毕业论文-基于单片机的温度测量及报警系统设计与实现

1、大连东软信息学院本科毕业设计（论文）论文题目：基于单片机的温度测量及报警系统设计与实现系 所： 电子工程系 专 业：电子信息工程（集成电路设计与系统方向） 学生姓名： 学生学号： 指导教师： 导师职称： 讲师 完成日期： 2014年 4月 28日 大连东软信息学院Dalian Neusoft University of Information大连东软信息学院毕业设计（论文） 摘要 IV基于单片机的温度测量及报警系统设计与实现摘 要随着时代的进步和发展，人们生活水平的不断提高，单片机控制无疑是人们追求的目标之一，单片机技术已经普及到我们生活，工作，科研，各个领域，已经成为一种比较成熟的技术，伴随

2、计算机与控制技术的蓬勃发展与广泛应用，人们从中受益良多，生活中也随处可见电子产品，自动化，智能化成为发展趋势，而以单片机为核心的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测的日新月益。本设计论述了一种以AT89S52单片机为控制单元，以DS18B20为温度传感器的温度控制系统。温度测量范围0到99.9摄氏度，精度为0.1摄氏度，可见测量温度的范围广，精度高的特点。要测的环境温度是通过一线温度传感器 DS18B20 采集，然后通过单片机处理并在数码管上显示，当温度高于上限温度时，蜂鸣器报警，当温度低于下限温度时，蜂鸣器报警，温度的上下限可自行设定，并可保存，掉电不丢失，能通过按键设置上下限温度，

3、更加智能化。单片机所给人带来的方便也是不可否定的，其中数字温度计就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。关键词：单片机，温度控制，蜂鸣器，DS18B20，AT89S52大连东软信息学院毕业设计（论文） AbstractDesign and Implementation of Test and Alarm System for Temperature Based on Single Chip MicrocomputerAbstractWith the era of progress and d

4、evelopment, continuous improvement of peoples living standard, single-chip control is undoubtedly one of the pursuit of the goal, chip technology has spread into our life, work and research in various fields, has become a relatively mature technology, with the computer and control technology and the

5、 rapid development of a wide range of applications, which benefited the people and life are everywhere electronics, automation, intelligent become a trend, and a microcontroller as the core of the application is constantly deepening, while driving tradition controlling interest in the detection of t

6、he new moon.Discusses the design of a control unit with STC89C52 microcontroller to DS18B20 temperature control system temperature sensor. Temperature measurement range from 0 to 99.9 degrees Celsius, an accuracy of 0.1 degrees Celsius, showing a wide temperature measurement range, high accuracy. Th

7、e ambient temperature is to be measured by a temperature sensor DS18B20 line acquisition, and then processed by the microcontroller and displayed on the digital control, when the temperature is higher than the upper limit of the temperature, the buzzer alarm when the temperature falls below the lowe

8、r temperature, the buzzer alarm. Upper temperature limit can be set, can be saved, non-volatile. Button set by upper and lower temperature, more intelligent.SCM convenience brought by giving also undeniable, wherein the digital thermometer is a typical example, but its people have become increasingl

9、y demanding, To provide better and more convenient modern facilities you need from several SCM technical aspect, everything toward digital control, intelligent control direction.Keywords: Microcontroller, Temperature Control, Buzzer, DS18B20, AT89S52大连东软信息学院毕业设计（论文） 目录目 录 TOC o 1-3 u 摘 要 PAGEREF _To

10、c386389010 h IAbstract PAGEREF _Toc386389011 h II第1章绪 论 PAGEREF _Toc386389012 h 11.1 单片机研究背景 PAGEREF _Toc386389013 h 11.2 单片机研究内容 PAGEREF _Toc386389014 h 11.3 单片机研究现状 PAGEREF _Toc386389015 h 2第2章 开发软件的介绍 PAGEREF _Toc386389016 h 32.1 Keil软件 PAGEREF _Toc386389017 h 32.1.1 Keil 介绍 PAGEREF _Toc386389018

11、 h 32.1.2 Keil的简单应用 PAGEREF _Toc386389019 h 32.2Proteus软件 PAGEREF _Toc386389020 h 42.2.1 Proteus介绍 PAGEREF _Toc386389021 h 52.2.2 Proteus功能模块 PAGEREF _Toc386389022 h 5第3章系统设计 PAGEREF _Toc386389023 h 73.1 DS18B20的编程语言 PAGEREF _Toc386389024 h 73.2 DS18B20传感器介绍 PAGEREF _Toc386389025 h 73.3 系统设计流程 PAGER

12、EF _Toc386389026 h 83.3.1 系统设计框图 PAGEREF _Toc386389027 h 83.3.2 设计可行性分析 PAGEREF _Toc386389028 h 93.3.3 设计的先进性 PAGEREF _Toc386389029 h 103.3.4可靠性及安全性 PAGEREF _Toc386389030 h 10第4章 硬件电路的设计 PAGEREF _Toc386389031 h 124.1 单片机的介绍 PAGEREF _Toc386389032 h 124.2 单片机与外围存储器连接电路设计 PAGEREF _Toc386389033 h 154.3

13、七段数码管电路设计 PAGEREF _Toc386389034 h 16第5章 软件设计 PAGEREF _Toc386389035 h 185.1 控制流程设计 PAGEREF _Toc386389036 h 195.2 功能模块设计 PAGEREF _Toc386389037 h 20第6章系统调试 PAGEREF _Toc386389038 h 216.1硬件电路故障及解决方法 PAGEREF _Toc386389039 h 216.2 硬件调试方法 PAGEREF _Toc386389040 h 21第7章结论 PAGEREF _Toc386389041 h 22参考文献 PAGERE

14、F _Toc386389042 h 23致 谢 PAGEREF _Toc386389043 h 24大连东软信息学院毕业设计（论文）- 第1章绪 论1.1 单片机研究背景温度收集系统的开发在很大意义上提高了生产的需求，是工业出产和自动操控中最常见的技能参数之一，方便了在生产过程中对温度的操控，大大的提高了生产质量。外围电路比较简单，测量精度较高，分辨力高，使用方便。温度检测是现代检测技能的重要组成部分，在确保产品质量、节约能源和安全出产等方面起着重要的效果。当前，单片机正朝着高性能和多种类方向发展趋势，它将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低报价和外围电路内装化等几个方面

15、开展。单片机使用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的操控体系规划思维和规划办法。早年必须由模仿电路或数字电路完成的大多数功能，如今已能用单片机经过软件办法来完成了，这种软件替代硬件的操控技能也称为微操控技能，是传统操控技能的一次革新。单片机模块中最常见之一的是传感器，温度显示报警体系是一种根据单片机的用数字电路技能完成温湿度操控的设备，在实习社会生产中具有广泛的使用。 1.2 单片机研究内容随着社会的发展，人们对时间和环境中的温度及湿度的要求越来越高，尤其在日常的生活中和人们的生活和健康有着紧密的联系，特别是当人们乘坐公共交通工具时，温湿度以及实时时间和人们的出行都有着密切的联系。温度控制

16、在平常日子中运用比较普遍,如各种仪器控制箱，温室或生产车间的温度湿度控制，空调列车车厢，空气环境的控制等。单片机模块中最常见之一的是传感器，温度报警系统是一种基于单片机技术实现温度控制的装置，在日常生活中比较常见。常见的低端产品多采用机械指针式或水银柱式温度计体积小、质量轻、价格低、安装简便，但此类产品测量精度低，没有LED显示屏，不能向智能化方向发展，不利于进行功能扩展，如不能自动报警。目前，虽然在工业生产中和科研实验中通过对温湿度测量来进行自动控制的设备越来越普及，应用场合也越来越多。可是，随之而来的问题是怎么可以测得准确的温度，来以保证主动操控设备可以正确地宣布操控指令操控出产过程，另一

17、方面，假如温度过高过低能够会对一些设备中的一些半导体元器件形成损坏。因而，根据单片机温度显示报警体系规划，关于主动温度报警的需要也在逐渐添加，温度操控在平常日子中运用比较普遍，本文基于以上方面的考虑，研究并设计了一种基于单片机的自动温度显示与报警系统。通常温度控制系统中的温度测量均选用热敏电阻与湿敏电容，这种传统的模拟式温度传感器通常都需要规划信号，调度电路并通过杂乱的校准和标定进程，测量精度难以确保，且在线性、重复性、互换性等方面也存在必定疑问，这种传感器只合适那些测量点数较少，对精度要求不高的场合。因此，设计出一款基于单片机的精度高、稳定性好、成本低的温度显示报警系统具有重要实际意义。1.

18、3 单片机研究现状单片机（Single Chip Microcomputer）国际上又称为 HYPERLINK /search?word=%E5%BE%AE%E6%8E%A7%E5%88%B6%E5%99%A8&fr=qb_search_exp&ie=utf8 t _blank 微控制器，它是一种集成电路芯片。它选用超大规模技术将具有数据处理才能的微处理器（CPU）、存储器（程序存储器ROM和数据存储器RAM）、输入、输出接口电路（I/O接口）集成在同一块芯片上，构成一个既细巧又很完善的计算机硬件体系，在单片机程序的操控下能精确、敏捷、高效的完成程序设计者事先规定的任务，所以说，一个单片机芯片

19、就具有了组成计算机的全部功能，随着SCM在技术上、体系上的不断进步，使其控制功能不断扩展，它的主要作用已经不是计算功能，而是控制功能了。（1）国外温度测控系统研究国外对温度控制技术研究较早，始于20世纪70年代。先是选用模拟式的组合外表，收集现场信息并进行指示、记录和操控。80时代末呈现了分布式操控系统，当前正开发和研发计算机数据收集操控系统的多因子归纳操控系统，如今世界各国的温度测控技术发展很快，一些国家在完成自动化的基础上正向彻底自动化、无人操作化的方向发展。（2）国内温度测控系统研究 中国关于温度测控技能的研讨较晚，始于20世纪80时代。中国工程技能人员在吸收发达国家温度测控技能的基础上

20、，才把握了温度室内微机操控技能，该技能仅限于对温度的单项环境因子的操控。中国温度测控设备计算机使用，在总体上正从消化吸收，简单使用期间向实用化，归纳性使用期间过渡和发展。在技能上，以单片机操控的单参数单回路体系居多，尚无真实意义上的多参数归纳操控体系，与发达国家比较，存在较大距离。中国温度测量操控现状还远远没有到达工厂化的程度，出产实际中依然有许多问题，存在着装备配套能力差，产业化程度低，环境操控水平落后，软硬件资本不能同享和可靠性差等缺陷。第2章 开发软件的介绍2.1 Keil软件2.1.1 Keil 介绍KeilC51是美国KeilSoftware公司出品的51系列单片机兼容C语言软件开发

21、系统，与汇编软件相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用，用过汇编语言后再使用C软件来开发，体会更加深刻。其封面图如下图2.1所示。图2.1 KeilKeilC51软件是集成开发调试东西，可以供应丰盛的库函数和功用，具有健壮的Windows界面，还有其重要的一点，只需看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到Keil生成的政策代码功率非常之高，大多语句生成的汇编代码很紧凑，简单知道，在开发大型软件时更能表现高级言语的优势。KeilC51软件是一个根据32位Windows环境的应用程序，撑持C语言和汇编语言编程，其6.0以上的版别将编译和仿真软件一致为Vision(

22、一般称为V2)。Keil提供包含C编译器、宏汇编、衔接器、库办理和一个功能强大的仿真调试器，在内部的完整开发计划中，由以下几部分构成：VisionIDE集成开发环境C51编译器、A51汇编器、LIB51库办理器、BL51衔接/定位器、OH51目标文件生成器以及Monitor-51、RTX51实时操作系统。2.1.2 Keil的简单应用 在Keil开发软件模拟使用第一步：编写源程序并保留建设和提高项目的编译源文件集的集合、链路、仿真文件和程序调试。应用“Keil软件”的概念，而不是一个单一的源代码，编译仿真文件，装配，调试等操作，从建立到设置编译器/汇编器和凝聚力工程，发生的仿真文件的方法很容易

23、掌握。首先选择菜单文件，然后单击“File-New”，汇编语言或C语言源代码，输入到编辑或选择文件并单击“打开”，将已用其它编辑器编辑好的源程序文档直接翻开并保留，注意保留时必须在文件名后加上扩展名.asm(.a51)或.c；然后选择菜单并单击“Project-New”，创建一个新的项目并保留（保留时无需扩展）；工程保留马上会弹出一个对话框来选择设备的选型，选择CPU后，回到主界面。工程管理窗口的文件页（Files）将显示“Target1”，前面的+打开，然后选择“SourceGroup1”，右键弹出快捷菜单，选择“AddFiletoGroupSourceGroup1”，呈现一个对话框，需求参

24、与其中的源文件（在源文件中，对话框将看不到，而是等候持续参加其它文件)。在关闭文件返回主界面，打开“SourceGroup1”中前面的+号，你会看到文件，双击该文件名，打开源文件，然后设置项目的选择，项目管理窗口“Target1”，然后选择项目并单击“Project-OptionforTarget1”，或者点右键弹出方便菜单再挑选“OptionforTarget Target1”选项，翻开工程特点后设置对话框，可以看到有八个选项可供选择，第一组是包含在调试实验仿真板中，在目标标签设定振荡器频率，如要写片，在“CreatHexFi”选项的输出标签要求，这时我们需要选择，通常标签内容是取默认值的，

25、项目设置后按下F7键，单击工具栏上的图标对应的编译器编译/汇编，衔接及产生的仿真文件。编译链接组件成功后，进入程序调试状况，选择菜单调试启动/停止会话，或按Ctrl + F5键进入，Keil提供了对程序模仿调试的功能，内建一个功用强劲的仿真处理器来模仿履行程序。Keil能以单步履行(按F11或挑选Debug-Step)、进程单步履行(按F10或挑选Debug-StepOver)、全速履行等多种运转方式进行程序调试。假如发现程序有错，可以使用在线汇编函数进行在线修正的程序（调试内联安装），不执行先退出调试环境，源代码，编译和修正衔接，然后再进入调试状态。必须满足在一定的条件下，才可以执行下一步骤

26、，不过很难用单步履行方式调试程序，可采用断点的解决方案（插入/移除断点或调试，调试断点）。在调试器的仿真后，需要经过编程器将.hex仿真文件写入单片机，才可观察仿真的运行状态。2.2Proteus软件 由广州风标电子技术有限公司（中国区Labcenterelectronics总代理）代理的英国Labcenterelectronics公司出版的EDA工具软件Proteus除了具有其它EDA工具的仿真功能之外，还可以对单片机及外围器件进行仿真，是目前最好的外围器件和仿真单片机。目前国内推广刚起步，但受到不少单片机爱好者、高校研究所从事单片机教学、科研的老师以及致力于单片机开发使用工程师的喜爱。其封

27、面图如下图2.2所示。图2.2Proteus图标及界面2.2.1 Proteus介绍Proteus是世界上闻名的EDA软件(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB规划，真实完成了从概念到商品的完好规划，它是世界上唯一的电路仿真软件，PCB编程软件和虚拟仿真软件三合一的软件规划渠道，其处理器模型有8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DSPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即将增加Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。变

28、形特点：在具有模拟电路、数字电路仿真及51系列、AVR、PIG等各种单片机及其外围电路(如LCD、RAM、ROM、键盘、LED、A/D、D/A)构成的体系仿真的基础上并完成了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。很容易得到了示波器、逻辑分析仪、信号发生器等多种虚拟仪器便利地调试解决方案。具有强壮的原理图制作功用。支持第三方的软件编译及调试环境的功能（软件调试环境便利），如Keil等软件。Proteus与其它单片机仿真软件不一样的是，它不仅能仿真单片机CPU的作业情况，也能仿真单片机外围电路或没有单片机参与的其它电路的作业情况。因此在仿真和程序调试时，关心的不再是某些句子执行时单片机寄存器和存储

29、器内容的改动，而是从工程的视点直接看程序运转和电路作业的进程和成果，关于这样的仿真试验，从某种意义上讲，是弥补了试验和工程使用的对立。然而，当硬件调试成功后，使用ProteusARES软件，很简单获得其PCB图，为往后的制作供给了便利。2.2.2 Proteus功能模块 ISIS原理图具有丰富的器件库，里面有超过二万七多种元器件，其特点可以便捷的建立新的元件。智能器件的搜索是可以定位的、它是通过模糊搜索器件来完成的，ISIS具有自动连接的功能，它的连接非常简单并且可以缩短所用的时间来完成绘图。电路的设计支持总线结构、总线器件和总线布线能电路简洁明晰并且可以提供高质量的图纸，设置为个性化还能生成

30、图纸，印刷质量的BMP可以提供Word、Powerpoint等多种文档的使用。模拟电路是一个完美的系统，PROSPICE是在SPICE3F5标准的工业基础上，可以实现一种混合的模拟和数字电路仿真，仿真装置有27000多种，它们是制造商使用SPICE文件或通过内部机制来进行仿真，Labcenter公司也是在不断的发展可以导入第三方的仿真器件。激励信号源包括DC，脉冲，正弦，分段线性脉冲，音频（WAV文件），指数信号，单频，双频率和数字时钟，信号输入文件格式也与支持。具有13种虚拟仪器并且面板操作逼真，例如示波器、逻辑分析仪、信号发生器、直流电流、交流电压、数字图案发生器、计数器、逻辑探头、虚拟终

31、端、调试器等。仿真结果表明为数字电平引脚，不同颜色的线表示电压的大小，具有动态器件，例如电机，显示装置，使用按钮，他们可以使模拟更加生动和清晰。图形仿真功能是建立在图标基础上，它们可以是多个指标的电路，包括准确分析，瞬时频率，传输特性，噪声和失真分析。其类型有ARM7、8052、AVR、PIC16、PIC18、dsPIC33、HC11、BasicStamp、MSP430等，随着版本的不断提高，CPU的类型也在不断的增加，我相信不久的将来会支持CORTEX、DSP处理器的。通用的模型也可支持，例如字符模块、图形模块、LED点阵、LED七段显示模块、键盘/按键、RS232虚拟终端、电子温度计等，其

32、COMPIM（COM口物理接口模型）还能使仿真电路实现双向异步串行通信，它们是通过PC机串口和外部电路来实现的，它们还支持实时UART仿真、中断仿真、SPI/I2C仿真、MSSP仿真、PSP仿真、RTC仿真、ADC仿真、CCP/ECCP仿真。最后的编译及调试有单片机汇编语言的编辑源码级，内部带有8051、AVR、PIC的汇编编译器，还可以与第三方的集成编译环境相结合，如源级仿真和调试IAR高科技先进的语言。大连东软信息学院毕业设计（论文）第3章系统设计3.1 DS18B20的编程语言因为DS1820与微处理器间选用串行数据传送，因而，在对DS1820进行读写编程时，有必要严厉的保证读写时序，否

33、则将无法读取测温成果。在运用PL/M、C等高档语言进行系统程序设计时，对DS1820操作有些最佳选用汇编语言完成。DS18B20的读写时序和测温原理与单线数字温度传感器相同，只是DS18B20由于分辨率和DS1820相比不同而不同，且DS1820温度转换时的延时时间需要2s而DS18B20则为750ms。DS18B20测量温度的原理为：如果需要让竞争的振荡频率受温度影响小则需要比较低的温度，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度晶振的变化率随温度的变化其改变，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50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

34、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：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。每个DS18B20的有一个64位的独一无二的序列号，独特的序列号来访问相应的器件。低电压供电，供电范围从3 5V，向本地供电，也可以使用寄生电源（即直接从数据线窃电）。编辑数据为811位，转换10位温度时间为700ms（最大）。测温范围为-50+120

35、,在-1575范围内误差为在0.5内。报警温度范围由用户可自决设定。若器件的温度超出预定值，则报警搜索命令可进行寻址和识别。DS18B20的分辩率由用户通过EEPROM设置为912位。DS18B20可将检测到温度值直接转化为数字量，并通过串行通信的方式与主控制器进行数据通信。3.2 DS18B20传感器介绍DS18B20是一个高精度数字温度传感器，其内部是两个温度系数不一样的温敏振动器，低温度系数振荡器是相当于标尺，高的振动温度系数相当于温度测量元件，经过不断对比两个温敏振动器的振动周期得到两个温敏振动器在丈量温度下的振动频率比值，依据频率比值和温度的对应曲线得到相应的温度值。这种方法避免了测

36、温过程中的A/D转换，提高了温度测量的精度。 在DS1820测温程序设计中，向DS1820发出温度转换命令后，程序总要等待DS1820的返回信号，一旦某个DS1820接触不好或断线，当程序读该DS1820时，将没有返回信号，程序进入死循环，这一点在进行DS1820硬件连接和软件设计时也要给予一定的重视。选用数字温度芯片DS18B20测量温度，输出信号全数字化，易于处理和控制单片机的传统测量方法，消除许多外围电路，且该芯片的物理化学性很安稳，它能用做工业测温元件，此元件线形较好，在0 - 100摄氏度，最大线性误差不超过1摄氏度。DS18B20 的单总线的数据传输最为突出，它们的温度测量设备是由

37、DS18B20和AT89C52构成的，它们是既可以输出温度数字信号又可以与计算机衔接。因此，比较简单，体积结构体系不大。采用51单片机控制，软件编程的范围比较广，可实现算术算法和逻辑控制，它们是利用到编程系统，而且它们的实现比较简单，体积小和安装便捷。既可以单独对多DS18B20 控制工作，还可以与PC机通信上传数据，另外AT89S51在工业控制上也有着广泛的应用，编程技术及外围功能电路的配合使用都很成熟。该体系使用AT89S52芯片控制温度传感器DS18B20进行实时温度检测并显现，能够完成疾速测量环境温度，并能够根据需要设定上下限报警温度。该体系扩展性十分强，它能够在设计中加入时钟芯片DS

38、1302以获取时刻数据，在数据处理同时显现时刻，并能够使用AT24C16芯片作为存储器材，以此来对某时刻点的温度数据进行存储，使用键盘来进行调时和温度查询，取得的数据能够经过MAX232芯片与计算机的RS232接口进行串口通讯，便利的收集时刻温度数据。3.3 系统设计流程3.3.1 系统设计框图本系统的软件设计是依据实践的技术需求进行编写的，能够将DS18B20温度传感器所收集到的温度值实时送到单片机中去，再由单片机将温度值由数码管驱动芯片HD7279A送到数码管显现器上，实时显现当时的温度值，并依据预置的温度上限，当实时温度高于上限值时宣布报警信号。这套温度采集、控制系统可以方便地实现温度测

39、量、温度显示等功能，并通过与单片机连接的键盘可以随时设定测控温度的下限。采用美国DALLAS半导体公司继DS1820之后推出的一种该进型智能温度传感器DS18B20作为检测元件，检测范围为099.9，最大分辨率可达0.1。DS18B20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，根据需求调研结果确定本系统主要包括以下功能模块。如图3.1所示。DS18B20DS18B20AT89C2051主控制器显示电路扫描驱动图3.1 系统功能模块本电路由3个模块组成：主控制器，测温电路及显示电路。其中主控制电路包括单片机AT89S52，它具有低电压供电

40、和小体积等特点；测温电路包括DS18B20传感器，可以采集周围的温度来进行变换；显示电路包括7位数码管，从P1口输出段码，到扫描用P3.0-P3.1口来实现，列驱动用9012三极管。3.3.2 设计可行性分析随着国民经济的发展，人们需要对各种电锅炉、热温度炉和锅炉中温度进行测量。采用单片机来对它们控制，有不少的优点，例如操作简单方便、比较灵活等优点，还能很好的提高被测温度的性能指标，产品的质量及数量都有了突飞猛进的增长。在日常生活及工业生产过程中，经常要用到温度的监测及控制，温度是生产过程和科学实验中普遍而且重要的物理参数之一。社会进步，并给人们带来的压力越来越大，长时间的疲劳会使人从运动状态

41、沉迷于睡眠状态，使人不能集中精力工作，甚至可以使人的免疫力下降，自从汗蒸房的出现，可以调解使人的细胞从安眠状态活跃到运动状态，它能使加快人体的血液循环及新陈代谢，排出体内毒素，平衡人体酸碱度，补充新的营养物质，从而起到保健和治疗作用。蒸汽的高浓度和时间的长短会影响排汗效果，如何让效果更加，为此芯片的设计极为重要，能自动化显示控制温度和湿度的控制，所以本设计是提高蒸汽房的不足，此设计是非常必要的，以达到蒸汽效果更加。温度是一个工业中首要控制的参数，特别是在冶金，化工，建材，食品，机械，石油工业的发展中，具有十分重要的作用。跟着电子技能和微型计算机的敏捷发展，微机丈量和操控技能得到了敏捷的发展和广

42、泛的使用。采用单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。AT89S52系列单片机具有处理能强、运行速度快、功耗低等优点，应用在温度测量与控制方面，控制简单方便，测量范围广，精度较高。温度传感器可以将温度信息转变成电压信息，将电压信号传导到单片机能够处理的范围内，经过低通滤波，滤掉干扰信号送入单片机。在单片机中对信号进行采样，随后进行测量来完成采样，最后对信号进行数字滤波的处理。检测到的温度信息，并通过单片机程序设定值对比，如果数据是不一样的，查看数字调理程序根据给定值与测得值的差值，然后按PID控

43、制算法控制计划量，触发程序根据操控量操控履行单元。如果检测值高于设定值，发动冷却系统，下降环境温度，假如检测值低于设定值，则发动加热体系，进步环境温度，到达操控温度的意图。3.3.3 设计的先进性四个独立式按键可以分别调整温度计的上下限报警设置，图中蜂鸣器可以在被测温度不在上下限范围内时，发出报警鸣叫声音，同时7段数码管将没有被测温度值显示，然后可以调整报警上限和下限，从而测量出被测温度值。四个按键，使用方法和功能如下：第一个是复位键。第二个是功能键，根据出现的H33.0，可以设置上限温度；按两次出现L16.0，可以降低温度；按三次可恢复温度的显示。第三按键是增加键，可以调节上限温度或下限温度

44、进行增大调节。第四个按键是减少键，可以对下限温度或下限温度进行减小调整。3.3.4可靠性及安全性按健复位电路是上电复位加手动复位，使用比较方便，在程序跑飞时，可以手动复位，这样就不用在重起单片机电源，就可以实现复位。温度计电路设计总体设计方框图如图3.2所示，主控制器采用的是AT89S52型号单片机，DS18B20为温度传感器，用7段数码管以串口传送数据实现温度显示。主控制器主控制器数码管显示温度传感器单片机复位时钟震荡报警点按键图3.2系统设计框图设计要求这套温度采集、控制系统可以方便地实现温度测量、温度显示等功能，并通过与单片机连接的键盘可以随时设定测控温度的下限，还可以连接相应的外围电路

45、，在收到单片机发出的指示后对环境监测，当温度上升到下限温度时，加热器停止监测，采集温度并显示温度值。对温度控制器而言，最基本的功能是测温功能即能时时采集被测环境的温度并通过显示部分显示出来。设定测控温度下限。温度采集一般都具有设定限定温度功能，即预设一个温度值，一旦温度低于这个温度值，控制器就会发出提示，连接相应的外围电路就可以对环境进行检测。采用专用直流供电电源，与其它的温度控制器相比，本系统的温度采集器输出模拟电流，易受干扰。因而必须以专用直流电源供电，分别为模拟部分和数字部分提供专用电压。 第4章 硬件电路的设计4.1 单片机的介绍在第二十世纪，出世在70年代后期的产生了单片机，其过程阅

46、历了单片微型计算器、微控制器、SOC三大期间，其间SCM即为单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）期间，它的布局是单片形态嵌入式体系的体系。“立异形式”的成功奠定了SCM与通用计算机彻底不一样的开展路途，在创始嵌入式体系开展路途上，Intel公司所做出的贡献功不可没。在微控制器MCU（Micro Controller Unit）期间，它的技术开展方向是不断拓展嵌入式使用，对体系需求的各种外围电路与接口电路，显示出智能化控制的才能，在一些地区，它涉及的都与对象系统相关，为此单片机的负担落在电气的发展，电子产品制造商。但英特尔公司单片机的发展也有其客观因素，在单片机开

47、发过程中，Philips公司应该是最优秀的，Philips公司在嵌入式使用方面有着巨大优势，将MCS-52从单片微型计算机迅速开展到微控制器。因而，当咱们回忆嵌入式体系开展路途时，不要忘掉Intel和Philips的历史功劳。AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在线系统可编程Flash 存储器。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。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程的Flash，使得AT89S52为众多嵌入式系统提供高灵活、有效的解决方案。AT8

48、9C52单片机如下图4.1所示。图4.1 AT89C52单片机AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外AT89S52可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作，掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。XTAL2（18脚）部分引脚说明：时钟电路引脚XTAL1和XTAL2。接外部晶体和微调电容

49、的一端，在8052片内它是振荡电路反相放大器的输出端，振荡电路的频率即是晶体固有频率，如需要选用外部时钟电路时，引脚输入外部时钟脉冲。要检查8051/8031的振荡电路是不是正常工作，可用示波器检查XTAL2端是不是有脉冲信号输出。 XTAL1（19脚）：接外部晶体和微调电容的另一端，在片内它作为振荡电路反相放大器的输入端。在用作外部时钟时，该引脚必须接地。RST/VPD（9脚）：控制信号引脚RST，ALE，PSEN和EA。RST作为复位信号输入端并且高电平时有效，保持备用电源的输入端，当主电源Vcc反生故障时，降低到低电平规定值，将+5V电源自动分配两个机器周期（时钟振荡周期）的高电平，就可

50、以完成复位操作。RST引脚的另一种功能是VPD，即接入RST引脚后可以为RAM提供备用电源，保证存储在RAM中的数据不丢失，从而复位后能够正常运行。ALE/PROG（30脚）：地址锁存信号端。当8051上电后正常工作，ALE的引脚端向外输出正脉冲信号，此时频率是振荡器频率F0SC的1/6倍。CPU访问外存储器时，ALE输出信号将作为锁存低8位地址的控制信号。平时不需访问片外存储器时，ALE端也以振荡频率的1/6倍输出正脉冲，因而ALE信号可以用作对外输出时钟或定时信号。如果想确定8051/8031芯片的好坏，可以用示波器有无脉冲信号来确定好坏，如有脉冲信号输出，则8051/8031基本上是好的

51、。ALE端的负载驱动能力为8个LS型TTL（低功耗甚高速TTL）负载。此引脚的另一种功能PROG在对片内带有4KB的EPROM8751编程写入时，作为变成脉冲输入端。输出（引脚29）：程序存储器输出信号。在访问外程序存储器时，该部分定时输出脉冲信号作为外存存储器的选通信号，此引脚接EPROM的OE端。PSEN端有效时，它允许在存储器/ ROM代码读取指令，PSEN端也可以驱动8个TTL负载LS型。在检查一个8051/8031小系统上电后CPU能否正常到EPROM/ROM中读取指令码，也可用示波器看PSEN端有无脉冲输出。如有则说明基本上工作正常。EA/Vpp（31脚）：外部程序存储器地址编程电

52、压输入端。当EA引脚接高电平时，CPU只拜访片内EPROM/ROM并履行内部程序存储器中的指令，但当PC（程序计数器）的值超越0FFFH时，将主动转向执行外部程序存储器内的程序。当输入信号连接到一个低水平的EA引脚，只需访问外部存储器/ ROM和执行外部程序存储器中的指令，无论是否有片内程序存储器。关于无片内ROM的8031或8032，需外扩EPROM，此刻必须将EA引脚接地，此引脚的第二作用是对8751片内的EPROM固化编程时，作为给予编程电压的输入端。 P0（P0.0-P0.7,39-32）：输入/输出端口P0/P1/P2/P3。P0是一个漏极开路的8位双向I/0端口。作为漏极开路的输出

53、端口，每位能驱动8个LS型TTL负载。当P0作为输入端使用时，应当向端口存储器写1，P0所有引脚的浮动，可作为高阻抗输入，作为输入应该被用来写1，这是准双向口的意义。在CPU访问片外存储器时，P0时提供低8位地址和8位数据的复用总线，在此期间，P0内部上拉电阻有效。P1（P1.0-P1.7，1-8脚）：P1是一个内部上拉电阻8位准双向I/0端口。每个P1端口能驱动4个LS型TTL负载，在P1端口作为输入口使用时，应先向P1端口锁存地址（90H）写入全1，此时P1口引脚由内部上拉电阻拉成高电平。P2（P2.0-P2.7,21-28）：P2端为8位电平双向I / 0端口内部上拉电阻。每个P2端口可

54、以驱动4个TTL负载LS型，在访问外部存储器RAM时，它输出高8位地址。P3（P3.0-P3.7，10-17）：P3端为8位电平双向I / 0端口内部上拉电阻。P3端口能驱动4个LS型TTL负载。P3口与其它I/0端口有很大的区别，它的每个引脚都有两种功能，如下表4.1所示。表4.1 P3功能表P3.0：（RXD）串行数据接收P3.1：（RXD）串行数据发送P3.2：（INT0#）外部中断0输入P3.3：（INT1#）外部中断1输入P3.4：（T0）定时/计数器0的外部计数输入P3.5：（T1）定时/计数器1的外部计数输入P3.6：（WR#）外部数据存储器写选通P3.7：（RD#）外部数据存储

55、器读选通 AT89S52系列单片机的中断系统有5个中断源，2个优先级，可以实现两个中断嵌套。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。 在单片机应用系统中，常常会有定时控制需求，如定时输出、定时检查、定时扫描等，也经常要对外部事件进行计数。89S52单片机内集成有两个可编程的定时计数器，它们分别是T0和T1，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。4.2 单片机与外围存储器连接电路设计DS18B20可

56、以采用两种方式供电，一种是采用电源供电方式，另一种是寄生电源供电方式，电源供电方式时DS18B20的1脚接地，2脚作为信号线，3脚接电源。寄生电源供电方式，如图4.2所示单片机端口接单线总线，为保证在有效的DS18B20时钟周期内提供足够的电流，可用一个MOSFET管完成对总线的上拉。图4.2 DS18B20与单片机的接口电路单片机晶振及复位电路如下图4.3所示。图4.3 单片机晶振及复位电路蜂鸣器是一种电子报警装置，直流电压供电，其用途很广，如计算机，打印机，电子玩具，电子设备，传真机，计时器和其他电子产品可以用来作为一个探测装置。蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。蜂鸣器由字

57、母“H”或“HA”（旧标准“FM”，“LB”，“JD”）表示。蜂鸣器如图4.4所示。图4.4 蜂鸣器4.3 七段数码管电路设计数码管由七个条状和一个点状发光二极管管芯制成，叫七段数码管，如图4.5所示，根据其结构的不同，可分为共阳极数码管和共阴极数码管两种。 图4.5 七段数码管LED数码管中各段发光二极管的伏安特性和普通二极管相似，正向压降和正向电阻比较大。在一定的范围内，正向电流与发光亮度成正比关系。通常的数码管电流只需12mA，最大极限电流也只需1030mA，所以它的输入端在5V电源或高于TTL高电平(3.5V)的电路信号相接时，一定要有限流电阻，避免损坏器件。显示原理以共阴极数码管为例

58、，当二极管阳极端加高电平，对应的二极管就会点亮，数个点亮的二级管就构成了所要表达的字符。据此可得下图4.6所示。图4.6 字符数据表 第5章 软件设计本规划智能温度报警系统由温度收集、信号处置、温度监测、输出操作四大部分构成。它经过预先设在单片机中的凹凸温度值来对设定温度值进行报警，从DSI8B20 收集到的温度经信号调度电路处置后直接送入单片机进行改写。微操控器根据信号数据及设定的各种操控参数，依照嵌入的软件操控规则执行核算与处置，自动显现温度值，输出相应的操控信号，并依据当时状态输出正常报警等信号，一起将各种数据经过数码管进行显现监控。系统的软件设计流程如图5.1所示。开始开始温度设定温度

59、设定温度采集温度采集温度刷新温度刷新温度显示温度显示温度判断温度判断设定值N Y设定值温度报警温度报警图5.1 系统的软件设计流程DS18B20温度测量子程序CPU对DS18B20的拜访流程，先对DS18B20初始化，再进行ROM操作指令，最终对能存储器操作，数据操作。DS18B20每一步操作都要遵从严厉的作业时序和通信协议，如主机操控DS18B20完成温度转换这一过程，依据DS18B20的通讯协议，须经三个过程，每一次读写之前都要对DS18B20进行复位，复位成功后发送一条ROM指令，最终发送RAM指令，这样才能对DS18B20进行预订的操作。DS18B20温度传感器接口模块，分为多种程序、

60、有初始化子程序、写入子程序读取子程序，变换子程序等部分构成。设计时因为每一个单片机上一个端口只挂了一个DS18B20，所以不用再读DS18B20的序列号，可直接将收集温度值显示。报警子程序主要功用是当温度高于设定温度或低于设定温度状态下时，系统将会报警，并显现报警信号，报警信号通过数码管最高位给出，并以全屏闪耀的方式表明报警功用。在程序中设定温度上限，将实时温度与设定上限进行对比，若高于温度上限，则最高方位1且全屏闪耀，若低于温度上限，则最高方位0且全屏正常显现。5.1 控制流程设计Y发DS18B20复位命令发跳过ROM命令发读取温度命令读取操作，CRC校验9字节完？CRC校验证？移入温度暂存