单片机原理及应用课程设计八路温度巡回检测系统.docx

单片机原理及应用课程设计八路温度巡回检测系统摘要：本文介绍一种采用STC公司的STC89C52RC单片机控制DS18B20数字温度传感器采集温度，最后在共阴极的1.ED灯上实时显示温度值的温度检测系统（由于实验及成本因素本文只做一路传输系统）。该系统从实际应用工程出发，重要对硬件电路设计、电子元件选择、系统应用软件设计等方面进行具体探讨和研究。系统具有性能稳定可靠、功耗低、成本低、测量准确、传输距离远、维护简朴等优点，系统设计在实际工作中具有一定的借鉴意义。关键词:温度检测；STC89C52RC;DS18B20第一节引言31.1 系统原理及基本框图31.2 设计任务3第二节硬件设计介绍42.1 STC89C52RG42.2 DS18B2062.3 三极管901282.4 4共阴极数码管82. 5硬件部分电路图9第三节软件设计介绍142.1 程序流程图和实际图142.2 调试18WffP个人，C三*会21参考文献24附录25附1：电路图附2：元件清单附3：程序第一节引言随着计算机技术和传感器技术的飞速发展，在科研、生产和平常活动中，人们对温度、压力、流量等模拟物理量的测量规定越来越高。而这些物量中温度的应用是最为广泛的。如何将温度通过传感器变成电信号，再通过解决转换成计算机可以辨认的数字量，输入到计算机中，由计算机将采集到的数字量进行不同的解决，然后在显示器显示出来，并进行实时监控。这已经为当前计算机测量与控制领域的一个重要研究方向。鉴于此，本文提出一种基于89C52和DS18B20的低成本、远距离传输的温度检测系统设计方案。1.1 系统原理及基本框图如图1.1所示，为系统的基本框图。图1.1系统基本方框图该系统由六部分组成：STC89C52RC核心单片机，温度采集电路，1.ED显示电路，报警警电路，复位电路，晶振等，其中温度采集重要由DS18B20组成，在短时间内把热力学温度信号数字,送入单片机，由单片机控制显示电路显示，并且判断是否达成设定温度，若达成设定温度，由单片机启动报警电路，报警。1.2 设计任务运用单片机与AD转换器设计一个八路温度巡回检测系统，对某粮库或冷冻厂八点（八个冷冻室或八个粮仓）进行温度巡回检测。可以测量-3（+5（TC的温度范围，检测精度规定不大于±1。采用数码管显示测量值；单片机和AD转换器型号自选（如单片机可选AT89S51或AT89C51等；AD转换器可选ADC0809或DC0804等）。（本文均基于一路温度检测系统设计）。第二节硬件设计介绍2.1STC89C52RC2.1.2 STC89C52RC介绍单片机自问世以来，以其极高的性价比受到人们的重视和关注，应用很广，发展不久。单片机的体积小，重量轻，抗干扰能力强，环境规定不高，价格低，可靠性强，灵活性好，开发较为容易。基于以上的优点，单片机已经广泛的应用在工业自动化控制，自动检测，智能仪器仪表，机电一体化等各个方面，所以本系统采用单片机做为控制器。单片机中51/52系列最具有代表性。本设计核心采用了STC89C52RC单片机。STC89C51/52单片机系列是在MCS一51/52系列的基础上发展起来的,STC89C52RC完全兼容MCS-51系列单片机的所有功能，并且自身带有2K的内存储器，可以在编程器上实现闪烁式的电擦写达几万次以上，比以往惯用的803ICPU外加EPROM为核心的单片机系统在硬件上具有更加简朴方便等优点，其外形如图2.1所示。图2.1STC89C52RC芯片2.1.3 STC89C52引脚介绍STC89C52RC的引脚图如图2.2所示.T2P1.OT2EXP1.1234567Pppppp.RSTRXDP3.OTXD?3.1INTOP3.2INT1P3.3TOP3.4T1P3.5%P3.6RDP3.7XTA1.2XTA1.lVSSi111111limA11VCCPO.O/ADOPO.1AD1PO.2AD2PO.3AD3PO.4AD4PO.5AD5PO.6AD6PO.7AD7EAA1.EPROGPSENP2.7A15P2.6A14P2.5A13P2.4A12?2.3/AUP2.2A10P2.1A9图2.2STC89C52引脚图单片机的引脚功能说明：电源引脚VCC（40脚）：电源端，工作电压为5V。GND（20脚）：接地端。时钟电路引脚XTA1.I（19脚）和XTA1.2（18脚）复位RST（9脚）.输入输出（I/O）引脚PO.O-PO.7（39脚-32脚）：输入输出脚，称为PO口，是一个8位漏极开路型双向1/0口，内部不带上拉电阻。P1.0-P1.7（1脚-8脚）：输入输出脚，称为Pl口，是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口。P2.0-P2.7（21脚一28脚）：输入输出脚，称为P2口，是一个带内部上拉电阻的8位双向1/0口，P3.0-P3.7（10脚一17脚7输入输出脚，称为P3口，是一个带内部上拉电阻的8位双向1/0oP3端口具有复用功能。表2.1P3口端口引脚与引用功能表P3引脚兼用功能P3.0串行通讯输入(RXD)P3.1串行通讯输出(TXD)P3.2外部中断0(INTO)P3.3外部中断I(INTl)P3.4定期器0输入(TO)P3.5定期器1输入(TI)P3.6外部数据存储器写选通(WR)P3.7外部数据存储器读选通(RD)2.2DS18B202.2.1DS18B20性能DS18B20是Dallas公司推出的单线集成数字温度采集系统，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际规定通过简朴的编程实现912位的数字值读数方式。其实物如图2.3所示。I图2.3DS18B20DS18b20内部重要有三个数字部件：64位激光ROM、温度传感器、非易失性温度报警触发器TH和T1.oDS18B20的性能特点如下: 独特的单线接口方式，DS18B20在与微解决器连接时仅需要条口线即可实现微解决器与DS18B20的双向通讯； 多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现多点组网功能； 无需外部器件； 可通过数据线供电，电压范围：3.05.5V； 测温范围-55+125°C,在-10+85时精度为±0.5°C 零待机功耗 温度以9或12位数字量读出； 用户可定义的非易失性温度报警设立； 具有非易失性上、下限报警设定的功能，用户可方便地通过编程修改上、下限的数值； 负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作； 合用于DN1525,DN40DN250各种介质工业管道和狭小空间设备测温。8PVC电缆直接出线或德式球型接线盒出线，便于与其它电器设备连接。 数字量的转换精度及转换时间可通过简朴的编程来控制：9位精度的转换时间为93.75InS：10位精度的转换时间187.5ms：12位精度的转换时间750ms。2.2.2DS18B20引脚图本文用的DS18B20的常用封装为3脚，如图2.4所示。：DA1.1.ASDS18B20123GND1.JUUuccDQ图2.4DS18B20引脚图各脚功能描述如下：DQ：数字信号输入/输出端。GND：电源地端。VDD：外接供电电源输入端（在寄生电源接线时此脚应接地）。2.3三极管9012三极管的工作原理三极管是一种控制元件,重要用来控制电流的大小，以共发射极接法为例（信号从基极输入，从集电极输出，发射极接地），当基极电压UB有一个微小的变化时，基极电流IB也会随之有一小的变化，受基极电流IB的控制，集电极电流IC会有一个很大的变化，基极电流IB越大，集电极电流IC也越大，反之，基极电流越小，集电极电流也越小，即基极电流控制集电极电流的变化。但是集电极电流的变化比基极电流的变化大得多，这就是三极管的放大作用。IC的变化量与IB变化量之比叫做三极管的放大倍数（=ICIB,表达变化量。）,三极管的放大倍数一般在几十到几百倍。三极管在放大信号时，一方面要进入导通状态，即要先建立合适的静态工作点，也叫建立偏置，否则会放大失真。9012是一种最常用的普通三极管。它是一种低电压,大电流,小信号的PNP型硅三极管： 集电极电流Ic：Max-500mA 集电极-基极电压VCbo：-40V 工作温度：-55to+150oC 和9013（NPN）相对 重要用途：o开关应用o射频放大2. 4共阴极数码管数码管由8个发光二极管（以下简称字段）构成，通过不同的组合可用来显示数字09、字符AF、H、1.、P、R、U、Y、符号“-”及小数点。数码管的外形结构如下图2.5所示。数码管又分为共阴极和共阳极两种结构。ll.ll.图2.5共阴极四位一体数码管共阴极数码管的8个发光二极管的阴极（二极管负端）连接在一起。通常,公共阴极接低电平（一般接地），其它管脚接段驱动电路输出端。当某段驱动电路的输出端为高电平时，则该端所连接的字段导通并点亮，根据发光字段的不同组合可显示出各种数字或字符。此时，规定段驱动电路能提供额定的段导通电流,还需根据外接电源及额定段导通电流来拟定相应的限流电阻。使用时，既可以用半导体三极管驱动，也可以直接用TT1.与非门驱动。需要加限流电阻。数码管的工作电压一般为1.5至3伏,工作电流只需几到十几毫安。且寿命长，响应速度快。2.5硬件部分电路图2.5.1复位电路3"j-3-CC在振荡器运营时，有两个机器周期（24个振荡周期）以上的高电平出现在此引脚时，将使单片机复位，只要这个脚保持高电平，52芯片便循环复位。复位后POP3口均置1引脚表现为高电平，程序计数器和特殊功能寄存器SFR所有清零。当复位脚由高电平变为低电平时，芯片为RoM的000OH处开始运营程序。该芯片的复位脚为9脚，所以复位电路接STC89C52RC的9脚，具体电路如下图2.6所示。当采用的晶体频率是6MHZ时，可取C=22UF,R=IK;当采用的晶体频率为12MHZ时，可取C=IOUF,R=8.2Ko但是这都是最佳的组合，也可以有其它大小的电容电阻，只要符合电路规定就可以，如本文就采用22UF的电容和IOK的电阻，经实验也满足规定。RSTSvppPSD?A1.EPROGP3.0RxDP3.1TxDP32<T0P3.31P34T0P3.5T1P3.6VRP3.7RD图2.6复位电路2.5.2晶振为了产生时钟信号，在8052内部设立了一个反相放大器，XTA1.l是片内振荡器反相放大器的输入端，XTA1.2是片内振荡器反相放大器的输出端，也是内部时钟发生器的输入端。当使用自激振荡方式时，XTA1.l和XTA1.2外接石英晶振,使内部振荡器按照石英晶振的频率振荡，就产生时钟信号。晶振一般使用石英晶体,其频率由系统需要和器件决定，在频率稳定度规定不高时也可以使用陶瓷滤波器。使用石英晶体时Cl、C2为Cl=C2=30(÷10)pF,使用陶瓷滤波器时，Cl=C2=40(+10)pF。本系统用12MHZ的石英晶振，接STC89C52RC的18和19脚，具体电路如图2.7所示。30PFjC89C52RCgnd'P,Jh>XTA1.lRMHZl0XTA1.230p