单片机的温度检测系统的设计
单片机的温度检测系统的设计[20200123191307]
日期： 2012年10月20日 【摘要】
在日常生活及工业生产过程中，经常要用到温度的检测及控制，温度测量是温度控制的基础，技术已经比较成熟。传统的测温元件有热电偶和热电阻，而热电偶和热电阻测出的一般都是电压，再转换成对应的温度值，这些方法相对比较复杂，需要比较多的外部硬件支持。本文主要介绍基于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DS18B20实现温度的检测，测量精度可达0.0625 oC。它可以直接读出被测温度值，而且采用单线制与单片机相连，减少了外部的硬件电路，具有低成本、低功耗、高性能、抗干抗性强等优点。在实际应用中等到广泛应用。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】温度测量,DS18B20,AT89C51
引言 1
一、系统功能要求及工作流程 2
（一）系统总体功能 2
（二）系统工作流程 2
二、系统硬件选择 2
（一）单片机选择 2
（二）温度传感器的选择 4
（三）DS18B20简介 5
（四）DS18B20的性能特点 5
（五） DS18B20的结构和测温原理 6
三、 硬件设计 9
（一）基本原理 9
（二）基本电路 10
四、系统软件设计 13
（一）主程序设计 13
（二）程序分析 17
总结 20
参考文献 21
谢辞 22
附录A 源程序 23
引言
温度是一种最基本的环境参数，日常生活和农业生产中经常要检测温度。传统方式是采用热电阻或热电偶，但是由于模拟温度传感器输出为模拟信号，必须经过A/D转换环节获得数字信号后才能与单片机等微处理接口，使得硬件电路结构复杂，制作成本较高。近年来，美国DALLAS公司生产的DS18B20为代表的新型单总线数字式温度传感器以其突出优点广泛使用于工农业生产制造以及日常生活中。
DS18B20集温度测量和A/D转换于一体，直接输出数字量，传输距离远，可以很方便的实现多点测量，硬件电路结构简单，与单片机接口几乎不需要外围元件。文章介绍DS18B20的结构特征及控制方法，给出以此传感器和AT89C51单片机构成的温度测量系统。
一、系统功能要求及工作流程
（一）系统总体功能
该系统可实现利用温度传感器进行温度的采集工作，利用单片机进行温度比较和温度上下限的设定以及利用扬声器和LED灯实现报警功能和温度显示功能。
（二）系统工作流程
1．温度传感器将采集的温度传送给单片机
2．单片机接收传感器传来的温度数据后将该温度同事先设置好的温度值进行比较
3．当所测温度高于或低于事先所设的温度上下限时红色LED灯亮并鸣响蜂鸣器，当温度处于上下限温度之间时绿色LED灯亮。
4.所测温度可通过LED数码管显示用户可直观了解实时温度。
二、系统硬件选择
（一）单片机选择
AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。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，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C51单片机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。外形及引脚排列如图2-1所示
图2-1 AT89C51外型及引脚
1．主要特性
（1）与MCS-51 兼容
（2）4K字节可编程闪烁存储器
（3）寿命：1000写/擦循环
（4）数据保留时间：10年
（5）全静态工作：0Hz-24MHz
（6）三级程序存储器锁定
（7）128×8位内部RAM
（8）32可编程I/O线
（9） 两个16位定时器/计数器
（10）5个中断源
（11）可编程串行通道
（12）低功耗的闲置和掉电模式
（13）片内振荡器和时钟电路
2．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，如下表所示：
口管脚 备选功能
P3.0 RXD（串行输入口）
P3.1 TXD（串行输出口）
P3.2 /INT0（外部中断0）
P3.3 /INT1（外部中断1）
P3.4 T0（记时器0外部输入）
P3.5 T1（记时器1外部输入）
P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）
P3.7 /RD（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/PROG：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。
日期： 2012年10月20日 【摘要】
在日常生活及工业生产过程中，经常要用到温度的检测及控制，温度测量是温度控制的基础，技术已经比较成熟。传统的测温元件有热电偶和热电阻，而热电偶和热电阻测出的一般都是电压，再转换成对应的温度值，这些方法相对比较复杂，需要比较多的外部硬件支持。本文主要介绍基于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DS18B20实现温度的检测，测量精度可达0.0625 oC。它可以直接读出被测温度值，而且采用单线制与单片机相连，减少了外部的硬件电路，具有低成本、低功耗、高性能、抗干抗性强等优点。在实际应用中等到广泛应用。
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关键字:】温度测量,DS18B20,AT89C51
引言 1
一、系统功能要求及工作流程 2
（一）系统总体功能 2
（二）系统工作流程 2
二、系统硬件选择 2
（一）单片机选择 2
（二）温度传感器的选择 4
（三）DS18B20简介 5
（四）DS18B20的性能特点 5
（五） DS18B20的结构和测温原理 6
三、 硬件设计 9
（一）基本原理 9
（二）基本电路 10
四、系统软件设计 13
（一）主程序设计 13
（二）程序分析 17
总结 20
参考文献 21
谢辞 22
附录A 源程序 23
引言
温度是一种最基本的环境参数，日常生活和农业生产中经常要检测温度。传统方式是采用热电阻或热电偶，但是由于模拟温度传感器输出为模拟信号，必须经过A/D转换环节获得数字信号后才能与单片机等微处理接口，使得硬件电路结构复杂，制作成本较高。近年来，美国DALLAS公司生产的DS18B20为代表的新型单总线数字式温度传感器以其突出优点广泛使用于工农业生产制造以及日常生活中。
DS18B20集温度测量和A/D转换于一体，直接输出数字量，传输距离远，可以很方便的实现多点测量，硬件电路结构简单，与单片机接口几乎不需要外围元件。文章介绍DS18B20的结构特征及控制方法，给出以此传感器和AT89C51单片机构成的温度测量系统。
一、系统功能要求及工作流程
（一）系统总体功能
该系统可实现利用温度传感器进行温度的采集工作，利用单片机进行温度比较和温度上下限的设定以及利用扬声器和LED灯实现报警功能和温度显示功能。
（二）系统工作流程
1．温度传感器将采集的温度传送给单片机
2．单片机接收传感器传来的温度数据后将该温度同事先设置好的温度值进行比较
3．当所测温度高于或低于事先所设的温度上下限时红色LED灯亮并鸣响蜂鸣器，当温度处于上下限温度之间时绿色LED灯亮。
4.所测温度可通过LED数码管显示用户可直观了解实时温度。
二、系统硬件选择
（一）单片机选择
AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。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，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C51单片机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。外形及引脚排列如图2-1所示
图2-1 AT89C51外型及引脚
1．主要特性
（1）与MCS-51 兼容
（2）4K字节可编程闪烁存储器
（3）寿命：1000写/擦循环
（4）数据保留时间：10年
（5）全静态工作：0Hz-24MHz
（6）三级程序存储器锁定
（7）128×8位内部RAM
（8）32可编程I/O线
（9） 两个16位定时器/计数器
（10）5个中断源
（11）可编程串行通道
（12）低功耗的闲置和掉电模式
（13）片内振荡器和时钟电路
2．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，如下表所示：
口管脚 备选功能
P3.0 RXD（串行输入口）
P3.1 TXD（串行输出口）
P3.2 /INT0（外部中断0）
P3.3 /INT1（外部中断1）
P3.4 T0（记时器0外部输入）
P3.5 T1（记时器1外部输入）
P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）
P3.7 /RD（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/PROG：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。
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