得在信号产生的时候，震荡电路工作产生震荡信号驱动扬声器报警。 1.2技术指标 a.当温度在设定范围内时报警电路不工作； b.当温度低于下限值或高于上限值时，声光报警； c.上下限低于报警led用不同颜色； d.上下限可调； e.控温精度度 1℃ f.监测范围0.5℃ 文档从网络中收集，已重新整理排版.word版本可编辑.欢迎下载支持. 目录 摘要 (2) ABSTRACT (3) 第一章绪论 (4) §1.1系统背景 (4) §1.2系统概述 (4) 第二章方案论证 (4) §2.1传感器部分 (5) §2.2主控制部分 (6) §2.3系统方案 (6) 第三章硬件电路设计 (7) §3.1电源以及看门狗电路 (7) §3.2键盘以及显示电路 (9) §3.2温度测试电路 (11) §3.3串口通讯电路 (15) §3.4整体电路 (16) 第四章软件设计 (16) §4.1概述 (16) §4.2主程序方案 (16) §4.3各模块子程序设计 (18) 第五章系统调试 (20) §5.1分步调试 (20) §5.2统一调试 (20) 结束语 (21) 参考文献 (22) 附录一:软件流程图 (24) 附录二：电路原理图 (25) 致谢 (25) 1word版本可编辑.欢迎下载支持. 文档从网络中收集，已重新整理排版.word版本可编辑.欢迎下载支持. 多点温度检测系统 设计作者：谭诗炜（电信200201班）指导老师：冯杰 摘要 DS18B20是一种可组网的高精度数字式温度传感器，由于其具有单总线的独特优点，可以使用户轻松地组建起传感器网络，并可使多点温度测量电路变得简单、可靠。本文结合实际使用经验，介绍了DS18B20数字温度传感器在单片机下的硬件连接及软件编程，并给出了软件流程图。 该系统由上位机和下位机两大部分组成。下位机实现温度的检测并提供标准RS232通信接口，芯片使用了ATMEL公司的AT89C51单片机和DALLAS公司的DS18B20数字温度传感器。上位机部分使用了通用PC。该系统可应用于仓库测温、楼宇空调控制和生产过程监控等领域。 关键字：温度测量；单总线；数字温度传感器；单片机 2word版本可编辑.欢迎下载支持. 现代测控技术 课程设计 武汉工程大学 制 2018年10月30日 项目名称: 无线温度检测系统设计 学生姓名: 李俊达 学生学号: 0904010209 学生专业: 测控技术与仪器 学生班级: 02 指导老师: 李国平 学生成绩: 目录 摘要 (3) Abstract (4) 第一章绪论 (5) 1.1 设计背景与意义 (5) 1.2 设计目的及应用 (5) 1.3 设计内容及要求 (5) 第二章系统方案论证与选择 (6) 2.1 系统总体方案描述 (6) 2.2 系统总体框图 (6) 2.3 系统硬件构成 (6) 第三章系统硬件主要单元设计 (7) 3.1 主控制模块 (7) 3.2 数据显示模块 (9) 3.3 信号采集模块 (9) 3.4 无线收发模块 (10) 第四章系统软件设计 (11) 4.1 程序设计思路 (11) 4.2 程序设计框图 (12) 第五章系统硬件调试结果图 .........................,,,,,,,,. (15) 5.1 系统仿真 (15) 5.2 系统硬件调试 (15) 5.3 调试结果 (16) 第六章心得体会及总结 (16) 参考文献 (17) 附录一：原理图 (17) 附录：源程序代码 (18) 摘要 随着时代的进步和发展，单片机和传感器技术已经普及到我们生活，工作等各个领域。新型DS18B20温度传感器摆脱了传统的以热敏电阻为传感器的温度测量方法，而改为一种全新的，以数字温度传感器作感温元件的数字式温度计，解决了传统的温度检测可靠性差，测量温度准确率低的缺点，它以单总线的连接方式，使电路大大的简化。DS18B20传感器利用单片机进行控制，简单而且易于智能化控制。设计中还加入了nRF905无线收发模块，可以实现一定距离的温度数据传输，使得设计模块可以进行远距离的检测和控制。 此次设计根据具体实验制作，给出了系统实现的硬件原理图及软件流程图。该设计模块测量精度高、扩展方便,具有一定的参考价值。设计布线简单，结构紧凑，体积小，扩展方便，可在一定距离进行无线检测，在大型仓库，工厂，智能化建筑等领域的温度检测中有广阔的应用前景。 关键词：DS18B20 STC89C52 nRF905无线收发模块 试设计一个温度检测系统。单片机和A/D转换器共用＋5V电源。要求系统能检测 8 路温度信号（假设温度传感器的输出信号幅度 0~50mV），测试的温度范围为 0~100℃，温度分辨率为 0.1℃（该系统仅考虑A/D转换器精度）。测试的最终结果用LED 显示器显示出来。对多通道的测量信号要有自动巡回检测的功能和选择某一通道进行单一测量的功能。若采用自动巡回检测方式，要求每一通道每秒钟检测80次。 要求：画出仪器的硬件框图（不用具体画芯片）。并回答放大器的放大倍数至少应为多少？A/D 转换器至少应选择多少位的？A/D 转换器的速率至少为多少？如果选用 LED 显示器，至少应用几位LED 显示？仪器要与微机进行通信，你准备选择哪种总线？ (1) 多通道数据采集系统的框图如图1所示。其中（1）--（6）各部分的组成为：__B__ A、放大器、A/D转换器、采样/保持器、D/A转换器、计算机、显示器 B、传感器、多路开关、放大器、采样/保持器、A/D转换器、计算机 C、传感器、多路开关、放大器、D/A转换器、A/D转换器、计算机 D、放大器、多路开关、采样/保持器、A/D转换器、D/A转换器、计算机 （2）假设数据采集系统输入的信号为U=Umsinωt。如果在转换时间tconv内，正弦信号电压的最大变化不超过1/2LSB所代表的电压，则在Um=FSR条件下，数据采集系统可采集的最高信号频率为：_A__ A、 B、C、D、 （3）一般来说，数据采集系统的组成包括：_A__ A、传感器、调理电路、数据采集电路 B、传感器、调理电路、数据存储单元 C、传感器、数据存储单元、数据采集电路 D、调理电路、数据存储单元、数据采集电路 基于单片机的多点温度监测系统设计 摘要：DS18B20是一种可组网的高精度数字式温度传感器，由于其具有单总线的独特优点，可以使用户轻松地组建起传感器网络，并可使多点温度测量电路变得简单、可靠。PL2303是Prolific公司生产的一种高度集成的RS232-USB接口转换器，可提供一个RS232全双工异步窜行通信装置与USB功能接口便利连接的解决方案。 该系统由上位机和下位机两大部分组成。下位机实现温度的检测并提供标准RS232通信接口，芯片使用了A TMEL公司的AT89S52单片机和DALLAS公司的DS18B20数字温度传感器。上位机部分使用了通用PC。该系统可应用于仓库测温、楼宇空调控制和生产过程监控等领域。 关键字：温度测量；单总线；数字温度传感器；单片机；转换器 Based on SCM more temperature monitoring system design Abstract：DS18B20 is a network of high precision digital temperature sensor, since it has the unique advantages single bus, users can easily set up sensor network, and can make more temperature measurement circuit become simple and reliable. PL2303 Prolific company is the production of a highly integrated RS232-USB interface converter, can provide a RS232 full-duplex asynchronous channeling line of communication equipment and the USB interface convenient connection function of the solution. The system consists of PC and a machine under two main components. A machine to implement the temperature detection and provide standard RS232 communication interface, ATMEL company used chip AT89S52 SCM and DALLAS company DS18B20 digital temperature sensor. PC parts used the general PC. This system can be used in storage temperature measurement, building the air conditioning control and production process monitoring, etc。 Key words：temperature measurement; Single bus; Digital temperature sensors; Single chip microcomputer; converter 温室大棚温度测量系统设计 摘要 温度控制是蔬菜大棚最重要的一个管理因素，温度过高或过低，都会影响蔬菜的生长。传统的温度控制是用温度计来测量，并根据此温度人工来调节其温度。但仅靠人工控制既耗人力，又容易发生差错。为此，现代的蔬菜大棚管理常需要温度自动控制系统，以简单方便、快速的的控制大棚的温度。 本设计以STC89C52RC单片机为控制中心，用DS18B20为温度检测传感器，NRF905无线射频芯片为传述单元并用LCD1602显示。由温度测量控制电路、键盘、显示电路、报警电路等组成，实现对大棚环境温度测量与控制，用户可通过键盘设置需要报警的上下限值。文中从硬件和软件两方面介绍了温度控制系统，对硬件原理图和程序流程图进行了系统的描述。并用Keil作为软件调试界面，PROTEUS作为硬件仿真界面，实现了系统的总体调试，结果表明该系统能实现温度的自动测量和自动控制功能，可将棚的温度始终控制在适合蔬菜生长的温度围。 关键词: STC89C52RC，温度传感器，NRF905，LCD1602 ABSTRACT For the vegetable greenhouse, the most important management factor is the temperature control. If the temperature is too high or too low, the vegetables will be killed or stopped growing.Traditional temperature control is suspended a thermometer in greenhouse internal, the workers can regulate the temperature inside the greenhouse based on the temperature value. Now, the modern management of vegetable greenhouses usually uses automatic temperature to control system. The design use the STC89C52RC microcontroller as the control center, within DS18B20 for temperature detection element, including the temperature control circuit, keyboard, display circuit, alarm circuit, achieving the greenhouse environment, temperature measurement and control, the user can set the desired alarm through the keyboard. And using Keil as a software debugging interface, PROTEUS as hardware emulation and debugging interface to achieve the overall system debugging, the results show that the system can realize automatic temperature measurement and automatic control, So can always control the temperature of greenhouse for vegetable growth’s temperature range. KEY WORDS：STC89C52RC，temperature sensor，NRF905，LCD1602 1 绪论 1.1背景及意义 仓库温湿度自动检测 摘要：仓库环境下的温度、湿度进行实时检测、显示、操纵，使仓储物资在适合的环境下安全储存。专门是工作稳固可靠，测试数据准确，操纵稳固。该系统可应用于各种粮食、食品等仓库。 关键词：温度自动检测 1 引言 在仓库的物资的治理中，需要对温度、湿度等环境参数进行监控，以保证仓库的安全。随着库区的面积逐步扩大，需要传输能力强和通信距离远的监控系统来有效地对仓库物资进行监管。 CAN（Controller Area Network，操纵器局域网）总线技术具有先进的多主网络结构、通讯距离远、价位低、可靠性高、系统容量大、安装方便、爱护费用低、性价比高等优点。专门对库区较大、仓库分布较分散的大型仓库的监控专门适用。 2系统硬件设计 本系统采纳分布式监控网络，要紧分为上位机和下位机两部分，而上位机硬件包括CAN通讯适配器和上位监控治理机组成;下位机则由CAN节点和现场传感器组和温度湿度参数操纵器组成，如图1所示。 其工作原理是下位机节点通过一定时刻间隔把含有地址、温度、湿度等数据量的报文向CAN总线发送，总线通过自身仲裁确定先把优先级最高的数据放到总线上，然后自动仲裁依次发送优先级相对较低的报文到CAN总线。由于CAN总线的信息存取利用了广播式的存取工作方式，报文能够在任何时候由任何节点发送到闲暇的总线上，每个CAN总线节点都接收到了总线上显现的报文信息，通过每个节点的报文滤波和地址设置，上位机CAN节点能实现上传报文的接收。上位机接收到报文信息后通过组态王软件实现仓库温度等参数实时监视和记录。同时上位机通过仓库人机界面可随时发送操纵信息到CAN总线上，地址匹配的CAN总线节点能收到信息。通过这种方式即可实现仓库的温度等参数的反馈操纵。 2.1现场数据采集服务器 现场数据采集服务器是系统的重要组成部分，它完成现场数据的采集、与上位机的通信等功能。现场采集服务器内部结构如图所示： 1）电源供电接口 现场采集服务器的输入电源为AC220V 1A，电源通过隔离变压器接入到电源供电接口。 2）现场总线接口 现场总线接口在板上的标识为J2，为五芯插头，该接口的引脚定义如下表所示 标识现场总线电缆线芯颜色含义及接线说明 L 红色为现场T型总线连接器供电 N 黑色为现场T型总线连接器供电 DH11数字温湿度测量系统设计 1.1.1项目背景介绍 随着单片机和传感技术的迅速发展，自动检测领域发生了巨大变化，本文参考了一种基于单片机并采用数字化单总线技术的温度测控系统应用于仓库车间的的设计方案，根据实用者提出的问题进行了改进，提出了一种新的设计方案,在单总线上传输数字信号。即采用DHT11温湿度传感器解决传输模拟量误差大的问题，以及采用高技术的无线收发模块来代替之前大量的电缆，具有更好的经济与实用价值。 1.1.1功能要求 采用8051单片机和DHT11传感器设计一个数字温-湿度测量系统，温湿度测量范围为-20~100℃相对湿度测量范围为0~100%，采用LED数码管显示器，同时二极管作为工作正常指示灯和出错指示灯。 1.1.2 硬件电路设计 图1.1温湿度检测原理示意图 DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式存在OTP内存中，传感器内部在检测型号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，使其成为给类应用甚至最为苛刻的应用场合的 最佳选择。产品为4针单排引脚封装，连接方便。 技术参数 供电电压： 3.3~5.5V DC 输出：单总线数字信号 测量范围：湿度20-90%RH，温度0~50℃ 测量精度：湿度+-5%RH，温度+-2℃ 分辨率：湿度1%RH，温度1℃ 互换性：可完全互换， 长期稳定性：<±1%RH/年 图1.2DH11通讯过程 图1.3部分硬件 单片机专业技能设计报告 题目: 八路温度巡回检测系统 设计人姓名: 胡振宇 院系: 物理与电子信息学院 专业: 09电信本 班级学号:090802075 指导教师:刘小燕 日期：2011-12-25 目录 1 设计任务 (3) 1.1引言 (3) 1.2设计题目 (3) 1.3设计目的 (3) 2 总体方案设计与论证 (3) 2.1总体方案设计与论证 (3) 2.2温度采集、计算方案设计与论证 (4) 3 硬件设计 (4) 3.1STC89C52简介 (4) 3.2DS18B20简介 (8) 3.3晶振 (9) 3.4L E D显示电路电路 (9) 4 软件设计 (12) 4.1设计总框图 (12) 4.2自动巡检流程图 (13) 5 系统调试 (13) 6 总结和个人体会 (14) 附录一：设计电路图 (16) 附录二：源程序 (16) 1、设计任务 1.1引言 温度测量与控制在工业、农业、国防等行业有着广泛的应用。利用单片机技术的温度测控仪有着体积小、可靠性高、价格便宜等优点而被广泛应用。 1.2设计题目 八路温度巡回检测装置 1.3设计目的 运用所学单片机原理知识，设计和调试小产品，从而了解产品设计开发的一些基本流程，并且加深对单片机知识的理解。 2、总体方案设计与论证 2.1总体方案设计与论证 本次课程设计的要求是8路温度巡显仪，要正常显示、进行参数设置等多个工作状态故系统工作的标志位是程序工作的主要的线索，每个功能模块在判断后系统的标志位再去执行相应的功能。见如下的框图所示。 1号键 为2 2号键 F0=1 为1 F0=0 图2.1 系统软件设计的整体思路框图 系统的标志位 判 断 按下了F 键 参数设定态 进入冻结态 正常巡显态 设置节拍 设置报警限值 显示温度态 南京工程学院 自动化学院 本科毕业设计（论文）题目：智能温度检测与显示系统的设计专业：自动化 南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文） Graduation Design (Thesis) Design of Intelligent temperature examination and display system By Zhang zhe Supervised by Associate Prof. Song Lirong Department of Automation Engineering Nanjing Institute of Technology June, 2009 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期： 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日 温湿度自动监测系统验证验证方案 目的 建立库房温湿度验证方案，证明库房温湿度系统是否可以自动运行及监测，24小时内库房的温度和湿度达到规定要求。 范围 适用于仓库常温库、阴凉库、冷库温湿度自动监测系统验证。 责任 验证领导小组成员、项目验证小组成员、与验证项目相关人员。 依据 2013版《药品经营质量管理规范》 规程 1 概述：商品在贮存的过程中，有温湿度的要求，仓库的温湿度自动监测系统是否符合商品贮存的要求，需进行验证。 1.1 公司现有常温度、阴凉库，冷库位于仓库区，用于存放公司购进的商品。对于库房温湿度自动监测系统是否能达到规定的自动运行、监测、并使温度和湿度达到规定要求，需验证。 2 验证目的 2.1 检查资料和文件是否符合GSP管理要求。 2.2 检查并确认库房空调安装是否符合设计要求。 2.3 检查并确认库房空调运行是否符合设计要求。 2.4 检查并确认温度和湿度是否符合仓储要求。 3 验证小组成员情况 3.1 验证小组成员 3.2 验证小组职责 3.2.1 负责验证方案的起草、审核与批准。 3.2.2 负责按批准的验证方案组织、协调各项验证工作，并组织实施验证工作。 3.2.3 负责验证数据的收集、整理、汇总，并对各项验证结果进行分析与评价。 3.2.4 负责组织、协调完成各项因验证而出现的变更工作。 3.2.5 负责验证报告的起草、审核与批准，并出具验证结果评定及结论。 4 验证实施的必备条件 4.1、系统条件：空调系统安装完好，能正常运行。 4.2、文件要求：已制订相应岗位的设备操作程序及岗位标准操作程序。 4.3、仪表校验：用于校验库房的温湿度检测仪需经过合法的校验，并具有合格证书。 4.4、环境卫生：成品阴凉库的清洁卫生应符合相关规定的要求。 4.5、人员培训：参加验证人员应经过验证专项培训工作。 5 验证可接受标准 5.1 阴凉库温度控制范围：＜20℃；常温库温度控制范围：0~30℃；冷库温度控制范围2~10℃。 5.2库房的湿度控制范围：35％-75％。 6 验证日期进度表 机电专业课程设计温度检测系统 学生姓名李晓晓 学院中国矿业大学年级专业2011机电专本指导教师孙长青完成日期2012年6月 前言 温度是表征物体冷热程度的物理量，是工业生产和自动控制中最常见的工艺参数之一，生产过程中常常需要对温度进行检测和监控。在传统的温度测控系统设计中，往往采用模拟技术进行设计，这样就不可避免地遇到诸如传感器外围电路复杂及抗干扰能力差等问题;而其中任何一环节处理不当，就会造成整个系统性能的下降。采用数字温度传感器与单片机组成的温度检测系统进行温度检测、数值显示和数据存储，体积减小，精度提高，抗干扰能力强，并可组网进行多点协测，还可以实现实时控制等技术，在现代工业生产中应用越来越广泛。 本设计就采用以51单片机为核心，和单总线数字式温度传感器DS18B20 模拟出一温度控制系统，当温度没有超过预设温度时数码管显示当前温度，此本系统就是一个温度计。当温度超过预设温度时电路中的发光二极管就会闪烁报警，当温度降下时就停止闪烁，此时本系统就是一个温度监控器。以DS18B20 为代表的新型单总线数字式温度传感器集温度测量和A/D转换于一体,直接输出数字量，与单片机接口电路结构简单，广泛使用于距离远、节点分布多的场合，具有较强的推广应用价值。 目录 前言 (1) 1 总体设计方案 (3) 1.1设计的目的及意义 (3) 1.2总体设计思路 (3) 1.3总体设计方案设计 (3) 2 系统的硬件结构设计 (4) 2.1器件的选择 (4) 2.2电路设计及功能 (8) 2.3单片机的内部资源 (9) 2.4芯片DS18B20器件介绍 (10) 3 系统的软件设计 (13) 3.1设计的流程图 (13) 3.2系统部分程序的设计和分析 (14) 结论 (16) 附录Ⅰ程序设计 (17) 附录Ⅱ参考文献 (21) 附录Ⅲ结束语 (22) 附录Ⅳ实物照片 (23) 1 总体方案设计 一、引言 随着社会的发展和技术的进步，人们越来越注重温度检测与显示的重要性。温度检测与状态显示技术与设备已经普遍应用于各行各业，市场上的产品层出不穷。温度检测及显示也逐渐采用自动化控制技术来实现监控。本课题就是一个温度检测及状态显示的监控系统。 二、系统方案 本系统采用 AT89C51 作为该系统的单片机。系统整体硬件电路包括，电源电路，传感器电路，温度显示电路，上下限报警电路等。报警电路可以在被测温度不在上下限范围内时，发出报警鸣叫声音。温度控制的基本原理为:当DSl8B20 采集到温度信号后，将温度信号送至AT89C51 中处理，同时将温度送到LCD 液晶屏显示，单片机根据初始化设置的温度上下限进行判断处理，即如果温度大于所设的最高温度就启动风扇降温;如果温度小于所设定的最低温度就启动报警装置。 三、系统硬件设计 1.单片机AT89C51 的介绍 AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能COMS8位单片机，片内含4Kbytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大AT89C51单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。主要性能参数： ·与MCS-51产品指令系统完全兼容 ·4K字节可重擦写Flash闪速存储器 ·1000次擦写周期 ·全静态操作：0Hz—24MHz ·三级加密程序存储器 ·128×8字节内部RAM ·32个可编程I/O口线 ·2个16位定时/计数器 ·6个中断源 ·可编程串行UART通道 ·低功耗空闲和掉电模式 功能特性概述： AT89C51提供以下标准功能：4K字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，32个 I/O口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，A T89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器。串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。 引脚功能说明： ·VCC：电源电压·GND：地 ·P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口写“1”可作为高阻抗输入 毕业设计 设计题目温度监测显示系统设计 系部信息工程系 专业电子信息工程 班级电子0601 学号063001020001 姓名宋天诗 指导老师王珊珊 温度检测显示系统 一、设计要求 1.以传感器，单片机，数码管等元器件，设计一个温度检测系统，并通过显示器件，显示出温度数据。 2.熟练应用protel99，运用protel99设计温度检测显示系统。 3.理解温度检测系统的原理。 二、总体概要设计 本系统是以温度传感器、数码管和单片机为核心元器件建立起来的温度检测显示系统。通过对单片机和传感器的研究，通过A/D转换器的应用，使本系统实现了温度信号到模拟信号再到数字信号的转换。设计中还使用了译码器74LS47、数码管、稳压管等元器件。 温 度 传感器 单片机数码管采集后 的数据 处理后 的数据 检测 温度 图1 系统总体框图 本设计主要包含温度检测和显示电路两个部分。 1.温度检测部分 主要由温度传感器、运算放大器和A/D转换器三部分组成。 温度传感器LM134产生的输入信号由运算放大器ICL7650后，A/D转换器MC14433将运算放大器输出的模拟信号转换成数字信号输入80C51单片机，由于MC14433 的 A/D转换结果是动态分时输出的BCD码，Q0～Q3和DS1～DS4 都不是总线式的。因此，MCS-51 单片机只能通过并行I/O 接口或扩展I/O 接口与其相连。 温度信号检测通道的总增益是由温度传感器、运放和A/D转换器三个环节的增益 做决定。在本设计中，前两个环节的增益是固定的，只用电位器 r W作为整个输入通道的增益环节。这样有利于整个设计的调试。 2.显示电路 本设计采用动态扫描输入法，由单片机8051输出数码管段选信号，经译码器驱动器芯片74LS47驱动后数码管发光显示。 三、各单元模块设计与分析 1．温度传感器 传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、 显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。 LM134是一种新型的硅集成温度传感器,它不同于一般诸如热敏电阻、温差电偶以及半导体PN结等传统的温度传感器。它是根据下述原理设计而成的,即工作在不同电流密度下的两只相同晶体管,其基、射结的结电压之差△V_(be)与绝对温度T严格成正比。因而该器件的突出优点是在整个工作温区范围内(-55℃～+125℃)输出电流几乎与被测温度成线性关系,这样,就可省去非线性校正网络,使用简便。此外,它还具有下列特点: (1)起始电压低(低于1.5V),而器件耐压较高,因而电源电压适用范围宽(在3～40V之间)。 (2)灵敏度高(1μA/K),输出信号幅度大。一般情况下,不必加中间放大就可直接驱动检测系统,例如双积分型A/D转换器5G14433或ICL7106等。从而消除了中间环节所引入8路温度巡回检测、报警系统
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