多点温度测试

通信工程专业综合课程设计目录1.引言..................................................................12.总体方案..............................................................23.多点温度采集系统的硬件设计............................................33.1AT89C51...........................................................33.1.1AT89C51简介.................................................33.1.2AT89C51主要特性.............................................33.1.3AT89C51管脚说明：...........................................33.2.温度传感器DS18B20...............................................53.2.1DS18B20的外形和内部结构.....................................53.2.2DS18B20的主要特性...........................................63.2.3DS1820使用中注意事项........................................63.2.4DS18B20接线原理图...........................................73.3单总线1-wire.....................................................83.3.1概述........................................................83.3.2硬件结构....................................................83.3.3、命令序列...................................................83.41602液晶模块....................................................103.4.11602液晶模块简介...........................................103.4.2、1602的基本参数及引脚功能..................................103.4.31602LCD的RAM地址映射及标准字库表..........................113.5、硬件原理图......................................................124.多点温度采集系统的软件设计...........................................134.11602液晶驱动函数模块设计........................................144.2多点温度采集应用系统的仿真与实物.................................14总结....................................................................16致谢....................................................................17参考文献................................................................18附录A..................................................................19附录B..................................................................27通信工程专业综合课程设计第1页共27页1.引言随着信息时代的到来，作为获取信息的手段---传感器技术取得了显著进步，其应用领域越来越广泛，对其要求越来越高，需求越来越迫切。传感器技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。因此，了解并掌握各类传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。由于传感器能将各种物理量、化学量和生物量等信号转变为电信号，使得可以利用计算机实现自动测量、信息处理和自动控制，但是他们都不同程度地存在温漂和非线性等影响因素。因此，不仅需要掌握各类传感器的结构、原理及其性能指标，还必须懂得传感器经过适当的接口电路调整才能满足信号的处理、显示和控制的要求，而且只有通过对传感器应用实例的原理和智能传感器实例的分析了解，才能将传感器和信息通信和信息处理结合起来，适应传感器的生产、研制、开发和应用。另一方面，传感器的被测信号来自于各个应用领域，每个领域都为了改革生产了、提高工效和时效，各自都在开发研制适合应用的传感器，于是种类繁多的新型传感器系统不断涌现。温度传感器是其中一类传感器。其发展速度之快，以及其应用之广，并且还有很大潜力。为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对温度传感器的深入研究及其用途的发掘，本文结合单片机技术来设计这一温度监控系统。该系统只是记录多点数据，没有对相关量进行控制的功能。通信工程专业综合课程设计第2页共27页2.总体方案单片机应用系统对于温度信号采集有两种常见的方法：(1)、数字温度传感器采集。通常利用两个不同温度系数的晶振控制两个计数器进行计数，利用温度对晶振精度影响的差异测量温度。(2)、PT铂电阻采集。利用金属在不同温度下的电阻值和不同的原理来测量温度。两种采集方法比较如下表：表2.1采集方法对照表PT铂电阻数字温度传感器温度精度高，很容易达到0.1低，0.5℃左右测量范围几乎没有限制有相当的限制采样速度快，受到模\数字转换器件的限制慢，几十至几百毫秒体积小，但是需要额外的器件较大和51单片机的接口需要通过电压调理电路和模\数字转换器件数字接口电路安装位置任意位置有限制需要注意的是PT铂电阻根据温度变化的只是其点阻值，所以在实际使用过程中，需要额外的辅助器件将其转换为电压信号，并通过调整后送到模\数字转换器件才能让单片机进行处理。在多点温度采集系统中，选择使用1-wire总线接口和温度传感器DS18B20来测量温度，这是因为系统对采集精度要求不高，而且温度传感器额外的附加器件，比较方便和51单片机连接。通信工程专业综合课程设计第3页共27页3.多点温度采集系统的硬件设计3.1AT89C513.1.1AT89C51简介AT89C51是一种带4k字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。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，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。3.1.2AT89C51主要特性与MSC51兼容4K字节可编程闪烁存储器寿命：1000写/擦循环数据保留时间：10年全静态工作：0Hz-24Hz三级程序存储器锁定128*8位内部RAM32可编程I/O线两个16位定时器/计数器5个中断源可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路图3.1AT89C51管脚图3.1.3AT89C51管脚说明VCC：供电电压。GND：接地。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。在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进通信工程专业综合课程设计第4页共27页行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。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。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。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。这是由于内部上拉的缘故。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。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。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。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口：P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.20INT（外部中断0）P3.31INT（外部中断1）P3.4T0（记时器0外部输入）P3.5T1（记时器1外部输入）P3.6WR（外部数据存储器写选通）P3.7RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST:复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE:当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN信号将不出现。EA：当EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，EA将内部锁定为RESET；当EA端保持高电通信工程专业综合课程设计第5页共27页平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。此外，AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在