基于单片机的实时温度监控系统的设计【毕业论文】.doc

1、毕业论文 - 本科 毕业论文 (设计 ) 题 目： 基于单片机的实时温度监控系统的设计 学 院： 学生姓名： 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 指导教师： 起 止 日期： 毕业论文 - 基于单片机的实时温度监控系统的设计 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 AT89C51 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 AT89C51 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 0 30 ，测量精度为 0.5 。用户可以自定义报警上、下

2、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 ： AT89C51 单片机；温度测量； DS18B20；声光报警；数码管显示 毕业论文 - ABSTRACT Described in this paper is a single-bus digital temperature sensor DS18B20 AT89C521single chip with a new temperature measuring system， and use the LED digital display will di

3、splay the measured temperature. The AT89C51 microcontroller for the control system to the core ，Temperature sensor system using a new first-line temperature measurement DS18B20， achieve environmental temperature detection and alarm. Temperature measurement range is 0 - 30 , measurement accuracy of 0

4、.5 . Users can customize the alarm, the lower limit， Once the temperature exceeds the limit, the microcontroller 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 occasio

5、ns. Key words: AT89C51 microcontroller; temperature measurement; DS18B20; sound and light alarms; digital display 毕业论文 - 目 录 前言 . 1 第 1 章 概 述 . 2 1.1 设计要求 . 2 1.2 系统工作原理 . 2 第 2 章 方案设计 . 4 2.1 单片机的选择 . 4 2.2 温度测量部分方案 . 7 2.3 四位连体数码管 . 8 第 3 章 系统硬件电路设计 . 10 3.1 单片机最小系统 . 10 3.2 温度检测模块 . 11 3.3 温度显示模块

6、电路 . 11 3.4 报警电路模块 . 12 3.5 基于 AT89C51 单片机的温度测量系统总电路 . 12 3.6 温度测量系统的实物图 . 12 第 4 章 各单元设计 . 15 4.1 键盘单元的设计 . 15 4.2 温度控制及超温和超温报警单元的设计 . 16 4.3 温度测试单元的设计 . 17 4.4 温度控制器件电路的设计 . 17 4.5 七段数码管显示单元 . 18 4.6 接口通讯单元 . 19 4.7 电源输入部分 . 20 第 5 章 程序设计 . 22 5.1 程序结构分析 . 22 5.2 主程序 . 23 5.3 子程序 . 24 5.4 测试分析 . 2

7、 错误 !未定义书签。 毕业论文 - 结论 . 27 致谢 . 28 参考文献 . 29 附录 A 程序说明 . 30 附录 B 程序清单 . 30 毕业论文 - 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行业中，水

8、果、蔬菜、肉类等的保存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 AT89C51 单片机结合 DS18B20 温度控制系统设计方案。要求该系统

9、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 AT89C51，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。 毕业论文 - 第 1 章 概 述 1.1 设计要求 设计基于单片计算机的温度控制器，用于控制温度。具体要求如下 : 1. 温度连续可调，范围为 0 -30 2. 超调量 0% 20% 3. 温度误差

10、0.5 4. 人 -机对话方便 1.2 工作原理 温度传感器 DS18B20 从设备环境的不同位置采集温度，单片机 AT89C51 获取采集的温度值 ，经处理后得到当前环境中一个比较稳定的温度值，再根据当前设定的温度上下限值，通过加热和降温对当前温度进行调整。当采集的温度经处理后超过设定温度的上限时，单片机通过三极管驱动继电器开启降温设备 (压缩制冷器 ) ，当采集的温度经处理后低于设定温度的下时 , 单片机通过三极管驱动继电器开启升温设备 (加热器 ) 。 当由于环境温度变化太剧烈或由于加热或降温设备出现故障，或者温度传感头出现故障导致在一段时间内不能将环境温度调整到规定的温度限内的时候，单

11、片机通过三极管驱动扬声器发出警笛声。 系统中将通过串口通讯连接 PC 机 存储温度变化时的历史数据，以便观察整个温度的控制过程及监控温度的变化全过程 ，原理图 1.1 如下。 毕业论文 - 图 1.1 工作原理图 AT89C51 8BIT CPU 键盘电路 DS18B20 温度芯片数据传输 数据显示 继电器 1 N 压缩制冷器 继电器 2 加热器 MAX232电平转换芯片 超温报警 PC 机 输入电源 毕业论文 - 第 2 章 方案设计 2.1 单片机的选择 一、单片机简介 1、单片机全称为单片微型计算机，是一种集成在电路，采用超大规模集成电路技术将CPU、 ROM、 RAM、多种 I/O 口

12、和中断系统、定时器 /计数器等功能集成到一个硅片上构成的小而完善的计算机系统。 单片机自动完成赋予它的任务的 过程，即一条条执行的指令的过程，所谓指令就是把要求单片机执行的各种操作用的命令的形式写下来，这是在设计人员赋予它的指令系统所决定的，一条指令对应着一种基本操作；单片机所能执行的全部指令，就是该单片机的指令系统，不同种类的单片机，其指令系统亦不同。为使单片机能自动完成某一特定任务，必须把要解决的问题编成一系列指令，这一系列指令的集合就成为程序，程序需要预先存放在具有存储功能的部件 存储器中。存储器由许多存储单元组成，就像大楼房 由 许多房间组成一样，指令就存放在这些单元里，单元里的指令取

13、出并执行就像大楼房的每个 房间的被分配到了唯一一个房间号一样，每一个存储单元也必须被分配到唯一的地址号，该地址号称为存储单元的地址，这样只要知道了存储单元的地址，就可以找到这个存储单元，其中存储的指令就可以被取出，然后再被执行。 2、单片机的应用： 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。 （ 1）在智能仪器仪表上的应用 （ 2）在工业控制中的应用 （ 3）在家用电器中的应用 （ 4）在计算机网络和通信领域中的应用 （ 5）在医疗设备领域中的应用 （ 6）在各种大型电器中的模拟块应用 （ 7）在汽车设备领域中的应 用 3、单片机的发展概况： （ 1） 4 位单

14、片机（ 1971 年 -1974 年） （ 2）低、中档 8 位机（ 1974 年 -1978 年） （ 3）高档 8 位机（ 1978 年 -1982 年） （ 4） 16 位单片机和超 8 位单片机（ 1982 年 -目前） 单片机的发展趋势向着大容量、高性能与小容量、低廉化，外围电路内装化以及 I/O接口的的增强和能耗降低等方向发展。 毕业论文 - 二、选择单片机 Intel 公司的 MCS-51 系列单片机以其面市早、控制能力强和性能价格比高等特点最先在中国得到推广应用，在国内有着很大的影响。随着单片机应用 领域的不断扩大，世界各大半导体公司相继推出与 MCS-51 相兼容或相类似的单

15、片机系列，使以 MCS-51 为内核的单片机功能更强，使用更方便。现采用美国 ATMEL 公司的 8 位的 89 系列单片机。 AT89C51 单片机是 89 系列中的标准型产品，它采用了 CMOS 工艺和 ATMEL 公司的高密度非易失性技术，其输出引脚和指令系统都与 MCS-51 系统兼容，因此， AT89C51 单片机是一种功能强、灵活性高的单片机。 三、 AT89C51 单片机 1、 AT89C51 单片机的主要性能和特点如下： 与 MCS-51 兼容 4K 字节可编 程 FLASH 存储器 寿命： 1000 写 /擦循环 数据保留时间： 10 年 全静态工作： 0Hz-24MHz 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