1、1基于单片机的实时温度监控系统设计外文翻译毕业设计论文导读：就爱阅读网友为您分享以下“基于单片机的实时温度监控系统设计外文翻译毕业设计论文”资讯，希望对您有所帮助，感谢您对 的支持!安徽建筑工业学院毕 业 设 计 (论 文)专 业 电气工程及其自动化 班 级 07 电气（1） 课 题 基于单片机的实时温度监控系统设计安徽建筑工业学院毕业论文 基于单片机的实时温度监控系统设计22 基于单片机的实时温度监控系统设计摘 要本文所介绍的是一种采用单总线数字式的温度传感器DS18B20 与 AT89S52 单片机组成的新型温度测量系统，并使用 LED 数码管显示器将所测温度显示出来。该系统以 AT89
2、S52 单片机为控制核心，利用新型一线制温度传感器 DS18B20 测量温度值，实现环境温度的检测和报警。系统测温范围为-40+85，测量精度为 0.5。用户可以自定义报警上、下限，一旦温度超过极限值，单片机便启动声光报警系统。该系统精度高、测温范围广、报警及时，可广泛应用于基于单片机的温报警场合。关键词：AT89S52 单片机；温度测量；DS18B20；声光报警；数码管显示安徽建筑工业学院毕业论文 基于单片机的实时温度监控系统设计3Design of Real-time Temperature Monitoring System Based on Single Chip Microcompu
3、ter3AbstractDescribed in this paper is a single-bus digital temperature sensor DS18B20 AT89S52 single chip with a new temperature measuring system，and use the LED digital display will display the measured temperature. The AT89S52 microcontroller for the control system to the core ，Temperature sensor
4、 system using a new first-line temperature measurement DS18B20，achieve environmental temperature detection and alarm. Temperature measurement range is -40 - +85 , measurement accuracy of 0.5 . Users can customize the alarm, the lower limit，Once the temperature exceeds the limit, the microcontroller
5、will start the sound and light alarm system. The system of high precision, wide temperature range, the alarm in time, can be widely used in microcontroller-based temperature alarm occasions.Key words: AT89S52 microcontroller; temperature measurement; DS18B20; sound and light alarms; digital display4
6、安徽建筑工业学院毕业论文 基于单片机的实时温度监控系统设计 4目 录摘 要 . 2Abstract . 3目 录 4第一章 前言 . 5第二章 监控系统主要元器件简介 . . 62.1 AT89S52 单片机的组成结构及功能 . 62.1 .1 AT89S52 单片机的主要功能 62.1.2 AT89S5 单片机的封装及其引脚功能说明 . 72.1.3 外接晶振或外部振荡器引脚 . 92.1.4 AT89S52 复位 . 92.2 温度测量传感器 DS18B20 介绍 1052.2.1 DS18B20 简介 102.2.2 DS18B20 的引脚、封装和结构 102.2.3 寄生电源 . .
7、122.2.4 温度测量原理 . . 122.3 四位连体数码管 SM410564 . 13第三章 系统硬件电路设计 . 153.1 单片机最小系统 . . 153.2 温度检测模块 . . 173.3 温度显示模块电路 . . 173.4 报警电路模块 173.5 基于 AT89S52 单片机的温度测量系统总电路 183.6 温度测量系统的实物图 . . 19第四章 控制系统软件设计 . . 214.1 主程序 . . 214.2 子程序 . . 224.2.1 读出温度子程序 2264.2.2 温度转换命令子程序 224.2.3 计算温度子程序 234.2.4 显示数据刷新子程序 24第五
8、章 结论 . . 25参考文献 . . 26致 谢 27附录一 英文文献 . 28附录二 中文翻译 . 37安徽建筑工业学院毕业论文 基于单片机的实时温度监控系统设计 5第一章 前言温度是一种最基本的环境参数，对于我们来说，不仅仅是一个量的反映，更能直接影响作用到我们的生活中，人民的生活与环境的温度息息相关，在工业生产过程中需要实时测量温度，在农业生产中也离不开温度的测量。我们身边大自然中动植物的生存繁衍与周围环境的温度也息息相关。工农业生产、科学研究对温度也都有较高的要求，如石油、化工、冶金、纺织、机械制造等行业，有些特殊的行业，比如航空航天类行业对温度就有一个更高的要求，我们常接触到的食品
9、行业中，水果、蔬菜、肉类等的保存7就需要保证一定的温度，食品加工中也需要保证相应的温度，如果空气温度不适应，极有可能产生不良反应，严重的可能直接影响到人们的生命健康。我们电子科技行业也同样离不开对温度的测量和控制，如制造大规模集成电路时就需要极精确的温度控制。工业温度的测量和控制在激光器、光纤光栅的使用及其他的工农业生产和科学研究中应用广泛。因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。测量温度的关键是温度传感器。随着科技的发展，技术要求的重视，温度测量的精度也越来越被看重。所以高精度温度测量系统的研究就非常有意义。本课题使用 AT89S52 单片机结合 DS18B20 温度控制系统设计方案。要
10、求该系统能够合理有效的管理和控制外部硬件，达到实时检测、监测和控制温度的目的，形成一套智能化温度控制系统。此数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用，该设计控制器使用单片机 AT89S52，测温传感器使用 DS18B20，用 4 位共阳极 LED 数码管以并口传送数据, 实现温度显示, 能准确达到以上要求。安徽建筑工业学院毕业论文 8基于单片机的实时温度监控系统设计6 第二章 监控系统主要元器件简介2.1 AT89S52 单片机的组成结构及功能2.1 .1 AT89S52 单片机的主要功能（1）8
11、位字长 CPU ；（2）振荡器和时钟电路，全静态操作：033MHz；（3）8KB 系统内可编程 Flash 存储器；（4）256B 内部 RAM ；（5）4 个 I/O 端口共 32 线；（6）3 个 16 位定时/计数器；（7）全双工（UART ）串行口通道；（8）ISP 端口；（9）定时监视器（看门狗） ；AT89S 系列单片机的基本组成：图 1 AT89S 系列单片机的基本组成框图安徽建筑工业学院毕业论文 基于单片机的实时温度监控系统设计7 2.1.2 AT89S5 单片机的封装及其引脚功能说明9图 2 AT89S52 引脚（1）VCC ：电源电压+5V （2）GND ：接地（3）P0
12、口：P0 口是 8 位漏极开路型双向 I/O 口，其既可作为地址/数据总线复用口，又可作为通用 I/O 口使用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，该口分时转换低8 位地址和数据总线，在访问期间激活内部上拉电阻。在作为通用 I/O 口使用时：作为输出口用时，每位能驱动 8 个TTL 逻辑门电路，在驱动 NMOS 电路时 , 需外接上拉电阻。作为输入端口用时，要先向锁存器写 l ，这时输出级2 个 FET 均截止, 可用作可作为高阻抗输入。（4）P1 口：Pl 是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I O 口，Pl 的输出缓冲级可驱动（接收或输出电流）4 个TTL 逻辑门电路。对端口写“l ”，通
13、过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。（5）P2 口：P2 是一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O口，该口的输出缓冲级可驱动 4 个 TTL 逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL ） 。在访问10外部程序存储器或 16 位地址的外部数据存储器（如执行MOVX DPTR 指令）时，P2 口送出高 8 位地安徽建筑工业学院毕业论文 基于单片机的实时温度监控系统设计 8 址数据。
14、在访问8 位地址的外部数据存储器（如执行 MOVX Ri 指令）时，P2 口线上的内容在整个访问期间不改变。（6）P3 口：P3 口是一个带有内部上拉电阻的 8 位双向I/0 口。P3 口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL 逻辑门电路。对 P3 口写入“l ”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。作输入端口时，被外部拉低的P3 口将用上拉电阻输出电流（IIL ） 。P3 口除了作为一般的 I 0 口线外，更重要的用途是它的第二功能，如下表所示：端口引脚第二功能P3.0 RXD 串行输入口P3.1 TXD 串行输出口P3.2 INT0 外部中断 0P3.3 INT1 外部中断
15、1P3.4 T0 定时计数器 0 外部输入P3.5 T1 定时计数器 1 外部输入P3.6 WR 写选通11P3.6 RD 读选通（7）EA/VPP ：外部访问允许端。EA 端保持低电平时，CPU 访问外部程序存储器；EA 端保持高电平时， CPU 则执行内部程序存储器中的指令。F1ash 存储器编程时，该引脚加上+12V 的编程电压 Vpp 。（8）RST ：复位输入。当振荡器工作时，RST 引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。（9）ALE PROG ：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE （地址锁存允许）用于锁存地址的低 8 位字节。即使不访问外部存储器，ALE 仍以时钟振
16、荡频率的16 输出固定的正脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。每当访问外部数据存储器时将跳过一个 ALE 脉冲。(10)XTAL1：振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。(11) XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。外接石英晶体（或陶瓷谐振器）及电容 C1、C2 接在放大器的反馈回路中构成并联振荡电路。对外接电容 C1、C2 没有十分严格的要求，如果使用石英晶体，推荐电容值为 30pF 10pF12安徽建筑工业学院毕业论文 基于单片机的实时温度监控系统设计9 2.1.3 外接晶振或外部振荡器引脚XTALl ：当外接晶振时，接外部晶体的一个引脚。片内振荡器由一个单级反相器组成，X
17、TALl 为反相器的输入。当外部振荡器提供时钟信号时，则由 XTALl 段输入。XTAL2：接外部晶体的另一个引脚。片内为单级反相器的输出。当由外部时钟源提供时钟信号时，则本引脚浮空。图 3 时钟电路2.1.4 AT89S52 复位复位是单片机的初始化操作。其主要功能是把 PC 初始化为 0000H ，使 CPU 从 0000H 单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复位键重新启动。MCS-5l 系列单片机的复位引脚 RST(全称 RESET) 出现2 个机器周期以上的高电平时，单片机就执行复位操作。如果 RST 持
18、续为高电平，单片机就处于循环复位状态。复位操作的两种基本形式为上电复位和上电或开关复位。上电复位要求接通电源后，自动实现复位操作；上电或开关复13位要求电源接通后，单片机自动复位，并且在单片机运行期间，用开关操作也能使单片机复位。上电后，由于电容C 的充电和反相门的作用，使 RST 持续一段时间的高电平。当单片机已在运行当中时，按下复位键 K 后松开，也能使RST 为一段时间的高电平，从而实现上电或开关复位的操作安徽建筑工业学院毕业论文 基于单片机的实时温度监控系统设计10图 4 复位电路2.2 温度测量传感器 DS18B20 介绍2.2.1 DS18B20 简介本文所采用的温度传感器是美国
19、DALLAS 公司生产的单线数字温度传感器 DS18B20，具有微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强、易配微处理器等优点，特别适合于构成多点温度测控系统，可直接将温度转化成串行数字信号供微机处理，而且每片 DS18B20 都有唯一的产品号并可存入其 ROM 中，以使在构成大型温度测控系统时在单线上挂任意多个 DS18B20 芯片。从 DS18B20 读出或写入14DS18B20 信息仅需要一根口线，共读写及温度变换功率来源于数据总线，该总线本身也可以向所挂接的 DS18B20 供电，而无需额外电源。DS18B20 能提供九到十二位温度读数，它无需任何外围硬件即可方便地构成温度检测系统2.2.2
20、 DS18B20 的引脚、封装和结构DS18B20 采用 3 脚 PR-35 封装或 8 脚 SOIC 封装，管脚排列如图 5。图中 GND 为地；I/O 为数据输入/输出端（即单线总线） ，该脚为漏极开路输出，常态下呈高电平；VDD 是外部+5V电源端，不用时应接地；NC 为空脚。 DS18B20 主要性能如下：（1）零待机功耗；（2）无须外部器件；（3）温度以 9 到 12 位数字量读出；（4）独特的单线接口仅需要一个端口进行通信；安徽建筑工业学院毕业论文 基于单片机的实时温度监控系统设计11 （5）用户可定义的非易失性温度报警设置；（6）多个 DS18B20 可以并联在唯一的三线上，实现
21、多点组网；15（7）可通过数据线供电，电压范围为 3.05.5V ；（8）报警搜索命令识别标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件；（9）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。图 5 DS18B20 引脚排列图 6 所示为 DS18B20 的内部框图，它主要包括寄生电源、温度传感器、64 位激光 ROM 单线接口、存放中间数据的高速暂存器（内含便笺式 RAM ） ，用于存储用户设定的温度上下限值的 TH 和 TL 解发器存储与控制逻辑、8 位循环冗余校验码（CRC ）发生器等七部分。图 6 DS18B20 方框图安徽建筑工业学院毕业论文 基于单片机的实时温度监控
22、系统设计12 2.2.3 寄生电源寄生电源由二极管 VD1、VD2 和寄生电容 C 组成。电源检测电路用于判定供电方式。寄生电源供电时，VDD 端接地，器件从单线总线上获取电源。在 I/O 线呈低电平时，改16由 C 上的电压 Vc 继续向器件供电。该寄生电源有两个优点：第一，检测远程温度时无需本地电源；第二，缺少正常电源时也能读 ROM 。若采用外部电源 VDD ，则通过VD2 向器件供电。2.2.4 温度测量原理DS18B20 通过使用在板（on-board ）温度测量专利技术来测量温度。测量电路的方框图如图 7 所示。图 7 温度测量电路DS18B20 内部的低温度系数振荡器能产生稳定的
23、频率信号 f0，高温度系数振荡器则将被测温度转换成频率信号 f 。当计数门打开时，DS18B20 对 f0 计数，计数门开通时间由高温度系数振荡器决定。芯片内部还有斜率累加器，可对频率的非线性予以被偿。测量结果存入温度寄存器中。一般情况下的温度值应为 9 位（符号点 1 位） ，可精确0.5，但因符号位扩展成高 8 位，故以 16 位被码形式读出，表 1 给出了温度和数字量的关系。安徽建筑工业学院毕业论文 基于单片机的实时温度监控系统设计1713 表 1 DS18B20 温度数字对应关系2.3 四位连体数码管 SM410564数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个
24、发光二极管单元（多一个小数点显示） ；按能显示多少个“8”可分为 1 位、2 位、4 位等等数码管；按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管。共阳数码管在应用时应将公共极 COM 接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。 。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管。共阴数码管在应用时应将公共极 COM 接到地线 GND 上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阳极为低电平时
25、，相应字段就不亮。其引脚如图 8 所示；SM410564 内部电路图如图 9 所示。图 8 SM410564 引脚图安徽建筑工业学院毕业论文 基于单片机的实时温度监控系统设计1814图 9 SM410564 内部电路图数码管要正常显示，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字，因此根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的 8 个显示笔划”a,b,c,d,e,f,g,dp” 的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极 COM 增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O 线控制
26、，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通 COM 端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的的 COM 端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为12ms ，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的 I/O 端口，而且功耗更低。19安徽建
27、筑工业学院毕业论文 基于单片机的实时温度监控系统设计15 第三章 系统硬件电路设计3.1 单片机最小系统图 10 单片机最小系统原理图单片机的时钟信号用来提供单片机片内各种微操作的时间基准，时钟信号通常用两种电路形式得到:内部振荡和外部振荡。MCS-51 单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反向放大器，引脚 XTALl 和 XTAL2 分别是此放大电器的输入端和输出端，由于采用内部方式时，电路简单，所得的时钟信号比较稳定，实际使用中常采用这种方式，在其外接晶体振荡器(简称晶振) 或陶瓷谐振器就构成了内部振荡方式，片内高增益反向放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起可构成一个自激振
28、荡器并产生振荡时钟脉冲。安徽建筑工业学院毕业论文 20基于单片机的实时温度监控系统设计16图 11 晶振电路图中外接晶体以及电容 C2 和 C1 构成并联谐振电路，它们起稳定振荡频率、快速起振的作用，其值均为 30PF 左右，晶振频率选 12MHz 。为了初始化单片机内部的某些特殊功能寄存器，必须采用复位的方式，复位后可使 CPU 及系统各部件处于确定的初始状态，并从初始状态开始正常工作。单片机的复位是靠外电路来实现的，在正常运行情况下，只要 RST 引脚上出现两个机器周期时间以上的高电平，即可引起系统复位，但如果 RST 引脚上持续为高电平，单片机就处于循环复位状态。复位后系统将输入/输出(
29、1/0) 端口寄存器置为 FFH ，堆栈指针 SP 置为 07H, SBUF 内置为不定值，其余的寄存器全部清 0，内部 RAM 的状态不受复位的影响，在系统上电时 RAM 的内容是不定的。复位操作有两种情况，即上电复位和手动(开关) 复位。本系统采用手动复位方式。图中 R1 和 C3 组成手动复位电路，其值 R 取为 10K, C 取为 10F.21图 12 复位电路安徽建筑工业学院毕业论文 基于单片机的实时温度监控系统设计17 3.2 温度检测模块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
30、是寄生电源供电方式, 如图 13 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源, 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 转换时，总线上必须有强的上拉, 上拉开启时间最大为 10 微秒. 采用寄生电源供电方式是 VDD 和 GND 端均接地 . 由于单线制只有一根线，因此发送接口必须是三态的。图 13 DS18B20 接口电路3.3 温度显示模块电路显示部分由四位数码管构成, 采用的是动态扫描方式。其中段选占用 8 个 I/O 口，而位选占用 4 个 I/O 口，段选和位选为同相驱动。这种方法由于
31、不需要对每个 LED 数码22管单独配置锁存和驱动电路，因而可简化硬件电路，当LED 数码管个数较多时，更加明显。3.4 报警电路模块将 DS18B20 读出的温度与设定的温度比较，如温度超限，单片机将 P1.0 口置 0，温度超限报警显示 LED 亮，蜂鸣器报警。18图 14 报警电路3.5 基于 AT89S52 单片机的温度测量系统总电路下图为该温度测量系统的硬件电路图图 15 测温系统的硬件电路图安徽建筑工业学院毕业论文 基于单片机的实时温度监控系统设计19 3.6 温度测量系统的实物图图 16 ISP 下载线图 17 未接电源的电路板23安徽建筑工业学院毕业论文 基于单片机的实时温度监控系统设计20图 18 电路板的背面接线图 19 正在工作的测温电路板24百度搜索“就爱阅读”,专业资料,生活学习,尽在就爱阅读网,您的在线图书馆
