(通信工程)实训报告
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南阳理工学院计算机与信息工程学院软硬件专业综合课程设计总结报告题目：基于单片机的温度警报器姓名：李明昱学号：1206644045专业：通信工程指导教师：鲁庆宾起止日期： 13.11.18—14.01.10南阳理工学院计算机与信息工程学院软硬件专业综合课程设计任务书实践题目基于单片机的温度报警学生姓名李明昱班级12通信（升）学号1206644045指导教师鲁庆宾职称副教授实践地点7#609实践日期2013年11月18日起至2014年1月10日选题的目的：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。
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。
技术要求：1、系统要求利用VC++软件开发和Protel电路设计工具，结合万用表、示波器等工具；2、系统的主要功能有：(1) 显示系统：液晶屏显示，能显示温度等；(2) 可以报警。
进度安排：2013年11月18日——2013年11月30日查阅资料、项目总体分析2013年12月01日——2013年12月13日系统功能总体设计2013年12月14日——2013年12月26日软件程序及硬件电路设计2013年12月27日——2014年01月03日软硬件系统调试、测试2014年01月04日——2014年01月08日撰写实训报告2014年01月09日——2014年01月10日验收主要参考资料：[1]钟晓伟，宋哲存，基于单片机的实验是温湿度控制系统设计 [A] 林业机械与木工设备[2]叶景，基于单片机的温度控制系统的设计经验与交流，2008[3]杨光友.单片机微型计算机原理及接口技术［M］.北京：中国水利水电出版社，2002教师签名：年月日目录摘要 ..................................................... 错误！未定义书签。
1 引言 (4)1.1设计背景 (4)1.2研究内容和意义 (5)2 芯片介绍 (6)2.1 DS18B20概述 (6)2.1.1 DS18B20封装形式及引脚功能 (7)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 (12)2.2 AT89C52概述 (13)2.2.1单片机AT89C52介绍 (13)3 系统硬件设计 (14)3.1 单片机最小系统的设计 (14)3.2 温度采集电路的设计 (15)3.3 LED显示报警电路的设计 (16)4 总结 (16)5实物图如下： (17)参考文献: (17)附录A：总电路图 (19)附录B：原器件清单 (19)附录C：温度报警器部分程序 (20)1 引言1.1设计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)、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等特点，适合远距离测温、控温，不需要进行非线性校准，外围电路简单。
它是目前在国内外应用最为普遍的一种集成传感器，典型产品有AD590、AD592、TMP17、LM135等；（2）模拟集成温度控制器。
模拟集成温度控制器主要包括温控开关、可编程温度控制器，典型产品有LM56、AD22105和MAX6509。
某些增强型集成温度控制器(例如TC652/653)中还包含了A/D转换器以及固化好的程序，这与智能温度传感器有某些相似之处。
但它自成系统，工作时并不受微处理器的控制，这是二者的主要区别；（3）智能温度传感器 (亦称数字温度传感器)。
智能温度传感器是在20世纪90年代中期问世的，其内部都包含温度传感器、A/D转换器、信号处理器、存储器(或寄存器)和接口电路。
有的产品还带多路选择器、中央控制器(CPU)、随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。
智能温度传感器的特点是能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器(MCU)；并且它是在硬件的基础上通过软件来实现测试功能的，其智能化程度也取决于软件的开发水平。
现代信息技术的三大基础是信息采集[2]（即传感器技术）、信息传输（通信技术）和信息处理（计算机技术）。
传感器属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是温度传感器被广泛用于工农业生产、科学研究和生活等领域，数量高居各种传感器之首。
数字温度传感器可以直接将被检测的温度信息以数字化形式输出，与传统的模拟式温度传感器相比，具有测量精度高、功耗低、稳定性好、外围接口电路简单特点。
而单片机微处理器越来越丰富的外围功能模块，更加方便了数字式温度传感器输出信号的处理。
智能温度传感器内部都包含温度传感器、A/D转化器、信号处理器、存储器（或寄存器）和接口电路。
有的产品还带多路选择器、中央处理器（CPU）、随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。
并且它是在硬件的基础上通过软件来实现测试功能的，其智能化程度也取决于软件的开发水平。
进入21世纪后，智能温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片机测温系统等的方向发展。
数字化温度传感器可以直接将温度量以数字脉冲信号形式输出，具有测量精度高、抗干扰能力强、传输距离远、外围接口电路简单等诸多优点。
同时数字温度传感器还可直接与微处理器进行接口，大大方便了传感器输出信号的处理.数字单总线温度传感器是目前最新的测温器件，它集温度测量，A/D转换于一体，具有单总线结构，数字量输出，直接与微机接口等优点。
1.2研究内容和意义本温度报警器以AT89C51单片机为控制核心,由一数字温度传感器DS18B20测量被控温度，结合7段LED以及驱动LED的74LS245组合而成。
当被测量值超出预设范围则发出警报，且精度高，适用于大多数工业生产以及教育教学领域。
温度是一种最基本的环境参数，它是与人类的生活、工作关系最密切的物理量，也是各门学科与工程研究设计中经常遇到和必须精确测量的物理量。
从工业炉温、环境气温到人体温度；从空间、海洋到家用电器，各个技术领域都离不开测温和控温。
因此，研究温度的测量和控制方法具有重要的意义。
AT89C52单片机数字温度传感器双限报警系统译码显示电路设计原理2 芯片介绍2.1 DS18B20概述DS18B20是Dallas公司继DS1820后推出的一种改进型智能数字温度传感器，与传统的热敏电阻相比，只需一根线就能直接读出被测温度值，并可根据实际需求来编程实现9~12位数字值的读数方式[3]。
2.1.1 DS18B20封装形式及引脚功能图2.1 DS18B20封装形式和引脚功能如图2.1所示，DS18B20的外形如一只三极管，引脚名称及作用如下： GND:接地端。
DQ ：数据输入/输出脚，与TTL 电平兼容。
VDD ：可接电源，也可接地。
因为每只DS18B20都可以设置成两种供电方式，即数据总线供电方式和外部供电方式。
采用数据总线供电方式时VDD 接地，可以节省一根传输线，但完成数据测量的时间较长；采用外部供电方式则VDD 接+5V ，多用一根导线，但测量速度较快。
2.1.2 DS18B20内部结构64位ROM 和单线接口存储和控制逻高速缓存器温度传感器 高温触发器低温触发器匹配寄存器 8位CRC 发电源检CDQVDD内部图2.2 DS18B20内部图2.2中出示了DS18B20 的主要内部部件，下面对DS18B20内部部分进行简单的描述[4]:(1)64位ROM。
64位ROM是由厂家使用激光刻录的一个64位二进制ROM代码，是该芯片的标识号，如表2.1所示：表2.1 64位ROM标识8位循环冗余检验48位序列号8位分类编号（10H）MSB LSB MSB LSB MSB LSB第1个8位表示产品分类编号，DS18B20的分类号为10H；接着为48位序列号。
它是一个大于281*1012的十进制编码，作为该芯片的唯一标示代码；最后8位为前56位的CRC循环冗余校验码，由于每个芯片的64位ROM代码不同，因此在单总线上能够并接多个DS18B20进行多点温度实习检验。
（2）温度传感器。
温度传感器是DS18B20的核心部分，该功能部件可完成对温度的测量通过软件编程可将-55~125℃范围内的温度值按9位、10位、11位、12位的分辨率进行量化，以上的分辨率都包括一个符号位，因此对应的温度量化值分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃、0.0625℃，即最高分辨率为0.0625℃。
芯片出厂时默认为12位的转换精度。
当接收到温度转换命令（44H）后，开始转换，转换完成后的温度以16位带符号扩展的的二进制补码形式表示，存储在高速缓存器RAM的第0，1字节中，二进制数的前5位是符号位。
如果测得的温度大于0，这5位为0，只要将测得的数值乘上0.0625即可得到实际温度；如果温度小于0，这5位为1，测得的数值需要取反加1再乘上0.0625即可得到实际温度。
（3）高速缓存器。
DS18B20内部的高速缓存器包括一个高速暂存器RAM和一个非易失性可电擦除的EEPROM。
非易失性可点擦除EEPROM用来存放高温触发器TH、低温触发器TL和配置寄存器中的信息。
（4）配置寄存器。
配置寄存器的内容用于确定温度值的数字转换率。
DS18B20工作是按此寄存器的分辨率将温度转换为相应精度的数值，它是高速缓存器的第5个字节，该字节定义如表2.2所示：表2.2 匹配寄存器TM R0 R1 1 1 1 1 1 TM是测试模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式，在DS18B20出厂时该位被设置为0，用户不要去改动；R1和R0用来设置分辨率；其余5位均固定为1。
DS18B20分辨率的设置如表2.3所示：表2.3 DS18B20分辨率的设置R1 R0 分辨率最大转换时间 /ms0 0 9位93.750 1 10位187.51 0 11位3751 1 12位750DS18B20依靠一个单线端口通讯。
