毕业设计：基于单片机控制的温度检测系统毕业论文终稿

毕业设计：基于单片机控制的温度检测系统毕业论文终稿内容摘要：

S51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。 从以上两种方案，容易看出方案一的测温装置可测温度范围宽、体积小，但是线性误差较大。 方案二的测温装置电路简单、精确度较高、实现方便、软件设计也比较简单，故本次 设计采用了方案二。 利用温度传感器 DS18B20 可以直接读取被测温度值，进行转换的特性，模拟温度值经过 DS18B20 处理后转换为数字值，然后送到单片机中进行数据处理，同时处理后的数据送到 LED 中显示。 本课题以是 80C51 单片机为核心设计的一种数字温度控制系统，系统整体硬件电路包括，传感器数据采集电路，温度显示电路，单片机主板电路等组成。 系统框图主要由主控制器、单片机复位、时钟振荡、 LED 显示、温度传感器组成。 系统框图如图 32 所示。 主控制器LED显示温度传感器单 片 机 复 位报 警 按 键 设 置时 钟 振 荡 图 32 系统基本方框图 扬州职业大学毕业论文 11 第 4章 系统硬件设计 80C51 单片机的介绍 80C51 有 40个引脚， 4 个 8 位并行 I/O 口， 1个全双工异步串行口，同时内含 5 个中断源， 2 个优先级， 2个 16 位定时 /计数器。 80C51 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。 80C51 单片机的基本组成框图见图 41。 【 3】 时 钟 电 路R O M / E P R O M / F l a s h 4 K BR A M 1 2 8 BS F R 2 1 个定 时 个 / 计 数 器 2C P U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X T A L 2 X T A L 1R S TE AA L EP S E NP 0P 1P 2P 3V s sV c c图 41 80C51 单片机结 由图 41 可见， 8051 单片机主要由以下几部分组 成： 1. CPU 系统 8 位 CPU， 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）。 80C51 单片机主要特性 1. 一个 8 位的微处理器 (CPU)。 2. 片内数据存 储器 RAM(128B)，用以存放可以读／写的数据，如运算的中扬州职业大学毕业论文 12 间结果、最终结果以及欲显示的数据等。 3. 片内程序存储器 ROM(4KB)，用以存放程序、一些原始数据和表格。 4. 四个 8 位并行 I／ O 接口 P0~P3，每个口既可以用作输入，也可以用作输出。 5. 两个定时器／计数器，每个定时器／计数器都可以设置成计数方式，用以对外部事件进行计数，也可以设置成定时方式，并可以根据计数或定时的结果实现计算机控制。 为方便设计串行通信，目前的 52 系列单片机都会提供 3 个16 位定时器 /计数器。 6. 五个中断源的中 断控制系统。 7. 一个全双工 UART(通用异步接收发送器 )的串行 I／ O 口，用于实现单片机之间或单机与微机之间的串行通信。 8. 片内振荡器和时钟产生电路，但石英晶体和微调电容需要外接。 最高允许振荡频率为 12MHz。 80C51 单片机管脚图 图 42 80C51 单片机管脚图 部分引脚说明： 1. 时钟电路引脚 XTAL1 和 XTAL2： XTAL2(18 脚 )：接外部晶体和微调电容的一端；在 8051 片内它是振荡电路反相放大器的输出端，振荡电路的频率就是晶体固有频率。 若需采用外部时 钟电路时，该引脚输入外部时钟脉冲。 XTAL1(19 脚 )：接外部晶体和微调电容的另一端；在片内它是振荡电路反相放大器的输入端。 在采用外部时钟时，该引脚必须接地。 扬州职业大学毕业论文 13 2. 控制信号引脚 RST,ALE,PSEN 和 EA： RST/VPD(9 脚 )： RST 是复位信号输入端，高电平有效。 当此输入端保持备用电源的输入端。 当主电源 Vcc 发生故障，降低到低电平规定值时，将＋ 5V 电源自动两个机器周期 (24 个时钟振荡周期 )的高电平时，就可以完成复位操作。 RST 引脚的第二功能是 VPD,即接入 RST 端，为 RAM 提供备用电源 ，以保证存储在 RAM 中的信息不丢失，从而合复位后能继续正常运行。 ALE/PROG(30 脚 )：地址锁存允许信号端。 当 8051 上电正常工作后， ALE 引脚不断向外输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率 fOSC 的 1/6。 CPU 访问片外存储器时， ALE 输出信号作为锁存低 8 位地址的控制信号。 此引脚的第二功能 PROG 在对片内带有 4KB EPROM 的 8751 编程写入 (固化程序 )时，作为编程脉冲输入端。 PSEN(29 脚 )：程序存储允许输出信号端。 在访问片外程序存储器时，此端定时输出负脉冲作为读片 外存储器的选通信号。 此引肢接 EPROM 的 OE 端 (见后面几章任何一个小系统硬件图 )。 PSEN 端有效，即允许读出 EPROM／ ROM 中的指令码。 EA/Vpp(31 脚 )：外部程序存储器地址允许输入端 /固化编程电压输入端。 当EA 引脚接高电平时， CPU 只访问片内 EPROM/ROM 并执行内部程序存储器中的指令，但当 PC(程序计数器 )的值超过 0FFFH(对 8751/8051 为 4K)时，将自动转去执行片外程序存储器内的程序。 当 输入信号 EA 引脚接低电平 (接地 )时， CPU 只访问外部 EPROM/ROM 并执行外 部程序存储器中的指令，而不管是否有片内程序存储器。 3. 输入 /输出端口 P0/P1/P2/P3： P0 口 (～ ， 39~32 脚 )： P0 口是一个漏极开路的 8 位准双向 I/O 口。 作为漏极开路的输出端口，每位能驱动 8 个 LS 型 TTL 负载。 当 P0 口作为输入口使用时，应先向口锁存器 (地址 80H)写入全 1,此时 P0 口的全部引脚浮空，可作为高阻抗输入。 作输入口使用时要先写 1,这就是准双向口的含义。 在 CPU 访问片外存储器时， P0口分时提供低 8 位地址和 8 位数据的复用总线。 在此期间，P0口内部上拉电阻有效。 P1 口 (～ ， 1~8 脚 )： P1口是一个带内部上拉电阻的 8 位准双向 I/O口。 P1口每位能驱动 4 个 LS 型 TTL 负载。 在 P1口作为输入口使用时，应先向P1口锁存地址 (90H)写入全 1,此时 P1 口引脚由内部上拉电阻拉成高电平。 P2 口 (～ ， 21~28 脚 )： P2口是一个带内部上拉电阻的 8 位准双向I/O 口。 P口每位能驱动 4个 LS 型 TTL 负载。 在访问片外 EPROM/RAM 时，它输出高 8 位地址。 P3 口 (～ ， 10~17 脚 )： P3口是一个带内部上拉电阻 的 8 位准双向I/O 口。 P3 口每位能驱动 4 个 LS 型 TTL 负载。 P3口与其它 I/O 端口有很大的区别，它的每个引脚都有第二功能，如下： ： (RXD)串行数据接收。 ： (RXD)串行数据发送。 ： (INT0)外部中断 0输入。 ： (INT1)外部中断 1输入。 ： (T0)定时 /计数器 0的外部计数输入。 ： (T1)定时 /计数器 1的外部计数输入。 ： (WR)外部数据存储器写选通。 扬州职业大学毕业论文 14 ： (RD)外部数据存储器读选通。 80C51 单片机 的中断系统 80C51 系列单片机的中断系统有 5 个中断源， 2 个优先级，可以实现二级中断服务嵌套。 由片内特殊功能寄存器中的中断允许寄存器 IE 控制 CPU 是否响应中断请求；由中断优先级寄存器 IP 安排各中断源的优先级；同一优先级内各中断同时提出中断请求时，由内部的查询逻辑确定其响应次序。 80C51 单片机的定时 /计数器 在单片机应用系统中，常常会有定时控制需求，如定时输出、定时检测、定时扫描等；也经常要对外部事件进行计数。 80C51 单片机内集成有两个可编程的定时 /计数器： T0和 T1，它们既可以工作于定时模式，也可以工作于外部事件计数模式，此外， T1 还可以作为串行口的波特率发生器。 四位数码管简介 内部的四个 数码管 共用 a~dp 这 8根数据线，为人们的使用提供了方便，因为里面有四个数码管，所以它有四个公共端，加上 a~dp，共有 12个引脚，下面便是一个共阳的四位数码管的内部结构图（共阳的与 之相反）。 引脚排列依然左下角的那个脚（ 1脚）开始，以逆时针方向依次为 1~12 扬州职业大学毕业论文 15 图为 proteus 中的四位一体 CA 型数码管图 显示部分与 89C51 的接口 如图 44 所示。 用 89C51 的 P0 口作为数据线，用 、 、 分别作为 LED 的控制线。 图 44 LED 与 89C51 的接口 扬州职业大学毕业论文 16 DS18B20 介绍 DS18B20 引脚如图 43 所示。 图 43 DS18B20 引脚图 DALLAS 最新单线数字温度传感器 DS18B20 是一种新型的 “ 一线器件 ” ，其体积更小、更适用于多种场合、且适用电压更宽、更经济。 DALLAS 半导体公司的数字化温度传感器 DS18B20 是世 界上第一片支持 “ 一线总线 ” 接口的温度传感器。 温度测量范围为 55～ +125 摄氏度，可编程为 9 位～ 12 位转换精度，测温分辨率可达 摄氏度，分辨率设定参数以及用户设定的报警温度存储在EEPROM 中，掉电后依然保存。 被测温度用符号扩展的 16 位数字量方式串行输出；其工作电源既可以在远端引入，也可以采用寄生电源方式产生；多个 DS18B20可以并联到 3 根或 2 根线上， CPU 只需一根端口线就能与诸多 DS18B20 通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。 因此用它来组成一个测温系统，具有 线路简单，在一根通信线，可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。 温度传感器工作原理 DS18B20 测温原理：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。 DS18B20 功能特点： 1. 采用单总线技术，与单片机通信只需要一根 I/O 线，在一根线上可以挂接多个 DS18B20。 2. 每只。