基于DS18B20数字温度计的设计

1、本科学生毕业论文（设计）题目(中 文):基于DS18B20数字温度计的设计(英 文):The design of digital thermometer Based on DS18B20姓 名杨宁波学 号20030802232院 （系）物理与电子工程系专业、年级电子信息工程 2004级指导教师杨 熙2008年 5 月 10 日湖南科技学院本科毕业论文（设计）诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文（设计），是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献

2、的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 本科毕业论文（设计）作者签名： 二八 年 月 日湖南科技学院本科毕业论文（设计）任务书1、主题词、关键词：DS18B120 单片机 温度传感器 单线技术 2、毕业论文（设计）内容要求：采用美国DALLAS半导体公司的DS18B20为检测元件，以AT89S52系列单片机为控制部件来设计数字温度计，并用LED数码管来显示温度结果。本设计包括搭建硬件电路和软件设计。3、文献查阅指引：1 楼然苗，李光飞51系列单片机设计实例北京：航天航空大学出版社.2 梅丽凤单片机原理及接口技术北京：清华大学出版社.3 何立民单片机应用

3、系统设计北京：航空航天大学出版社.4 陈杰传感器与检测技术北京：高等教育出版社5 Transistors:fundamentals for the integrated-circuit engineerM.New York :Wiley.19834、毕业论文（设计）进度安排12007.12月-1月 收集相关资料，完成开题报告；22008.2月-3月 确定设计方案，编写程序并进行调试；32008.3月-4月 撰写论文；42008年5月 定稿，准备答辩。教研室意见： 负责人签名： 注：本任务书一式三份，由指导教师填写，经教研室审批后一份下达给学生，一份交指导教师，一份留系里存档。湖南科技学院本科毕

4、业论文（设计）开题报告书论文（设计）题目基于DS18B20数字温度计的设计作 者 姓 名杨宁波所属系、专业、年级 物理与电子工程系 电子信息工程专业 2004年级指导教师姓名、职称杨熙 助教预计字数10000开题日期选题的根据：1）说明本选题的理论、实际意义2）综述国内外有关本选题的研究动态和自己的见解1.选题的理论和实际意义在日常生活及工农业生产中经常要用到温度的检测及控制，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，需要比较多的外部硬件支持，硬件电路复杂，软件调试也复杂，制作成本较高。本数字温度计设计采用美国DALLAS半导体公司继DS1820之

5、后推出的一种改进型智能温度传感器DS18B20作为检测元件，可以直接读出被测温度值，而且采用三线制与单片机相连，减少了外部的硬件电路，具有低成本和易使用的特点。2.国内外研究现状分析和自己的见解最早的温度计是在1593年由意大利科学家伽利略发明的。他的第一只温度计是一根一端敞口的玻璃管，另一端带有核桃大的玻璃泡。这种温度计，受外界大气压强等环境因素的影响较大，所以测量误差大。荷兰人华伦海特在1709年利用酒精，在1714年又利用水银作为测量物质，制造了更精确的温度计。把一定浓度的盐水凝固时的温度定为0，把纯水凝固时的温度定为32，把标准大气压下水沸腾的温度定为212，用代表华氏温度，这就是华氏

6、温度计。随着科学技术日益迅速的发展，数字监控系统已经深入到生活的各个方面。它具有技术效果好，经济效益高，维修方便等许多优点。数字温度计与传统的温度计相比，也具有读数方便，测温范围广，测温准确的优势。对其进行研究和设计，可使我们更加熟练掌握单片机编程及PROTEL的使用。有利于将所学的专业知识更好地应用于实践中。主要内容：（1）功能要求和方案设计；（2）系统硬件电路的设计；（3）系统程序的设计；（4）调试及性能分析。研究方法：（1）理论准备阶段，理解题目，研究题目所涉及到的内容，能够较好的掌握有关题目的知识；（2）确定系统各个模块，理清各个模块之间的关系。并开始进行硬件电路的资料收集和设计；（3

7、）根据系统控制过程完成软件设计部分，绘制出流程图；（4）调试并整理论文。完成期限和采取的主要措施：完成期限：2007年12月到2008年5月 主要措施：严格遵照湖南科技学院毕业论文(设计)工作管理办法的指示精神，结合个人的实际情况，完成这项设计所采取的主要措施有两条：一是密切联系。联系本组设计成员及毕业设计指导导师，寻求有关毕业设计信息，确定设计课题方向与设计内容；二是虚心学习。利用课余时间到图书馆和网络上查阅资料，并虚心向老师请教和同学进行学习交流，保障毕业设计的顺利完成。主要参考资料：主要参考资料：1 楼然苗，李光飞编著51系列单片机设计实例M北京：航天航空大学出版社.2 先锋工作室单片机

8、程序设计实例M北京：清华大学出版社.3 吴金戌，沈庆阳，郭庭吉编著8051单片机实践与应用M北京：清华大学出版社.4 梅丽凤单片机原理及接口技术M北京：清华大学出版社，2004.5 张迎新单片机初级教程M北京：航空航天大学出版社，2000.6 陈杰传感器与检测技术M北京：高等教育出版社，2002.7 黄继昌传感器工作原理及应用实例M北京：人民邮电出版社，1998.8 肖来胜单片机技术实用教程M武汉：华中科技大学出版社，2004指导教师意见： 指导教师签名： 教研室意见：签 名： 年 月 日开 题 报 告 会 纪 要时间 地点与会人员姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）会议记录

9、摘要：会议主持人：记 录 人：年 月 日指导小组意见负责人签名： 年 月 日系部 意 见负责人签名：年月日注：此表由学生本人填写，一式三份，一份留系里存档，指导老师和本人各保存一份湖南科技学院毕业论文（设计）中期检查表毕业论文（设计）题 目基于DS18B20数字温度计的设计学生姓名杨宁波学 号20030802232系 别物理与电子工程专 业电子信息工程指导教师杨熙检查日期指导教师检查情况记载及修改意见：已经完成的工作：1、完成了硬件部分的设计：单片机接口电路、显示电路、电源电路和传感器模块电路。2、初步完成软件设计：显示子程序和数据采集子程序。3、进行资料的整理。4、论文大部分内容已经完成。

10、下一步的工作： 1、程序的调试和优化。2、同时继续论文的写作工作。3、参考文献要按照学校的规范写，在正文出现的位置标出。签名： 注：此表用于指导教师在学生毕业论文（设计）初稿完成后对学生执行任务书情况进行中期检查时用，由指导教师填写。湖南科技学院毕业设计（论文）指导过程记录表毕业论文(设计)题目基于DS18B20数字温度计的设计学生姓名杨宁波学号20030802232专业班级电信0402指导教师杨熙职称助教系（教研室）电子科学与技术指导过程记录指导内容记录(一)建议毕业设计的方向，并提供一些参考课题及如何查阅资料来完成论文。学 生 签 名： 200 年 月 日指导教师签名： 200 年 月 日

11、指导内容记录(二) 确定毕业设计题目，给出毕业论文设计要求，指导开题报告，并推荐一些参考文献和书籍。学 生 签 名： 200 年 月 日指导教师签名： 200 年 月 日指导内容记录（三) 确定系统的设计方案的，分模块设计，建议查找资料去完成控制核心芯片的选择，显示电路及电源电路的设计。学 生 签 名： 200 年 月 日指导教师签名： 200 年 月 日指导内容记录(四) 温度传感器DS18B20的应用、单片机接口电路、LED串行显示及显示驱动。学 生 签 名： 200 年 月 日指导教师签名： 200 年 月 日指导过程记录指导内容记录(五)电源部分的设计，如何将供电电源为220V的交流电

12、转换为单片机所需供电电源为5V直流稳压电源。学 生 签 名： 200 年 月 日指导教师签名： 200 年 月 日指导内容记录(六) 显示子程序和DS18B20数据采集子程序，对后者的编写要注意遵守DS18B20的时序。学 生 签 名： 200 年 月 日指导教师签名： 200 年 月 日指导内容记录(七) 论文初稿的修改，论文中图表标注的规范性，及引用的参考文献在文中应全部标出。学 生 签 名： 200 年 月 日指导教师签名： 200 年 月 日指导内容记录(八)学 生 签 名： 200 年 月 日 指导教师签名： 200 年 月 日答辩小组组长意见(对情况是否属实做出意见)组长(签名)：

13、 200 年 月 日注：本表与毕业论文一起装订存档。湖南科技学院本科毕业论文（设计）评审表论文题目基于DS18B20数字温度计的设计作者姓名杨宁波所属系、专业、年级物理与电子工程 系 电子信息工程 专业 2004年级指导教师姓名、职称杨熙助教字 数10000定稿日期中文摘要本文研制的数字式定时温控系统是一个基于单总线数字式温度传感器DS18B20，以单片机芯片为核心的系统。该系统具有对温度的实时检测功能，实时日历时钟、温度和时间数值的设定等功能。该系统可以应用于发面、菜窖温度控制及保健等领域。本文首先对测温技术、温度控制技术的现状进行了介绍，对各种控制理论、方案进行了简单的分析与比较；其次根据

14、用户提出的总体要求和技术指标，从工程应用的角度出发，以发面器为主要应用对象进行了硬件部分的设计和选型、软件的设计与分析，且在实现中遵循了简单、经济、实用的原则：然后详细介绍了本系统所用各芯片的特点、工作原理、应用及其与单片机间的通信协议。最后本文对实验、调试和实践应用过程中出现的问题、误差及采用的抗干扰措施进行了分析和讨论。关键词（3-5个）数字温度计、单片机、温度传感器、单线技术。英文摘要This paper developed by Digital Timing is a temperature control system based on single-bus digital temp

15、erature sensor DS18B20,microcontroller chip as the core to the system.The system has the temperature of the real-time detection,real-time calendar clock,temperature and time of setting numerical and other features.The system can be applied to Famian,Caijiao temperature control and health and other f

16、ields. In this paper,the temperature measurement technology,the status of temperature control technology was introduced,the various control theory,the programme carried out a simple analysis and comparison;followed by users in accordance with the general requirements and technical indicators, from t

17、he engineering point of view,to Famian for application as the main targets of a hardware part of the design and selection,software design and analysis,and follow in the realization of a simple,economic,practical principles:and then described in detail the system used by the chip characteristics,work

18、 Principle,and its application MCU and the communication protocol. Finally on this experiment,testing and practical application of the problems in error and the use of anti-jamming measures were discussed. 关键词(3-5个)Digital Thermometer,MCU,Temperature Sensor,One-way technology 指导教师评定成绩评审基元评审要素评审内涵满分指

19、导教师实评分选题质量25%目的明确符合要求选题符合专业培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到毕业论文（设计）综合训练的目的。10理论意义或实际价值符合本学科的理论发展，有一定的学术意义；对经济建设和社会发展的应用性研究中的某个理论或方法问题进行研究，具有一定的实际价值。10选题恰当题目规模适当，难易度适中；有一定的科学性。5能力水平40%查阅文献资料能力能独立查阅相关文献资料，归纳总结本论文所涉及的有关研究状况及成果。10综合运用知识能力能运用所学专业知识阐述问题；能对查阅的资料进行整理和运用；能对其科学论点进行论证。10研究方案的设计能力整体思路清晰；研究方案合理可行。5研究

20、方法和手段的运用能力能运用本学科常规研究方法及相关研究手段（如计算机、实验仪器设备等）进行实验、实践并加工处理、总结信息。10外文应用能力能阅读、翻译一定量的本专业外文资料、外文摘要和外文参考书目（特殊专业除外）体现一定的外语水平。5论文质量35%文题相符较好地完成论文选题的目的要求。5写作水平论点鲜明；论据充分；条理清晰；语言流畅。15写作规范符合学术论文的基本要求。用语、格式、图表、数据、量和单位、各种资料引用规范化、符合标准。10论文篇幅10000字左右。5实评总分 成绩等级 指导教师评审意见： 指导教师签名： 说明：评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级，实评总分90100

21、分记为优秀，8089分记为良好，7079分记为中等，6069分记为及格，60分以下记为不及格。评阅教师评定成绩评审基元评审要素评审内涵满分评阅教师实评分选题质量25%目的明确符合要求选题符合专业培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到毕业论文（设计）综合训练的目的。10理论意义或实际价值符合本学科的理论发展，有一定的学术意义；对经济建设和社会发展的应用性研究中的某个理论或方法问题进行研究，具有一定的实际价值。10选题恰当题目规模适当，难易度适中；有一定的科学性。5能力水平40%查阅文献资料能力能独立查阅相关文献资料，归纳总结本论文所涉及的有关研究状况及成果。10综合运用知识能力能

22、运用所学专业知识阐述问题；能对查阅的资料进行整理和运用；能对其科学论点进行论证。10研究方案的设计能力整体思路清晰；研究方案合理可行。5研究方法和手段的运用能力能运用本学科常规研究方法及相关研究手段（如计算机、实验仪器设备等）进行实验、实践并加工处理、总结信息。10外文应用能力能阅读、翻译一定量的本专业外文资料、外文摘要和外文参考书目（特殊专业除外）体现一定的外语水平。5论文质量35%文题相符较好地完成论文选题的目的要求。5写作水平论点鲜明；论据充分；条理清晰；语言流畅。15写作规范符合学术论文的基本要求。用语、格式、图表、数据、量和单位、各种资料引用规范化、符合标准。10论文篇幅10000字

23、左右。5实评总分 成绩等级 评阅教师评审意见： 评阅教师签名： 说明：评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级，实评总分90100分记为优秀，8089分记为良好，7079分记为中等，6069分记为及格，60分以下记为不及格。湖南科技学院本科毕业论文（设计）答辩记录表论文题目基于DS18B20数字温度计的设计作者姓名杨宁波所属系、专业、年级物理与电子工程系 电子信息工程专业 2004年级指导教师姓名、职称杨熙助教答 辩 会 纪 要时间2008/05/23地点三教309答辩小组成员姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）李春树副教授杨熙助教李艳芳副教授周玲助教廖朝阳讲师谭永

24、宏讲师卢卯旺教授答辩中提出的主要问题及回答的简要情况记录：会议主持人：记 录 人：年 月 日答辩小组意见评语：评定等级： 负责人（签名）： 年 月 日系学位委员会意见评语：论文（设计）最终评定等级：负责人（签名）： 系部（公章） 年月 日校学位委员会意见评语：评定等级： 负责人（签名）： 年月 日目 录绪论11 单片机的概述21.1 单片机的发展情况和应用21.2 单片机的结构和性能22 系统硬件电路的设计52.1 系统方案的设计52.2 温度传感器的选择5 DS18B20简介5 DS18B20的性能特点6 DS18B20测温原理62.3 单片机控制模块的设计7 单片机型号的选择7 单片机接口

25、电路的设计82.4 显示电路的设计8 MAX7219简介10 MAX7219内部寄存器和工作模式112.5 电源的设计113 系统软件的设计133.1 显示子程序的设计133.1 DS18B20数据采集子程序的设计14结论16附录A AT89S52与MAX7219接口程序18附录B DS18B20数据采集程序20致 谢22插图索引图1 总体框图5图2 DS18B20外部形状及管脚图6图3 DS18B20测温原理7图4 单片机接口电路图8图5 显示电路原理图9图6 电源电路12图7 显示字程序流程13图8 温度采集程序流程14基于DS18B20数字温度计的设计摘 要本文研制的数字式定时温控系统是

26、一个基于单总线数字式温度传感器DS18B20，以单片机芯片为核心的系统。该系统具有对温度的实时检测功能，实时日历时钟、温度和时间数值的设定等功能。该系统可以应用于发面、菜窖温度控制及保健等领域。本文首先对测温技术、温度控制技术的现状进行了介绍，对各种控制理论、方案进行了简单的分析与比较；其次根据用户提出的总体要求和技术指标，从工程应用的角度出发，以发面器为主要应用对象进行了硬件部分的设计和选型、软件的设计与分析，且在实现中遵循了简单、经济、实用的原则：然后详细介绍了本系统所用各芯片的特点、工作原理、应用及其与单片机间的通信协议。最后本文对实验、调试和实践应用过程中出现的问题、误差及采用的抗干扰

27、措施进行了分析和讨论。【关键词】：数字温度计、单片机、温度传感器、单线技术。 The design of digital thermometer Based on DS18B20AbstractThis paper developed by Digital Timing is a temperature control system based on single-bus digital temperature sensor DS18B20,microcontroller chip as the core to the system.The system has the temperature

28、 of the real-time detection,real-time calendar clock,temperature and time of setting numerical and other features.The system can be applied to Famian,Caijiao temperature control and health and other fields. In this paper the temperature measurement technology,the status of temperature control techno

29、logy was introduced the various control theory,the programme carried out a simple analysis and comparison followed by users in accordance with the general requirements and technical indicators, from the engineering point of view,to Famian for application as the main targets of a hardware part of the

30、 design and selection,software design and analysis,and follow in the realization of a simple,economic,practical principles:and then described in detail the system used by the chip characteristics,work Principle,and its application MCU and the communication protocol. Finally on this experiment,testin

31、g and practical application of the problems in error and the use of anti-jamming measures were discussed.【Key words】Digital Thermometer MCU Temperature Sensor One-way technology 绪论本文设计的简单实用的数字式温度测控系统，亦可广泛应用于各种定时、温度控制领域，如工业工控过程的温度控制，发电厂、热电厂、大型中央空调设备用户端、自动化生产线、农业养殖、温棚、温室、干燥房、粮食仓库、井下温度控制等场合。系统能够随时测量环境温

32、度并且显示当前的温度值，因此，研究和开发经济、实用的定时温度测控系统具有现实意义，也有着广泛的应器上当前室温的显示等等。不同的温度传感器测量的精度以及功能强弱各不相同用前景。温度采集与显示系统在工业、民用、军事等领域占有重要的地位，比如空调遥控，因此在不同的应用场合可设计不同的系统对温度进行检测和控制，如在普通的室内温度检测中，可用一般的温度传感器，通过AD转换之后，由数码管直接显示该室内的温度。但是普通型传感器芯片不仅体积大，而且输出的信号都是模拟信号，必须经过A/D转换后才能被处理器识别，而且不能实现多点温度的测量，最大的缺点就是它的精度不是很高。而在要求精度很高的温度控制中，显然普通的温

33、度采集和显示系统已不能满足设计的需要。因此，针对此现状，本文设计了一种由单片机控制的智能温度采集与显示系统。它以AT89S52单片机为核心，实现对温度信号的采集和显示。在温度信号的采集方面，利用单总线数字温度传感器的特点及功能实现对温度的采集，由DALLAS半导体公司生产的DS18B20型单线智能温度传感器，属于新一代适配微处理器的智能温度传感器。与传统的热敏电阻相比，它能够直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现912位的数字值读数方式，可在-55+125的范围内测量温度。从中央处理器到DS18B20仅需连接一条信号线和地线，其指令信息和数据信息都经过单总线接口与DS18B20

34、进行数据交换，且每个DS18B20有唯一的系列号。因此同一条单总线上可以挂接多个DS18B20，构成主从结构的多点测温传感器网络。而在显示方面采用数码管显示。此系统具有结构简单、价格低廉、易于操作及系统扩展、性价比高等特点。它利用89S52单片机的强大功能和可扩充性为后盾，可实现对某一路温度和温度的上下限进行有效的控制与输出。本文第一章主要是对单片机概述，第二章是系统硬件电路的设计，第三章是系统软件的设计。1 单片机的概述1.1 单片机的发展情况和应用当国内从80年代起开始了单片机的热潮，二十多年过去了，单片机从研究所走出来， 成为日常生活中的一个不可缺少的部件。硬件方面日趋多样化，4位、8位

35、、16位、32位等型号共同并存，在不同的领域存在，如家电、玩具、工业设备、仪器、通讯等。软件方面发展主要为汇编语言、C语言、嵌入式操作系统。速度、稳定性特别要求的场合较多采用汇编语言和C语言。单片机作为微型计算机的一个重要分支，应用面很广，发展很快。自单片机诞生至今，已发展为上百种系列的近千个机种。目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。单片机的品种繁多，按应用范围分为通用型和专用型。专用型是针对某种特定产品而设计的，例如用于洗衣机的单片机。通用型单片机有总线型和非总线型或者8位和16位之分，

36、总线型设有并行地址总线、数据总线和控制总线的引脚，便于扩展外围器件。非总线型没有有总线引脚，芯片体积小，要扩展可通过I/O口，因此非线型更适合中小系统。以下就单片机部分功能器件的应用举例简要说明。首先以实时时钟为例。一些单片机控制系统要求在确定的时刻进行某种检测与操作，有的控制系统要求在进行某种操作时记下进行操作的具体时间，例如现在各公司广泛用的员工考勤打卡机，有些网页的登陆同时记下用户的登陆时间等。要达到这个目的，就要给系统配置实时时钟，一边根据时钟提供的时间，按时操作或记录。当然生产实时时钟可以用软件实现，但最方便的还是用时钟芯片，常用的时钟芯片又并行和串行两种形式。看门狗是监视程序正常运

37、行的一种定时器。它的定时时间固定不编，一旦定时时间到，就会产生中断或产生溢出脉冲，使系统复位，为了不然系统复位，我们可以在运行的程序中，插入对看门狗定时器的清零指令，不时对它清零刷新。这样溢出就不会发生。在许多单片机内部就有看门狗电路。如AT8951以及Microchip公司的PIC系列产品等。如果单片机内部没有看门狗电路，可以用片内多余的定时器通过软件自行构成。也可选用集成电路。近年来，新型单片机内的接口，无论从类型和数量上都有很大的发展单片机从功能到形态都有了飞速的发展。在发展出新一代单片机的同时，也在不断扩充着各种功能， 如A/D、PWA、高速I/O口、PCA计数器捕获比较/比较逻辑等。

38、这不仅大大提高了单片机的功能，而且使系统的总体结构也大大简化了。1.2 单片机的结构和性能单片机的基本组成，是由中央处理器(C P U)、只读存储器(ROM)、读写存储器(RAM)、输入/输出口(I/O)等等组成。此外，里面还有一个时钟电路，使单片机在进行运算和控制时， 都能有节奏地进行。另外，还有“中断系统”，当单片机控制对象的参数到达某项需要加以干预的状态时，就可传达给CPU，使CPU采取适当的应付措施。按结构形式分，单片机有两种基本的结构形式：普林斯顿结构和哈佛结构。普林斯顿结构，也称冯·诺伊曼结构，是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的存储器结构。程序指令存储地址和数

39、据存储地址指向同一个存储器的不同物理位置，因此程序指令和数据的宽度相同，如英特尔公司(Intel)的8086和MCS-51就采用了此结构。而哈佛结构是一种将程序指令存储和数据存储分开的存储器结构。中央处理器(CPU)首先到程序指令存储器中读取程序指令内容，解码后得到数据地址，然后到相应的数据存储器中读取数据，进行下一步操作(通常是执行)。程序指令存储和数据存储分开，可以使指令和数据有不同的数据宽度，目前较多的单片机采用改进的哈佛结构，如Microchip公司的PIC16芯片的程序指令是14位宽度，而数据是8位宽度。另外，现在单片机采用一种三核(TriCore)结构，这是种建立在一块片上的系统概

40、念上的结构。三核是：数据和程序存储器核，控制器和DSP核和外围用户专用电路ASIC。这种单片机最大特点是把DSP和微控制器同时做在一个片上。单片机按其内部数据通道的宽度，可分为4位、8位、1 6位、3 2位及6 4位。由于单片机的集成度高，功能强，可靠性高，体积小，功耗低，使用方便等一系列优点，目前已经渗入到人们工作和生活中。就单片机本身来说，除了4位机和8位机仍保持巨大的领域之外， 各种新型高性能的机型也在迅速发展。针对市场上在大份额的八位单片机，这里以51， AVR和PIC八位单片机为例介绍单片机的性能。Intel的51系列在市场上占有相当大的比例。这与它优秀的性能分不开。51系列的优点诸

41、多，它有完整的按位操作系统，除能进行传送，置位，清零，测试等操作，还能进行位逻辑操作。随着技术的发展，其运行速度越来越快，晶振频率可从以前的12MHz可提升到40MHz。I/O脚的设置简单，使用方便。当该脚做输入使用时，将其置为高电平即可；当该脚做输出使用时，则高低电平均可。在51单片机系列中，随着制造工艺的飞速发展，越来越多新型单片机出现。使单片机的运行速度得到提升、并引入了双数据指针及ISP功能。ISP功能实现在系统可编程功能。可以省去通用的编程器，单片机在用户板上即可下载和烧录用户程序，无需将单片机从生产好的产品上取下。未定型的程序还可以边生产边完善，加快了产品的开发速度，减少了新产品因

42、软件缺陷带来的风险。AVR单片机是Atmel公司推出的较为新颖的单片机，其显著的特点为高性能、高速度、低功耗。它取消机器周期以，时钟周期为指令周期，实行作业。A V R单片机指令以字为单位，且大部分指令都为单周期指令。而单周期既可执行本指令功能，同时完成下一条指令的读取。通常时钟频率用48MHz，故最短指令执行时间为250125ns。AVR系列没有类似累加器A的结构，它主要是通过R16R31寄存器来实现A的功能。在AVR中，没有像51系列的数据指针DPTR，而是由X(由R26、R27组成)、Y(由R28、R29组成)、Z(由R30、R31组成)三个16位的寄存器来完成数据指针的功能。在51系列

43、中，所有的逻辑运算都必须在A中进行；而AVR却可以在任两个寄存器之间进行，省去了不少麻烦，这些比51系列强。PIC单片机系列是美国微芯公司(Micro-ship)的产品，是当前市场份额增长最快的单片机之一。CPU采用RISC结构，分别有33、35、58条指令(视单片机的级别而定)，属精简指令集。采用Harvard双总线结构，运行速度快(指令周期约160200ns)，高效率运行的原因之一是它能使程序存储器的访问和数据存储器的访问并行处理，这种指令流水线结构，在一个周期内完成两部分工作，一是执行指令，二是从程序存储器取出下一条指令，这样总的看来每条指令只需一个周期(个别除外)。此外，它还具有低工作

44、电压、低功耗、驱动能力强等特点。PIC系列单片机共分三个级别，即基本级、中级、高级。其中又以中级的PIC16F873(A)、PIC16F877(A)用的最多。PIC系列单片机的I/O口是双向的，其输出电路为CMOS互补推挽输出电路。I/O脚增加了用于设置输入或输出状态的方向寄存器，从而解决了51系列I/O脚为高电平时同为输入和输出的状态。当置位1时为输入状态，且不管该脚呈高电平或低电平， 对外均呈高阻状态；置位0时为输出状态，不管该脚为何种电平，均呈低阻状态，有相当的驱动能力，低电平吸入电流达25mA，高电平输出电流可达20mA。具有在线调试及编程(ISP)功能。随着CMOS工艺的改进和提高，

45、闪速存储器在不断发展和完善，应用越来越广，容量越来越大，价格越来越低，闪存技术在各个领域得到应用。最初的单片机，片内只有并行输入/输出接口、定时器/计数器，它们的功能较弱，实际应用中往往需要通过特殊的接口扩展功能，从而也增加了应用系统结构的复杂性。2 系统硬件电路的设计2.1 系统方案的设计本系统控制核心芯片选用AT89S52单片机；测温电路选用了美国DALLAS公司生产的单线总线数字式温度传感器DS18B20；数字显示电路采用智能驱动芯片MAX7219驱动LED共阴极数码管LG2841AH实现。电源部分采用220V交流电经变压、滤波、稳压后得到5V电压供系统使用。单片机由外接11.0592M

46、Hz标准晶振提供时钟电路。总体框图见图1所示。温度传感器DS18B20AT89S52单片机显示输出时钟电路电 源图1 总体框图2.2 温度传感器的选择2.2.1 DS18B20简介DS18B20的引脚分布(图2)，由DALLAS半导体公司生产的DS18B20型单线智能温度传感器，属于新一代适配微处理器的智能温度传感器。与传统的热敏电阻相比，它能够直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现912位的数字值读数方式。其可以分别在93.75ms和750ms内完成9位和12位的数字量，最大分辨率为0.0625，而且从DS18B20读出或写入DS18B20的信息仅需要一根口线（单线接口）读写

47、。图2 DS18B20外部形状及管脚图2.2.2 DS18B20的性能特点（1）独特的单线接口，既可通过串行口线，也可通过其它I/O口线与微机接口，无需变换其它电路，直接输出被测温度值。（2）多点(multidrop)能力使分布式温度检测应用得以简化。（3）不需要外部元件。（4）既可用数据线供电，也可采用外部电源供电。（5）不需备份电源。（6）测量范围为-55°+125，固有测温分辨率为0.5。（7）通过编程可实现912位的数字读数方式。（8）用户可定义非易失性的温度告警设置。（9）警告搜索命令能识别和寻址温度在编定的极限之外的器件（温度警告情况）。（10）应用范围包括恒温控制、工业

48、系统、消费类产品、温度计或任何热敏系统。2.2.3 DS18B20测温原理DS18B20的测温原理如图3所示，图中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

49、。斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正计数器1的预置值。斜率累加器预值低温度系数振荡器计数器1预值比较0温度寄储器高温度系数振荡器计数器20停止加1置位/清除图3 DS18B20测温原理2.3 单片机控制模块的设计2.3.1 单片机型号的选择随着计算机技术的发展，单片机因具有集成度高、体积小、速度快、价格低等特点而在许多领域，如过程控制、数据采集、机电一体化、智能化仪表、家用电器以及网络技术等方面得到广泛应用，从而使这些领域的技术水平、自动化程度大大提高。正因为如此，国内外多家电子生产厂商把目光投向了单片机的生产当中，单片微机经历了4位、低档8位、高档8位、16位，现正在

50、向32位和双CPU一方向目前国内市场上有不少类型的8位及16位单片机，由于各种原因很多的单片机都未能在国内形成主流系列。而国内目前仍然是以Intel的MCS-48，MCS-51，MCS-96为主流系列。MCS-48(8位机)系列的型号有8048，8748，8035， 8049，8749等。MCS-51(8位机)系列单片机的型号有8031，8051，8751，8032，8052，80C31， 80C32，80C52等。MCS-96系列单片机是16位机，有8094，8095，8096，8097等的型号，其性能有T一定的提高。其中最为著名的当数INTEL公司生产的MCS-51系列单片机1。单片机型号的选择是根据控制系统的目标、功能、可靠性、性价比、精度和速度等来决定的。根据上述及本课题的实际情况，发酵温度系统是一个时滞性较大的系统，对控制时间精度要求不需要很高，所以单片机不需采用高速的输出、输入口，51系列单片机在时间精度方面可以满足要求。为了使用方便，系统要求可以进行在线改写，要求片内具有可擦除程序存储器，另外为了以后系统升级的需要，在设计中采用