基于proteus仿真的多温度自动
检测系统
作者姓名：唐轶
专业名称：电子信息科学与技术
指导教师：黄宇
摘要
在工、农业生产和日常生活中，对温度的测量及控制占据着极其重要地位。在消防电气的非破坏性温度检测，电力、电讯设备之过热故障预知检测，空调系统的温度检测，各类运输工具之组件的过热检测，保全与监视系统之应用，医疗与健诊的温度测试，化工、机械…等设备温度过热检测，温度检测系统都应用的十分广泛。
本文设计的多通道温度检测系统是通过proteus仿真，利用单片机AT89C51单片机作控制器,采用数字式传感器DS18B20进行温度测量,实现多地点的温度实时检测并通过LED显示器件显示温度的功能,能方便地应用于各种温度检测场合。本设计采用DS18B20和AT89C51单片机研制了一种温度巡回检测系统。
关键词：单片机AT89C51 DS18B20 温度
Abstract
In the industrial and agricultural production and daily life, the right temperature measurement and control occupy a very important position. In the fire temperature detection non-destructive electrical, power, telecommunication equipment failures to predict overheating detection, air-conditioning system, temperature measurement, all kinds of means of transport of the components overheating detection, security and surveillance system applications, the temperature of medical and health consultation testing, chemical, and mechanical equipment such as temperature overheat ... detection, temperature detection systems have a wide range of applications.
This design of multi-channel temperature measurement system is through proteus simulation, using microcontroller AT89C51 microcomputer as the controller, using digital sensor DS18B20 for temperature measurement, the temperature of multi-location real-time detection and through LED display device displays the temperature function can be easily used in various temperature detection occasions. This design uses DS18B20 and AT89C51 microcontroller developed a temperature circuit detection system.
Key words: SCM AT89C51 DS18B20 Temperature
目录
摘要............................................................................................................ I Abstract .................................................................................................... II 目录......................................................................................................... III 前言.. (1)
1 设计要求及方案 (2)
1.1多路温度自动检测系统技术指标 (2)
1.2 温度检测系统的原理功能 (2)
1.3 温度检测方案 (2)
2 单片机的基础知识 (4)
2.1 概述 (4)
2.1.1单片机的发展史 (4)
2.1.2单片机的应用 (5)
2.2单片机基本结构、引脚功能、I/O口 (6)
2.2.1单片机的基本结构 (6)
2.2.2单片机外部引脚功能和I/O（P0、P1、P2、P3） (8)
3 所用器件介绍 (11)
3.1 温度传感器（DS18B20） (11)
3.1.1 传感器的选择 (11)
3.1.2 DS18B20(温度传感器) (11)
3.2 74HC595 (12)
3.2.1 74HC595引脚说明 (13)
3.2.2 74HC595 功能表、注释 (13)
3.3 LED显示器 (14)
3.3.1 LED 的优点 (14)
3.3.2 LED工作方式 (15)
4 仿真软件proteus (18)
4.1 Proteus软件简介 (18)
5 硬件设计 (19)
5.1 系统电路结构 (19)
5.2 单片机最小系统 (19)
5.3 温度采集传感电路 (21)
5.4 温度显示电路 (23)
5.5 温度显示通道号电路 (24)
6 系统软件设计 (25)
6.1 系统程序总设计 (25)
6.2 温度检测子程序设计 (26)
7 系统仿真及结果 (27)
7.1 Proteus原理图设计 (27)
7.2 Keil与Proteus联机仿真 (27)
7.3 protel原理图及PCB版 (28)
总结 (29)
致谢 (30)
参考文献 (31)
附件1 PCB图 (32)
前言
温度的测量在工业、农业、国防等行业有着广泛的应用。在日常生活中也很常见。在科研和生产中，常要对某些系统进行温度的监测，目前已有的实现温控的方法有很多，如油浴恒温法、比例式、积分式及其组合的调节方法等，用单片机实现系统温度的自动测控，能很方便的知道系统的温度，提高整个系统的灵活性和可靠性，而且精度高，方法便于实现。
有很多方法实现温度的自动检测。传统的常规温度知道检测因其明显的缺点已被淘汰；本文设计的多路温度自动检测系统是利用单片机AT89C51作控制器，采用数字式传感器DS18B20进行多路温度的测量，实现多地点的多温度实时检测，并通过LED数码显示管进行多路温度自动循环显示。并通过Proteus软件进行仿真最终实现系统的功能。通过数字传感器DS18B20能够直接把所测的温度转化位数字信号直接送个单片机处理，这样简化了电路，并且DS18B20可用数据线供点使得在比较不容易测的地方很方便的测量温度。
本文分别介绍了单片机温度测量系统的总体方案，单片机的基础知识，并给出了所用器件如DS18B20相关的信息，以及系统的工作原理和软硬件设计的思路和程序调试的结果，最后对课题内容成果进行了深入的总结。
1 设计要求及方案
温度检测系统是比较常见和典型的过程监控系统。温度是工业生产过程中重要的被控参数之一，冶金、机械、食品、化工等各类工业生产过程中广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉，对工件的处理均需要对温度严格控制。当今计算机控制技术在这方面的应用，已使温度控制系统达到自动化、智能化，能够随时监控多方温度信息，使生产、生活得到安全的保障。
1.1多路温度自动检测系统技术指标
根据系统需求，系统需要提供的技术指标如下：
1：工作温度范围：
2：分比率：
3：测量温度的范围：
4：工作电压：
1.2 温度检测系统的原理功能
当温度检测系统开始工作后，传感器所测环境或者元件的温度高低，并将热信号变为相应的电信号传递到微机，微机将收到的电信号处理并同时显示到显示器上，通过显示器循环地显示各个不同的测量地的温度。
1.3 温度检测方案
课题主要任务是完成环境温度检测，利用单片机实现温度调节并通过计算机实施温度监控。设计后的系统具有操作方便，控制灵活等优点。
本设计系统包括温度传感器DS18B20、数据处理单片机、温度循
环显示模块等。文章对每个部分功能、实现过程作了介绍。整个系统的核心是进行温度监控，完成课题要求。
图1 多温度自动检测系统电路框图：
2 单片机的基础知识
2.1 概述
单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）简称单片机。它把组成微型计算机的各功能部件：中央处理器CPU、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、可编程存储器EPROM、并行及串行输入输出I/O接口电路、定时器/计数器、中断控制器等部件集成在一块半导体芯片上，构成一个完整的微型计算机。随着大规模集成电路技术的发展，单片机内还可包含A/D、D/A转换器、高速输入/输出部件、DMA通道、浮点运算等新的特殊功能部件。由于它的结构和指令功能都是按工业控制要求设计的，特别适合于工业控制及与控制有关的数据处理场合，因而目前应确切称其为微控制器。单片机的称谓只是保留了其习惯称呼。
2.1.1单片机的发展史
单片机出现的历史并不长，但发展十分迅速。它的产生与发展和微处理器的产生与发展大体同步，自1971年美国Intel公司首先推出4位微处理器以来，它的发展到目前为止大致分为5个阶段：第1阶段（1971～1976）：单片机发展的初级阶段。1971年11月Intel公司首先设计出集成度为2000只晶体管/片的4位微处理器Intel4004，并配有RAM、ROM和移动寄存器，构成了第一台MCS-4微处理器，而后又推出了8位微处理器Intel8008，以及其它各公司相继推出的8位微处理器。
第2阶段（1976～1980）：低性能单片机阶段。以1976年Intel 公司推出的MCS-48系列为代表，采用将8位CPU、8位并行I/O接口、8位定时/计数器、RAM和ROM等集成于一块半导体芯片上的单片结构，虽然其寻址范围有限，也没有串行输入输出口，中断系统也较简单，但功能可满足一般工业控制和智能化仪器的需要。
第3阶段（1980～1983）：高性能单片机阶段。这一阶段推出的高性能8位单片机普遍带有串行口，有多级中断处理系统，多个16位
定时器/计数器。片内RAM、ROM的容量加大，且寻址范围可达64KB，个别片内还带有A/D转换接口。
第4阶段（1983～80年代末）：16位电瓶夹阶段。1983年Intel 公司又推出了高性能的16位单片机MCS-96系列，由于其采用了最新的制作工艺，使芯片集成度高达12万只晶体管/片。
第5阶段（90年代）：单片机在集成度、功能、速度、可靠性、应用领域等全方位想更高水平发展。
2.1.2单片机的应用
由于单片机具有体积小、重量轻、价格便宜、功耗低、控制功能强及运算速度快等特点，因而在国民经济建设、军事及家用电器等各个领域均得到了广泛的应用。按其单片机的特点，其应用可分为单机应用与多机应用。
1.单机应用
在一个应用系统中，只使用1片单片机成为单机应用，这是目前应用最多的一种方式。单片机应用的主要领域有：
（1）测控系统。用单片机可以构成各种不太复杂的工业控制系统、自适应控制系统、数据采集系统等，达到测量与控制的目的。
（2）智能仪器。用单片机改造原有的测量、控制仪表，促进仪表向数字化、智能化、多样化、综合化方向发展。
（3）机电一体化产品。单片机与系统的机械产品相结合，使传统机械产品结构简化，控制智能化。
（4）智能接口。在计算机控制系统，特别是在较大型工业测控系统中，用单片机进行接口的控制与管理，加之单片机与主机的并行工作，大大提高了系统的运行速度。
（5）智能民用产品。如在家用电器、玩具、游戏机等许多产品中，单片机控制器的引入，不仅使产品的功能大大增加，性能得到提高，而且获得了良好的实用效果。
2.多机应用
单片机的多机应用系统可分为功能集散系统、并行多机处理及局部网络系统。
（1）功能集散系统。多功能集散系统是为了满足工程系统多种外