自动化工程训练课程设计
学院名称信息科学与工程学院
专业班级自动化1202班
姓名黎毅刚
指导老师刘芳
目录第一章绪论
第二章方案论证
2.1温度采集方案
2.2显示界面方案
第三章系统整体设计
3.1 系统总体分析
3.2设计原理
第四章各个元器件及芯片简介
4.1 AT89C51单片机介绍
4.2 K型热电偶简介
4.3 MAX6675简介
4.4 LCD12864简介
第五章各部分电路设计
5.1温度采集电路
5.2数据处理电路
5.3温度显示电路
5.4超限报警电路
第六章心得体会
附录1 硬件仿真图与运行效果展示附录2 软件代码
第一章绪论
在工业生产中，需要检测工艺生产线的温度，而且这个温度范围还很大。该系统采集主要以Atmel公司的AT89C51单片机为控制处理核心，由它完成对数据的采集处理以及控制数据的无线传输。AT89C51单片机是一种低功耗/低电压/高性能的8位单片机，片内带有一个8KB的可编程／可擦除／只读存储器。无线收发一体数传MODEM模块PTR2000芯片性能优异，在业界居领先水平，它的显著特点是所需外围元件少，因而设计非常方便。因此用来设计工业温度检测系统相当的合适。
在本文中，主要说明单片机与K型热电偶以及K型热电偶模数转换器—MAX6675的组合，形成单片机的温度检测系统。包括：如何针对系统的需求选择合适的温度检测器件，如何根据选择的器件设计外围电路和单片机的接口电路，如何编写控制温度检测器件进行数据传输的单片机程序，并简要介绍数字温度传感器MAX6675的应用。
第二章方案论证
2.1温度采集方案
方案一：模拟温度传感器。采用热敏电阻，将温度值转换为电压值，经运算放大器放大后送A/D转换器将模拟信号变换为数字信号，再由单片机经过比较计算得到温度值。优点：应用广泛，特别是工程领域，采用不同的热敏电阻，可实现低温到超高温的测量。缺点：必须采用高速高位A/D转换器，系统复杂，成本高，还以引进非线性误差，得通过软件差值修正
方案二：采用集成数字温度传感器DS18B20。该传感器采用单总线接口，能方便的与单片机通信。测温范围从-55到+125,测温精度9-12位可调，12位时最大转换时间为750ms，但是不满足本设计的要求。缺点：不能实现高温测量。
方案三：采用K型热电偶与K型热电偶模数转换器—MAX6675的组合，该组合采用单总线接口，能方便的与单片机通信，测量范围从0到+1050度，测温精度为12位，完全满足本设计的要求，因此采用此方案。
2.2显示界面方案
方案一：用数码管显示，优点：结构简单，成本低。缺点：只能显示一测量点和有限的符号。
方案二：采用LCD12864显示。可以实现中英文操作提示，方便人机交换。能同时显示多点温度值，使用方便，而且价格适中，本系统设计为多点温度采集情况可以采用。
第三章系统总体设计
3.1 系统总体分析
本系统采用的是K型热电偶采集温度，因此本设计有温度采集部分，数据处理部分，温度显示部分，故障显示并显示部分组成。AT89C51单片机以及单片机的外围电路由晶振电路，复位电路，温度采集电路，温度显示电路，超限报警电路组成。系统设计框图如下：
系统设计框图 3.2设计原理
温度采集部分
先使用K 型热电偶对环境温度进行检查，再经过K 型热电偶模数转换器—MAX6675，进行温度转换，将环境温度转换成12位二进制数据采集进单片机，以便单片机进行数据处理。在本系统中，由于是8路温度采集，因此使用串行的方式，依次对8路温度进行采集，并用单片机的P2口来传输与反馈数据。 数据处理部分
利用算法，在单片机中对采集到的数据进行处理，并转换成百、十、个位通过P0口进行输出。
温度显示部分
通过调用LCD 的显示函数，将温度以两列的方式实时地显示在LCD 上。 超限报警部分
通过软件算法，检测8度的温度是否在100度到999度的范围内，一旦超过这个范围，这进行故障报警，并在LCD 上显示“超温”或者“低温”，并且同时通过蜂鸣器以及LED 灯，来进行声光报警。
第四章各个元器件及芯片简介
4.1 AT89C51单片机介绍
AT89C51单片机简介
AT89C51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AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。
1．主要特性：
1、与MCS-51 兼容
2、4K字节可编程闪烁存储器
3、1000写/擦循环数据保留时间10年
4、全静态工作，0Hz-24Hz·三级程序存储器锁定
5、128*8位内部RAM32可编程I/O线
6、两个16位定时器/计数器
7、5个中断源
8、可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式
9、片内振荡器和时钟电路
2．主要管脚说明：
P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电
阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将
输出电流。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，
并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
4.2 K型热电偶简介
K型热电偶作为一种温度传感器，K型热电偶通常和显示仪表，记录仪表和电子调节器配套使用。K型热电偶可以直接测量各种生产中从0℃到1300℃范围的液体蒸汽和气体介质以及固体的表面温度。K型热电偶通常由感温元件、安装固定装置和接线盒等主要部件组成,K型热电偶是目前用量最大的廉金属热电偶，其用量为其他热电偶的总和。K型热电偶丝直径一般为1.2～4.0mm。K型热电偶具有线性度好，热电动势较大，灵敏度高，稳定性和均匀性较好，抗氧化性能强，价格便宜等优点，能用于氧化性惰性气氛中广泛为用户所采用。热电偶测温由热电偶、连接导线及显示仪表三部分组成。如果将热电偶的热端加热，使得冷、热两端的温度不同，则在该热电偶回路中就会产生热电势，这种物理现象就称为热电现象(即热电效应)。在热电偶回路中产生的电势由温差电势和接触电势两部分组成。接触电势：它是两种电子密度不同的导体相互接触时产生的一种热电势。当两种不同的导体A和B相接触时，假设导体A和B的电子密度分别为NA和NB 并且NA>NB，则在两导体的接触面上，电子在两个方向的扩散率就不相同，由导体A扩散到导体B的电子数比从B扩散到A的电子数要多。导体A失去电子而显
正电，导体B获得电子而显负电。因此，在A、B两导体的接触面上便形成一个由A到B的静电场，这个电场将阻碍扩散运动的继续进行，同时加速电子向相反方向运动，使从B到A的电子数增多，最后达到动态平衡状态。此时A、B之间也形成一电位差，这个电位差称为接触电势。此电势只与两种导体的性质相接触点的温度有关，当两种导体的材料一定，接触电势仅与其接点温度有关。温度越高，导体中的电子就越活跃，由A导体扩散到B导体的电子就越多，接触面处所产生的电动势就越大，即接触电势越大。
4.3 MAX6675简介
热电偶作为一种主要的测温元件，具有结构简单、制造容易、使用方便、测温范围宽、测温精度高等特点。但是将热电偶应用在基于单片机的嵌入式系统领域时，却存在着以下几方面的问题。
①线性：热电偶输出热电势与温度之间的关系为非线性关系，因此在应用
时必须进行线性化处理。
②冷补偿：热电偶输出的热电势为冷端保持为0℃时与测量端差值，而在
实际应用中冷端的温度是随着环境温度而变化的，故需要进行冷端补
③数字化输出与嵌入式系统接口必然要采用数字化输出及数字化接口,而
作为模拟小信号测温元件的热电偶显然无法直接满足这个要求。
因此, 若将热电偶应用于嵌入式系统时, 须进行复杂的信号放大、AD转换、查表线性化、温度补偿及数字化输出接口等软硬件设计。如果能将上述的功能集成到一个集成电路芯片中, 即采用单芯片来完成信号放大、冷端补偿、线性化及数字化输出功能, 则将大大简化热电偶在嵌入式领域的应用设计。
MAX6675性能及结构
Maxim公司新近推出的MAX6675是一复杂的单片热电偶数字转换器, 内部
具有信号调节放大器、12位的模拟数字化热电偶转换器、冷端补偿传感和校正、数字控制器、1个SPI兼容接口和1个相关的逻辑控制。MAX6675内部集成有冷端补偿电路；带有简单的3位串行SPI接口；可将温度信号转换成12位数字量，
温度分辨率达0.25℃；内含热电偶断线检测电路。冷端补偿的温度范围-20℃～80℃，它的温度分辨能力为0. 25 ℃，可以测量0℃～1023.75℃的温度，工作电压为3. 0～5. 5V。 MAX6675的主要特性如下：①简单的SPI串行口温度值输出；②0℃～+1024℃的测温范围；③12位0.25℃的分辨率；④片内冷端补偿；⑤高阻抗差动输入；⑥热电偶断线检测；⑦单一+5V的电源电压；⑧低功耗特性；⑨工作温度范围-20℃～+85℃；⑩2000V的ESD信号。
该器件采用8引脚SO帖片封装。引脚排列如图1所示，引脚功能如下表所列。
MAX6675的工作原理与功能
根据热电偶测温原理，热电偶的输出热电势不仅与测量端的温度有关，而且与冷端的温度有关，使用硬件电路进行冷端补偿时，虽能部分改善测量精度，但由于热电偶使用环境的不同及硬件电路本身的局限性，效果并不明显；而使用软件补偿，通常是使用微处理机表格法或线性电路等方法来减小热电偶本身非线性带来的测量误差，但同时也增加了程序编制及调试电路的难度。MAX6675对其内部元器件参数进行了激光修正，从而对热电偶的非线性进行了内部修正。同时，MAX6675内部集成的冷端补偿电路、非线性校正电路、断偶检测电路都给K型热电偶的使用带来了极大方便，其工作原理如图2所示。
(1) 温度变换
MAX6675内部具有将热电偶信号转换为与ADC输入通道兼容电压的信号调节放大器，T+和T-输入端连接到低噪声放大器A1，以保证检测输入的高精度，同时是热电偶连接导线与干扰源隔离。热电偶输出的热电势经低噪声放大器A1放大，再经过A2电压跟随器缓冲后，送至ADC的输入端。在将温度电压值转换为相等价的温度值之前，它需要对热电偶的冷端进行补偿，冷端温度即是
MAX6675周围温度与0℃实际参考值之间的差值。对于K型热电偶, 电压变化率为41μ/℃, 电压可由线性公式Vout=（41μ/℃）×（tR-tAMB）来近似热电偶的
特性。上式中, Vout为热电偶输出电压（mV）, tR是测量点温度，tAMB是周围温度。
(2)冷端补偿
热电偶的功能是检测热、冷两端温度的差值，热电偶热节点温度可在0℃～+1023.75℃范围变化。冷端即安装MAX6675的电路板周围温度，比温度在-20℃～+85℃范围内变化。当冷端温度波动时，MAX6675仍能精确检测热端的温度变化。
(3) 热补偿
在测温应用中，芯片自热将降低MAX6675温度测量精度，误大小依赖于MAX6675封装的热传导性、安装技术和通风效果。为降低芯片自热引起的测量误差，可在布线时使用大面积接地技术提高MAX6675温度测量精度。
(4) 噪声补偿
MAX6675的测量精度对电源耦合噪声较敏感。为降低电源噪声影响，可在MAX6675的电源引脚附近接入1只0.1μF陶瓷旁路电容。
(5)测量精度的提高
热电偶系统的测量精度可通过以下预防措施来提高：①尽量采用不能从测量区域散热的大截面导线；②如必须用小截面导线，则只能应用在测量区域，并且在无温度变化率区域用扩展导线；③避免受能拉紧导线的机械挤压和振动；④当热电偶距离较远时，应采用双绞线作热电偶连线；⑤在温度额定值范围内使用热电偶导线；⑥避免急剧温度变化；⑦在严劣环境中，使用合适的保护套以保证热电偶导线；⑧仅在低温和小变化率区域使用扩展导线；⑨保持热电偶电阻的事件
(6) SPI串行接口
MAX6675采用标准的SPI串行外设总线与MCU接口，且MAX6675只能作为从设备。MAX6675 SO端输出温度数据的格式如图3所示，MAX6675 SPI接口时序
如图4所示。MAX6675从SPI串行接口输出数据的过程如下：MCU使CS变低并提供时钟信号给SCK，由SO读取测量结果。CS变低将停止任何转换过程；CS变高将启动一个新的转换过程。一个完整串行接口读操作需16个时钟周期，在时钟的下降沿读16个输出位，第1位和第15位是一伪标志位，并总为0；第14位到第3位为以MSB到LSB顺序排列的转换温度值；第2位平时为低，当热电偶输入开放时为高，开放热电偶检测电路完全由MAX6675实现，为开放热电偶检测器操作，T-必须接地，并使能地点尽可能接近GND脚；第1位为低以提供MAX6675器件身份码，第0位为三态。
4.4 LCD12864简介
带中文字库的128X64 是一种具有4 位/8 位并行、2 线或3 线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为128×64, 内置8192 个16*16 点汉字，和128 个16*8 点ASCII 字符集.利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示8×4 行16×16 点阵的汉字. 也可完成图形显示.低电压低功耗是其又一显著特点。由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵
液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。
第五章各部分电路设计
5.1温度采集电路
5.1.1硬件部分
该部分为8路温度采集，采用K型热电偶与K型热电偶模数转换器—MAX6675互相搭配的方式，如下图所示：
以其中一路为例，MAX6675的冷热接收端分别于热电偶的冷热端相连，其串行数据输出端分别与单片机的P2口相连，如下图所示：
之后MAX6675的时钟信号端以及使能端分别与P1.0和P1.1端相连，如下图所示：
以上就是整个温度采集部分的硬件接线图
5.1.2软件部分
由于MAX6675采用的是12位二进制的串行数据输出的方式，而且，其有效的数据分别在3~~14位，因此需要进行串行数据的移位操作，以下为部分软件算法：
for(i=0;i<16;i++)
{ Temp_1<<=1;
_nop_();
SCK=1;
if(SO1==1){Temp_1=Temp_1|0x01;}
else Temp_1=Temp_1|0x00;
_nop_();
SCK=0;
_nop_();
}
Temp_1=Temp_1<<1;
Temp_1=Temp_1>>4;
Temp_1=Temp_1*1024/4096;
以上算法把数据左移移一位，然后再右移四位，从而得到完整的12位二进制温度数据。
5.2数据处理电路
5.2.1硬件部分
该部分数据处理主要在单片机内部进行，并且将处理后的数据从P0口输出到LCD进行显示，如下图所示：
5.2.2软件部分
将处理后的数据分别处理成百、十、个位进行输出，以下为部分软件算法：
if(wendu1<=999&&wendu1>=100)
{
guzhang_flag1=0;
ge1=temp1%10;
temp1=temp1/10;
shi1=temp1%10;
bai1=temp1/10;
}
通过以上算法，就可以将数据分解成百、十、个，从而方便地在LCD上显示。
5.3温度显示电路
5.3.1硬件部分
该部分是通过LCD进行对温度数据的显示其使能端与P1口相连，数据输入端与P0口相连，如下图所示：
摘要 接口实验报告 题目：脉搏波体温自动采集系统院（系）：电子工程与自动化学院 专业：仪器仪表工程 学生姓名： 学号： 指导老师：李智 职称：教授 20 年8月28日 I
摘要 本文介绍了一种基于51单片机的心率体温采集系统。首先介绍了51系列单片机的内部相关配置、工作原理以及编程方法，其次介绍了温度传感器PT100的相关测温方法以及通过红外光电传感器TCRT5000对射的方法来抓取人体脉搏信号。此次设计的电路部分主要包括：传感测量电路、放大电路、滤波整形电路、AD转换电路、控制电路、电源供电电路等。上位机为通过VC编程界面。通过上位机按键控制，将PT100及TCRT5000输入的微弱信号进行放大整形，最后AD采集转换传送给单片机，在上位机界面上显示相关体温及心率信息。 本次硬件设计基于比较稳定可行、低成本的设计思想，软件设计采用模块化的设计方法，并且详细分析了红外传感器TCRT5000应用于心率测量上以及PT100应用于温度测量上的原理及优点，阐述了其他各配合电路的组成与工作特点，并且通过仿真进行电路的可行性验证，最后完成实物电路的设计，使得本次课题的预期结果得以实现。 关键词：51单片机；传感器；仿真；AD转换
Abstract Abstract This paper introduced a heart rate and body temperature acquisition system that based on 51 single chip microcomputer. First the internal configurations of 51 single chip microcomputer are introduced. And the paper also tell how 51 single chip microcomputer works and how can we program on it. Then the method of using temperature sensor PT100 to get body temperature is introduced, and we use infrared photoelectric sensor TCRT5000 to get the pulse signal of human body.The design of the circuit mainly comprises sensing circuit, amplifying circuit, filtering and shaping circuit, AD converting circuit, counting and displaying circuit, controlling circuit, power supplying circuit and so on. When the keyboard is pressed, the system starts to get signal. The small signal from PT100 and TCRT5000 will be amplified and shaped. Then ad converter will change the analog signal into digital signal and send to 51 single chip microcomputer. At last LCD1602 will display the information of body temperature and heart rate. Keywords: Piezoelectric sensors；control circuit；counters；Multisim2001 simulation software control circuit. III
基于AT89C51单片机的温度传感器 目录 摘要.............................................................. I ABSTRACT........................................................... I I 第一章绪论 (1) 1.1 课题背景 (1) 1.2本课题研究意义 (2) 1.3本课题的任务 (2) 1.4系统整体目标 (2) 第二章方案论证比较与选择 (3) 2.1引言 (3) 2.2方案设计 (3) 2.2.1 设计方案一 (3) 2.2.2 设计方案二 (3) 2.2.3 设计方案三 (3) 2.3方案的比较与选择 (4) 2.4方案的阐述与论证 (4) 第三章硬件设计 (6) 3.1 温度传感器 (6) 3.1.1 温度传感器选用细则 (6) 3.1.2 温度传感器DS18B20 (7) 3.2.单片机系统设计 (13)
3.3显示电路设计.................................错误！未定义书签。 3.4键盘电路设计................................错误！未定义书签。 3.5报警电路设计.................................错误！未定义书签。 3.6通信模块设计.................................错误！未定义书签。 3.6.1 RS-232接口简介..............................错误！未定义书签。 3.6.2 MAX232芯片简介.............................错误！未定义书签。 3.6.3 PC机与单片机的串行通信接口电路.............错误！未定义书签。 第四章软件设计..................................错误！未定义书签。 4.1 软件开发工具的选择..........................错误！未定义书签。 4.2系统软件设计的一般原则.......................错误！未定义书签。 4..3系统软件设计的一般步骤......................错误！未定义书签。 4.4软件实现....................................错误！未定义书签。 4.4.1系统主程序流程图.........................错误！未定义书签。 4.4.2 传感器程序设计...........................错误！未定义书签。 4.4.3 显示程序设计.............................错误！未定义书签。 4.4.4 键盘程序设计.............................错误！未定义书签。 4.4.5 报警程序设计.............................错误！未定义书签。 4.4.6 通信模块程序设计.........................错误！未定义书签。 第五章调试与小结..................................错误！未定义书签。致谢...............................................错误！未定义书签。参考文献...........................................错误！未定义书签。附录...............................................错误！未定义书签。系统电路图.......................................错误！未定义书签。系统程序.........................................错误！未定义书签。
电子信息职业技术学院 暨国家示性软件职业技术学院 单片机实训 题目：用MCS-51单片机和 18B20实现数字温度计 姓名： 系别：网络系 专业：计算机控制技术 班级：计控 指导教师： * 伟 时间安排：2013年1月7日至 2013年1月11日
摘要 随着国民经济的发展，人们需要对各中加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中温度进行监测和控制。采用单片机来对他们控制不仅具有控制方便，简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大的提高产品的质量和数量。 在日常生活及工业生产过程中，经常要用到温度的检测及控制，温度是生产过程和科学实验中普遍而且重要的物理参数之一。在生产过程中，为了高效地进行生产，必须对它的主要参数，如温度、压力、流量等进行有效的控制。温度控制在生产过程中占有相当大的比例。温度测量是温度控制的基础，技术已经比较成熟。传统的测温元件有热电偶和二电阻。而热电偶和热电阻测出的一般都是电压，再转换成对应的温度，这些方法相对比较复杂，需要比较多的外部硬件支持。我们用一种相对比较简单的方式来测量。 我们采用美国DALLAS半导体公司继DS18B20之后推出的一种改进型智能温度传感器DS18B20作为检测元件，温度围为-55~125 oC,最高分辨率可达0.0625 oC。DS18B20可以直接读出北侧温度值，而且采用三线制与单片机相连，减少了外部的硬件电路，具有低成本和易使用的特点。 本文介绍一种基于AT89C51单片机的一种温度测量及报警电路,该电路采用DS18B20作为温度监测元件，测量围0℃-～+100℃，使用LED模块显示，能设置温度报警上下限。正文着重给出了软硬件系统的各部分电路，介绍了集成温度传感器DS18B20的原理，AT89C51单片机功能和应用。该电路设计新颖、功能强大、结构简单。 关键词：单片机，数字控制，温度计， DS18B20，AT89S51
基于51单片机及DS18B20温度传感器的数字温度计程序(详细注释)
电路实物图如下图所示： C 语言程序如下所示： /******************************************************************** zicreate ----------------------------- Copyright (C) https://www.doczj.com/doc/6e2498469.html, -------------------------- * 程序名; 基于DS18B20的测温系统 * 功 能： 实时测量温度，超过上下限报警，报警温度可手动调整。K1是用来 * 进入上下限调节模式的，当按一下K1进入上限调节模式，再按一下进入下限 * 调节模式。在正常模式下，按一下K2进入查看上限温度模式，显示1s 左右自动 * 退出；按一下K3进入查看下限温度模式，显示1s 左右自动退出；按一下K4消除 * 按键音，再按一下启动按键音。在调节上下限温度模式下，K2是实现加1功能， * K1是实现减1功能，K3是用来设定上下限温度正负的。 * 编程者：Jason * 编程时间：2009/10/2 *********************************************************************/ #include
西安文理学院物理与机械电子工程学院 课程设计报告 专业班级 2011级测控技术与仪器一班 课程单片机课程设计 题目基于51单片机的数字温度计的设计 学号 0703110135 学生姓名王强 指导教师陈琦 2014年 5月
西安文理学院物理与机械电子工程学院 课程设计任务书 学生姓名王强专业班级11级测控一班学号0703110135 指导教师陈琦职称讲师教研室 B0406 课程单片机课程设计 题目基于51单片机的数字温度计的设计 任务与要求 1、学会使用51单片机，并对其内部结构进行深入的了解。 2、了解DS18B20的原理以及使用方式。 3、对于共阳极、共阴极数码管有个清楚的认识和掌握。 4、测得的结果范围在-55~125度，精度为0.5。 开始日期 2014年5月12日完成日期 2014年5月25日 2014年5月28日
基于51单片机的数字温度计的设计 摘要 本设计主要介绍了一个基于AT89C51单片机的测温系统，详细描述了利用数字温度传感器DS18B20开发测温系统的过程，重点对传感器在单片机下的硬件连接，软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析，对各部分的电路也一一进行了介绍,该系统可以方便的实现温度采集和显示，它使用起来相当方便，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点，适合于我们日常生活和工、农业生产中的温度测量，也可以当作温度处理模块嵌入其它系统中，作为其他主系统的辅助扩展。DS18B20与AT89C51结合实现最简温度检测系统，该系统结构简单，抗干扰能力强，适合于恶劣环境下进行现场温度测量，有广泛的应用前景。 关键词：单片机；数字温度传感器；最简温度检测系统;
#include
{ while(--i); } /****************************************** 此延时函数针对的是12Mhz的晶振 delay(0):延时518us 误差:518-2*256=6 delay(1):延时7us （原帖写"5us"是错的）delay(10):延时25us 误差:25-20=5 delay(20):延时45us 误差:45-40=5 delay(100):延时205us 误差:205-200=5 delay(200):延时405us 误差:405-400=5*/ voidshuma(uchar temp) { shi=temp/100; ge=temp%100/10; xiaoshu=temp%10; dula=1; P0=list[shi]; dula=0; P0=0xff; wela=1; P0=0xfe;
基于51单片机的水温自动控制系统 0 引言 在现代的各种工业生产中 ,很多地方都需要用到温度控制系统。而智能化的控制系统成为一种发展的趋势。本文所阐述的就是一种基于89C51单片机的温度控制系统。本温控系统可应用于温度范围30℃到96℃。 1 设计任务、要求和技术指标 1.1任务 设计并制作一水温自动控制系统，可以在一定范围（30℃到96℃）内自动调节温度，使水温保持在一定的范围（30℃到96℃）内。 1.2要求 （1）利用模拟温度传感器检测温度，要求检测电路尽可能简单。 （2）当液位低于某一值时，停止加热。 （3）用AD转换器把采集到的模拟温度值送入单片机。 （4）无竞争-冒险，无抖动。 1.3技术指标 （1）温度显示误差不超过1℃。 （2）温度显示范围为0℃—99℃。 （3）程序部分用PID算法实现温度自动控制。 （4）检测信号为电压信号。 2 方案分析与论证 2.1主控系统分析与论证 根据设计要求和所学的专业知识，采用AT89C51为本系统的核心控制器件。AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS 8位微处理器。其引脚图如图1所示。 2.2显示系统分析与论证 显示模块主要用于显示时间，由于显示范围为0～99℃，因此可采用两个共阴的数码管作为显示元件。在显示驱动电路中拟订了两种设计方案： 方案一：采用静态显示的方案 采用三片移位寄存器74LS164作为显示电路，其优点在于占用主控系统的I/O口少，编程简单且静态显示的内容无闪烁，但电路消耗的电流较大。 方案二：采用动态显示的方案 由单片机的I/O口直接带数码管实现动态显示，占用资源少，动态控制节省了驱动芯片的成本，节省了电 ,但编程比较复杂，亮度不如静态的好。 由于对电路的功耗要求不大，因此就在尽量节省I/O口线的前提下选用方案一的静态显示。
基于AT89C5单片机的数字温度计设计
CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY 科研实践 题目：基于单片机的数字温度计的设计
目录 目录 (2) 1.绪论 (3) 1.1课题研究背景及意义 (3) 1.2课题研究的内容 (3) 2.数字温度计的系统概论 (5) 2.1系统的功能 (5) 2.2温度计的分析 (5) 3.设计方案和要求 (6) 3.1设计任务和要求 (6) 3.2元器件的选取 (6) 3.3系统最终设计方案 (7) 4.硬件设计 (8) 4.1总体设计结构图 (8) 4.2硬件电路概述 (8) 4.2.1最小系统 (8) 4.2.2输入电路设计 (11) 4.2.3输出电路设计 (12) 5.硬件仿真 (15)
6.实物制作 (18) 6.1电路板焊接 (18) 6.2电路板调试 (19) 7.小结 (20) 附录 (21) 1.参考文献 (21) 2.原理图 (22) 3.元器件清单 (23) 4.软件程序 (24) 5.实物图 (30) 1.绪论 1.1课题研究背景及意义 单片机技术作为计算机技术的一个分支，广泛地应用于工业控制，智能仪器仪表，机电一体化产品，家用电器等各个领域。“单片机原理与应用”在工科院校各专业中已作为一门重要的技术基础课而普遍开设。学生在课程设计，毕业设计,科研项目中会广泛应用到单片机知识，而且，进入社会后也会广泛接触到单片机的工程项目。鉴于此，提高“单片机原理及应用”课的教学效果，让学生参与课程设计
实习甚为重要。单片机应用技术涉及的内容十分广泛，如何使学生在有限的时间内掌握单片机应用的基本原理及方法，是一个很有价值的教学项目。为此，我们进行了“单片机的学习与应用”方面的课程设计，锻炼学生的动脑动手以及协作能力。 单片机课程设计是针对模拟电子技术，数字逻辑电路，电路，单片机的原理及应用课程的要求，对我们进行综合性实践训练的实践学习环节，它包括选择课设任务、软件设计，硬件设计，调试和编写课设报告等实践内容。通过此次课程设计实现以下三个目标:第一，让学生初步掌握单片机课程的试验、设计方法，即学生根据设计要求和性能约束，查阅文献资料，收集、分析类似的相关题目，并通过元器件的组装调试等实践环节，使最终硬件电路达到题目要求的性能指标；第二，课程设计为后续的毕业设计打好基础，毕业设计是系统的工程设计实践，而课程设计的着眼点是让学生开始从理论学习的轨道上逐渐引向实际运用，从已学过的定性分析、定量计算的方法，逐步掌握工程设计的步骤和方法，了解科学实验的程序和实施方法。第三，培养学生勤于思考乐于动手的习惯，同时通过设计并制作单片机类产品，使学生能够自己不断地学习接受新知识（如在本课设题目中存在智能测温器件DS18B20，就是课堂环节中不曾提及的“新器件”），通过多人的合作解决现实中存在的问题，从而不断地增强学生在该方面的自信心及兴趣，也提高了学生的动手能力，对学生以后步入社会参加工作打下一定良好的实践基础。 1.2课题研究的内容 本文主要介绍了一个基于AT89C51单片机的测温系统，详细描述了利用数 字温度传感器DS18B20开发测温系统的过程，重点对传感器在单片机喜爱的硬 件连接，软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析，对各部分的电路也进 行一一介绍，该系统可以方便的是实现温度采集和显示，并可以根据需要任意 设定上下限报警温度，它使用起来方便，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体 积小、功耗低等优点，适合我们日常生活和工农业生产中的温度测量，也可以 当做温度处理模块嵌入其他系统中，作为其他主系统的辅助扩展。DS18B20和AT89C51结合实现最简温度检测系统，该系统结构简单，抗干扰能力强，适合 与恶劣环境下进行现场温度测量，有广泛的应用前景。 本设计首先是确定目标，气候是各个功能模块的设计，再在Proteus软件上 进行仿真，修改，仿真。 本温度计属于多功能温度计，可以设置上下报警温度，当温度不在设置范 围内时，可以报警。
引言 本文主要介绍了一个基于AT89C51单片机的测温系统，详细描述了利用数字温度传感器DS18B20开发测温系统的过程，重点对传感器在单片机下的硬件连接，软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析，特别是数字温度传感器DS18B20的数据采集过程，并介绍了利用C语言编程对DS18B20的访问，该系统可以方便的实现实现温度采集和显示，使用起来相当方便，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点。DS18B20与AT89C51结合实现最简温度检测系统，该系统结构简单，抗干扰能力强，适合于恶劣环境下进行现场温度测量。数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便、测温范围广、测温精确、功能多样话等优点。其主要用于对测温要求准确度比较高的场所，或科研实验室使用，该设计使用STC89C52单片机作控制器，数字温度传感器DS18B20测量温度，单片机接受传感器输出，经处理用LED数码管实现温度值显示。 .
一、设计要求 通过基于MCS-51系列单片机AT89C51和DS18B20温度传感器检测温度，熟悉芯片的使用，温度传感器的功能，数码显示管的使用，C语言的设计；并且把我们这一年所学的数字和模拟电子技术、检测技术、单片机应用等知识，通过理论联系实际，从题目分析、电路设计调试、程序编制调试到传感器的选定等这一完整的实验过程，培养了学生正确的设计思想，使学生充分发挥主观能动性，去独立解决实际问题，以达到提升学生的综合能力、动手能力、文献资料查阅能力的作用，为毕业设计和以后工作打下一个良好的基础。 以MCS-51系列单片机为核心器件，组成一个数字温度计，采用数字温度传感器DS18B20为检测器件，进行单点温度检测，检测精度为0.5摄氏度。温度显示采用3位LED数码管显示，两位整数，一位小数。具有键盘输入上下限功能，超过上下限温度时，进行声音报警。 二、基本原理 原理简述：数字温度传感器DS1820把温度信息转换为数字格式；通过“1－线协议”，单片机获取指定传感器的数字温度信息，并显示到显示设备上。通过键盘，单片机可根据程序指令实现更灵活的功能，如单点检测、轮转检测、越数字温度传感器的温度检测及显示的系统原理图如图DS1820限检测等。基于 图 2.1 基于DS1820的温度检测系统框图 三：主要器件介绍（时序图及各命令序列，温度如何计算等） 系统总体设计框图 由于DS18B20数字温度传感器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，所以在该设计中采用DS18B20数字温度传感器测量温度。 测温电路设计总体设计框图如图所示，控制器采用单片机AT89S52，温度传感器采用DS18B20，显示采用4位LED数码管，报警采用蜂鸣器、LED灯实现，键盘用来设定报警上下限温度。 .. . 测温电路设计总体设计框图图3.11.控制模块 AT89S52单片机是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含有8kb的可系统编程的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公
基于单片机的温度控制系统设计 1.设计要求 要求设计一个温度测量系统，在超过限制值的时候能进行声光报警。具体设计要求如下： ①数码管或液晶显示屏显示室内当前的温度； ②在不超过最高温度的情况下，能够通过按键设置想要的温度并显示；设有四个按键，分别是设置键、加1键、减1键和启动/复位键； ③DS18B20温度采集； ④超过设置值的±5℃时发出超限报警，采用声光报警，上限报警用红灯指示，下限报警用黄灯指示，正常用绿灯指示。 2.方案论证 根据设计要求，本次设计是基于单片机的课程设计，由于实现功能比较简单，我们学习中接触到的51系列单片机完全可以实现上述功能，因此可以选用AT89C51单片机。温度采集直接可以用设计要求中所要求的DS18B20。报警和指示模块中，可以选用3种不同颜色的LED灯作为指示灯，报警鸣笛采用蜂鸣器。显示模块有两种方案可供选择。 方案一：使用LED数码管显示采集温度和设定温度； 方案二：使用LCD液晶显示屏来显示采集温度和设定温度。 LED数码管结构简单，使用方便，但在使用时，若用动态显示则需要不断更改位选和段选信号，且显示时数码管不断闪动，使人眼容易疲劳；若采用静态显示则又需要更多硬件支持。LCD显示屏可识别性较好，背光亮度可调，而且比LED 数码管显示更多字符，但是编程要求比LED数码管要高。综合考虑之后，我选用了LCD显示屏作为温度显示器件，由于显示字符多，在进行上下限警戒值设定时同样可以采集并显示当前温度，可以直观的看到实际温度与警戒温度的对比。LCD 显示模块可以选用RT1602C。
3.硬件设计 根据设计要求，硬件系统主要包含6个部分，即单片机时钟电路、复位电路、键盘接口模块、温度采集模块、LCD 显示模块、报警与指示模块。其相互联系如下图1所示： 图1 硬件电路设计框图 单片机时钟电路 形成单片机时钟信号的方式有内部时钟方式和外部时钟方式。本次设计采用内部时钟方式，如图2所示。 单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别为此放大器的输入端和输出端，其频率范围为~12MHz ，经由片外晶体振荡器或陶瓷振荡器与两个匹配电容一 起形成了一个自激振荡电路，为单片机提供时钟源。 复位电路 复位是单片机的初始化操作，其作用是使CPU 和系统中的其他部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作，以防止电源系统不稳定造成CPU 工作不正常。在系统中，有时会出现工作不正常的情况，为了从异常状态中恢复，同时也为了系统调试方便，需要设计一个复位电路。 单片机的复位电路有上电复位和按键复位两种形式，因为本次设计要求需要有启动/复位键，因此本次设计采用按键复位，如图3。复位电路主要完成系统 图2 单片机内部时钟方式电路 图3 单片机按键复位电路
基于51单片机及DS18B20温度传感器的数字温度计设计
摘要 本设计采用的主控芯片是ATMEL公司的AT89S52单片机，数字温度传感器是DALLAS 公司的DS18B20。本设计用数字传感器DS18B20测量温度，测量精度高，传感器体积小，使用方便。所以本次设计的数字温度计在工业、农业、日常生活中都有广泛的应用。 单片机技术已经广泛应用社会生活的各个领域，已经成为一种非常实用的技术。51单片机是最常用的一种单片机，而且在高校中都以51单片机教材为蓝本，这使得51单片机成为初学单片机技术人员的首选。本次设计采用的AT89S52是一种flash型单片机，可以直接在线编程，向单片机中写程序变得更加容易。本次设计的数字温度计采用的是DS18B20数字温度传感器，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。 本设计根据设计要求，首先设计了硬件电路，然后绘制软件流程图及编写程序。本设计属于一种多功能温度计，温度测量范围是-55℃到125℃。温度值的分辨率可以被用户设定为9-12位，可以设置上下限报警温度，当温度不在设定的范围内时，就会启动报警程序报警。本设计的显示模块是用四位一体的数码管动态扫描显示实现的。在显示实时测量温度的模式下还可以通过查询按键查看设定的上下限报警温度。 关键词：单片机、数字温度计、DS18B20、AT89S52
目录 1 概述 ................................................................................................................................................................. - 1 - 1.1系统概述 ................................................................................................................................................. - 1 - 2 系统总体方案及硬件设计 ............................................................................................................................... - 2 - 2.1 系统总体方案 ........................................................................................................................................ - 2 - 2.1.1系统总体设计框图 ...................................................................................................................... - 2 - 2.1.2各模块简介 .................................................................................................................................. - 2 - 2.2 系统硬件设计 ........................................................................................................................................ - 5 - 2.2.1 单片机电路设计 ......................................................................................................................... - 5 - 2.2.2 DS18B20温度传感器电路设计.................................................................................................. - 6 - 2.2.3 显示电路设计 ............................................................................................................................. - 6 - 2.2.4 按键电路设计 ............................................................................................................................. - 7 - 2.2.5 报警电路设计 ............................................................................................................................. - 8 - 3 软件设计 ........................................................................................................................................................... - 9 - 3.1 DS18B20程序设计................................................................................................................................. - 9 - 3.1.1 DS18B20传感器操作流程.......................................................................................................... - 9 - 3.1.2 DS18B20传感器的指令表.......................................................................................................... - 9 - 3.1.3 DS18B20传感器的初始化时序................................................................................................ - 10 - 3.1.4 DS18B20传感器的读写时序.................................................................................................... - 10 - 3.1.5 DS18B20获取温度程序流程图................................................................................................ - 11 - 3.2 显示程序设计 ...................................................................................................................................... - 13 - 3.3 按键程序设计 ...................................................................................................................................... - 13 -4实物制作及调试 .............................................................................................................................................. - 14 -5电子综合设计体会 .......................................................................................................................................... - 15 -参考文献 ............................................................................................................................................................. - 16 -附1 源程序代码 .............................................................................................................................................. - 17 -附2 系统原理图 .............................................................................................................................................. - 32 -
西安文理学院物理与机械电子工程学院课程设计任务书
目录 摘要 (3) 1 引言 (3) 1.1课题背景 (3) 1.2研究内容和意义 (5) 2 芯片介绍 (5) 2.1 DS18B20概述 (5) 2.1.1 DS18B20封装形式及引脚功能 (6) 2.1.2 DS18B20内部结构 (6) 2.1.3 DS18B20供电方式 (9) 2.1.4 DS18B20的测温原理 (10) 2.1.5 DS18B20的ROM命令 (11) 2.2 AT89C52概述 (13) 2.2.1单片机AT89C52介绍 (13) 2.2.2功能特性概述 (13) 3 系统硬件设计 (13) 3.1 单片机最小系统的设计 (13) 3.2 温度采集电路的设计 (14) 3.3 LED显示报警电路的设计 (15) 4 系统软件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 4.1 流程图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 4.2 温度报警器程序．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16 4.3 总电路图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 19 5总结 (20)
摘要 随着时代的进步和发展，温度的测试已经影响到我们的生活、工作、科研、各个领域，已经成为了一种非常重要的事情，因此设计一个温度测试的系统势在必行。 本文主要介绍了一个基于AT89C52单片机的数字温度报警器系统。详细描述了利用数字温度传感器DS18B20开发测温系统的过程，重点对传感器在单片机下的硬件连接，软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析，对各部分的电路也一一进行了介绍，该系统可以方便的实现温度的采集和报警，并可以根据需要任意上下限报警温度，它使用起来相当方便，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点，适合于我们日常生活和工、农业生产中的温度测量，也可以当做温度处理模块潜入其他系统中，作为其他主系统的辅助扩展。DS18B20与AT89C52结合实现最简温度报警系统，该系统结构简单，抗干扰能力强，适合于恶劣环境下进行现场温度测量，有广泛的应用前景。 关键词：单片机；温度检测；AT89C52;DS18B20; 1 引言 1.1课题背景 温度是工业对象中主要的被控参数之一，如冶金、机械、食品、化工各类工业生产中，广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等，对工件的温度处理要求严格控制。随着科学技术的发展，要求温度测量的范围向深度和广度发展，以满足工业生产和科学技术的要求。 基于AT89C51单片机提高了系统的可移植性、扩展性，利于现代测控、自动化、电气技术等专业实训要求。以单片机为核心设计的温度报警器，具有安全可靠、操作简单方便、智能控制等优点。 温度对于工业生产如此重要，由此推进了温度传感器的发展。温度传感器主要经过了三个发展阶段[1]： （1）模拟集成温度传感器。该传感器是采用硅半导体集成工艺制成，因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器。此种传感器具有功能单一(仅测量温度)、
摘要 本文介绍了一种基于51单片机的心率体温采集系统。首先介绍了51系列单片机的内部相关配置、工作原理以及编程方法，其次介绍了温度传感器PT100的相关测温方法以及通过红外光电传感器TCRT5000对射的方法来抓取人体脉搏信号。此次设计的电路部分主要包括：传感测量电路、放大电路、滤波整形电路、AD转换电路、计数显示电路、控制电路、电源供电电路等。通过按键开始测试，将PT100及TCRT5000输入的微弱信号进行放大整形，最后AD采集转换传送给单片机，在LCD1602上显示相关体温及心率信息。 本次硬件设计基于比较稳定可行、低成本的设计思想，软件设计采用模块化的设计方法，并且详细分析了红外传感器TCRT5000应用于心率测量上以及PT100应用于温度测量上的原理及优点，阐述了其他各配合电路的组成与工作特点，并且通过仿真进行电路的可行性验证，最后完成实物电路的设计，使得本次课题的预期结果得以实现。 关键词：51单片机；传感器；仿真；AD转换 -I
Abstract This paper introduced a heart rate and body temperature acquisition system that based on 51 single chip microcomputer. First the internal configurations of 51 single chip microcomputer are introduced. And the paper also tell how 51 single chip microcomputer works and how can we program on it. Then the method of using temperature sensor PT100 to get body temperature is introduced, and we use infrared photoelectric sensor TCRT5000 to get the pulse signal of human body.The design of the circuit mainly comprises sensing circuit , amplifying circuit, filtering and shaping circuit, AD converting circuit, counting and displaying circuit, controlling circuit, power supplying circuit and so on. When the keyboard is pressed, the system starts to get signal. The small signal from PT100 and TCRT5000 will be amplified and shaped. Then ad converter will change the analog signal into digital signal and send to 51 single chip microcomputer . At last LCD1602 will display the information of body temperature and heart rate. Keywords: Piezoelectric sensors；control circuit；counters；Multisim2001 simulation software control circuit. -II