基于单片机的温控系统毕业设计论文
- 格式:doc
- 大小:523.50 KB
- 文档页数:45
毕业设计38单片机温控我正在考虑毕业设计的方向,我选定了一个38单片机温控的项目。
该项目旨在设计和实现一个基于38单片机的温度控制系统,以监测和控制环境中的温度。
该系统将能够自动控制温度,并提供用户界面以进行手动控制。
首先,我将使用一个温度传感器来检测环境中的温度。
传感器将被连接到38单片机的模拟输入引脚上。
通过读取传感器的电压值,单片机将能够获取当前温度数据。
接下来,我将使用一些电路元件来控制温度。
我计划使用一个继电器来控制加热器或冷却器的开关。
当温度低于设定温度时,继电器将打开并启动加热器以提高温度。
当温度超过设定温度时,继电器将关闭并启动冷却器以降低温度。
通过控制加热器和冷却器的开关,该系统将能够实现自动温度控制。
此外,我还计划添加一个LCD显示屏和几个按钮,以提供用户界面。
通过显示屏,用户将能够实时监测环境中的温度。
通过按下按钮,用户将能够手动控制加热器和冷却器的开关。
通过添加用户界面,用户将能够直接交互并控制系统。
最后,我计划使用38单片机的编程语言来编写控制系统的软件。
我将使用C语言来编写代码,并采用模块化的方式组织代码。
我将编写代码来读取温度传感器的数据,控制继电器和加热器/冷却器的开关,并处理用户界面的输入。
通过完成这个项目,我将会学习到如何使用38单片机来构建一个功能强大的温度控制系统。
我将学习到如何连接和读取传感器,如何控制电路元件,以及如何编写单片机的软件。
此外,我还将获得实际设计和实现一个完整工程的经验。
在未来,我相信这个项目的技术和经验将对我的发展非常有益。
控制系统的设计和实现是一项非常实用的技能,在许多行业和领域都有广泛的应用。
此外,通过完成这个项目,我还将展示出自己的能力和才华,对我的求职和职业发展将有积极的影响。
With a 1200-word limit in mind, I have reached the end of my response. However, if you require any further information or elaboration on any aspect of this project, please let me know, and I will be glad to assist you.。
基于单片机的温度控制系统设计毕业论文目录摘要 (I)Abstract (I)目录 (II)第一章绪论 (1)1.1课题研究背景及意义 (1)1.2国外研究现状 (1)1.2.1国外研究现状 (1)1.2.2国研究现状 (1)1.2.3总的发展阶段 (2)1.3课题研究的容 (2)第二章硬件系统总体方案设计 (3)2.1硬件系统总体设计方案一 (3)2.2硬件系统总体设计方案二 (4)2.3硬件系统的方案选择 (4)第三章控制系统硬件设计 (6)3.1单片机 (6)3.2 数字温度计DS18B20 (9)3.2.1 DS18S20数字温度计的主要特性 (9)3.3 4X4键盘 (9)3.4数码管 (10)3.5光电耦合器 (12)3.6 双向晶闸管 (13)3.7 PTC加热器 (14)3.8 反相器7406 (15)3.9双四输入与门74LS21 (16)3.9蜂鸣器 (16)第四章控制系统软件设计 (17)4.1 主程序模块设计 (17)4.1.1主程序流程图 (17)4.2温度采集模块程序设计 (18)4.2.1 DS18B20的时序 (18)4.2.3 读温度子程序流程图 (20)4.3温度设定模块程序设计 (21)4.3.1中断服务子程序 (21)4.3.2 键盘扫描子程序 (21)4.4温度显示模块设计 (23)4.4.1设定值显示子程序 (23)4.4.2 实际值显示子程序 (24)4.5温度控制模块设计 (25)4.5.1双位控制算法设计 (25)4.5.2温度控制子程序流程图 (25)4.6报警模块程序设计 (26)第五章结果分析 (27)5.1 PROTEUS仿真 (27)5.1.1 键盘设定温度仿真 (27)5.1.2 温度采集仿真 (28)5.1.3 整体仿真 (28)5.2实际运行结果 (29)第六章总结与展望 (31)6.1总结 (31)6.2展望 (31)致谢 (32)附录程序 (33)参考文献 (42)第一章绪论1.1课题研究背景及意义温度是表征物体冷热程度的物理量,是工农业生产过程中一个很重要而普遍的参数。
毕业设计论文-基于单片机的温度控制系统设计基于单片机的温度控制系统设计高云2007080104专业名称通信工程申请学士学位所属学科工科指导教师姓名、职称刘磊讲师2011年 05月 30日摘要摘要温度是工业生产和科学实验中至关重要的一个因素, 在医药,冶金,航空和化工中都起着相当大的作用,温度的高低可以影响着许多产品的质量和使用的寿命!因此, 研究高性能的温度控制系统是现今的主要任务, 本文基于单片机的温度控制系统的开发与应用做出了相应的探讨,并且介绍了一种基于AT89C51单片机的温度检测及控制系统的设计与实现。
本设计主要从硬件和部分软件介绍了AT89C51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AT89C51单片机为核心,由温度检测电路,模、数转换电路,过零检测电路, 报警指示电路,光电隔离与功率放大电路等组成。
关键词:单片机;温度传感器;温度检测;温度控制IAbstractABSTRACTTemperature in industrial production and scientific experiment as a factor crucial in the pharmaceutical and chemical metallurgy aviation plays a relevant role in temperature can affect the level of product quality and use of many of the life! Therefore, the study high-performance temperature control system is the main task of the present paper, based on a Temperature Control System to make the appropriate development and application of, and introduces the AT89C51microcontroller based temperature measurement and control system design and implementation.The design of the main parts from the hardware and softwareintroduces the AT89C51Temperature Control system design, a brief description of how to achieve temperature control, and hardware schematics and made a concise description of the block diagram. Also introduced in the SCM software and hardware design of some keytechnology areas, the system mainly in AT89C51 as the core, the temperature detection circuit, analog, digital conversion circuit, the zero detection circuit, the alarm indicating circuit, optical isolation and power amplifier circuit etc.Keywords: microcontroller; temperature sensor; temperature detection; temperature controlII目录目录1. 引言 ..................................................................... ........................................................................ . (2)1.1 绪论 ..................................................................... (2)1.2 课题展望 ..................................................................... . (2)1.3课题举例简介...................................................................... ................................................... 3 2 设计思想及系统结构 ..................................................................... .. (5)2.1 系统的设计思想 ..................................................................... . (5)2.2 具体设计 ..................................................................... . (5)2.3元器件介绍...................................................................... . (6)2.3.1温度传感器DS18B20 ................................................................ (6)2.3.2AT89C51 ................................................................ (7)2.3.3ADC0809 ................................................................ .. (9)2.3.4DAC0832 ................................................................ (10)2.4 光电隔离电路...................................................................... (11)2.5 PID控制算法 ..................................................................... .................................................. 11 3 各元器件设计...................................................................... .. (13)3.1键盘单元 ..................................................................... (13)3.2 温度控制及超温和超温警报单元 ..................................................................... .. (14)3.3温度控制器件电路...................................................................... .. (14)3.4 显示单元 ..................................................................... .. (15)3.5接口通信单元...................................................................... ................................................. 15 4 电源输入 ..................................................................... ................................................................. 18 5 程序设计...................................................................... (19)5.1 程序结构分析...................................................................... (19)5.2 主程序 ..................................................................... ............................................................ 19 结束语 ............................................................................................................................................. ... 21 参考文献 ..................................................................... .......................................................................22 致谢 ..................................................................... ........................................................................ (23)III泰山学院本科毕业论文1 引言1.1 绪论温度在工业自动化、家用电器、环境保护、安全生产和汽车工业中, 都是最基本的检测参数之一。
《基于51单片机的温度控制系统设计与实现》篇一一、引言在现代工业控制领域,温度控制系统的设计与实现至关重要。
为了满足不同场景下对温度精确控制的需求,本文提出了一种基于51单片机的温度控制系统设计与实现方案。
该系统通过51单片机作为核心控制器,结合温度传感器与执行机构,实现了对环境温度的实时监测与精确控制。
二、系统设计1. 硬件设计本系统以51单片机为核心控制器,其具备成本低、开发简单、性能稳定等优点。
硬件部分主要包括51单片机、温度传感器、执行机构(如加热器、制冷器等)、电源模块等。
其中,温度传感器负责实时监测环境温度,将温度信号转换为电信号;执行机构根据控制器的指令进行工作,以实现对环境温度的调节;电源模块为整个系统提供稳定的供电。
2. 软件设计软件部分主要包括单片机程序与上位机监控软件。
单片机程序负责实时采集温度传感器的数据,根据设定的温度阈值,输出控制信号给执行机构,以实现对环境温度的精确控制。
上位机监控软件则负责与单片机进行通信,实时显示环境温度及控制状态,方便用户进行监控与操作。
三、系统实现1. 硬件连接将温度传感器、执行机构等硬件设备与51单片机进行连接。
具体连接方式根据硬件设备的接口类型而定,一般采用串口、并口或GPIO口进行连接。
连接完成后,需进行硬件设备的调试与测试,确保各部分正常工作。
2. 软件编程编写51单片机的程序,实现温度的实时采集、数据处理、控制输出等功能。
程序采用C语言编写,易于阅读与维护。
同时,需编写上位机监控软件,实现与单片机的通信、数据展示、控制指令发送等功能。
3. 系统调试在完成硬件连接与软件编程后,需对整个系统进行调试。
首先,对单片机程序进行调试,确保其能够正确采集温度数据、输出控制信号。
其次,对上位机监控软件进行调试,确保其能够与单片机正常通信、实时显示环境温度及控制状态。
最后,对整个系统进行联调,测试其在实际应用中的性能表现。
四、实验结果与分析通过实验测试,本系统能够实现对环境温度的实时监测与精确控制。
基于单片机的温度控制毕业设计论文目录摘要...................................................... 错误!未定义书签。
ABSTRACT ................................................... 错误!未定义书签。
第1章引言 (1)1.1温度控制系统设计的背景、发展历史及意义 (1)第2章总体设计方案 (3)2.1方案一 (3)2.2方案二 (3)第3章单片机STC89S52的结构与原理 (4)3.1STC89C52简介 (4)3.2STC89SC52的引脚说明 (5)第4章温度控制的硬件设备 (11)4.1温度传感器的选择 (11)4.1.1 DS18B20的性能特点 (11)4.1.2 DS18B20的内部结构 (11)4.1.3 DS18B20内部结构主要组成部分 (12)4.2DS18B20的工作原理 (14)4.2.1 DS18B20的工作时序 (14)4.2.2 DS18B20的测温原理 (16)4.2.3 DS18B20的测温流程 (17)第5章系统的硬件设计 (18)5.1温度采集电路 (18)5.2数码管的温度显示电路 (18)5.2.1数码管的分类 (18)5.2.2数码管的驱动方式 (18)5.2.3 本设计的数码管驱动 (19)5.3温度控制电路 (20)5.4晶振电路 (21)5.5复位电路 (22)第6章系统软件设计 (23)6.1系统软件设计整体思路 (23)6.2系统程序的流程图 (23)第7章电路仿真与分析 (29)7.1仿真软件 (29)7.2 调试 (29)致谢 (31)参考文献 (32)附录一外文翻译 (50)附录二部分源程序代码 (41)附录三总体电路图 (51)第1章引言1.1 温度控制系统设计的背景、发展历史及意义随着社会的发展,科技的进步,以及测温仪器在各个领域的应用,智能化已是现代温度控制系统发展的主流方向。
长春科技学院毕业设计 (论文)基于51单片机智能温度控制器系统设计摘要温度是工业生产和日常生活中最常见的参数之一,对温度的精确测量和控制具有重要意义。
为此,本文以AT89S51单片机为处理核心进行了智能温度监控系统的下位机设计,详细阐述了系统的硬件及软件设计方法。
该设计使用DS18B20数字式温度传感器进行多点测温,通过RS232串口实现单片机与PC机之间的数据交换,实现各温度点的实时测温及根据上位机的温度设定值完成对其中一点温度的控制。
此系统具有测温电路简单、连接方便、转换速度快、为上位机监控部分可实时传送温度信号、控制精度高等优点,因此,具有较广泛的应用前景。
关键词: AT89S51;智能温度测量控制;DS18B20;RS232AbstractTemperature is one of the most familiar parameters in the industrial production anddaily life. Therefore, this paper designs the under-bit machine of multi-point temperature monitoring system with the 89S51 SCM as the processing core. It elaborates hardware and software design method in detail. The system uses the DS18B20 digital temperature sensor to measure multi-point temperature. Through the RS232 serial port it can exchange data between the SCM and PC.Each point of temperature can be measured on time and one point of it can be controlled according to the temperature settings transmittd by up-bit machine. Based on the advantages that this system has the simple temperature measurement circuit, the convenient connection, the quick change speed, the real-time transmission of temperature signals for up-bit machine, the high precision control , therefore, it will have very good application value.Keywords: AT89S51; multi-point temperature measure and control; DS18B20; RS232引言1.现代社会中,温度控制的应用越来越多。
《基于单片机的温湿度控制系统的研究与应用》篇一一、引言随着科技的快速发展,智能家居的概念日益深入人心。
温湿度控制系统作为智能家居的核心部分,在工业生产、家居环境调节以及农业生产等领域都有广泛应用。
近年来,以单片机为核心控制器的温湿度控制系统已成为行业发展的热点。
本文旨在探讨基于单片机的温湿度控制系统的研究进展以及实际应用情况。
二、温湿度控制系统概述温湿度控制系统是一种通过传感器实时监测环境中的温度和湿度,并通过单片机等控制器对环境进行调节的智能系统。
该系统可以实现对环境的精确控制,提高环境舒适度,降低能耗,提高工作效率。
三、基于单片机的温湿度控制系统研究1. 硬件设计基于单片机的温湿度控制系统主要由传感器、单片机、执行器等部分组成。
传感器负责实时监测环境中的温度和湿度,单片机负责接收传感器数据并做出相应处理,执行器则根据单片机的指令进行环境调节。
在硬件设计方面,需要选择合适的传感器和执行器,以及设计合理的电路和布局,以确保系统的稳定性和可靠性。
2. 软件设计软件设计是温湿度控制系统的核心部分。
在软件设计中,需要根据实际需求设计合理的控制算法和程序,实现对环境温度和湿度的精确控制。
同时,还需要考虑系统的实时性、稳定性和可靠性等因素。
此外,还需要对系统进行调试和优化,以提高系统的性能和用户体验。
四、基于单片机的温湿度控制系统的应用1. 工业生产在工业生产中,温湿度控制系统的应用非常广泛。
例如,在制药、食品加工等行业中,需要对生产环境的温度和湿度进行精确控制,以保证产品的质量和安全。
基于单片机的温湿度控制系统可以实现对生产环境的实时监测和控制,提高生产效率和产品质量。
2. 家居环境调节随着智能家居的普及,基于单片机的温湿度控制系统在家庭环境调节方面的应用也越来越广泛。
通过安装温湿度传感器和执行器,可以实现对家庭环境的实时监测和控制,提高居住舒适度。
同时,还可以通过手机APP等智能设备进行远程控制和监控。
西北师范大学知行学院计算机与电子信息工程系课程:综合电子系统设计与实践题目:基于单片机的水温控制系统班级:13级电本班姓名:李利平学号:201392170110指导教师:刘玮摘要近年来随着计算机在社会领域的渗透,单片机的应用正在不断地走向深入,同时带动传统控制检测日新月益更新.本文从硬件和软件两方面来讲述对烘干箱温度的自动控制过程,在控制过程中主要应用AT89C51、ADC0809、LED显示器、LM324比较器,而主要是通过DS18B20数字温度传感器采集环境温度,以单片机为核心控制部件,并通过四位数码管显示实时温度的一种数字温度计。
软件方面采用汇编语言来进行程序设计,使指令的执行速度快,节省存储空间.为了便于扩展和更改,软件的设计采用模块化结构,使程序设计的逻辑关系更加简洁明了,使硬件在软件的控制下协调运作。
关键词:单片机系统;传感器;数据采集;模数转换器;温度AbstractIn recent years along with computer penetration in the social sphere, SCM applications are constantly deepening, led the traditional control test at the same time ever updated.。
In this paper, from two aspects of hardware and software about automatic temperature control process,the control process is mainly used AT89C51, ADC0809,LED display, LM324 comparator,but mainly through the DS18B20 digital temperature sensor to collect the environmental temperature, the single—chip microcomputer as the core control component,and through four digital tube display real-time temperature of a digital thermometer. Software using assembly language to program design, so that the instruction execution speed,save the memory space。
前言微机控制技术、传感器在工业控制、机电一体化、智能仪表、通信、家用电器等方面得到了广泛应用,显著提高了各种设备的技术水平和自动化程度。
因此对这些原理和结构我们就需要很好的了解并掌握。
本设计是关于温度控制系统的设计,在整个设计过程中即用到单片机、传感器、微控技术,也用到了控制系统中的知识,可以说是我们所学知识的大综合。
本设计重点介绍了系统的硬件部分,即有关常用芯片的介绍,如MCS—98、8155、DAC0832等等。
软件介绍了数字调节器的设计、PID参数的整定、PID算法程序清单、以及相关的程序;最后介绍了系统特性的测量与识别。
本设计在指导老师和同学的指导帮助以及本人的努力下完成了。
但由于本人水平有限,设计中尚有不妥之处,恳请批评指正。
编者2010年5月一、任务二、工艺要求三、本系统的性能指标四、系统组成和基本工作原理五、硬件设计六、调试步骤和方法七、调试结果及分析八、对象特性的测量与识别九、设计总结镀锌薄板锌槽温度自动调节系统设计一、任务:用单片机自动控制为镀锌薄板锌槽设计一个温度自动调节系统。
二、工艺要求:1.系统应具有良好的操作性能,为了满足用户使用方便和操作人员维修,系统控制的开关要少。
2.通用性好,便于扩充。
3.系统可靠性要高。
三、本系统的性能指标:控制容量:20KW温度设定:键盘温度显示:4位LED数码管显示误差:±5°C控制温度:400°C控制过程:设定(1min)对炉内测温、控温四、系统组成和基本工作原理:1.确定系统总体控制方案。
A.初步选定系统用闭环控制,且采用单闭环控制。
因为所带负载是阻性元件,其线性度比较好,温度变化不太高,但对控制精度有一定的要求。
B.执行机构采用三相电热丝,其发热量随电流的变化而变化,我们采用控制电流的变化来控制温度的变化。
C.计算机部分起巡回检测、闭环调节和计算推理的作用。
2.系统的结构框图:五、硬件设计:1、MCS-988098是MCS-96系列单片机的一个子系列,它的外部数据总线为8位,内部CPU保持16位结构。
《基于8051单片机的温度控制系统》篇一一、引言随着科技的飞速发展,人们对各类生产与生活设备的智能性和精度要求不断提高。
其中,温度控制系统作为一种关键的工业和家庭自动化技术,已成为当今科学研究与技术应用的重点。
在众多的单片机技术中,基于8051单片机的温度控制系统因其实时性强、性价比高以及适应性强等优点而得到了广泛的应用。
本文旨在深入探讨基于8051单片机的温度控制系统的设计与实现过程。
二、系统概述基于8051单片机的温度控制系统是一种典型的自动化控制系统,该系统采用高精度的温度传感器进行实时检测,并将数据通过A/D转换器传输至8051单片机。
单片机根据预设的算法对数据进行处理,然后通过PWM(脉宽调制)或开关控制等方式对执行器进行控制,以达到调节温度的目的。
三、硬件设计1. 单片机选择:选用8051系列单片机作为核心控制单元,因其性能稳定、成本低、资源丰富等优点而成为行业内的主流选择。
2. 温度传感器:选择高精度的温度传感器进行实时检测,如DS18B20等。
3. A/D转换器:将传感器输出的模拟信号转换为单片机可以处理的数字信号。
4. 执行器:根据需要选择合适的执行器,如加热器、制冷器等。
四、软件设计软件设计是整个系统的核心部分,主要涉及单片机的编程和控制算法的实现。
1. 编程语言:采用C语言进行编程,因其具有代码可读性强、可移植性好等优点。
2. 控制算法:根据实际需求选择合适的控制算法,如PID (比例-积分-微分)控制算法等。
通过编程实现对温度的精确控制。
3. 人机交互:通过LCD显示屏等人机交互设备,实现对系统的实时监控和操作。
五、系统实现系统实现包括硬件连接、程序编写、调试与优化等步骤。
首先将硬件设备按照电路图进行连接,然后编写程序实现单片机的控制功能。
在调试过程中,需要不断优化控制算法和程序代码,以达到最佳的温控效果。
六、系统性能分析基于8051单片机的温度控制系统具有以下优点:1. 实时性强:能够实时检测温度并快速作出反应。
基于单片机的温控系统毕业设计论文目录摘要 (I)Abstract (II)1绪论 (1)2系统方案设计 (1)2.1方案设计 (1)2.2方案论证 (1)3系统设计 (2)3.1单片机的选择 (2)3.2温度传感器的工作原理与单片机的连接 (3)3.3单片机与报警电路 (10)3.4电源电路 (11)3.5显示电路 (12)4系统软件设计 (14)4.1软件设计 (14)5元器件调试 (18)5.1调试产品 (19)参考文献 (19)致谢 (20)附录1 (21)附录2 (27)摘要本课题主要介绍基于AT89C51单片机和DS18B20数字温度传感器的温度测量系统。
该系统利用AT89C51单片机分别采集各个温度点的温度,实现温度显示、报警等功能。
它以AT89C51单片机为主控制芯片,采用数字温度传感器DS18B20实现温度的检测,测量精度可以达到0.5℃。
该系统采用了1602显示模块,形象直观的显示测出的温度值。
基于AT89C51单片机的单总线温度测控系统具有硬件组成简单、读数方便、精度高、测温范围广等特点,在实际工程中得到广泛应用。
关键词:数字温度传感器;AT89C51单片机;温度测量ABSTRACTThis subject introduces the temperature measurement system based on AT89C51 single-chip and DS18B20 digital temperature sensor. Adopting the AT89C51 single-chip microcomputer in the system to collected temperature from various temperature positions realizes the temperature display and alarm function. Applying AT89C51 single-chip microcomputer-based as main control chip, it realizes the multi-temperature testing by using of digital temperature sensor DS18B20, and measurement accuracy reaches to 0.5 ℃. At the time the system uses a 1602 display module to show the measured temperature values. Based on AT89C51 single-chip single-bus multi-point temperature measurement and control system’s hardware assemble simply, reading data conveniently, high accuracy and widely temperature measuring, in the actual projects it is widely applied.Keywords:digital temperature sensor; AT89C51 microcontroller; temperature measure1绪论在信息高速发展的21世纪,科学技术的发展日新月异,科技的进步带动了测量技术的发展,现代控制设备的性能和结构发生了翻天覆地的变化。
我们已经进入了高速发展的信息时代,测量技术也成为当今科技的一个主流,广泛地深入到研究和应用工程的各个领域。
温度是一个永恒的话题和人们生活环境有着密切关系的物理量,也是一种在生产、科研、生活中需要测量和控制的重要物理量,是国际单位制七个基本量之一。
温度的变化会给我们的生活、工作、生产等带来重大影响,因此对温度的测量至关重要。
其测量控制一般使用各式各样形态的温度传感器。
随着现代计算机和自动化技术的发展,作为各种信息的感知、采集、转换、传输相处理的功能器件,温度传感器的作用日显突出,已成为自动检测、自动控制系统和计量测试中不可缺少的重要技术工具,其用途已遍及工农业生产和日常生活的各个领域。
2系统方案设计2.1方案设计该方案使用了AT89C51单片机作为控制核心,以智能温度传感器DS18B20为温度测量元件,对各点温度进行检测,设置温度上下限,超过其温度值就报警。
显示电路采用1602液晶模块显示,使用二极管,电阻和蜂鸣器组成的报警电路。
图2-1温度测量系统方案框2.2方案论证基于DS18B20的温度测量系统是一种分布式的温度测量系统,它可以远程对温度实现测量和监控,广泛应用于电力工业、煤矿、森林、火灾、高层建筑等场合,按照DS18B20的通信协议,由主机向DS18B20发送命令,读取DS18B20转换的温度,从而实现对环境的温度的测量,当温度超过一定的值时,报警器开始报警。
采用智能温度传感器DS18B20,它直接输出数字量,精度高,电路简单,只需要模拟DS18B20的读写时序,根据DS18B20的协议读取转换的温度。
此方案硬件电路非常简单,但程序设计复杂一些,但是在课外对DS18B20、字符型液晶显示有所了解,而且曾经在网上看到过此类程序程序设计,并且我已经使用过开发工具KEIL用C语言对系统进行了程序设计,用单片机开发板对系统进行了测试,达到了预期的结果。
由此可见,该方案完成具有可行性,体现了技术的先进性,经济上也没有任何问题。
3系统设计3.1单片机的选择AT89C51作为温度测试系统设计的核心器件。
该器件是INTEL公司生产的MCS-51系列单片机中的基础产品,采用了可靠的CMOS工艺制造技术,具有高性能的8位单片机,属于标准的MCS-51的CMOS产品。
不仅结合了HMOS的高速和高密度技术及CHMOS的低功耗特征,而且继承和扩展了MCS一48单片机的体系结构和指令系统。
(1)中央处理器AT89C51简介①AT89C51的特点AT89C51具有以下几个特点:AT89C51与MCS-51系列的单片机在指令系统和引脚上完全兼容;片内有4k字节在线可重复编程快擦写程序存储器;全静态工作,工作范围:0Hz~24MHz;三级程序存储器加密;128×8位内部RAM;32位双向输入输出线;两个十六位定时器/计数器五个中断源,两级中断优先级;一个全双工的异步串行口;间歇和掉电两种工作方式。
②AT89C51的功能描述AT89C51是一种低损耗、高性能、CMOS八位微处理器,片内有4k字节的在线可重复编程、快速擦除快速写入程序的存储器,能重复写入/擦除1000次,数据保存时间为十年。
它与MCS-51系列单片机在指令系统和引脚上完全兼容,不仅可完全代替MCS-51系列单片机,而且能使系统具有许多MCS-51系列产品没有的功能[1]。
AT89C51可构成真正的单片机最小应用系统,缩小系统体积,增加系统的可靠性,降低系统的成本。
只要程序长度小于4K,四个I/O口全部提供给用户。
可用5V电压编程,而且擦写时间仅需10毫秒,仅为8751/87C51的擦除时间的百分之一,与8751/87C51的12V电压擦写相比,不易损坏器件,没有两种电源的要求,改写时不拔下芯片,适合许多嵌入式控制领域。
工作电压范围宽(2.7V~6V),全静态工作,工作频率宽在0Hz~24MHz之间,比8751/87C51等51系列的6MHz~12MHz更具有灵活性,系统能快能慢。
AT89C51芯片提供三级程序存储器加密,提供了方便灵活而可靠的硬加密手段,能完全保证程序或系统不被仿制。
P0口是三态双向口,通称数据总线口,因为只有该口能直接用于对外部存储器的读/写操作。
③AT89C51引脚功能AT89C51单片机P3口第二功能如表3-1所示[2]。
3.2温度传感器的工作原理与单片机的连接温度传感器的单总线(1-Wire)与单片机的P2.7连接,P2.7是单片机的高位地址线。
P2端口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O,其输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。
对该端口写“1”,可通过内部上拉电阻将其端口拉至高电平,此时可作为输入口使用,这是因为内部存在上拉电阻,某一引脚被外部信号拉低时会输出一个电流[3]。
如图3-1所示:DS18B20与单片机的接口电路非常简单。
DS18B20只有三个引脚,一个接地,一个接电源,一个数字输入输出引脚接单片机I/O口,电源与数字输入输出脚间需要接一个4.7K的电阻[4]。
图3-1温度传感器与单片机的连接图(3)DS18B20的工作原理①DS18B20数字温度传感器概述DS18B20数字温度传感器是DALLAS公司生产的1-Wire,即单总线器件,具有线路简单,体积小的特点。
因此用它来组成一个测温系统,具有线路简单,在一根通信线,可以挂很多这样的数字温度计,十分方便。
DS18B20产品的特点只要求一个端口即可实现通信。
在DS18B20中的每个器件上都有独一无二的序列号。
实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温。
测量温度范围在-55.C到+125.C之间。
数字温度计的分辨率用户可以从9位到12位选择。
内部有温度上、下限告警设置。
DS18B20引脚功能描述见表3-2序号名称引脚功能描述1 GND 地信号2 DQ 数字输入输出引脚,开漏单总线接口引脚,当使用寄生电源时,可向电源提供电源3 VDD 可选择的VDD引脚,当工作于寄生电源时,该引脚必须接地②DS18B20的内部结构DS18B20的内部框图如图3-2所示。
64位ROM存储器件独一无二的序列号。
暂存器包含两字节(0和1字节)的温度寄存器,用于存储温度传感器的数字输出。
暂存器还提供一字节的上线警报触发(T H)和下线警报触发(T L)寄存器(2和3字节),和一字节的配置寄存器(4字节),使用者可以通过配置寄存器来设置温度转换的精度。
暂存器的5、6和7字节器件内部保留使用。
第八字节含有循环冗余码(CRC )。
使用寄生电源时,DS18B20不需额外的供电电源;当总线为高电平时,功率由单总线上的上拉电阻通过DQ引脚提供;高电平总线信号同时也向内部电容CPP充电,CPP在总线低电平时为器件供电。
(注:INTERNAL VDD-内部VDD 64-BIT ROM AND 1-wire PROT-64位ROM和单线端MEMORY CONTROL LOGIC-存储器控制逻辑SCRATCHPAD 暂存器TEMPERATURE SENSOR 温度传感器ALARM HIGH TRIGGER( T H)REGISTER 上限温度触发ALARM LOW TRIGGER( T L)REGISTER 下限温度触发8-BIT CRC GENERTOR 8位CRC产生器POWER SUPPLLY SENSE 电源探测PARASITE POWER CIRCUIT 寄生电源电路)图3-2 DS18B20的内部框图(4)DS18B20的4个主要数据部件:①光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的,它可以看作是该DS18B20的地址序列码。