杨水龙-基于STC89C52单片机DS18B20温度控制器课程设计

-------------精选文档-----------------可编辑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，具有量程宽、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，有广泛的应用前景。关键词：单片机；温度检测；AT89C52;DS18B20;-------------精选文档-----------------可编辑目录摘要...............................................................................................错误!未定义书签。1设计要求及方案选择.................................................................错误!未定义书签。1.1设计要求.............................................................................................................01.2方案选择.............................................................................................................02理论分析与设计........................................................................................................02.1芯片介绍............................................................................................................02..1.1DS18B20概述.......................................................................................02.1.2STC89C52介绍......................................................................................22.2系统结构框图.....................................................................................................32.3程序原理叙述.....................................................................................................33.电路设计........................................................................................................................33.1硬件设计.............................................................................................................33.1.1报警模块...................................................................................................33.1.2单片机最小系统电路..............................................................................43.1.3温度采集模块..........................................................................................53.2软件设计............................................................................错误!未定义书签。3.2.1流程框图及仿真电路图..........................................................................63.2.2程序设计..................................................................错误!未定义书签。-------------精选文档-----------------可编辑4、系统测试...................................................................................................................215、总结...........................................................................................................................22.参考文献.........................................................................................................................23-------------精选文档-----------------可编辑1.设计要求及方案选择1.1设计要求基本功能：1、用DS18B20进行温度采样2、将采样的温度值进行显示扩展功能：1、可设置一个温度控制范围2、当温度超过设定值时或低于设定值时，进行报警，超过设定值时为其降温直至到达温度范围内。1.2方案选择采用单总线数字温度传感器DS18B20测量温度，直接输出数字信号。便于单片机处理及控制，节省硬件电路。且该芯片的物理化学性很稳定，此元件线形性能好，在0—100摄氏度时，最大线形偏差小于1摄氏度。DS18B20的最大特点之一采用了单总线的数据传输，由数字温度计DS18B20和微控制器STC89C52构成的温度装置，它直接输出温度的数字信号到微控制器。每只DS18B20具有一个独有的不可修改的64位序列号，根据序列号可访问不同的器件。并选择数码管作为输出显示，蜂鸣器位报警装置；2理论分析与设计2.1芯片介绍2.1.1DS18B20概述-------------精选文档-----------------可编辑DS18B20的读写时序和测温原理与DS1820相同，只是得到的温度值的位数因分辨率不同而不同，且温度转换时的延时时间由2s减为750ms。DS18B20测温原理。图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在－55℃所对应的一个基数值。计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，计数器1的预置将重新被装入，计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。它的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正计数器1的预置值。图2-1-1DS18B20封装形式和引脚功能如图2-1-1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-------------精选文档-----------------可编辑式，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2.1.2STC89C52介绍STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用宏晶科技公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。由于此单片机应用在仓库温湿度检测上，所以本设计选用了低功耗、高性能、低价格。小管脚(40脚)的STC89C52单片机。如图2-1-2所示：图2-1-2STC89C52单片机-------------精选文档-----------------可编辑2.2系统结构框图系统主要包括数据采集模块，单片机控制模块，显示模块和温度设置模块，驱动电路五个部分。系统框图如图2-2-1所示。图2-2-1系统结构款图2.3程序原理叙述其中温度采集模块负责利用DS18B20传感器实时采集温度数据，并将采集到的温度数据传输到单片机控制模块，单片机控制模块将检测到的数据进行处理后送到LCD显示模块进行显示，同时将数据与系统默认的温度上限32°C进行比较，如果检测到的温度超过35°C或低于25°C，蜂鸣器会发出不同频率的声音进行报警。3.电路设计3.1硬件设计3.1.1报警模块报警电路用一个三极管驱动一只蜂鸣器组成，驱动信号由芯片的管脚RD/P3.7控制。当显示的温度不在设定的温度范围内，即不在TL与TH之间则单片机显示电路报警电路温度传感器-------------精选文档-----------------可编辑驱动蜂鸣器发声报警，其电路如图3-1-1所示。或采用一个扬声器即可。图3-1-1报警电路3.1.2单片机最小系统电路在课题设计的温度控制系统设计中，控制核心是STC89C52单片机，该单片机为51系列增强型8位单片机，它有32个I/O口，片内含4KFLASH工艺的序存储器，便于用电的方式瞬间擦除和改写，而且价格便宜，其外部晶振为12M一个指令周期为1μS。使用该单片机完全可以完成设计任务，其最小系统主包括：复位电路、震荡电路以及存储器选择模式，如图3-2-1所示-------------精选文档-----------------可编辑图3-1-2单片机最小电路3.1.3温度采集模块在硬件完成后,为了使作品能够实现预定的功能和效果,因此需要对环境温度进行采集.在本设计中采用外部供电方式实现DS18B20传感器与单片机的连接如图3-1-3所示.-------------精选文档-----------------可编辑图3-1-3温度传感器接口3.2.1流程框图及仿真电路图图3-