《基于单片机的温度监控系统设计12000字（论文）》

基于单片机的温度监控系统设计目录16072_WPSOffice_Level1摘要 11232_WPSOffice_Level1引言 27307_WPSOffice_Level2一、绪论 331060_WPSOffice_Level21.1课题背景 37611_WPSOffice_Level31.2国内、外研究动态   311191_WPSOffice_Level21.3研究目的和意义以及来源 411191_WPSOffice_Level21.3.1课题思想来源 411191_WPSOffice_Level21.3.2课题的目的和意义 520862_WPSOffice_Level21.4社会影响 522511_WPSOffice_Level1二、设计方案的选择与论证 716895_WPSOffice_Level22.1温度采集模块的方案与论证 713777_WPSOffice_Level22.2显示模块方案与论证 815979_WPSOffice_Level3三、系统的硬件设计 919080_WPSOffice_Level33.1系统的硬件概述 93.2主要单元模块设计5849_WPSOffice_Level3 921380_WPSOffice_Level13.2.1温度传感部分 931014_WPSOffice_Level23.2.2显示部分 1014252_WPSOffice_Level33.2.3键盘输入部分 1119114_WPSOffice_Level33.2.4报警电路 1218135_WPSOffice_Level33.2.5电源电路 1225025_WPSOffice_Level3四、主要器件介绍 1314896_WPSOffice_Level34.1单片机AT89S51介绍 131947_WPSOffice_Level14.2温度传感器DS18B20介绍 1612132_WPSOffice_Level24.3光电耦合器MOC3031M介绍 1727339_WPSOffice_Level1五、系统的程序设计 18——22314_WPSOffice_Level25.1系统总程序设计 1827382_WPSOffice_Level25.2温度检测模块程序设计 192030_WPSOffice_Level25.3按键模块的软件设计 202030_WPSOffice_Level25.4温度报警提示设计 212030_WPSOffice_Level2六、仿真调试 222030_WPSOffice_Level26.1仿真结果 22结论 24参考文献 25摘要:本次研究课题中所介绍的是温度监控系统，它是由温度传感器DS18B20与AT89S51单片机共同构成的新型温度监控系统,并且它们都是将所测的温度显示在LCD数码管上。本次设计主要是以AT89S51单片机为核心，通过它作为控制电路完成系统的制作,再通过温度传感器DS18B20对温度进行监控，使用者可任意对系统自定义温度上下限的调节，并具有一定的报警效果。关键词：AT89S51单片机；DS18B20数字温度传感器；水温监控模块；软硬件设计引言温度参数是最基本的自然环境参数之一,对于我们来说,它不仅可以作为一种物理或化学指标进行定量反映,而且还可以直接地影响到我们的日常生活。人们的日常生活都跟环境的温度有很大关系。在进行工业生产的过程中,温度就需要进行实时的测量,在现代农业生产中,如果没有对温度进行测量,就是不可能的。植物及其动物在我们周围自然环境中的存在及繁殖与其周围环境的温度有很大的关系。农业生产、科学研究对于温度的控制要求也比较高,如冶金、纺织、机械等特殊的行业,如航空、食品、菜果等行业对温度的要求更高。易腐肉类如保持一定的温度,食品加工也需要保证相应的温度,如果温度不合适,很可能会发生严重的不良反应,直接影响人们的生活和健康。工业中的温度控制广泛应用于各种工农业生产及激光、光纤或者光栅等技术领域。因此,研究各种温度测定的方式和设备都具有十分重要的指导价值。进行温度测定的关键在于温度传感器。随着我国现代信息技术的发展及重要科学技术条件要求的改善,温度计测量的质量越来越重要。它要求整个系统必须能够有效地对外部软硬件进行合理有效的质量管理和控制,实现各种温度变化的实时检查、监测和控制,形成了一个智能化的温度控制体系。与其他传统的温度计相比,它具有读数简单、温度区间宽、测量精度低等优势。通过带有公共阳极的4位led数码管向恒星输出的数据信号来实时显示恒星的温度,可以满足上述要求一、绪论1.1课题背景温度与我们的社会日常生活息息相关,它几乎涵盖了我们社会日常生活的每一个重要方面。科研、农业、工程、电力企业管理等各个部门都日益紧迫需要更加高度依赖对于空气温度的实时跟踪与自动监控。温度传感器系统可以在和其他的企业温度变化检测用的仪器设备没有相互配合的情况运行和在使用中,可以有效地帮助提高企业产品质量,优化我们企业的日常生产生活条件和工作环境,改善企业人们的日常生活工作条件,因此,必须是需要及时采取有效的管理手段和技术措施方才去真正实现实时监控室内温度的异常变化。但是现在在对室内温度的实时监控上还是仍然存在许多的技术问题,比较突出的一个技术问题就是我们采取了人工定时自动的本地温度采样和对温度的监控技术,极大地严重限制了温度效率最佳化。由于采用人工无线采样的工作效率低,成本高,也不能随时地准确监控室内温度的异常变化,因而,采用了基于数控单片机的无线温度变化监测控制系统进行设计。近年来,随着科技信息的进步，电子产品的普及,单片机的技术进步也在迅速地得到发展,但是核心单片机的技术进步已经打破了一些传统芯片概念,即在一个理论上通过芯片分割一个单片的微机处理芯片内部结构,诞生了基于核心单片机的一个基于核心处理区域的高级微处理芯片。单片机将CPU、ROM、RAM、i/0接口、自动定时器/计数器、数据交换和控制系统等多个功能不同的部件集成在一个数字芯片上，构成一个完整的微型数字计算机。它的广泛应用领域范围已经进一步逐渐扩大至现代工业、农业、国防、科研以及各类人们日常生活中所必备的日用品(主要如家电、玩具)等。1.2国内外研究动态温度作为一种物理性的参数,它反映了一个物体和其他人的身心以及生命之间密切联系的寒冷、热状态。一个多世纪前,人们已经开始深入地研究气象和温度,开始了一种温度传感器来检测气象和温度。我们所处的人类社会,工业和农业,贸易,科学技术研究,国防,医疗卫生和环境均与气候和温度紧密地息息相关。温度控制技术与国内外工业发展同时发展。温度控制系统主要由两部分组成,其中一部分由传感器组成,传感器将温度信号转换成电。另一部分就是电子设备,主要负责接收信号、信号处理、温度控制等功能。传感器是由金属,非金属和半导体。红外传感器这些工具本身旨在实现微型化,主要是利用芯片或更集成的元件来形成电路。微型计算机通常用于多功能温度装置,如测量点和块状信号,用于旋转和控制。现代温度测定技术的基础是各种原则,可以称为:(1)冷膨胀原则;);(2)热效应);3)热阻效应;(4)热辐射原则。传统的温度传感器例如热电偶开关、白金电阻开关、双金属开关。与半导体元件中的高敏度温度传感器不同,我们利用高能量消耗,固定时间,使用高热量吸收因子,如高压、小传感器的电流或输出频率。线性温度比,可用于集成系统。目前,温度传感器也局限于半导体1。未来研究的主要目标是扩大适用的温度范围,实现合理的网络等。温度测量国内外控制工作正在越来越高明,温度的控制主要用于温度传感器来实现。温度计主要由温度传感器和信号处理设备组成。温度计的测量方法是将物体的温度值转换成无线电信号或其他形式的信号;一个以信号为基础的处理电路把信号转化为热值的系统。各种温度参数都能被察觉，一些物理特性、磁特性和光学特性等随着工业生产的进步,新型温度传感器也应运而生,目前在全世界范围内普及:热膨胀温度计、电阻式温度计。辐射温度计,石英温度计

1.3研究目的和意义以及来源1.3.1课课的思想来源温度作为一个基本的环境参数,对于我们来讲,这并非一个特殊的定量反映,它会直接地影响到我们的工作和生活。在现代化农业生产中,环境的变化也是我们无法不做到这些测量。还有很多关于环境的温度,如石油、化工、冶金、纺织、机械制造等不同领域,一些专门的表面温度,例如民航部门、企业类型、控制飞船的环境,往往是拥有高技术条件所接受的所有行业类别的食物,水果、蔬菜和肉类的储存和保存需要特别注意，食品在加工过程中也需要保护。所对应的温度,若与空气中的温度相关,则很有可能对人体造成不良反应,严重时还很有可能直接威胁到环境,甚至会影响到人们的心理和生命健康。我们的计算机科技产品工程行业也都离不开对于温度的衡量与管理,例如当设计出了大规模的集成电路就必然会非常需要很准确地进行温度控制。工业温度计的测量与控制已被人们普遍地应用于各种激光、光纤网络的使用以及工农业的生产和自然科学的研究。所以从以上各个领域得出的结论,温度监控系统的实用性非常大,前景很好。1.3.2课题的目的和意义近年来,随着计算机科技的高速发展已经电子产品的普及,以微型电子计算机系统为主要技术代表的电子计算机的一个基本技术分支-微型电子计算机的迅速出现与不断发展,打破了我们数学传统的需要利用数学逻辑上的函数公式来精确划分电脑芯片内部结构的传统观念。一个可以集成cpu、rom、ram、i/0接口、定时器/中断计数器等多种主要功能的由零部件与微型中断控制系统的一个单片微型中断计算机软件组合而成所形成的一个完整的微型中断计算机。它的广泛应用领域范围已经逐渐逐步扩大普及到现代工业、农业、国防、科研以及其他人们日常生活中的必需品(又比如家电、玩具)等多种应用行业。因此,我们在进行设计时就特别选择了一个简易的新型水温温度控制管理系统,并且我们采用了由数控单片机自动控制进行水温控制的针对水温全自动过程监控自动化水温控制电路,使得这个控制系统不仅可以简单地直接实现对出水温度的自动控制和温度显示。该软件应用系统充分地熟练运用了电子微机控制原理、键盘与数字显示器控制技术、汇编码与程序语言等众多技术方面的专业基础知识,是对自己目前所学专业基础知识的一次全新性的综合能力检验。另外,不同的规则可以通过软件编程来实现,因此该系统具有高度准确性,而且水温自动控制系统也是非常实用的。1.4社会影响随着信息化时代的发展和进步,科研、农业、工程、电力管理等各个部门都日益需要更加依赖对于温度变化的监测。温度和湿度与我们日常生活中各个环节有着密不可分的联系,而且社会上各各领域也与它有着密不可分的联系。工业上,往往还是会可以看到对于各种液体的直接加热,比如说在一些电镀厂中所使用的各种电镀液就可能会因为有一定的模具温度控制要求,需要直接进行加热或者说就是间接冷却;再比如说一台工业注塑机每个模具的湿度温控器也许就是按照所有工业循环饮用水的一定温度进行加热控制系统所具有必须的温度要求;这些温度加热均匀性都就是要求模具温度控制的精准,波动大的幅度大和范围小,依靠这些人工控制温度是一定不行的,只能选择采用自动式的模具温度控制。一般来说采用自动测温传感探头(即例如采用白色单晶铂电阻、热电偶探头等)对各种类型液体加热物料温度进行自动测温,变换器生成其它的测温信号后直接从输入口送到整个温控制器仪表,再通过整个温控制表仪器的自动信号电路来自动检测液体温度,并且探头可以直接控制液体加热或者控制冷却温控装置或者温控仪器的电机启动和停止起停,达到了自动控制的主要应用目的。工业传统装备制造自动化关键技术创新作为21世纪以来我国推进现代工业装备传统制造工业技术发展领域中最重要的几个关键技术之一,是我们力争实现各种类型大规模工业装备制造工业生产安全、平稳、优质、高效率的重要基础性技术条件和重要技术保障,是我们推动我国传统产业关键技术创新优化结构转型改造升级的重要有效途径,对于促进钢铁、石化、冶金、电力、纺织等各种工业支柱性装备产业的关键技术创新进步开展发挥着巨大的指导影响和推动作用,其关键技术水平己经逐渐成为了我们衡量一个发达国家的长期国民经济社会发展迅速程度与技术水平及其工业现代化建设水平的重要标志。据统计,对于采用自动化生产管理控制系统的企业投入与产出企业经济效益得到两个关键方面的大幅提升,产出投入占比约固定为1:4~1:6之间[2]。现代工农业生产要求安全的生产,将测量者与数据采集现场进行分离,这样才能有效地减少工程作业的风险性指数。实时的温度监测是符合我国现代经济社会健康安全生产管理的基本要求。实时的温度监视室是对于操作者和人员来说是一个防护伞,它从根本上阻挡了采集现场及其他操作者。实时的温度管理监控系统的设计和开发,不仅使企业能有效地提高成本,还使企业能够有效地释放劳动力,优化自身的劳动资源。在目前的工业生产中,实时温度监控技术能够有效的改善和提高了生产的效率,改变以往传统的温度信号采集模型,使得温度信号的采集更加方便可靠。而且实时气温的自动管理也是很好地提高了农业的生产率,在提升农业自动水平之路上起着突出作用。设计方案的选择与论证2.1温度采集模块的方案与论证方案1：采用热敏电阻。这类敏感电阻主要来说是通过利用对环境温度敏感的新型半导体密封材料所制做出现起来的,它们的敏感电阻值通常会随着环境温度的不断变化而有明显的温度变化。负温度控制系数的热敏陶瓷电阻控制器一般都指的是将其中含有镍的锰、钴等金属氧化物经过高温烧制为热敏半导体的硬质陶瓷。它的主要性能特征之一是那就是,在仪器工作时的一定温度控制范围内,电阻电感抗的峰值大小通常会随着工作温度的不断升高而有所下降。可以直接达到40℃-90℃的最佳测量温度范围,但热敏信号电阻的测量精度、重复性、可靠性三个等级比较差,不是很适合用来检测测量温度范围小于1℃的热敏信号;而且它们的温度线性变化程度非常差,不能直接被拿来用于进行a/d信号转换,应该考虑使用相关硬件或者其他软件技术来对其信号进行一个线性化的温度补偿。方案2：采用DS18B20单总线式数字温度传感器。不论什么类型的数字模块温度都是靠1-wire总线作为输出,这是DS18B20的特点之一，又被当时人们广泛称为"一线"总线,这种独特的数字模块总线设计实现方式,可以直接让您将多个模块DS18B20方便地直接拼装起来形成一个温度传感器传输网络。DS18B20的标准测温温度区间-55℃~125℃,其中分辨率较高的数据值可以达0.0625℃。DS18B20能够直接精确地读取被温度传感器受测气体的温度。并且因为它在内部是采用3线制和主控单片机的方式进行直接联网,减少了外部复杂的软硬件集成电路,所以它具备了廉价、容易安装实现实际使用。一线测控总线独特而且由于价格相对优惠以及经济的技术特征,使得工业用户随时随需即可轻松地进行安装和调试组建各种工业传感器总线网络,为工业测控电子系统的开发设计和测试构建过程带来了全新的技术概念。一线印刷集成总线将独特的无线印刷集成电源和无线信号电路集成在一起,并仅限于用户使用一根线,每个集成芯片都分别配备了所有唯一的电源代码,支持无线互联网寻址,简单的无线互联网络化具有温度自动感知,零功耗的在线等待等四大优势。它在计量测温值的精确性、转移持续时间、计算温度数据转移距离、分辨率等等方面较之其他的温度传感器更是已经有着巨大的技术改善。DS18B20直接读入输出各种数字式的温度测量值,不必手动进行温度校正。方案选择：选择方案2。理由：进入数字开发阶段的温度感应器可以把模拟的温度数据直接输入给用户，使得实验变得更难、节省了很多麻烦，并使温度测量更加准确。2.2显示模块方案与论证方案1：采用LED数码管显示LED发光二极管是一种构成“8”形电路的器件，二极管直接连接到多个光源。数字led管中通常使用的数字段数通常为7段，其中一些由一个新的小数补充，另一些类似于3位“+1”类型。数字led管的连接方式因led导体的不同而不同，因此也可以分为两类:电磁阴极导体和电压阴极导体，了解一下led的这些导线属性的特点,对于编程来说也应该非常重要,因为不同的型号品种的数码管,除了其实会在硬件与集成电路上都会分别出现所谓的不同之处外,编程的各种方法也都应该是不一样的。共阴和共阳极都应该是一种数码管的内部发光电路,它们的内部发光电路原理极性应该也都是一样的,只是它们的内部电源电路极性不同而已。在我们选择相关产品的尺寸时候还需要特别注意其使用尺寸的不同颜色,功率,亮度,波长。方案2：采用LCD显示工业液晶由多个等点阵字符组成，可显示在16x02屏幕上，即32个字符。本次实验所运用的是1602液晶也可以称之为1602字符型液晶，此类液晶显示屏是可以运用到显示字母、数字、符号等领域。大多数液晶市场上可用的字符是以HD44780液晶芯片和控制的原则是完全一样的,所以控制方案基础上撰写HD44780可以轻松应用于大多数液晶市场上可用的字符。方案选择：方案2.理由：I/O口占用相对减少，且显得更安全、人性化。三、系统的硬件设计3.1系统的硬件概述系统硬件电路主要分为：单片机AT89C51、从电源电路、报警器的电路、显示的电路、温度信号采集器的电路、发射电路。温度传感器可以进行实时的采集和分析温度数据，然后经过单片机对所采集到的温度数据进行处理和反馈，并将实时温度显示在LCD上，再将有用的信息输入到报警模块和驱动装置中，从而实现一套完整的循环系统。自来水驱动加热装置光电耦合器AT89C51自来水驱动加热装置光电耦合器AT89C51单片机报警部分BS18B20温度传感器显示部分输入部分BS18B20温度传感器显示部分输入部分 3-1-1系统总体图解3.2主要单元模块设计3.2.1温度传感部分此次实验中运用的温度传感器是DS18B20,这种温度传感器主要由美国dallas公司研制的单线温度传感器,自主研发的主要优点是功率小相对降低了成本,但高性能能够有效实现这项测试所需的所有功能，还具有强大抗干扰能力。特别适用于建立多点温度控制系统，可以直接将温度转化为串行式的数字信号发送到单片机中进行检测和处理,而且可以在同一总线上分别悬挂任意多个ds18b20,电压范围从3.0v至5.5v,而不必使用备用的电源则测量温度范围从-55°c至+125℃。测量精度也非常高。并且通过一个报警器就能够搜索到哪片ds18b20所采集的温度已经超出了上下界的限制,以实现实时监控的目的。以下3-2-1为DS18B20引脚图。3-2-1DS18B20引脚图3.2.2显示部分本次设计用来显示所测的温度的是一家国内的太阳能电子公司的1602字符型液晶显示器，1602字符型液晶显示器的外观和引脚如图3-2-2所示3-2-2LCD引脚图LCD1602引脚功能的说明:

1602LCD具有两种不同的接口，一种是标准的14脚（无背光），另一种是16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表3-2-3所示。3.2.3键盘输入部分本次的按键设计首次采用了一个独立式的多个按键控制接口,这个新的设计可以使得各个键的按键都相对独立,能够单独实现每一个按键各自工作,并且不影响其他按键的功能。选用这种独立式的按键对于电路来说是为了使得它在设计时会变得更加灵活简单,而且它所需要的软件设计也相对简单,可以通过检查输入线上各根电平的运行状态就可以轻松地判断出是哪一根按键已经被我们按下了。以下3-2-3为独立式按键示意图。3-2-3独立式按键这些开关不仅单独应用于一个电平的输入,还需在各个键盘之中写入程序来完成一些其他功能。所以按键的信息输入就是与整个软件架构相对应的一个过程。在一些系统应用中,按键的功能是非常关键的。下图3-2-4为按键程序流程图。3-2-4按键程序流程图3.2.4报警电路本设计里需要通过声音和灯光来对系统进行报警,系统在温度超出了预定的上限或者温度低于了预定的下限时就会进行声光报警。光报警系统是一种采用双色灯,报警是通过改变报警灯的颜色和产生光源来实现的。而声音报警则是通过蜂鸣器发出预警提示来实现。从而可以实现双向报警的途径,更好地提示工作人员正在采取各种应急措施,保证一些不必要的事件发生。如图3-2-5为蜂鸣器连接电路图。3-2-5蜂鸣器电路图3.2.5电源电路本设计系统在实际设计里需要采用的一个单片机AT89S51的实际工作电压范围一般应该是3.3v-5.5v,所以我们选择系统的实际工作电压范围应该最好是5v。因为本稳压系统在电路设计中目前采用的主要是220交流输出电压电路来将其作为直流输出,因此，系统首先必须增加电压，通过直流电变压器减压，然后将其转换为直流电输出电压。即可满足本次设计的要求。以上3-2-6为电源电路示意图.3-2-6电源电路图主要器件介绍4.1单片机AT89S51介绍本文在产品设计中需要选择的单片机的类型为AT89S51,该类型的单片机主要就是采用了一种工作功耗低、性能高的CMOS8位单片机,同时还采用包含了4k单位程序存储器,这样一来就是一种完全足以可在整个单片机操作系统中直接进行自动编程的闪存,用户也就完全可以直接通过电的这种方式直接实现对所有闪存的进行擦除、重写等编程操作。而这类单片机对于工业开发应用设备的基本技术条件要求相对较低,可以极大地有效缩短开发设备的技术开发周期和生产时间。AT89S51具有以下的主要特点:40针、4k和8字节射频芯片的外部内存块和闪存、128字节的RAM、32个外部双向实时输入/输出传送(I/O)控制端口、5个实时中断优先级2层实时中断等级嵌套式定时通讯中断、2个16位的双工可编程定时中断计数器、2个完整的全方位双工串行实时通讯控制端口、看门狗(WDT)控制电路、片上的射频时钟器和振荡器。下图4-1-1为AT89S51引脚图。4-1-1AT89S51引脚图、AT89S51引脚功能—VCC：供电电压。—GND：接地。—XTAL1：反向电源振荡信号放大器的信号输入及内部驱动时钟电路工作控制电路的信号输出。—XTAL2：反向振荡器的输出。—P0口：P0口指的是一个8位带电漏级数的开路双向输入i/o口,每个输入管脚都具有能够同时吸收8TTL门的输出电流。例如,在我们单片机使用片外数据存储器的这个时候,它们就是一个可以被直接用来同时进行存储数据与内存地址之间的分时复用。—P1口：一个带有内部上拉电阻器的8位双向I/O端口被称之为P1端口。此端口缓冲器被用来接受电流输出（4TTL门电流输出）。当“1”输入到P1管脚之后，电位被内部拉高，可以用作输入。当P1的引脚被外部拉低时，由于内部上拉，电流将被输出。在闪存编程和验证中，端口P1被接收为第八个地址。—P2口：p2端口中则是一个分别带有内部上拉稳压电阻器的8位双向模拟i/o控制端口。p2缓冲器设计能够自动接收并同时输出4个大于ttl门级的电流。当p2端口被写成"1"时,引脚的稳压电位从内部的上拉稳压电阻器开始升高,并将其升高作为一个电压输入。端口中的p2的输入电位从外部开始下降,并且会产生一定的内部输出输入电流。这主要原因是由于内部的上拉。—P3口：P3口由8个具有内部牵引力阻力的双方向口组成，可以接收4个输出电流。当P3口用“1”拼写时，它们作为高水平的输入从内部移动。作为输入，由于较低的外部电平较低，由于较高的电压，P3杆也会输出电流(ILL)。P3.0RXD(串行输入口)P3.1TXD(串行输出口)P3.2(外部中断0)P3.3(外部中断1)P3.4T0(记时器0外部输入)P3.5T1(记时器1外部输入)P3.6(外部数据存储器写选通)P3.7(外部数据存储器读选通)P3口它也是用于闪烁控制编程的,编程器中的校验器是用来同时接受一些闪烁控制器的信号。—RST：复位输入。当一个复位振荡器被二次复位连接到一个电路器件上,需要特别注意的是保持大于引脚两个复位机器工作周期的一个小时高电平复位时间。—：在地址访问状态下，由外部地址调节器设置可接受的输入电压。在进行闪存脉冲编程期间,该引脚通常会被用来同时输入一个编程闪存脉冲。平时,ALE主机终端向每个振荡器终端输出一个输入频率振荡周期恒定的正频率脉冲振荡信号,其输出频率振荡周期约恒定为整个振荡器总输出频率的1/6。因此,它们通常都是可以用来作为外部信号输出的定时脉冲,或者可以用于定时。但是,请注意,ALE的脉冲每次输入应用于外部系统数据的自动存储时,都会被自动中断跳过。如果我们需要禁用一个ALE的输出,请把0设置成是SFR8EH的输入地址。此时,ALE仅在每次执行指令MOVX、MOVC指令时时它才能正常工作。此外,销稍微升高。若微处理器的外部执行状态ALE被禁止,则这个设定将会导致失败。—：外部程序存储器的选通信号。在由外部通用程序取址存储器自动进行程序取址的工作过程中，每个机器周期两次有效。但是当我们同时访问外部的一个数据库和存储器时,这两个有效性的信号可能会不再同时发生。—：如果持续为低电平状态时，则会访问外部ROM；注意加密方式时，将内部锁定为RESET；如果端持续为高电平状态时，则会访问内部ROM。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。4.2温度传感器DS18B20介绍本次设计中所采取的温度传感器技术是目前美国DALLAS半导体公司(dallas福斯半导体)继去年DS1820之后又一次推出的一种温度改良式新型智能数码温度传感器，即DS18B20。此温度传感器既需要具有结构微型化、低驱动功耗、高性能、抗干扰力强、容易直接装配微处理器等诸多重要优点,还具备特别的单总线联络接口,完成一个微处理器数据联络时只需要占用一个i/o端口。而且该处理方法的温度测量准确精度高,在-10~+85℃的工作温度下即可具有±0.5℃的测量精度。所以特别是为适宜于直接组成多点空间温度自动检测系统测控控制系统,可直接将各种多点温度检测信号进行转换而成为各种数字信号一并提供给测控微机进行处理,而且每片产品DS18B20都单独拥有唯一的一个产品编号并且用户可以直接将其存入自己的产品ROM中,以使在企业组建一个直接构成大型多点温度自动检测系统测控控制系统的应用过程中,能够在一个单线上同时自动悬吊任意个或多个单片DS18B20芯片。、DS18B20的引脚、封装和结构4-2-1DS18B20引脚排列图DS18B20采用3脚PR-35封闭安装或8脚SOIC封装，管脚排列如上图4-2-1所示。GND接地线I/O数据输入/输出端（单线总线）该脚为漏极开路输出，常态下呈高电平VDD外部+5V电源端，不用时因接地NC空脚DS18B20主要特性如下：独特的通用单线通讯接口,仅只要你同时占用一个小的普通i/o连接端口就已经能直接轻松完成与多个微处理器之间的无线通讯。零待机功耗。使用者可以通过自定义设置报警的温度和上下限。温度显示精确，好识别。适配各种单片机或系统机。4.3光电耦合器MOC3031M介绍本次设计中主要运用的是光电耦合器MOC3031M,这也是一种非常好的二极管接口器件,由砷硅和砷硅灯两部分组成，砷硅灯通过带有正电流的强光触发输出。而另外一部分是归光敏双向可控硅输出电路部分,它可以在两个方向上引导，并由红外辐射触发。下图4-3-1为光电合双向可控硅驱动加热电路。4-3-1光耦合双向可控硅驱动加热电路系统的程序设计5.1系统总程序设计本次设计中系统程序包括主程序、温度监测程序和按键程序。主程序主要的特点就是它实时地显示、读入温度,并且需要处理DS18B20所传来的信号和数据，系统能够通过键盘扫描的功能，先预设定系统所需要的合适水温，DS18B20热传感器将温度发送到单片机中，该单片机比较给定的数据并继续将水加热到预定温度以下，或在温度过高时将其关闭。并且在预设温度于LCD预设温度相等时，可以听到蜂鸣器报警和二极管发光闪烁。下面5-1-1为主程序流程图。开始开始调用LED显示程序实际值高于设定值否调用温度采集程序程序调用LED显示程序用按键设定恒值初始化启动加热报警停止加热YN5-1-1主程序流程图5.2温度检测模块程序设计温度检测模块程序包括两种程序，其一为读出温度的程序，另一个则是温度转换命令的程序。读出一个数据温度字节子程序的主要基本作用之一就是为了能够让我们读出一个RAM数据中的9个温度小字节,在数据读出这个过程中我们需要对一个CRC数据进行一次校验,当发现校验结果有错时并没有对这个温度表的数据类型进行任何大的改写。其程序流程图如图5-2-1所示。5-2-1读温度流程图温度进行转换的开始命令子文件程序主要工作目标就是需要向前程序发送一个针对温度进行转换的程序开始工作命令,当程序以12位的最高分辨率启动时，深度点索引约为750ms，在机构的系统设计中，您需要采用1s延迟方法，以便能够通过快速等待平滑输出来显示时间延迟，从而开始温度变化。温度转换命令子程序流程图如图5-2-2所示。5-2-2温度转换流程图5.3按键模块的软件设计本次测试操作系统的所有按键均全部采用独立式触控键盘,低电平有效,并且充分采用了系统软件设计中的延时和自动消抖控制措施。主要设计目的之一就是为了通过人为地对外部控制按键温度进行手动控制和外部温度自动调整,以便同时实现控制系统对于外部温度的一种手动和实时全方位的远程自动控制。以下图5-3-1为按键流程图。NNYN中断P1.4=0?P1.5=0?P1.7=0?P1.6=0?转IR1转IR4转IR2转IR3返回NYNYY5-3-1按键流程图5.4温度报警提示设计本方案的设计是在仿真电路中使用一个灯作为其代替蜂鸣器的原理来实现温度报警电路,人为地设定了一个温度值,当在LCD上看到所要检测的温度已经超出了所规定的温度时,可以清晰地听到蜂鸣器报警提示声音。六、仿真调试6.1仿真结果使用keil进行一个编译的项目,在其中进入调试以后并且完成了全速执行,然后自动切换至proteus环境,此时,各个测温节点的电压和温度数值将自动显示在屏幕上,如图6-1所示。用鼠标分别指向某一个传感器的↓和↓或直接点击左键,温度将会随着操作的进行发生改变(递增或递减)。

仿真图如下图所示:

(1)如图6-1所示，使用框图DS18B20温度传感器的工作方式是用来实现自动检测二点的平均温度,并且只要你需要将它挂接在一根数据总线上,与p1.7引脚互相进行连接。6-1-1仿真图如图6-1-2是由温度传感器进行检测所得到的一个温度显示值,再经过单片机STC89C51的温度信息数据进行分析处理,