基于51單片機(jī)的溫度控制

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1、基 于 51單 片 機(jī) 溫 度 報(bào) 警 器 的 設(shè) 計(jì)組 長(zhǎng) ：組 員 ：專 業(yè) ： 電 子 信 息 工 程班 級(jí) ： 電 子 2班 目 錄 1 引言第 一章 2 芯片及原理第 二章 3 溫度采集電路的設(shè)計(jì)第 三 章 4 總結(jié)第 四章 第 五章 5 參考文獻(xiàn) 1 .1 設(shè) 計(jì) 背 景 溫 度 是 工 業(yè) 對(duì) 象 中 主 要 的 被 控 參 數(shù) 之 一 ， 如冶 金 、 機(jī) 械 、 食 品 、 化 工 各 類 工 業(yè) 生 產(chǎn) 中 ， 廣泛 使 用 的 各 種 加 熱 爐 、 熱 處 理 爐 、 反 應(yīng) 爐 等 ，對(duì) 工 件 的 溫 度 處 理 要 求 嚴(yán) 格 控 制 。 隨 著 科 學(xué) 技術(shù) 的

2、 發(fā) 展 ， 要 求 溫 度 測(cè) 量 的 范 圍 向 深 度 和 廣 度發(fā) 展 ， 以 滿 足 工 業(yè) 生 產(chǎn) 和 科 學(xué) 技 術(shù) 的 要 求 ?；?于 AT8 9 C5 1 單 片 機(jī) 提 高 了 系 統(tǒng) 的 可 移 植 性 、 擴(kuò)展 性 ， 利 于 現(xiàn) 代 測(cè) 控 、 自 動(dòng) 化 、 電 氣 技 術(shù) 等 專業(yè) 實(shí) 訓(xùn) 要 求 。 以 單 片 機(jī) 為 核 心 設(shè) 計(jì) 的 溫 度 報(bào) 警 器 ， 具 有 安 全 可 靠 、 操 作 簡(jiǎn) 單 方 便 、 智 能 控 制等 優(yōu) 點(diǎn) 。設(shè) 計(jì) 背 景 第 一 章 ： 引 言 設(shè)計(jì)方案 總 體 設(shè) 計(jì) 方 案 采 用 AT89C52單 片 機(jī) 作 控

3、制 器 ， 溫度 傳 感 器 選 用 DS18B20來(lái) 設(shè) 計(jì) 數(shù) 字 溫 度 計(jì) ， 系 統(tǒng)由 5個(gè) 模 塊 組 成 ： 主 控 制 器 、 測(cè) 溫 電 路 、 顯 示 電路 、 控 制 電 路 、 報(bào) 警 及 指 示 電 路 。 主 控 制 器 由 單片 機(jī) AT89C52實(shí) 現(xiàn) ， 測(cè) 溫 電 路 由 DS18B20溫 度 傳 感器 實(shí) 現(xiàn) ， 顯 示 電 路 由 4位 LED數(shù) 碼 管 直 讀 顯 示 ,，報(bào) 警 指 示 電 路 由 蜂 鳴 器 和 發(fā) 光 二 級(jí) 管 構(gòu) 成 ， 控 制電 路 由 按 鍵 構(gòu) 成 。 本 設(shè) 計(jì) 所 使 用 的 數(shù) 字 溫 度 計(jì) 與傳 統(tǒng) 的 溫 度

4、 計(jì) 相 比 ， 具 有 讀 數(shù) 方 便 ， 測(cè) 溫 范 圍 廣 ，測(cè) 溫 準(zhǔn) 確 等 特 點(diǎn) ， 其 輸 出 溫 度 采 用 數(shù) 字 顯 示 ， 主要 用 于 對(duì) 溫 度 的 精 度 要 求 較 高 的 場(chǎng) 所 ， 或 科 研 實(shí)驗(yàn) 室 使 用 ， 并 且 加 有 報(bào) 警 裝 置 ， 超 過(guò) 限 制 溫 度 可發(fā) 出 報(bào) 警 信 號(hào) ， 還 可 以 調(diào) 整 報(bào) 警 上 下 限 溫 度 。 該設(shè) 計(jì) 控 制 器 使 用 單 片 機(jī) AT89C52， 測(cè) 溫 傳 感 器 使用 DS18B20， 用 4位 共 陽(yáng) 極 LED數(shù) 碼 管 以 I/O口 傳 送數(shù) 據(jù) ， 實(shí) 現(xiàn) 溫 度 顯 示 ， 能

5、 準(zhǔn) 確 達(dá) 到 以 上 要 求 。1 .2 設(shè) 計(jì) 方 案 1 .3 設(shè) 計(jì) 意 義本溫度報(bào)警器以AT8 9 C5 1 單片機(jī)為控制核心,由一數(shù)字溫度傳感器DS1 8 B2 0 測(cè)量被控溫度，結(jié)合7 段LED以及驅(qū)動(dòng)LED的7 4 LS2 4 5 組合而成。當(dāng)被測(cè)量值超出預(yù)設(shè)范圍則發(fā)出警報(bào)，且精度高，適用于大多數(shù)工業(yè)生產(chǎn)以及教育教學(xué)領(lǐng)域。溫度是一種最基本的環(huán)境參數(shù)，它是與人類的生活、工作關(guān)系最密切的物理量，也是各門(mén)學(xué)科與工程研究設(shè)計(jì)中經(jīng)常遇到和必須精確測(cè)量的物理量。從工業(yè)爐溫、環(huán)境氣溫到人體 溫度；從空間、海洋到家用電器，各個(gè)技術(shù)領(lǐng)域都離不開(kāi)測(cè)溫和控溫。因此，研究溫度的測(cè)量和控制方法具有重要

6、的意義。設(shè) 計(jì) 意 義 利用溫度傳感器芯片監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度，將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)傳送到單片機(jī)內(nèi)部，單片機(jī)通過(guò)對(duì)溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，利用四位八段數(shù)碼管顯示環(huán)境溫度，并利用蜂鳴器和發(fā)光二極管發(fā)出超限警報(bào)信號(hào)。通過(guò)按鍵操作可以改變報(bào)警溫度的上下限。設(shè)計(jì)原理1 .4 實(shí) 驗(yàn) 原 理 第 二 章 ： 芯 片 及 原 理89C52是 INTEL公 司 MCS-51系 列 單 片 機(jī) 中 基 本 的 產(chǎn) 品 ，它 采 用 INTEL公 司 可 靠 的 CHMOS工 藝 技 術(shù) 制 造 的 高 性 能 8位 單 片 機(jī) ， 屬 于 標(biāo) 準(zhǔn) 的 MCS-51的 HCMOS產(chǎn) 品 。 它 結(jié) 合 了HMOS的 高

7、速 和 高 密 度 技 術(shù) 及 CHMOS的 低 功 耗 特 征 ， 它 基于 標(biāo) 準(zhǔn) 的 MCS-51單 片 機(jī) 體 系 結(jié) 構(gòu) 和 指 令 系 統(tǒng) ， 屬 于80C51增 強(qiáng) 型 單 片 機(jī) 版 本 ， 集 成 了 時(shí) 鐘 輸 出 和 向 上 或 向下 計(jì) 數(shù) 器 等 更 多 的 功 能 ， 適 合 于 類 似 馬 達(dá) 控 制 等 應(yīng) 用場(chǎng) 合 。 89C52內(nèi) 置 8位 中 央 處 理 單 元 、 256字 節(jié) 內(nèi) 部 數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 器 RAM、 8k片 內(nèi) 程 序 存 儲(chǔ) 器 （ ROM） 32個(gè) 雙 向 輸 入 /輸 出 (I/O)口 、 3個(gè) 16位 定 時(shí) /計(jì) 數(shù) 器 和 5

8、個(gè) 兩 級(jí) 中 斷 結(jié)構(gòu) ， 一 個(gè) 全 雙 工 串 行 通 信 口 ， 片 內(nèi) 時(shí) 鐘 振 蕩 電 路 。 此外 ， 89C52還 可 工 作 于 低 功 耗 模 式 ， 可 通 過(guò) 兩 種 軟 件 選擇 空 閑 和 掉 電 模 式 。 在 空 閑 模 式 下 凍 結(jié) CPU而 RAM定 時(shí)器 、 串 行 口 和 中 斷 系 統(tǒng) 維 持 其 功 能 。 掉 電 模 式 下 ， 保存 RAM數(shù) 據(jù) ， 時(shí) 鐘 振 蕩 停 止 ， 同 時(shí) 停 止 芯 片 內(nèi) 其 它 功 能 。89C52有 PDIP(40pin)和 PLCC(44pin)兩 種 封 裝 形 式 。2.1 單 片 機(jī) 2 .2 D

9、S1 8 B2 0 封 裝 形 式 及 引 腳 功 能DS1 8 B2 0 的 外 形 如 一 只 三 極 管 ，引 腳 名 稱 及 作 用 如 下 ：GND:接 地 端 。DQ： 數(shù) 據(jù) 輸 入 /輸 出 腳 ， 與 TTL電平 兼 容 。VDD： 可 接 電 源 ， 也 可 接 地 。 因?yàn)?每 只 DS1 8 B2 0 都 可 以 設(shè) 置 成 兩種 供 電 方 式 ， 即 數(shù) 據(jù) 總 線 供 電 方式 和 外 部 供 電 方 式 。 采 用 數(shù) 據(jù) 總線 供 電 方 式 時(shí) VDD接 地 ， 可 以 節(jié)省 一 根 傳 輸 線 ， 但 完 成 數(shù) 據(jù) 測(cè) 量的 時(shí) 間 較 長(zhǎng) ； 采 用

10、外 部 供 電 方 式 則 VDD接 +5 V， 多 用 一 根 導(dǎo) 線 ， 但測(cè) 量 速 度 較 快 。 2 .3 DS1 8 B2 0 內(nèi) 部 結(jié) 構(gòu)6 4 位 ROM和 單 線 接口 存 儲(chǔ) 和 控 制 邏 輯 高 速緩 存器 溫 度 傳 感 器高 溫 觸 發(fā) 器 TH 低 溫 觸 發(fā) 器 TL匹 配 寄 存 器8 位 CRC發(fā) 生 器電源檢 測(cè)CDQVDD 內(nèi) 部 電源 VDD DS18B20內(nèi) 部 結(jié) 構(gòu) 2 .4 DS1 8 B2 0 的 測(cè) 溫 原 理 2 .5 單 片 機(jī) AT8 9 C5 2 介 紹AT8 9 C5 2 是 一 個(gè) 低 電 壓 ， 高 性 能 CMOS8 位

11、單 片 機(jī) ， 片 內(nèi) 含 8 k bytes的 可 反 復(fù) 擦 寫(xiě) 的 Flash只 讀 程 序 存 儲(chǔ) 器 和 2 5 6 bytes的 隨 機(jī) 存 取 數(shù) 據(jù)存 儲(chǔ) 器 （ RAM） ， 器 件 采 用 ATMEL公 司 的 高 密 度 、 非 易 失 性 存 儲(chǔ) 技術(shù) 生 產(chǎn) ， 兼 容 標(biāo) 準(zhǔn) MCS-5 1 指 令 系 統(tǒng) ， 片 內(nèi) 置 通 用 8 位 中 央 處 理 器 和Flash存 儲(chǔ) 單 元 ， AT8 9 C5 2 單 片 機(jī) 在 電 子 行 業(yè) 中 有 著 廣 泛 的 應(yīng) 用 。2 .6 主 要 功 能 特 性1 、 兼 容 MCS5 1 指 令 系 統(tǒng) 2 、 8

12、k可 反 復(fù) 擦 寫(xiě) (大 于 1 0 0 0 次 ） Flash ROM； 3 、 3 2 個(gè) 雙 向 I/O口 ； 4 、 2 5 6 x8 bit內(nèi) 部 RAM； 5 、 3 個(gè) 1 6 位 可 編 程 定 時(shí) /計(jì) 數(shù) 器 中 斷 ； 6 、 時(shí) 鐘 頻 率 0 -2 4 MHz； 7 、 2 個(gè) 串 行 中 斷 ， 可 編 程 UART串 行 通 道 ； 8 、 2 個(gè) 外 部 中 斷 源， 共 8 個(gè) 中 斷 源 ； 9 、 2 個(gè) 讀 寫(xiě) 中 斷 口 線 ， 3 級(jí) 加 密 位 ； 1 0、 低 功 耗 空 閑 和 掉 電 模 式 ， 軟 件 設(shè) 置 睡 眠 和 喚 醒 功 能

13、； 1 1 、有 PDIP、 PQFP、 TQFP及 PLCC等 幾 種 封 裝 形 式 ， 以 適 應(yīng) 不 同 產(chǎn) 品 的 需 求 。 第 三 章 溫 度 采 集 電 路 的 設(shè) 計(jì)溫 度 采 集 電 路 部 分 ， 采 用 數(shù) 字 溫 度 傳 感器 DS1 8 B2 0 進(jìn) 行 溫 度 采 集 。 DS1 8 B2 0 是DALLAS公 司 生 產(chǎn) 的 一 線 式 數(shù) 字 溫 度 傳 感器 ， 具 有 3 個(gè) 引 腳 ； 溫 度 側(cè) 量 范 圍 為 -5 5 +1 2 5 ， 測(cè) 量 精 度 為 0 .5 ； 被測(cè) 溫 度 用 符 號(hào) 擴(kuò) 展 的 1 6 位 數(shù) 字 量 方 式 串行 輸

14、出 ； CPU只 需 用 一 個(gè) 端 口 線 就 可 以與 DS1 8 B2 0 通 信 。 溫 度 采 集 電 路 如 圖 3 .2 LED顯 示 報(bào) 警 電 路 的 設(shè) 計(jì)LED數(shù) 碼 管 與 單 片 機(jī) 的 P0 口 相 連 ， 單 片 機(jī) 將 采 集 到 的 溫 度 值轉(zhuǎn) 化 為 與 數(shù) 碼 管 對(duì) 應(yīng) 的 數(shù) 據(jù) ， 通 過(guò) P0 口 輸 出 顯 示 。 即 信 號(hào) 通過(guò) 譯 碼 管 的 端 口 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g 、 dp 端 來(lái) 控 制 每 段 譯碼 管 的 亮 滅 與 否 ， 同 時(shí) 通 過(guò) 端 口 1 、 2 、 3 、 4 四 個(gè) 端 口 來(lái) 控制 四 個(gè) 譯 碼 管 。 在 本 次 設(shè) 計(jì) 中 ， 用 集 成 芯 片 7 4 HC2 4 5 驅(qū) 動(dòng) 數(shù)碼 管 。 同 時(shí) 當(dāng) 采 集 到 的 溫 度 值 超 過(guò) 所 設(shè) 置 的 范 圍 時(shí) ， 單 片 機(jī) 會(huì) 輸 出 一 信 號(hào) ， 通 過(guò) 三 極 管 放 大 后 驅(qū) 動(dòng) 蜂 鳴 器 發(fā) 出 報(bào) 警 信 號(hào) 。LED數(shù) 碼 管 報(bào) 警 電 路“ ” 3 .3 實(shí) 物 圖 3 .4 設(shè) 計(jì) 程 序 第 四 章 ： 總 結(jié) 第 五 章 ： 參 考 文 獻(xiàn) 致 謝