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1、1/21 摘要温度的检测与控制是工业生产过程中比较典型的应用。本设计以AT89C52单片机为核心，采用DS18B20 温度传感器检测温度，由温度采集、温度显示,温度报警等功能模块组成。基于题目基本要求，本系统对温度采集和温度显示系统行了重点设计。本系统大部分功能能由软件实现，吸收了硬件软件化的思想。实际操作时，各功能在开发板上也能完美实现。本系统实现了要求的基本功能，其余发挥部分也能实现。关键字：AT89C52单片机、DS18B20 温度传感器、数码管显示、温度采集2/21 目录一绪论二设计目的三设计要求四设计思路五系统的硬件构成及功能5.1主控制器5.2显示电路5.3温度传感器六系统整体硬件
2、电路七系统程序设计八测量及其结果分析九设计心得体会十参考文献附录 1 源程序附录 2 元件清单及 PCB图文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B
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8、3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B
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10、，温度传感器的发展经历了三个发展阶段：传统的分立式温度传感器模拟集成温度传感器智能集成温度传感器。目前的智能温度传感器(亦称数字温度传感器 是在 20 世纪 90 年代中期问世的，它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术(ATE的结晶，特点是能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器(MCU。社会的发展使人们对传感器的要求也越来越高，现在的温度传感器正在基于单片机的基础上从模拟式向数字式，从集成化向智能化、网络化的方向飞速发展，并朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展，与传统的温度计相比，其具有读数方便，测温
11、范围广，测温准确，输出温度采用数字显示，主要用于对测温要求比较准确的场所，或科研实验室使用。该设计控制器使用ATMEL 公司的 AT89C52 单片机，测温传感器使用DALLAS 公司 DS18B20，用数码管来实现温度显示。二设计目的1.理解掌握 MCS-51 系列单片机的功能和实际应用。2.掌握仿真开发软件的使用。3.掌握数字式温度计电路的设计、组装与调试方法。三设计要求1.以 MCS-51系列单片机为核心器件，组成一个数字式温度计。2.采用数字式温度传感器为检测器件，进行单点温度检测，检测精度为0.5C3.温度显示采用 4 位 LED数码管显示，三位整数，一位小数。4.具有键盘输入上下限
12、功能，超过上下限温度时，进行声音报警。文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10
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20、RET 键确认键）:当该键按下时，指向下一个要调整的位。通过P3.3引脚接入。4.声音报警蜂鸣器通过P1.7引脚接入。硬件电路设计总体框图为图4.1：图 4.1 五、系统的硬件构成及功能1.主控制器单片机 AT89S52具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，使用Atmel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。很适合便携手持式产品的设计使用。AT89S52在仿真软件中的图像为图5.1 按键输入电路时钟电路复位电路蜂鸣器电路单片机LED 显示器驱动电路3 位 L
21、ED显示器温度检测文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7
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33、10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7
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35、X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J
36、10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J106/21?简单的多点分布应用?无需外部器件?可通过数据线供电?零待机功耗?测温范围-55+125，以 0.5递增。华氏器件-67+2570F，以0.90F 递增?温度以 9 位数字量读出?温度数字量转换时间 200ms典型值）?用户可定义的非易失性温度报警设置?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。DS18B20 内部结构主要由四部分组成：64位光刻 ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器 TH 和TL、配置寄存器。DS18B20 的管脚排列、各种封装形式如图3.3.1 所示
37、，DQ 为数据输入/输出引脚。开漏单总线接口引脚。当被用着在寄生电源下，也可以向器件提供电源；GND 为地信号；VDD 为可选择的 VDD 引脚。当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。其电路图如图5.3.1 所示.。图5.3.1外部封装形式在仿真软件中如图 5.3.2 所示图5.3.2 DS18B20的测温原理如图5.3.3所示，图中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1，高温度系数文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L
38、2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10
39、R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10
40、U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L
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44、2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J107/21 晶振随温度变化其震荡频率明显改变，所产生的
45、信号作为减法计数器2 的脉冲输入，图中还隐含着计数门，当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲后进行计数，进而完成温度测量.计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将-55 所对应的基数分别置入减法计数器 1 和温度寄存器中，减法计数器1 和温度寄存器被预置在-55 所对应的一个基数值。减法计数器1 对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器 1 的预置值减到0 时温度寄存器的值将加1，减法计数器1 的预置将重新被装入,减法计数器1 重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数,如此循环直到减法计数器2 计数到 0 时，停止温度寄存器值
46、的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温图5.3.3中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，于修正减法计数器的预置值，只要计数门仍未关闭就重复上述过程，直至温度寄存器值达到被测温度值，这就是DS18B20 的测温原理。另外，由于DS18B20单线通信功能是分时完成的，有严格的时隙概念，因此读写时序很重要。系统对DS18B20的各种操作必须按协议进行。操作协议为：初始化 DS18B20 发复位脉冲）发ROM 功能命令发存储器操作命令处理数据。预置低温度系数振荡器高温度系数振荡器斜率增加器计数器 1比较预置=0温度寄存器计数器 2=0Tx加 1停止12图 5.3.3 在正常测温情况
47、下，DS1820的测温分辨力为0.5，可采用下述方法获得高分辨率的温度测量结果：首先用DS1820 提供的读暂存器指令BEH）读出以文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U
48、10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F5L2J10文档编码:CA2U10U1X5D6 HL7B5H10R7M10 ZP10Z3F
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