基于单片机的实时温度监控系统设计
摘 要
本文所介绍的是一种采用单总线数字式的温度传感器DS18B20与AT89S52单片机组成的新型温度测量系统,并使用LED数码管显示器将所测温度显示出来。该系统以 AT89S52单片机为控制核心,利用新型一线制温度传感器 DS18B20测量温度值,实现环境温度的检测和报警。系统测温范围为-40℃-+85℃,测量精度为 0.5℃。用户可以自定义报警上、下限,一旦温度超过极限值,单片机便启动声光报警系统。该系统精度高、测温范围广、报警及时,可广泛应用于基于单片机的温报警场合。
关键词:AT89S52单片机;温度测量;DS18B20;声光报警;数码管显示
Design of Real-time Temperature Monitoring System Based on Single Chip Microcomputer
Abstract
Described in this paper is a single-bus digital temperature sensor DS18B20 AT89S52 single chip with a new temperature measuring system,and use the LED digital display will display the measured temperature. The AT89S52 microcontroller for the control system to the core,Temperature sensor system using a new first-line temperature measurement DS18B20,achieve environmental temperature detection and alarm. Temperature measurement range is -40 ℃ - +85 ℃, measurement accuracy of 0.5 ℃. Users can customize the alarm, the lower limit,Once the temperature exceeds the limit, the microcontroller will start the sound and light alarm system. The system of high precision, wide temperature range, the alarm in time, can be widely used in microcontroller-based temperature alarm occasions.
Key words: AT89S52 microcontroller; temperature measurement; DS18B20; sound and light alarms; digital display
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目 录
摘 要 2
Abstract 3
目 录 4
第一章 前言 5
第二章 监控系统主要元器件简介 6
2.1 AT89S52单片机的组成结构及功能 6
2.1 .1 AT89S52单片机的主要功能 6
2.1.2 AT89S5单片机的封装及其引脚功能说明 7
2.1.3外接晶振或外部振荡器引脚 9
2.1.4 AT89S52复位 9
2.2温度测量传感器DS18B20介绍 10
2.2.1 DS18B20简介 10
2.2.2 DS18B20的引脚、封装和结构 10
2.2.3 寄生电源 12
2.2.4 温度测量原理 12
2.3 四位连体数码管SM410564 13
第三章 系统硬件电路设计 15
3.1 单片机最小系统 15
3.2 温度检测模块 17
3.3 温度显示模块电路 17
3.4报警电路模块 17
3.5 基于AT89S52单片机的温度测量系统总电路 18
3.6 温度测量系统的实物图 19
第四章 控制系统软件设计 21
4.1 主程序 21
4.2 子程序 22
4.2.1读出温度子程序 22
4.2.2温度转换命令子程序 22
4.2.3计算温度子程序 23
4.2.4显示数据刷新子程序 24
第五章 结论 25
参考文献 26
致 谢 27
附录一 英文文献 28
附录二 中文翻译 37
第一章 前言
温度是一种最基本的环境参数,对于我们来说,不仅仅是一个量的反映,更能直接影响作用到我们的生活中,人民的生活与环境的温度息息相关,在工业生产过程中需要实时测量温度,在农业生产中也离不开温度的测量。我们身边大自然中动植物的生存繁衍与周围环境的温度也息息相关。工农业生产、科学研究对温度也都有较高的要求,如石油、化工、冶金、纺织、机械制造等行业,有些特殊的行业,比如航空航天类行业对温度就有一个更高的要求,我们常接触到的食品行业中,水果、蔬菜、肉类等的保存就需要保证一定的温度,食品加工中也需要保证相应的温度,如果空气温度不适应,极有可能产生不良反应,严重的可能直接影响到人们的生命健康。我们电子科技行业也同样离不开对温度的测量和控制,如制造大规模集成电路时就需要极精确的温度控制。工业温度的测量和控制在激光器、光纤光栅的使用及其他的工农业生产和科学研究中应用广泛。因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。测量温度的关键是温度传感器。随着科技的发展,技术要求的重视,温度测量的精度也越来越被看重。所以高精度温度测量系统的研究就非常有意义。
本课题使用AT89S52单片机结合DS18B20温度控制系统设计方案。要求该系统能够合理有效的管理和控制外部硬件,达到实时检测、监测和控制温度的目的,形成一套智能化温度控制系统。此数字温度计与传统的温度计相比,具有读数方便,测温范围广,测温准确,其输出温度采用数字显示,主要用于对测温比较准确的场所,或科研实验室使用,该设计控制器使用单片机AT89S52,测温传感器使用DS18B20,用4位共阳极LED数码管以并口传送数据,实现温度显示,能准确达到以上要求。
第二章 监控系统主要元器件简介
2.1 AT89S52单片机的组成结构及功能
2.1 .1 AT89S52单片机的主要功能
(1)8位字长CPU;
(2)振荡器和时钟电路,全静态操作:0~33MHz;
(3)8KB系统内可编程Flash存储器;
(4)256B内部RAM;
(5)4个I/O端口共32线;
(6)3个16位定时/计数器;
(7)全双工(UART)串行口通道;
(8)ISP端口;
(9)定时监视器(看门狗);
AT89S系列单片机的基本组成:
图1 AT89S系列单片机的基本组成框图
2.1.2 AT89S5单片机的封装及其引脚功能说明
图2 AT89S52引脚
(1)VCC:电源电压+5V (2)GND:接地
(3)P0口:P0口是8位漏极开路型双向I/O口,其既可作为地址/数据总线复用口,又可作为通用I/O口使用。在访问外部数据存储器或程序存储器时,该口分时转换低8位地址和数据总线,在访问期间激活内部上拉电阻。在作为通用I/O口使用时:作为输出口用时,每位能驱动8个TTL逻辑门电路,在驱动NMOS电路时,需外接上拉电阻。作为输入端口用时,要先向锁存器写l,这时输出级2个FET均截止,可用作可作为高阻抗输入。
(4)P1口:Pl是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口,Pl的输出缓冲级可驱动(接收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。对端口写"l",通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平,此时可作输入口。作输入口使用时,因为内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。
(5)P2口:P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口,该口的输出缓冲级可驱动4个TTL逻辑门电路。对端口写"1",通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平,此时可作输入口,作输入口使用时,因为内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器(如执行MOVX @DPTR指令)时,P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器(如执行MOVX @Ri指令)时,P2口线上的内容在整个访问期间不改变。
(6)P3口:P3口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/0口。P3口输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。对P3口写入"l"时,它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。作输入端口时,被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流(IIL)。P3口除了作为一般的I/0口线外,更重要的用途是它的第
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