安徽工程大学毕业设计（论文）
基于单片机的蔬菜大棚温度采集系统设计
摘要
随着现代信息技术的飞速发展，温度测量控制系统在工业、农业及人们的日常生活中扮演着一个越来越重要的角色，它对人们的生活具有很大的影响，所以温度采集控制系统的设计与研究有十分重要的意义。
本设计以AT89C51单片机为核心的温度采集系统的工作原理和设计方法。温度信号由温度芯片DS18B20采集，并以数字信号的方式传送给单片机。文中介绍了该控制系统的硬件部分，包括：温度检测电路、温度显示电路。单片机通过对信号进行相应处理，从而实现温度显示的目的。文中还着重介绍了软件设计部分，在这里采用模块化结构，主要模块有：数码管显示程序、温度信号处理程序、超温报警程序。
温室大棚是如今植物栽培生产中必不可少的设施之一，不同种类蔬菜对温度及湿度等生长所需条件的要求也不尽相同，为它们提供一个更适宜其生长的封闭的、良好的生存环境，以提早或延迟花期，最终将会给我们带来巨大的经济效益。
关键词：温度采集；AT89C51；DS18B20；
曾瑜：基于单片机的蔬菜大棚温度采集系统设计
Design of the Temperature Acquisition System Based on the SCM
in the Greenhouse
Abstract
With the rapid development of modern information technology, temperature acquisition system in industry, agriculture and people's daily life plays a more and more important role; it to people's life has a great influence, so the temperature gathering the design of control system and research have very important significance.
This design as the core of the AT89C51 temperature control system of the working principle and design method. Temperature signal chipDS18B20collection by the temperature, and the way to digital signal transfer to the microcontroller. The paper introduces the hardware part of the control system, including: temperature detection circuit, temperature control circuit, temperature display circuit. SCM through to signal processed, so as to achieve the purpose of temperature control. This paper has mainly introduced the software design part, here the modularized structure, main module has: digital tube show program, keyboard scanning and key processing program, temperature signal processing program, relay control procedures, super temperature alarming program.
Greenhouse canopy is now planting plant production of one of the indispensable facilities, different kinds of vegetables such as temperature and humidity conditions needed for growth of demand is endless also and same, provide them with a more suitable for the growth of the closed, good living environment, and to delay or early flowering, will eventually bring the huge economic benefits.
Keywords: temperature acquisition ；AT89C51; DS18B20;
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目录
引言 (1)
第1章绪论 (2)
1.1 课题研究背景 (2)
1.2 国内外研究现状 (2)
1.3 该课题研究的主要内容 (3)
第二章总体设计方案 (4)
2.1 系统方案选择 (4)
2.1.1 温度测量的选择 (5)
2.1.2 显示电路的选择 (5)
2.1.3 系统各模块的最终方案 (5)
2.2 方案的总体设计电路图 (5)
第三章硬件设计 (7)
3.1 单片机AT89C51 (7)
3.1.1 简介 (7)
3.1.2 单片机最小系统 (10)
3.2 温度传感器DS18B20 (11)
3.2.1 简介 (11)
3.2.2 DS18B20温度传感器与单片机的接口电路 (14)
3.3 LED数码显示模块设计 (14)
3.3.1 LED简介 (14)
3.3.2 LED与单片机接口电路 (15)
3.4 报警器的设计 (16)
3.5 与上位机通信的接口电路 (17)
3.5.1 RS232接口介绍 (18)
3.5.2 MAX232资料简介 (18)
第四章系统软件设计 (20)
4.1 Keil软件概述 (20)
4.2 主程序 (21)
4.3 读出温度子程序 (21)
4.4 温度转换命令子程序 (22)
4.5 计算温度子程 (23)
4.6 显示数据刷新子程序 (24)
第5章调试与仿真 (25)
5.1 Proteus 简介 (25)
5.2 调试与仿真 (25)
第6章结论与展望 (28)
致谢 (29)
参考文献 (30)
附录A :电路原理图绘制 (31)
附录B：一篇引用的英文文献及翻译 (32)
曾瑜：基于单片机的蔬菜大棚温度采集系统设计
附录C：主要参考文献的题录及摘要 (40)
附录D:程序 (42)
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插图清单
图2-1 整体系统框图 (4)
图2-2 大棚内部采集系统结构 (4)
图2-3总体方案电路图 (6)
图3-1单片机AT89C2051引脚 (8)
图3-2 单片机最小系统 (10)
图3-3 DS18B20内部结构 (11)
图3-4 DS18B20 测温原理图 (13)
图3-5 DS18B20与单片机的接口电路 (14)
图3-6 LED与单片机的接口电路 (15)
图3-7蜂鸣器电路图 (17)
图3-8 MAX232芯片的引脚连线图 (19)
图3-9 与上位机通信的接口电路图 (19)
图4-1主程序流程图 (21)
图4-2读温度流程图 (22)
图4-3 温度转换流程图 (23)
图4-4计算温度流程图 (23)
图4-5显示数据刷新 (24)
图5-1温度低于15 ℃的仿真图 (26)
图5-2温度高于15℃低于45℃时的仿真图 (26)
图5-3温度高于15℃低于50℃的仿真图 (27)
图5-4 温度高于50℃的仿真图 (27)
曾瑜：基于单片机的蔬菜大棚温度采集系统设计
表格清单
表3-1 DS18B20字节定义 (12)
表3-2 DS18B20温度转换时间表 (12)
表3-3一部分温度对应值表 (14)
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引言
蔬菜的生长与温度息息相关，对于蔬菜大棚来说，最重要的一个管理因素是温度控制。温度太低，蔬菜就会被冻死或则停止生长，所以要将温度始终控制在适合蔬菜生长的范围内。如果仅靠人工控制既费时费力, 效率低，又容易发生差错，为此，在现代化的蔬菜大棚管理中通常有温度自动控制系统，来监控采集大棚内各个角落的温度变化情况，以控制蔬菜大棚温度，适应生产需要。要时刻对蔬菜大棚的温度进行测量，就离不开温度传感器。
传统的继电器调温电路简单实用,但由于继电器动作频繁,可能会因触点不良而影响正常工作。控制领域还大量采用传统的PID控制方式,但PID控制对象的模型难以建立,并且当扰动因素不明确时,参数调整不便仍是普遍存在的问题。而采用数字温度传感器DS18B20，因其内部集成了A/D转换器，使得电路结构更加简单，而且减少了温度测量转换时的精度损失，使得测量温度更加精确。数字温度传感器DS18B20只用一个引脚即可与单片机进行通信，大大减少了接线的麻烦，使得单片机更加具有扩展性。由于DS18B20芯片的小型化，更加可以通过单跳数据线就可以和主电路连接，故可以把数字温度传感器DS18B20做成探头，探入到狭小的地方，增加了实用性。
曾瑜：基于单片机的蔬菜大棚温度采集系统设计
第1章绪论
1.1 课题研究背景
中国农业的发展必须走现代化农业这条道路，随着国民经济的迅速增长，农业的研究和应用技术越来越受到重视，特别是温室大棚已经成为高效农业的一个重要组成部分。现代化农业生产中的重要一环就是对农业生产环境的一些重要参数进行检测和控制。例如：空气的温度、湿度、二氧化碳含量、土壤的含水量等。在农业种植问题中，温室环境与生物的生长、发育、能量交换密切相关，进行环境测控是实现温室生产管理自动化、科学化的基本保证，通过对监测数据的分析，结合作物生长发育规律，控制环境条件，使作物达到优质、高产、高效的栽培目的。以蔬菜大棚为代表的现代农业设施在现代化农业生产中发挥着巨大的作用。大棚内的温度、湿度与二氧化碳含量等参数，直接关系到蔬菜和水果的生长。国外的温室设施己经发展到比较完备的程度，并形成了一定的标准，但是价格非常昂贵，缺乏与我国气候特点相适应的测控软件。而当今大多数对大棚温度、湿度、二氧化碳含量的检测与控制都采用人工管理，这样不可避免的有测控精度低、劳动强度大及由于测控不及时等弊端，容易造成不可弥补的损失，结果不但大大增加了成本，浪费了人力资源，而且很难达到预期的效果。因此，为了实现高效农业生产的科学化并提高农业研究的准确性，推动我国农业的发展，必须大力发展农业设施与相应的农业工程，科学合理地调节大棚内温度、湿度以及二氧化碳的含量，使大棚内形成有利于蔬菜、水果生长的环境，是大棚蔬菜和水果早熟、优质、高效益的重要环节。
目前，随着蔬菜大棚的迅速增多，人们对其性能要求也越来越高，特别是为了提高生产效率，对大棚的自动化程度要求也越来越高。由于单片机及各种电子器件性价比的迅速提高，使得这种要求变为可能。
1.2 国内外研究现状
温室是一种可以改变植物生长环境、为植物生长创造最佳条件、避免外界四季变化和恶劣气候对其影响的场所。它以采光覆盖材料作为全部或部分结构材料，可在冬季或其他不适宜露地植物生长的季节栽培植物。温室生产以达到调节产期，促进生长发育，防治病虫害及提高质量、产量等为目的。而温室设施的关键技术是环境控制，该技术的最终目标是提高控制与作业精度。
国外对温室环境控制技术研究较早，始于20世纪70年代。先是采用模拟式的组合仪表，采集现场信息并进行指示、记录和控制。80年代末出现了分布式控制系统。目前正开发和研制计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统。现在世界各国的温室控制技术发展很快，一些国家在实现自动化的基础上正向着完全自动化、无人化的方向发展。
从国内外温室控制技术的发展状况来看，温室环境控制技术大致经历三个发展阶段:（1）手动控制。这是在温室技术发展初期所采取的控制手段，其时并没有真正意义上的控制系统及执行机构。生产一线的种植者既是温室环境的传感器，又是对温室作物进行管理的执行机构，他们是温室环境控制的核心。通过对温室内外的气候状况和对
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作物生长状况的观测，凭借长期积累的经验和直觉推测及判断，手动调节温室内环境。种植者采用手动控制方式，对于作物生长状况的反应是最直接、最迅速且是最有效的，它符合传统农业的生产规律。但这种控制方式的劳动生产率较低，不适合工厂化农业生产的需要，而且对种植者的素质要求较高。
（2）自动控制。
这种控制系统需要种植者输入温室作物生长所需环境的目标参数，计算机根据传感器的实际测量值与事先设定的目标值进行比较，以决定温室环境因子的控制过程，控制相应机构进行加热、降温和通风等动作。计算机自动控制的温室控制技术实现了生产自动化，适合规模化生产，劳动生产率得到提高。通过改变温室环境设定目标值，可以自动地进行温室内环境气候调节，但是这种控制方式对作物生长状况的改变难以及时做出反应，难以介入作物生长的内在规律。目前我国绝大部分自主开发的大型现代化温室及引进的国外设备都属于这种控制方式。
（3）智能化控制。
这是在温室自动控制技术和生产实践的基础上，通过总结、收集农业领域知识、技术和各种试验数据构建专家系统，以建立植物生长的数学模型为理论依据，研究开发出的一种适合不同作物生长的温室专家控制系统技术。温室控制技术沿着手动、自动、智能化控制的发展进程，向着越来越先进、功能越来越完备的方向发展。由此可见，温室环境控制朝着基于作物生长模型、温室综合环境因子分析模型和农业专家系统的温室信息自动采集及智能控制趋势发展。
1.3 该课题研究的主要内容
本设计以AT89C51单片机的温度测量和控制系统为核心来对蔬菜大棚温度进行实时巡检。单片机能独立完成各自功能，同时能根据主控机的指令对温度进行定时采集。测量结果不仅能在本地显示，而且可以利用单片机的串行口和总线通信协议能把温室中的温度参数及时上传至上位机，并与设定值进行比较，与设定值不符时采取相应的处理措施，以实现恒温环境。
在设计的过程中充分考虑到性价比和精度，在选用低价格、通用元件的的基础上，尽量满足设计要求，并使系统具有高的精度。本控制系统以单片机的控制为核心，实时监测大棚环境的温度，并设定了这两个参数的上下限定值，并具有相应的报警系统，当超过设定的限定值时，单片机控制报警系统进行报警。当参数值恢复到设定值范围内时，控制又恢复检测状态。从而使环境的温度在一定的范围内得到控制。
本设计主要内容包括以下几个方面：
1．选择适合的传感器，设计相应的信号采集和处理电路。
2．掌握AT89C51单片机的主要功能和特性，以其为核心设计控制系统。
3．设计简单的人机对话接口系统，如显示、报警等。
4．实现单片机与上位机的通信。
曾瑜：基于单片机的蔬菜大棚温度采集系统设计
第二章 总体设计方案
2.1 系统方案选择
整个系统采用模块化设计，硬件结构由传感器和单片机、LED 数码管、蜂鸣器等装置组成，传感器将物理参量转换为电压并完成信号的调理，再送人模数转换器ADC0809 ,由下位单片机AT89C51读取，单片机将数据通过总线送给上位机，上位机设有显示功能，根据预先设置的参数决定要采取的措施，并将信息传给下位机，由键盘强制控制。蔬菜大棚温度采集系统的组成基于两个方面：单栋蔬菜大棚温度采集系统和集约化生产连栋蔬菜大棚温度采集系统。后者建立在前者的基础上，前者适于我国农村个体经营的现状。对于单栋蔬菜大棚温度采集系统，设置了独立的控制和显示等功能，并设置了RS-232 和 RS-485通讯接口，便于和上位机通信，实现集散控制系统，其模式如图下。另外，在设计过程中考虑到农生产的特点，每个系统的各部分接口都作了模块化设计，并增加备用接口和功能，便于大蔬菜棚生产重建和生产场地的变化，也增加了系统的通用性，扩大了适用范围。整个蔬菜大棚温度采集系统框图如下图2-1。 上
位
机通信接
口
大棚1
大棚2
大棚 n-1大棚 n
图2-1 整体系统框图
根据题目要求系统模块分可以划分为：键盘模块，温度测量模块，显示电路模块，报警模块。为实现各模块的功能，分别做了几种不同的方案并进行了论证。
图2-2 大棚内部采集系统结构
由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D 转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D 转换电路，感温电温度传感器
单片机 LED 温湿度显示 总线
蜂鸣器
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路比较麻烦。大棚内部采集系统结构图如下图2-2。
2.1.1 温度测量的选择
方案一：
由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路，感温电路比较麻烦。
方案二：
进而考虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常容易想到的，所以可以采用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。
从以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计也比较简单，故采用了方案二
2.1.2 显示电路的选择
方案一：
使用静态显示，此方法不用另加外界驱动直接与单片技术出口相连，不需要单独的程序来完成显示。但占用I/O口多。
方案二：
使用动态显示，节省了I/O输出口，但此方法需要加外加外部驱动以此增加输出电流来更好的驱动数码管显示，电路简单，成本稍高，需要特定的编程来完成动态刷新。
本设计中使用的是动态显示，因为没有太多的输出口来完成静态显示，故选动态显示。
2.1.3 系统各模块的最终方案
根据以上分析，结合器件和设备等因素，确定如下方案：
1．采用AT89C51单片机作为控制器，分别对温度采集、数码管显示、蜂鸣器的控制。
2．温度测量模块采用数字温度传感器DS18B20。此器件经软件设置可以实现高分辨测量。
3．显示数码管显示实时温度值。
4．蜂鸣器对高于或低于上下限的温度进行报警。
2.2 方案的总体设计电路图
温度计电路设计总体设计方框图如图1所示，控制器采用单片机AT89C51，温度传感器采用DS18B20，用4位LED数码管以并口循环点亮来实现温度显示。
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其中，P1.0至P0.7口连四个数码管的abcdefg，dp口。
P2.0至p2.3分别作为四个数码管的片选端
P2.4口连温度传感器的串行数据口
设计的电路主要有三部分组成：51单片机、LED数码管液晶显示模块、温度采集如下图2-3。
图2-3总体方案电路图
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第三章硬件设计
3.1 单片机AT89C51
3.1.1 简介
AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
主要特性：
·与MCS-51 兼容
·4K字节可编程闪烁存储器
·寿命：1000写/擦循环
·数据保留时间：10年
·全静态工作：0Hz-24Hz
·三级程序存储器锁定
·128*8位内部RAM
·32可编程I/O线
·两个16位定时器/计数器
·5个中断源
·可编程串行通道
·低功耗的闲置和掉电模式
·片内振荡器和时钟电路。
·单片机AT89C2051的引脚图如图3-1
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图3-1 单片机AT89C2051引脚
管脚说明：
VCC：供电电压。
GND：接地。
P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流，当P1 口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL 门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL 门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输
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入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：
口管脚备选功能
P3.0 RXD（串行输入口）
P3.1 TXD（串行输出口）
P3.2 /INT0（外部中断0）
P3.3 /INT1（外部中断1）
P3.4 T0（记时器0外部输入）
P3.5 T1（记时器1外部输入）
P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）
P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC 指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE 禁止，置位无效。
/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。
XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2：来自反向振荡器的输出。
振荡特性：
XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。
芯片擦出：
整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE 管脚处于低电平10ms 来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存
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储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。
此外，AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。
3.1.2 单片机最小系统
单片机工作的时间基准是由时钟电路提供的，在单片机的XTAL1和XTAL2两个管脚接一只晶振及两只电容就构成了单片机的时钟电路，电路中电容器C1和C2对振荡器频率有微调作用，通常取（30±10）pF石英晶体选择6MHz或12MHz都可以。
单片机的RST管脚为主机提供了一个外部复位信号输入口。复位信号是高电平有效，高电平有效的持续时间为2个机器周期以上。单片机的复位方式可由手动复位方式完成。电阻、电容器的参考值R1=10kΩ 、C1=10uF、C2=0.01uF。
由时钟电路、复位开关和电源部分组成。如下图3-2。
图3-2 单片机最小系统
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3.2 温度传感器DS18B20
3.2.1 简介
DS18B20数字温度传感器接线方便，封装成后可应用于多种场合，如管道式，螺纹式，磁铁吸附式，不锈钢封装式，型号多种多样，有LTM8877，LTM8874等等。主要根据应用场合的不同而改变其外观。封装后的DS18B20可用于电缆沟测温，高炉水循环测温，锅炉测温，机房测温，农业大棚测温，洁净室测温，弹药库测温等各种非极限温度场合。耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。
技术性能描述：独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信；多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能；无须外部器件；可通过数据线供电，电压范围为3.0~5.5Ｖ；零待机功耗；温度以9或12位数字；用户可定义报警设置；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；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DS18B20采用3脚PR －35封装或8脚SOIC 封装，其内部结构框图如图3-3所示。
图3-3 DS18B20内部结构
64位ROM 的结构开始8位是产品类型的编号，接着是每个器件的惟一的序号，共有48位，最后8位是前面56位的CRC 检验码，这也是多个DS18B20可以采用一线进行通信的原因。温度报警触发器TH 和TL ，可通过软件写入户报警上下限。
DS18B20温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存RAM 和一个非易失性的可
I/O
C
64 位 R O M 和 单 线 接 口 高速缓存 存储器与控制逻辑 温度传感器 高温触发器TH 低温触发器TL 配置寄存器 8位CRC 发生器 Vdd
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电擦除的EERAM 。高速暂存RAM 的结构为8字节的存储器，结构如图3-3所示。头2个字节包含测得的温度信息，第3和第4字节TH 和TL 的拷贝，是易失的，每次上电复位时被刷新。第5个字节，为配置寄存器，它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率。DS18B20工作时寄存器中的分辨率转换为相应精度的温度数值。该字节各位的定义如表3-1所示。低5位一直为1，TM 是工作模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式，DS18B20出厂时该位被设置为0，用户要去改动，R1和Ｒ0决定温度转换的精度位数，来设置分辨率。如下表3-1：
表3-1 DS18B20字节定义
TM R11R01111....
由表3-1可见，DS18B20温度转换的时间比较长，而且分辨率越高，所需要的温度数据转换时间越长。因此，在实际应用中要将分辨率和转换时间权衡考虑。
高速暂存RAM 的第6、7、8字节保留未用，表现为全逻辑1第9字节读出前面所有8字节的CRC 码，可用来检验数据，从而保证通信数据的正确性。
当DS18B20接收到温度转换命令后，开始启动转换。转换完成后的温度值就以16位带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存存储器的第1、2字节。单片机可以通过单线接口读出该数据，读数据时低位在先，高位在后，数据格式以0.0625℃／LSB 形式表示。
当符号位S=0时，表示测得的温度值为正值，可以直接将二进制位转换为十进制；当符号位S=1时，表示测得的温度值为负值，要先将补码变成原码，再计算十进制数值。 表是一部分温度值对应的二进制温度数据。如下表3-2 表3-2 DS18B20温度转换时间表
R1 R0 分辨率/位 温度最大转向时间
0 9 93.75 0
1 10 187.5 1
0 11 375 1 1 12 750
DS18B20完成温度转换后，就把测得的温度值与RAM 中的TH 、TL 字节内容作比较。若Ｔ＞TH 或T ＜TL ，则将该器件内的报警标志位置位，并对主机发出的报警搜索命令作出响应。因此，可用多只DS18B20同时测量温度并进行报警搜索。
在64位ROM 的最高有效字节中存储有循环冗余检验码（CRC ）。主机ROM 的前
温度 LSB 温度 MSB TH 用户字节1 TL 用户字节2 配置寄存器 保留 保留 保留 CRC
安徽工程大学毕业设计（论文）
56位来计算CRC值，并和存入DS18B20的CRC值作比较，以判断主机收到的ROM 数据是否正确。
DS18B20 的测温原理如图3-4 所示. 图中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生的信号作为减法计数器1；高温度系数晶振随温度变化其振荡频率明显变，所以产生的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 对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲进行计数，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决定，每次测量前，首先将-55℃所对应的一个基数分别置入减法计数器1、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。
预置
低温度系数
振荡器
高温度系数振荡器
减法计数器2
斜率累加器
减法计数器1
减到0
计数比较器
预置
温度寄存器
减到0
图3-4 DS18B20 测温原理图
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计数到0时，停止温度寄存器的累加，此时温度寄存器中的数值就是所测温度值。其输出用于修正减法计数器的预置值，只要计数器门仍未关闭就重复上述过程，直到温度寄存器值大致被测温度值。如下表3-3：
另外，由于DS18B20单线通信功能是分时完成的，它有严格的时隙概念，因此读写时序很重要。系统对DS18B20的各种操作按协议进行。操作协议为：初使化DS18B20（发复位脉冲）→发ROM功能命令→发存储器操作命令→处理数据。
曾瑜：基于单片机的蔬菜大棚温度采集系统设计
表3-3一部分温度对应值表
温度/℃二进制表示十六进制表示
+125 0000 0111 1101 0000 07D0H
+85 0000 0101 0101 0000 0550H
+25.0625 0000 0001 1001 0000 0191H
+10.125 0000 0000 1010 0001 00A2H
+0.5 0000 0000 0000 0010 0008H
0 0000 0000 0000 1000 0000H
-0.5 1111 1111 1111 0000 FFF8H
-10.125 1111 1111 0101 1110 FF5EH
-25.0625 1111 1110 0110 1111 FE6FH
-55 1111 1100 1001 0000 FC90H
3.2.2 DS18B20温度传感器与单片机的接口电路
DS18B20可以采用两种方式供电，一种是采用电源供电方式，此时DS18B20的1脚接地，2脚作为信号线，3脚接电源。另一种是寄生电源供电方式，如图3-5 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管来完成对总线的上拉。
当DS18B20处于写存储器操作和温度A/D转换操作时，总线上必须有强的上拉，上拉开启时间最大为10us。采用寄生电源供电方式时VDD端接地。由于单线制只有一根线，因此发送接口必须是三态的。
图3-5 DS18B20与单片机的接口电路
3.3 LED数码显示模块设计
3.3.1 LED简介
LED数码管是由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极。led数码管常用段数一般为7段有的另加一个小数点，还有一种是类似于3位“+1”型。位数有半位，1，2，3，4，5，6，8，10位等等....，led数码管根据LED的接法不同分为共阴和共阳两类，了解LED的这些特性，对编程是很重要的，因为不同类型的数码管，除了它们的硬件电路有差异外，编程方法也是不同的。LED数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数位，因此根据LED数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。
华南理工大学学院 本科毕业设计（论文）外文翻译 外文原文名Structure and function of the MCS-51 series 中文译名MCS-51系列的功能和结构 学院电子信息工程学院 专业班级自动化一班 学生黎杰明 学生学号 3 指导教师吴实 填写日期2016年3月10日 页脚.
外文原文版出处：《association for computing machinery journal》1990, V ol.33 (12), pp.16-ff 译文成绩：指导教师（导师组长）签名： 译文： MCS-51系列的功能和结构 MSC-51系列单片机具有一个单芯片电脑的结构和功能，它是英特尔公司的系列产品的名称。这家公司在1976年推出后，引进8位单芯片的MCS-48系列计算机后于1980年推出的8位的MCS-51系列单芯片计算机。诸如此类的单芯片电脑有很多种，如8051，8031，8751，80C51BH,80C31BH等，其基本组成、基本性能和指令系统都是相同的。8051是51系列单芯片电脑的代表。 一个单芯片的计算机是由以下几个部分组成：（1）一个8位的微处理器（CPU）。（2）片数据存储器RAM（128B/256B）,它只读/写数据，如结果不在操作过程中，最终结果要显示数据（3）程序存储器ROM/EPROM(4KB/8KB).是用来保存程序一些初步的数据和切片的形式。但一些单芯片电脑没有考虑ROM/EPROM,如8031，8032，80C51等等。（4）4个8路运行的I/O接口，P0，P1，P2，P3，每个接口可以用作入口，也可以用作出口。（5）两个定时/计数器，每个定时方式也可以根据计算结果或定时控制实现计算机。（6）5个中断（7）一个全双工串行的I/UART（通用异步接收器I口/发送器（UART）），它是实现单芯片电脑或单芯片计算机和计算机的串行通信使用。（８）振荡器和时钟产生电路，需要考虑石英晶体微调能力。允许振荡频率为12MHz，每个上述的部分都是通过部数据总线连接。其中CPU是一个芯片计算机的核心，它是计算机的指挥中心，是由算术单元和控制器等部分组成。算术单元可以进行８位算术运算和逻辑运算，ALU单元是其中一种运算器，18个存储设备，暂存设备的积累设备进行协调，程序状态寄存器PSW积累了2个输入端的计数等检查暂时作为一个操作往往由人来操作，谁储存1输入的是它使操作去上暂时计数，另有一个操作的结果，回环协调。此外，协调往往是作为对8051的数据传输转运站考虑。作为一般的微处理器，解码的顺序。振荡器和定时电路等的程序计数器是一个由8个计数器为2，总计16位。这是一个字节的地址，其实程序计数器，是将在个人电脑进行。从而改变它的容可以改变它的程序进行。在8051的单芯片电脑的电路，
小型多路温控采集系统设计一．系统说明
本系统采用51单片机作为控制器，控制温度采集及显示。 温度传感器选用DS18B20，其单总线的通信方式可以减少系统的线路连接。DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温。DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路。内温范围－55℃～＋125℃，在-10～+85℃时精度为±℃可编程的分辨率为9～12位，对应的可分辨温度分别为℃、℃、℃和℃，可实现高精度测温。 同时本系统选用LCD1602作为显示器件，能够同时显示16x02即32个字符（16列2行）。其显示清晰，并可以显示阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，满足了系统要求。 二．系统电路图 三、程序流程图 四、程序解读 注：程序分两部分。可以先用程序二读出各个器件的序列号，再将序列号填入程序一的SN[4][8]数组中，若要加入更多的器件可以扩大数组，并在程序中增加读显的循环次数。 1.程序一：已知各个器件序列号读取温度 #include<> #define uchar unsigned char #define uint unsigned int uchar TMP[4]; 0”1”0c1”2”3”4”序二：读取DS18B20序列号程序 注：读ROM时，只能有一个器件与单片机通信。可以逐个相连来读出其ROM #include<> #define uchar unsigned char #define uint unsigned int uint sn[8]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x10}; sbit DQ=P3^7;//ds18b20与单片机连接口 sbit RS=P3^0; sbit RW=P3^1; sbit EN=P3^2; void delay1ms(unsigned int ms)//延时1毫秒（不够精确的）
徐州工程学院 毕业设计（论文）开题报告 课题名称：基于单片机的住宅小区煤气 泄露实时报警器设计 学生姓名：学号： 指导教师：职称： 所在学院： 专业名称： 徐州工程学院 20 年月3日
说明 1．根据《徐州工程学院毕业设计(论文)管理规定》，学生必须撰写《毕业设计（论文）开题报告》，由指导教师签署意见、教研室审查，学院教学院长批准后实施。 2．开题报告是毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。学生应当在毕业设计（论文）工作前期内完成，开题报告不合格者不得参加答辩。 3．毕业设计开题报告各项内容要实事求是，逐条认真填写。其中的文字表达要明确、严谨，语言通顺，外来语要同时用原文和中文表达。第一次出现缩写词，须注出全称。 4．本报告中，由学生本人撰写的对课题和研究工作的分析及描述，没有经过整理归纳，缺乏个人见解仅仅从网上下载材料拼凑而成的开题报告按不合格论。 5. 课题类型填：工程设计类；理论研究类；应用（实验）研究类；软件设计类；其它。 6、课题来源填：教师科研；社会生产实践；教学；其它
课题 名称 基于单片机的住宅小区煤气泄露实时报警器设计 课题 来源 社会生产实践课题类型工程设计类 选题的背景及意义 近年来随着人民生活水平的提高，管道煤气和罐装煤气已深入到寻常百姓家。但由于使用不当或设备老化等原因导致的煤气泄漏极大地威胁着人们的生命财产安全。煤气泄漏而大量产生的一氧化碳是煤气中毒事件的根源，如采用煤气泄漏报警器就能得到及时的警示。单片机在日用电子产品中的应用越来越广泛，为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施。为了防止中毒事件再次发生，提出利用单片机系统进行有效的预防对策。为此设计出家用煤气泄漏报警控制器。 煤气泄漏的危害 一氧化碳的浓度与健康成年人中毒的可能症状 50ppm 健康成年人在八小时内可以承受的最大浓度 200ppm 2-3小时后，轻微头痛、乏力 400ppm 1-2小时内前额痛；3小时后威胁生命 800ppm 45分钟内，眼花、恶心、痉挛；2小时内失去知觉；2-3小时内死亡1600ppm 20分钟内头痛、眼花、恶心；1小时内死亡 3200ppm 5-10分钟内头痛、眼花、恶心；25-30分钟内死亡 6400ppm 1-2分钟内头痛、眼花、恶心；10-15分钟死亡 12800ppm 1-3分钟内死亡
创作编号： GB8878185555334563BT9125XW 创作者：凤呜大王*
毕业论文设计 基于51单片机的温度控制系统
摘要 在日常生活中温度在我们身边无时不在，温度的控制和应用在各个领域都有重要的作用。很多行业中都有大量的用电加热设备，和温度控制设备，如用于报警的温度自动报警系统，热处理的加热炉，用于融化金属的坩锅电阻炉及各种不同用途的温度箱等，这些都采用单片机技术，利用单片机语言程序对它们进行控制。而单片机技术具有控制和操作使用方便、结构简单便于修改和维护、灵活性大且具有一定的智能性等特 点，可以精确的控 制技术标准，提高了温控指标，也大大的提高了产品的质量和性能。 由于单片机技术的优点突出，智能化温度控制技术正被广泛地采用。本文介绍了基于单片机AT89C51 的温度控制系统的设计方案与软硬件实现。采用温度传感器DS18B20 采集温度数据，7段数码管显示温度数据，按键设置温度上下限，当温度低于设定的下限时，点亮绿色发光二极管，当温度高于设定的上限时，点亮红色发光二极管。给出了系统总体框架、程序流程图和Protel 原理图，并在硬件平台上实现了所设计功能。 关键词：单片机温度控制系统温度传感器
Abstract In daily life, the temperature in our side the ever-present, the control of the temperature and the application in various fields all have important role. Many industry there are a large number of electric heating equipment, and the temperature control equipment, such as used for alarm automatic temperature alarm systems, heat treatment furnace, used to melt metal crucible resistance furnace, and all kinds of different USES of temperature box and so on, these using single chip microcomputer, using single chip computer language program to control them. And single-chip microcomputer technology has control and convenient in operation, easy to modify and maintenance of simple structure, flexibility is large and has some of the intelligence and other characteristics, we can accurately control technology standard to improve the temperature control index, also greatly improve the quality of the products and performance. Because of the advantages of the single chip microcomputer intelligent temperature control technology outstanding, is being widely adopted. This paper introduces the temperature control based on single chip microcomputer AT89C51 design scheme of the system and the hardware and software implementation. The temperature sensor DS18B20 collection temperature data, 7 period of digital pipe display, the upper and lower limits of temperature button when temperature below the setting of the lower limit, light green leds, when the temperature is higher than the set on the limit, light red leds. Given the system framework and program flow chart and principle chart, and in Protel hardware platform to realize the function of the design. Keywords：SCM Temperature control system Temperature sensors
内蒙古科技大学虚拟仪器期末大作业 题目：虚拟仪器温度采集系统 姓名：王伍波 专业：测控技术与仪器 学号：1067112240 班级：测控10-2班 教师：肖俊生 时间：2013年6月18日
一、设计题目：虚拟仪器温度采集系统 二、设计要求： 1.连续采集温度信号，并存储 2.温度上下限报警功能，上下限可调 3.华氏、摄氏可转换显示 三、设计思路： 该设计是以计算机和单片机数据采集系统为核心，单片机数据采集系统主要完成对温度信号进行数据采集，计算机主要完成温度信号的分析、显示和控制等功能。设计中采用Intel 公司的89C51 单片机完成数据采集，采用A D 5 7 4 完成数据的A/D 转换。图2 为AD574 与89C51 单片机的接口电路。 1．设计虚拟前面板 温度监测软件设计本系统以labview8.5 作为开发工具。现以仿真数据为例来讲述系统软件对温度的监测、报警及显示功能。利用labview8.5编程使温度可以在华氏和摄氏之间随时进行切换，同时对温度实时监测。当温度超过上限要求时会及时点亮报警灯进行报警并显示每次采集过程中累加的报警次数，报警的上限值可以通过前面板的输入控件改变其值。采集进度定义为每次采集100 点。为了防止程序陷入死循环每次采集之间的时间间隔为1000ms。开始采集后在整个采集过程中可以暂停采集以便随时对温度进行观察。 2、编辑流程图 每一个程序前面板都对应着一段框图程序框图程序用
LabVIEW 图形编程语言编写．可以把它理解成传统程序的源代码。框 图程序由端口、节点、．图框和连线构成。其中端口被用来同程序前 面板的控制和显示传递数据．节点被用来实现函数和功能调用．图框 被用来实现结构化程序控制命令．而连线代表程序执行过程中的数据流．定义了框图内的数据流动方向 3、运行检验 检验是否能够完成系统的功能．改变相应参数进行进一步验证．以方便根据实际情况修改设计．从而方便实际器件的设计、调试。4、功能描述 创建一个VI程序模拟温度测量：把创建的温度计程、序 T(hermometerVI1作为一个子程序用在当前新建程序里．先前的温 度计子程序用于采集数据．而当前的程序用于显示温度曲线．并在前 面板上设定测量次数和每次测量间隔的延时；再创建一个新VI程序，进行温度测量，并把结果在波形图表上显示：利用新创建的VI程序．再输入新的字符串；据采集过程中。实时地显示数据；当采集 过程结束后，在图表上画出数据波形．并算出最大值、最小值和平 均值(此处只使用摄氏温度单位)：修改TemperatureAnalysis．VI DemoReadVohageVI程序以检测温度是否超出范围．当温度超出上限(High Limit)时，前面板上的LED点亮，并且有一个蜂鸣器发声。5、设计过程 创建一个VI程序模拟温度测量假设传感器输出电压与温度成 正比。例如．当温度为70时，传感器输出电压为0．7V。本程序也
学校代码：11517 学号：201150712117 HENAN INSTITUTE OF ENGINEERING 毕业设计（论文） 题目多路温度采集系统设计与实现 学生姓名高宇照 专业班级电气工程及其自动化1121 学号201150712117 系（部）电气信息工程学院 指导教师(职称) 张秋慧（讲师） 完成时间2012 年 5 月13日
目录 摘要................................................................................................... I ABSTRACT ........................................................................................... II 1 前言 . (1) 1.1 背景介绍 (1) 1.2 研究设计意义及目的 (1) 1.3 发展情况 (2) 1.4 本设计主要内容 (3) 2 设计任务及方案论证 (4) 2.1 设计任务 (4) 2.2 设计方案的论证 (4) 2.3系统框图设计 (6) 3 多路温度采集系统硬件电路设计 (7) 3.1系统模块及模块介绍 (7) 3.1.1 系统整体模块控制 (7) 3.1.2 模块介绍及原理 (7) 3.2 系统基本硬件组成设计 (14) 3.2.1微机芯片工作电路设计 (14) 3.2.2 温度采集电路设计 (15) 3.2.3LCD1602的显示设计 (17) 3.2.4 报警电路的设计 (18) 3.2.5 电源部分的设计 (19) 3.3 系统设计的电路结构图 (21) 4 系统的软件设计 (22) 4.1 主程序设计 (22) 4.2 子程序设计 (23) 5 系统调试与性能分析 (27) 5.1 系统调试 (27) 5.2 性能分析 (29) 结论 (31) 致谢 (32)
基于单片机的毕业论文题目有哪些 很多物联网专业的学生对单片机非常感兴趣，不光是对专业的热爱，另外由于单片机是集成电路芯片，是控制整个流程最基础的环节，大多数理科生对这种控制式设计充满着好奇，下面，我们学术堂整理了多个基于单片机的毕业论文题目，欢迎各位借鉴。 基于单片机的毕业论文题目一： 1、基于单片机的压电加速度传感器低频信号采集系统的设计 2、基于单片机的超声测距系统 3、基于C8051F005单片机的两相混合式直线步进电机驱动系统的设计 4、基于单片机的工业在线数字图像检测系统研究与实现 5、基于FPGA的8051单片机IP核设计及应用 6、基于单片机的军需仓库温湿度测控系统研究 7、单片机多主机通信模式在粮库温湿度监控系统中的应用 8、基于单片机的中小水电站闸门控制系统 9、基于单片机的正弦逆变电源研制 10、单片机实验教学仿真系统的设计与开发 11、基于单片机的温湿度检测系统的设计 12、基于单片机的蓝牙接口设计及数据传输的实现 13、基于单片机的多功能温度检测系统的设计与研究 14、基于单片机的温度控制系统的研究 15、行为导向教学策略在职校单片机课程教学中的应用研究 16、逻辑电路与单片机的虚拟实验系统设计与实现
17、基于单片机的LED显示系统 18、基于单片机的校园安防系统 19、基于MSP430单片机的红外甲烷检测仪设计及实现 20、基于高性能单片机的无线LED彩灯控制系统的设计与实现 21、基于AVR单片机教学实验板的设计 22、基于单片机的阀岛控制系统的研究 23、基于AT89S51单片机实验开发系统设计 24、基于单片机和GPRS数据传输技术的研究 25、基于HCS12单片机的智能车底层控制系统研究 26、单片机GPRS智能终端及远程工业监控技术研究 27、基于单片机的MODBUS总线协议实现技术研究 28、基于单片机的室内智能通风控制系统研究 29、基于单片机的通用控制器设计与实现 30、基于单片机控制的PTCR阻温特性测试系统的设计与实现 31、Proteus在单片机教学中的应用 32、基于单片机的变频变压电源设计 33、基于单片机的监控系统控制部分的设计 34、基于单片机的葡萄园防盗报警系统设计 35、基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现 36、基于单片机的远程抄表系统的设计与研究 37、基于单片机的温度测控系统在温室大棚中的设计与实现 38、基于单片机的高精度随钻测斜仪系统开发 39、基于16位单片机MC9S12DG128B智能车系统的设计 基于单片机的毕业论文题目二： 40、基于单片机的压力/液位控制系统的设计研究 41、单片机与Internet网络的通信应用研究 42、基于单片机控制的温室环境测控装置研究 43、具有新型接口的MCS-51单片机实验系统设计 44、基于单片机控制的直流恒流源的设计 45、基于单片机的模糊控制方法及应用研究 46、基于AT89S52单片机的煤矿瓦斯监测系统的研制 47、基于AT89C51单片机的脉象信号采集系统研究 48、基于DTMF技术的单片机远程通信系统研究 49、基于单片机的GPRS无线数据采集与传输系统的设计 50、基于单片机控制的柴油机喷油泵数据采集系统的设计与实现 51、基于谐振技术及MK单片机的多路升压器研究设计 52、基于单片机的数据串口通信 53、基于单片机的智能寻迹系统设计 54、压电式阀门定位器与单片机实验装置研制 55、基于单片机的微型电子琴研究与实现 56、基于单片机的恒温恒湿孵化器系统设计 57、基于16位单片机MC9S12XS128的两轮自平衡智能车的系统研究与开发
电子技术课程设计 题目: 简易数字温度采集系统设计 学生姓名 专业 班级 指导教师 成绩 工程技术学院 2015 年12 月
*1、前言 最近的几十年来，随着半导体技术、集成电路（IC）和微处理器技术的发展，电子技术得到了的迅猛发展，数字电路应用广泛，电子技术深入各个领域。通过这一电子技术课程设计来让我们熟悉理论知识与实践相结合的综合训练，从而达到对我们运用能力进行检查和综合素质的培养。 *1.1课程设计要求与目的 1.1.1基本设计要求与原则 本次课程设计的所选题目是简易温度数字采集系统设计。该系统的电路简单，所用的元件较少，成本低，且测量精度和可靠性较高。此温度采集系统可以测量得温度范围—55~+125℃并通过一个四位一体的7段数码管显示出来。 整个课程设计以先设计，再仿真，最后进行实物焊接与调试的步骤进行。 基本要求： 1、能够根据设计任务和指标要求，综合运用电子技术课程中所学到的理论知识与实践技能独立完成一个设计课题。 2、根据课题需要选择参考书籍，查阅手册、图表等有关文献资料。要求通过独立思考、深入钻研课程设计中所遇到的问题，培养自己分析、解决问题的能力。 3、进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，掌握合理选用的原则。 4、学会电子电路的安装与调试技能，掌握常用仪器设备的正确使用方法。利用“观察、判断、实验、再判断”的基本方法，解决实验中出现的问题。 基本原则： 1，小组团队设计不能从网上下载，自己动手编排电路，流程图，编写程序。 2，电路图必须采用PROTEL软件绘制，用multisim或者proteus软件仿真，并提交程序及结果、课程论文电子版。 1.1.2设计的基本目的
摘要 单片机已在各行业得到广泛应用，为适应更多的应用领域，厂家采取了在一块单片机芯片上集成多种功能部件和大容量存储器的方法。因而，整个应用系统不需要扩展，而体积变小、可靠性增高，使单片机成为真正意义上的单片机系统。 第一章单片机概述 单片机是单片微型计算机的简称，有时称为微控制器，是将计算机的主要功能单元集成在一个芯片中而构成的器件。由于单片机在一个芯片上集成诸多功能，因此就单项功能而言，通常都没有普通计算机强大，如计算机速度不够快、字长较短、外部可扩展接口的数量少且规模小等。但是，单片机具有体积小、价格便宜和技术成熟等优点，是各种电子产品的重要组成部分，在国民经济的各个领域发挥着重要作用。 早期的单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。此后在8031上发展出了MCS51系列单片机系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大提高。随着INTEL i960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用，32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位，并且进入主流市场。而传统的8位单片机的性能也得到了飞速提高，处理能力比起80年代提高了数百倍。目前，高端的32位单片机主频已经超过300MHz，性能直追90年代中期的专用处理器，而普通的型号出厂价格跌落至1美元，最高端[1]的型号也只有10美元。当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的Windows和Linux操作系统。 单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统，因此它得到了最多的应用。事实上单片机是世界上数量最多的计算机。现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、
单片机类 业设计 刷电子时钟的设计 刷全自动节水灌溉系统--硬件部 刷数 式温度计的设计 刷温度 控系统设计 刷基于单片机的语音提示测温系统的研究 刷简易无线电遥控系统 刷数 流 计 刷基于单片机的全自动洗衣机 刷水塔智能水 控 系统 刷温度箱模拟控 系统 刷超声波测距仪的设计 刷基于51单片机的L司号点阵显示屏系统的设计与实 16×16点阵显示屏 刷基于A切89分51单片机的数 电子时钟 刷基于单片机的步 电机的控 刷基于单片机的交流调 器设计 刷基于单片机的数 电压表的设计 刷单片机的数 钟设计 刷智能散热器控 器的设计 刷单片机打铃系统设计 刷基于单片机的交通信 灯控 电路设计 刷基于单片机的电话 程控 家用电器系统设计 刷基于单片机的安全 警器 刷基于单片机的 路抢答器设计 刷基于单片机的超声波测距系统的设计 刷基于MC分-51数 温度表的设计 刷电子体温计的设计 刷基于A切89C51的电话 程控 系统 刷基于A三R单片机幅度 调的号号分信 发生器 刷基于单片机的数控稳压电源的设计 刷基于单片机的室内一氧化碳 测及 警系统的研究 刷基于单片机的空调温度控 器设计 刷基于单片机的 编程多 能电子定时器 刷单片机的数 温度计设计 刷红外遥控密码锁的设计 刷基于61单片机的语音识别系统设计 刷家用 燃气体 警器的设计 刷基于数 温度计的多点温度检测系统 刷基于凌 单片机的语音实时采集系统设计 刷基于单片机的数 频率计的设计 刷基于单片机的数 电子钟设计 刷设施 境中温度测 电路设计 刷汽车倒车 撞 警器的设计 刷篮球赛计时记 器
刷基于单片机的家用智能总线式开关设计 刷设施 境中湿度检测电路设计 刷基于单片机的音乐合成器设计 刷设施 境中二氧化碳检测电路设计 刷基于单片机的水温控 系统设计 刷基于单片机的数 温度计的设计 刷基于单片机的火灾 警器 刷基于单片机的红外遥控开关设计 刷基于单片机的电子钟设计 刷基于单片机的红外遥控电子密码锁 刷大棚温湿度自动 控系统 刷基于单片机的电器遥控器的设计 刷单片机的语音 储与 放的研究 刷基于单片机的电 热炉温度控 系统设计 刷红外遥控电源开关 刷基于单片机的 频信 发生器设计 刷基于单片机的呼叫系统的设计 刷基于PIC16F876A单片机的超声波测距仪 刷基于单片机的密码锁设计 刷单片机步 电机转速控 器的设计 刷由A切89C51控 的太 能热水器 刷 盗与恒温系统的设计与 作 刷A切89分52单片机实验系统的开发与 用 刷基于单片机控 的数 气压计的设计与实 刷智能压力传感器系统设计 刷智能定时器 刷基于单片机的智能火灾 警系统 刷基于单片机的电子式转速 程表的设计 刷 交车汉 显示系统 刷单片机数 电压表的设计 刷精密三F转换器与MC分-51单片机的接口技术 刷基于单片机的居室安全 警系统设计 刷基于89C2051 IC卡读/写器的设计 刷PC机与单片机串行通信设计 刷球赛计时计 器设计 刷 系列PCL五层电 控 系统设计 刷自动起闭光控窗帘设计 刷单片机控 交通灯系统设计 刷基于单片机的电子密码锁 刷基于51单片机的多路温度采集控 系统 刷点阵电子显示屏-- 业设计 刷超声波测距仪-- 业设计 刷单片机对玩 小车的智能控 业设计论文 刷基于单片机控 的电机交流调速 业设计论文
西安文理学院物理与机械电子工程学院课程设计任务书
目录 摘要 (3) 1 引言 (3) 1.1课题背景 (3) 1.2研究内容和意义 (5) 2 芯片介绍 (5) 2.1 DS18B20概述 (5) 2.1.1 DS18B20封装形式及引脚功能 (6) 2.1.2 DS18B20内部结构 (6) 2.1.3 DS18B20供电方式 (9) 2.1.4 DS18B20的测温原理 (10) 2.1.5 DS18B20的ROM命令 (11) 2.2 AT89C52概述 (13) 2.2.1单片机AT89C52介绍 (13) 2.2.2功能特性概述 (13) 3 系统硬件设计 (13) 3.1 单片机最小系统的设计 (13) 3.2 温度采集电路的设计 (14) 3.3 LED显示报警电路的设计 (15) 4 系统软件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 4.1 流程图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 4.2 温度报警器程序．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16 4.3 总电路图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 19 5总结 (20)
摘要 随着时代的进步和发展，温度的测试已经影响到我们的生活、工作、科研、各个领域，已经成为了一种非常重要的事情，因此设计一个温度测试的系统势在必行。 本文主要介绍了一个基于AT89C52单片机的数字温度报警器系统。详细描述了利用数字温度传感器DS18B20开发测温系统的过程，重点对传感器在单片机下的硬件连接，软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析，对各部分的电路也一一进行了介绍，该系统可以方便的实现温度的采集和报警，并可以根据需要任意上下限报警温度，它使用起来相当方便，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点，适合于我们日常生活和工、农业生产中的温度测量，也可以当做温度处理模块潜入其他系统中，作为其他主系统的辅助扩展。DS18B20与AT89C52结合实现最简温度报警系统，该系统结构简单，抗干扰能力强，适合于恶劣环境下进行现场温度测量，有广泛的应用前景。 关键词：单片机；温度检测；AT89C52;DS18B20; 1 引言 1.1课题背景 温度是工业对象中主要的被控参数之一，如冶金、机械、食品、化工各类工业生产中，广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等，对工件的温度处理要求严格控制。随着科学技术的发展，要求温度测量的范围向深度和广度发展，以满足工业生产和科学技术的要求。 基于AT89C51单片机提高了系统的可移植性、扩展性，利于现代测控、自动化、电气技术等专业实训要求。以单片机为核心设计的温度报警器，具有安全可靠、操作简单方便、智能控制等优点。 温度对于工业生产如此重要，由此推进了温度传感器的发展。温度传感器主要经过了三个发展阶段[1]： （1）模拟集成温度传感器。该传感器是采用硅半导体集成工艺制成，因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器。此种传感器具有功能单一(仅测量温度)、
基于采用AT89S51单片机和LM35温度传感器的温度采集显示系统设计随着电子和传感技术的快速发展，温度的测量和控制在民用、工业以及航空航天技术等领域，等到了广泛应用。小型的、低功耗的、廉价的、可靠性高的温度传感器引起了人们的广泛关注。在实际生产、生活等领域中，温度是环境因素不可或缺的一部分，对温度进行及时精确的控制和检测显得尤为重要。本文基于AT89S51单片机，采用 LM35温度传感器，设计了一种灵敏度较高，抗干扰能力强，工作稳定可靠的温度采集显示系统。 1、系统结构及工作原理温度采集显示系统电路由温度采集模块、A/D转换模块、单片机控制模块、数码管显示模块和下载模块组成。电路工作原理是：首先由LM35温度传感器采集外界环境的温度，经LM358放大10倍后以电压形式输入到A/D采样电路，由A/D 转换器TLC549将温度的数字量值传送给单片机系统，再有单片机系统驱动数码管显示温度。本文设计的基于LM35的单片机温度采集显示系统的温度测量范围为25℃～80℃温度采集显示系统电路是一个开环控制系统系统原理框图如图1示： 2、系统核心硬件电路设计系统核心硬件电路设计主要包含温度采集模块的设计、A/D转换模块的设计、单片机控制模块的设计、数码管显示模块的设计和下载模块的设计。 2.1、采集模块的设计 传感器是信号输入的第一个环节，也是整个测试系统性能的关键环节之一，因此对传感器的正确选用显得尤为重要。在本系统中，温度采集模块的核心硬件采用LM35温度传感器，该器件有很高的工作精度和较宽的线性工作范围，其输出电压与摄氏温度线性成比例，温度每上升1℃，电压上升10ms。LM35无需外部校准，可以提供±1/4℃的常用室温精度。从经济适用等多方面考虑，系统采用LM35温度传感器和LM358放大电路进行温度采集模块的设计，设计原理图如图2 所示。图2中，经过LM35传感器采集后的微弱电压通过LM358 放大电路放大10倍后送入单片机。 2.2、/D 转换模块的设计
J I A N G S U U N I V E R S I T Y 《嵌入式项目应用实践》 恭喜你 学院名称：计算机科学与通信工程学院 班级：计院的孩子 小组成员：雷锋 教师姓名：你猜猜 2016年 5 月 10日
一．实验题目 多路温度采集系统的设计。 二．实验要求 a)使用PROTEUS 8和ARDUINO IDE 进行硬件电路设计和MCU程序设 计 b)使用ALTIUM DXP 进行PCB版图设计 c)三个人一组，完成项目。每组交一份报告，一份PPT并答辩。 1.使用PROTEUS 8和ARDUINO IDE 进行硬件电路设计和MCU程序设计： 将三种温度采集的温度值显示在屏幕上，同时利用串口输出温度值。 d)分别使用LM35、DS18B20、MAX6657器件进行温度采集，使用ARDUINO 设计MCU程序。 e)时用拨动开关进行温度来源选择，开关导通时，对应LED点亮，采到的 温度要输出到液晶屏和串口。即最多可以同时显示3个器件采集的温度，最少1个。当一个都没选时，用蜂鸣器提示。 f)设计时可能数字引脚不够，此时，A0可以做为14脚处理，A1做为15 脚，以此类推。 2.使用ALTIUM DXP进行PCB版图设计 a)在DXP中绘制原理图。 b)注意：DXP中没有MAX6675芯片，需自己创建原理图元件和PCB封装。 c)液晶屏用合适的接线座替代或自行设计。 d)增加电源变压器插座(假设输入为8V)和LM7805稳压芯片将电压稳定在 5V，并做为系统供电。 e)进行PCB版图设计，即进行PCB层数设置、元件布局和布线。设计时要 考虑线宽、布线规定、防噪声设计等。 f)注意：元件位置要合理，便于用户使用。
1引言 (1) 1.1 单片机的应用背景 (1) 2 总体设计方案 (2) 2.1 功能简介 (2) 2.2 设计思路 (2) 2.3 芯片器材 (3) 3 硬件设计 (3) 3.1 AT89C51 (3) 3.1.1 AT98C51引脚图 (3) 3.1.2 AT89C51结构特点 (5) 3.2 温度获取 (5) (7) 3.3 时钟电路 (8) 3.4 温度显示电路 (8) 3.5报警电路 (10) (10) 4 程序设计 (10) 4.1 程序流程图 (11) 4.2 初始化子程序 (11) 4.3 读子程序 (12) 4.4 写子程序 (13) 4.5 数据处理子程序 (13) 4.6 显示子程序 (15) 4.7报警子程序 (17) 5 实验仿真 (18) (18) 6 总结 (19) 参考文献 (20) 附录 (21) 1引言 1.1 单片机的应用背景 目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通信与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录象机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机，更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗机械了。
世面上主要的单片机类型有Motorola 单片机、Microchip 单片机、东芝单片机、8051单片机、Atmel 单片机等。此次课设中用到的是ATMEL公司，下面着重介绍一下ATMEL公司的单片机。 ATMEL 公司是世界上著名的高性能低功耗非易失性存储器和数字集成电路的一流半导体制造公司。ATMEL 公司最令人注目的是它的EEPROM 电可擦除技术闪速存储器技术和质量高可靠性的生产技术。在CMOS 器件生产领域中，ATMEL 的先进设计水平优秀的生产工艺及封装技术一直处于世界的领先地位。这些技术用于单片机生产，使单片机也具有优秀的品质在结构性能和功能等方面都有明显的优势，ATMEL 公司的单片机是目前世界上一种独具特色。 而性能卓越的单片机它在计算机外部设备通讯设备自动化工业控制宇航设备仪器仪表和各种消费类产品中都有着广泛的应用前景。其生产的AT90系列是增强型RISC内载FLASH单片机,通常称为A VR系列。AT91M系列是基于ARM7TDMI 嵌入式处理器的ATMEL 16/32 微处理器系列中的一个新成员，该处理器用高密度的16 位指令集实现了高效的32 位RISC 结构且功耗很低。另外ATMAL的增强型51系列单片机目前在市场上仍然十分流行,其中AT89S51十分活跃。 当今社会，人们在追求高质量的生活，所以生活中离不开单片机，根据国家权威统计显示，目前我国的单片机容量达3亿片，且每年以大约20％的速度增长，但在世界市场我国的占有率还不到1％。沿海地区尤其像电子产品高度发达的深圳大部分单片机应用更是广泛，这种发展趋势也不断向内地辐射，因此，学好单片机有很重要的意义。 2 总体设计方案 2.1 功能简介 8位LED数码管直接显示DS18B20所测量的温度，超出-50~110℃范围时喇叭报警，并且对应的发光二极管开始闪烁，在温度范围内时喇叭停止报警并且数码管显示其温度，测量精度为0.5℃。 2.2 设计思路
目录 第1章设计意义及要求 (1) 1.1 设计意义 (1) 1.2 设计要求 (1) 第2章硬件设计 (2) 2.1 AT89S52芯片介绍 (2) 2.2 液晶显示器LCD1602 (3) 2.2.1 液晶显示原理 (3) 2.2.2 液晶显示器分类 (3) 2.2.3 显示原理 (3) 2.2.4 LCD1602的基本参数及引脚功能 (4) 2.3 温湿度模块DHT11介绍 (6) 2.3.1 DHT11概述 (6) 2.3.2 DHT11传感特性说明 (7) 2.3.3 DHT11封装信息 (8) 2.3.4 串行接口(单线双向) (8) 第3章设计实现 (11) 3.1 设计框图及流程 (11) 3.2 设计结果及分析 (11) 第4章设计总结 (13) 参考文献 (14) 附录 (15)
第1章设计意义及要求 1.1 设计意义 最近几年来，随着科技的飞速发展，单片机领域正在不断的走向社会各个角落，还带动传统控制检测日新月异更新。在实时运作和自动控制的单片机应用到系统中，单片机如今是作为一个核心部件来使用，仅掌握单片机方面知识是不够的，还应根据其具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。 现代社会越来越多的场所会涉及到温度与湿度并将其显示。由于温度与湿度不管是从物理量本身还是在实际人们的生活中都有着密切的关系，例如：冬天温度为18至25℃，湿度为30%至80%；夏天温度为23至28℃，湿度为30%至60%。在此范围内感到舒适的人占95%以上。在装有空调的室内，室温为19至24℃，湿度为40%至50%时，人会感到最舒适。如果考虑到温、湿度对人思维活动的影响，最适宜的室温度应是工作效率高。18℃，湿度应是40%至60%，此时，人的精神状态好，思维最敏捷。所以，本课程设计就是通过单片机驱动LCD1602，液晶显示温湿度，通过此设计，可以发现本设计有一定的扩展性，而且可以作为其他有关设计的基础。如何高效、稳定地对数据（包括温度、湿度光线、压力等项目）进行实时采集对于现代的企业、工厂、研究所等对数据精度要求较高的单位具有非常重要的意义。 1.2 设计要求 本系统设计采用温度和湿度作为采集对象，是以单片机为核心的温度、湿度采集、数字显示系统，用液晶显示出当前温度、湿度的信息。以此了解AT89S52芯片为核心外接温度传感器和湿度传感器模块在液晶显示屏上显示当前的温度和湿度的过程。
基于51单片机的多路温度采集控制系统设计 前言： 随着现代信息技术的飞速发展，温度测量控制系统在工业、农业及人们的日常生活中扮演着一个越来越重要的角色，它对人们的生活具有很大的影响，所以温度采集控制系统的设计与研究有十分重要的意义。 本次设计的目的在于学习基于51单片机的多路温度采集控制系统设计的基本流程。本设计采用单片机作为数据处理与控制单元，为了进行数据处理，单片机控制数字温度传感器，把温度信号通过单总线从数字温度传感器传递到单片机上。单片机数据处理之后，发出控制信息改变报警和控制执行模块的状态，同时将当前温度信息发送到LED进行显示。本系统可以实现多路温度信号采集与显示，可以使用按键来设置温度限定值，通过进行温度数据的运算处理，发出控制信号达到控制蜂鸣器和继电器的目的。 我所采用的控制芯片为AT89c51，此芯片功能较为强大，能够满足设计要求。通过对电路的设计，对芯片的外围扩展，来达到对某一车间温度的控制和调节功能。 关键词：温度多路温度采集驱动电路 正文： 1、温度控制器电路设计 本电路由89C51单片机温度传感器、模数转换器ADC0809、窜入并出移位寄存器74LS164、数码管、和LED显示电路等组成。由热敏电阻温度传感器测量环境温度，将其
电压值送入ADC0809的IN0通道进行模数转换，转换所得的数字量由数据端D7-D0输出到89C51的P0口，经软件处理后将测量的温度值经单片机的RXD端窜行输出到74LS164，经74LS164 窜并转换后，输出到数码管的7个显示段，用数字形式显示出当前的温度值。89C51的P2.0、P2.1、P2.2分别接入ADC0809通道地址选择端A、B、C，因此ADC0809的IN0通道的地址为F0FFH。输出驱动控制信号由p1.0输出，4个LED为状态指示，其中，LED1为输出驱动指示，LED2为温度正常指示，LED3为高于上限温度指示，LED4为低于下限温度指示。当温度高于上限温度值时，有p1.0输出驱动信号，驱动外设电路工作，同时LED1亮、LED2灭、LED3亮、LED4灭。外设电路工作后，温度下降，当温度降到正常温度后，LED1亮、LED2亮、LED3灭、LED4灭。温度继续下降，当温度降到下限温度值时，p1.0信号停止输出，外设电路停止工作，同时LED1灭、LED2灭、LED3灭、LED4亮。当外设电路停止工作后，温度开始上升，接着进行下一工作周期。 2、温度控制器程序设计 本软件系统有1个主程序，6个子程序组成。6个子程序为定时/计数器0中断服务程序、温度采集及模数转换子程序ADCON、温度计算子程序CALCU、驱动控制子程序DRVCON、十进制转换子程序METRICCON及数码管显示子程序DISP。 （1）主程序 主程序进行系统初始化操作，主要是进行定时/计数器的初始化。 （2）定时/计数器0中断服务程序 应用定时计数器0中断的目的是进行定时采样，消除数码管温度显示的闪烁现象，用户可以根据实际环境温度变化率进行采样时间调整。每当定时时间到，调用温度采集机模数转换子程序ADCON，得到一个温度样本，并将其转换为数字量，传送给89C51单片机，