基于单片机的温度采集系统设计课程设计

基于单片机的温度采集系统设计课程设计内容摘要：

以进行数据通讯了。 7 ： RTS:请求发送；此脚由计算机来控制，用以通知 Modem 马上传送数据至计算机；否则， Modem 将收到的数据暂时放入缓冲区中。 8 ： CTS: 清除发送；此脚由 Modem 控制，用以通知计算机将欲传的数据送至 Modem。 9 ： RI : Modem 通知计算机有呼叫进来，是否接听呼叫由计算机决定 DS18b20 DS1820 是 Dallas 半导体公司生产的数字化温度传感器，是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。 一线总线独特而经济的特点，使用户可以轻松的组件传感器网络，为测量引入全新的概念。 新一代的“ DS18B20”体积更小、更经济、更灵活，使用户可以充分发挥一线总线的长处 [5]。 同 DS1820 一样， DS18B20 也支持“一线总线”接口，测量温度范围为 55℃ ~+125℃ ，在 10℃ ~+85℃ 范围内，精度为 177。 ℃。 现场温度范围以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性，适合于恶劣环境的现场温度测量，如设备控制、设备或 过程控制、测温类消费电子产品等。 DS18B20 的特性 (1) 独特的单接口仅需一个端口引脚进行通讯； (2) 简单的多点分布应用； (3) 无需外部器件； (4) 可通过数据线供电，无需外部电源； (5) 零待机功耗； (6) 测温范围为 55℃ ~+125℃ ，以 ℃ 递增； (7) 温度以 9 位数字量读出； (8) 温度数字量转换时间 200ms(典型值 )； (9) 用户可定义的非易失性温度报警设置； (10) 报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度 (温度报警条件 )的器件； (11) 应用包括温度控制、工 业系统、消费品、温度计或任何热感测系统。 DS18B20 的结构如图 所示： 图 DS18B20 的结构图 DS18B20 有三个主要的数据部件： 2 7 .0DQ2 V CC3G ND1U1DS 1 8 B20 10 (1) 64 位激光 (lasered) ROM； (2) 温度灵敏元件； (3) 非易失性温度告警触发器 TH 和 TL。 器件从单线的通信线取得其电源，在信号线为高电平的时间周期内，把能量贮存在内部的电容器中；在单信号线为低电平的时间期内，断开此电源，直到信号线变为高电平重新接上寄生 (电容 )电源为止。 作为另一种可供选择的方法， DS18B20也可用外部 +5V电源供电。 max232芯片： MAX232 芯片是专门为电脑的 RS232 标准串口设计的接口电路 ,使用 +5v 单电源供电。 Mcs51 芯片 80C51 单片机属于 MCS51 系列单片机，由 Intel 公司开发，其结构是 8048 的延伸，改进了 8048 的缺点，增加了如乘（ MUL）、除（ DIV）、减（ SUBB）、比较（ PUSH）、 16 位数据指针、布尔代数运算等指令，以及串行通信能力和 5 个中断源。 采用 40 引脚双列直插式DIP（ Dual In Line Package），内有 128 个 RAM 单元及 4K 的 ROM。 80C51 有两个 16 位 定时计数器，两个外中断，两个定时计数中断，及一个串行中断，并有 4 个 8 位并行输入口。 80C51 内部有时钟电路，但需要石英晶体和微调电容外接，本系统中采用 12MHz 的晶振频率。 由于 80C51 的系统性能满足系统数据采集及时间精度的要求，而且产品产量丰富来源广，应用也很成熟，故采用来作为控制核心 单片机的 40 个引脚大致可分为类：电源、时钟、控制和 I/O 引脚。 ⒈ 电源 : ⑴ VCC 芯片电源，接 +5V； ⑵ VSS 接地端； ⒉ 时钟 : XTAL XTAL2 晶体振荡电路反相输入端和输出端。 ⒊ 控制线 : 控制线共有 4 根， ALE/PROG:地址锁存允许 /片内 EPROM 编程脉冲 ① ALE 功能：用来锁存 P0 口送出的低 8 位地址 ② PROG 功能：片内有 EPROM 的芯片，在 EPROM 编程期间，此引脚输入编程脉冲。 PSEN:外 ROM 读选通信号。 RST/VPD:复位 /备用电源。 ① RST（ Reset）功能：复位信号输入端。 ② VPD 功能：在 Vcc 掉电情况下，接备用电源。 EA/Vpp:内外 ROM 选择 /片内 EPROM 编程电源。 ① EA 功能：内外 ROM 选择端。 ② Vpp 功能：片内有 EPROM 的芯片，在 EPROM 编程期间，施加编程电源 Vpp。 ⒋ I/O 线 80C51 共有 4 个 8 位并行 I/O 端口： P0、 P P P3 口，共 32 个引脚。 P3 口还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号（属控制总线）。 硬件电路设计及描述 硬件电路由： Ds18b20， max232 芯片，晶振，复位电路，声光报警电路， 8051 单片机等组 11 成。 DS18b20 详细引脚功能描述： 外观图： GND 地信号。 DQ 数据输入 /输出引脚，开漏单总线接口引脚。 当被用着在寄生电源下时，也可以向器件提供电源。 VDD外接供电电源输入端。 当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。 DS18B20 读出的温度结果的数据为两字节，用 16 位符号扩展的二进制补码读数形式提供。 因此在系统中要将得到的温度值数据进行格式转换才能用于显示。 这两个数据格式如图所示 : MSB LSB S S S S S 26 25 24 MSB LSB 23 22 21 20 21 22 23 24 高 8 位中的高 5 位是符号位，表示是零下还是零上。 高 8 位中的低 3 位 D6， D5， D4 和低 8 位中的高 4 位 D３ ， D２ ，Ｄ １ ，Ｄ ０ 构成温度的整数部分。 低８位中的Ｄ －１ ， D－２ ，Ｄ －３ ，Ｄ －４ 位温度的小数部分。 max232 芯片 ， MAX232 芯片是专门为电脑的 RS232 标准串口设计的接口电路 ,使用 +5v 单电源供电。 在制作电路前我们先来看看要用的 MAX232，这里我们不去具体讨论它，只要知道它是 TTL和 RS232 电平相互转换的芯片和基本的引脚接线功能就行了。 通常我会用两个小功率晶体管加少量的电路去替换 MAX232，可以省一点，效果也不错。 下图就是MAX232 的基本接线图。 12 图为 MAX232 声光报警电路 ，可实现简易的发音功能，如图所示， 复位电路： 复位是使 CPU 和系统中的其他功能部件都处于一个确定的初始状态，复位后计算机就从这个状态开始工作。 在 复位期间， CPU 并没有开始执行程序是在做准备工作。 无论是在在计算机刚上电时，断电后，还是系统出现故障时都需要复位。 MCS51 单片机的复位靠外部电路来实现，为了确保复位， RST 引脚上的高电平一般要维持大约 10 秒以上。 MCS51 单片机的复位原理也可分成上电复位和按键手动复位两种，如图： A上电复位电， 13 路 B 按键复位电路。 上电复位电路是利用电容充电来实现的。 在接通电源瞬间， RST 端的电位与 VCC 相同，都是 +5v。 随着着 RC 电路的充电ＲＳＴ的点位逐渐下降，只要保证ＲＳＴ位高电平的时间大于１０秒就能正常恢复。 按键复位电路，在单片机已经通电的情况下，只需要按下图Ｂ所示的Ｋ键也可以复位，此时电源Ｖ ＣＣ 经过电阻分压，在ＲＳＴ端产生一个复位高电平。 如Ｒ Ｋ 取１Ｋ欧姆，Ｒ Ｓ 取２００欧姆左右，这样当按下Ｋ键时，ＲＳＴ端的电压为４ .２Ｖ，满足高电平要求。 8051。