基于单片机的数字温度控制系统设计说明

创新项目报告 项目名称： 基于单片机的数字温度控制系统设计 专 业： 电子信息工程技术 班 级： 电信141 指导 老师： 乔志勇 姓 名： 卢德寅 地 点： 教学楼 时 间： 2015年12月

成绩 评定

二〇一六 年 一 月 十 日 摘 要 随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活，工作，科研，各个领域，已经成为一种比较成熟的技术,单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同种类的传感器，可实现诸如电压、湿度、温度、速度、硬度、压力等的物理量的测量。本文将介绍一种基于单片机控制理论及其应用系统设计的数字温度计。 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，当温度不在设置围时，可以报警，同时根据设定的温度围通过升降温电路控制环境的温度达到恒温效果。

【关键词】 单片机，数字控制，温度计， DS18B20，STC89C52RC 目录 第1章 绪 论 ................................................................ 1 1研究意义及背景 ......................................................... 1 2设计目的 ............................................................... 1 3主要工作 ............................................................... 1 第2章 系统概述 ............................................................. 2 1系统方案 ............................................................... 2 2系统组成 ............................................................... 2 第3章 系统硬件设计 ......................................................... 3 1 AT89S52单片机的介绍 ................................................... 3 2显示电路 ............................................................... 4 3 DS18B20介绍 ........................................................... 6 3.1温度传感器测温原理 ............................................... 7 4系统工作原理 ........................................................... 7 5系统整体电路 ........................................................... 8 第4章 系统软件设计 ......................................................... 9 1主程序设计 ............................................................. 9 2 DS18B20初始化 ........................................................ 10 3 DS18B20温度传感器与单片机的接口电路 .................................. 12 4数码管显示与单片机对接 ................................................ 14 5仿真结果 .............................................................. 16 6总程序 ................................................................ 19 第五章 实物图 .............................................................. 30 总 结 ...................................................................... 31 第1章 绪 论 1研究意义及背景 随着新技术的不断开发与应用，近年来单片机发展十分迅速，一个以微机应用为主的新技术革命浪潮正在蓬勃兴起，单片机的应用已经渗透到电力、冶金、化工、建材、机械、食品、石油等各个行业。传统的温度采集方法不仅费时费力，而且精度差，单片机的出现使得温度的采集和数据处理问题能够得到很好的解决。 本设计使用单片机作为核心进行控制。单片机具有集成度高，通用性好，功能强，特别是体积小，重量轻，耗能低，可靠性高，抗干扰能力强和使用方便等独特优点，在数字化、智能化方面有广泛的用途。

2设计目的 1. 温度显示基本围10℃—30℃。 2. 精度误差小于0.01℃。 3. 所测温度值由LCD1602液晶显示屏显示。 4. 可以设定温度的上下限控制及报警功能。 3主要工作 本设计的研究重点是设计一种基于单片机的数字温度计控制系统。设计采用数字温度传感器DS18B20，此传感器读取被测量温度值，并进行转换。将转换后的数据送到单片机处理，再通过LCD1602液晶显示屏显示出来。 第2章 系统概述 1系统方案 数字温度传感器DS18B20输出信号全数字化，便于单片机处理及控制，省去传统测温方法的很多外围电路。且该芯片的物理性、化学性很稳定，能用做工业测温元件。采用51单片机控制，软件编程的自由度大，可通过编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制，硬件实现简单，体积小，安装方便。所以该系统利用AT89C51芯片控制温度传感器DS18B20进行实时温度检测并显示，能够实现快速测量环境温度，并可根据需要设定上下限控制及报警温度。 2系统组成 本设计是以AT89S52单片机为核心的一种数字温度显示控制系统，系统整体硬件电路包括：采集模块、显示模块、设置模块和单片机最小系统模块四大模块组成。

系统框图如图2-1所示。

图2-1 系统基本方框图 单片机最小系统

显示模块

采集模块 设置模块 报警/控制模块 第3章 系统硬件设计 1 AT89S52单片机的介绍 AT89S52有40个引脚，4个8位并行I/O口，1个全双工异步串行口，同时含5个中断

源，2个优先级，2个16位定时/计数器。AT89S52的存储器系统由4K的程序存储器(掩膜ROM)，和128B的数据存储器(RAM)组成，具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计，使用系统可用USB供电。 AT89S52单片机的基本组成框图见图3-1。

时钟电路ROM/EPROM/Flash 4KBRAM128BSFR 21个定时个/计数器2CPU总线控制中断系统

5个中断源2个优先级

串行口

全双工1个4个并行口

XTAL2XTAL1

RSTEAALE

PSEN

P0P1P2P3

Vss

Vcc

图3-1 AT89S52单片机结构 由图3-1可见，AT89S52单片机主要由以下几部分组成： 1. CPU系统 8位CPU，含布尔处理器； 时钟电路； 总线控制逻辑。 2. 存储器系统 4K字节的程序存储器（ROM/EPROM/Flash，可外扩至64KB）； 128字节的数据存储器（RAM，可再外扩64KB）； 特殊功能寄存器SFR。 3. I/O口和其他功能单元 4个并行I/O口； 2个16位定时计数器； 1个全双工异步串行口； 中断系统（5个中断源，2个优先级）。 2显示电路 1602液晶简介 LCD1602分为带背光和不带背光两种，基控制器大部分为HD44780，带背光的 比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别，两者尺寸差别如图3-2所示。

图3-2 LCD1602规格 引脚功能 LCD1602采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表3.1所示。 表3.1 LCD1602引脚说明 编号 符号 引脚说明 编号 符号 引脚说明

1 VSS 电源地 9 D2 数据 2 VDD 电源正极 10 D3 数据 3 VL 液晶显示偏压 11 D4 数据 4 RS 数据/命令选择 12 D5 数据 5 R/W 读/写选择 13 D6 数据