杨水龙基于STC89C52单片机DS18B20温度控制器课程设计

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，具有量程宽、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，有广泛的应用前景。关键词：单片机；温度检测；AT89C52;DS18B20;I目录摘 要 .I1 设计要求及方案选择 .11.1 设计要求 .11.2 方案选择 .12 理论分析与设计 .12.1 芯片介绍 .12.1.1 DS18B20 概述 .12.1.2 STC89C52 介绍 .22.2 系统结构框图 .32.3 程序原理叙述 .33.电路设计 .33.1 硬件设计 .33.1.1 报警模块 .43.1.2 单片机最小系统电路 .43.1.3 温度采集模块 .53.2 软件设计 .53.2.1 流程框图及仿真电路图 .63.2.2 程序设计 .64、系统测试 .215、总结 .22.参考文献 .2301.设计要求及方案选择1.1 设计要求基本功能：1、用 DS18B20 进行温度采样2、将采样的温度值进行显示扩展功能：1、可设置一个温度控制范围2、当温度超过设定值时或低于设定值时，进行报警，超过设定值时为其降温直至到达温度范围内。1.2 方案选择采用单总线数字温度传感器 DS18B20 测量温度，直接输出数字信号。便于单片机处理及控制，节省硬件电路。且该芯片的物理化学性很稳定，此元件线形性能好，在 0100 摄氏度时，最大线形偏差小于 1 摄氏度。DS18B20 的最大特点之一采用了单总线的数据传输，由数字温度计 DS18B20 和微控制器STC89C52 构成的温度装置，它直接输出温度的数字信号到微控制器。每只DS18B20 具有一个独有的不可修改的 64 位序列号，根据序列号可访问不同的器件。并选择数码管作为输出显示，蜂鸣器位报警装置；2 理论分析与设计2.1 芯片介绍 2.1.1 DS18B20 概述DS18B20 的读写时序和测温原理与 DS1820 相同，只是得到的温度值的位数因分辨率不同而不同，且温度转换时的延时时间由 2s 减为 750ms。 DS18B20 测温原理。图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振 随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器 2 的脉冲输入。计数器 1 和温度寄存器被预置在55所对应的一个基数值。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，当计数器 1 的预置值减到 0 时，温度寄存器的值将加 1，计数器 1 的预置将重新被装入，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，如此循环直到计数器 2 计数到 0 时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄1存器中的数值即为所测温度。它的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正计数器 1 的预置值。图 2-1-1 DS18B20 封装形式和引脚功能如图 2-1-1 所示，DS18B20 的外形如一只三极管，引脚名称及作用如下：GND:接地端。DQ：数据输入/输出脚，与 TTL 电平兼容。VDD：可接电源，也可接地。因为每只 DS18B20 都可以设置成两种供电方式，即数据总线供电方式和外部供电方式。采用数据总线供电方式时 VDD 接地，可以节省一根传输线，但完成数据测量的时间较长；采用外部供电方式则 VDD 接+5V，多用一根导线，但测量速度较快2.1.2 STC89C52 介绍STC89C52 是一种低功耗、高性能 CMOS 8 位微控制器，具有 8K 在系统可编程 Flash 存储器。使用宏晶科技公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上 Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程Flash，使得 STC89C52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。由于此单片机应用在仓库温湿度检测上，所以本设计选用了低功耗、高性能、低价格。小管脚(40 脚)的 STC89C52 单片机。如图 2-1-2 所示：2图 2-1-2 STC89C52 单片机2.2 系统结构框图系统主要包括数据采集模块，单片机控制模块，显示模块和温度设置模块，驱动电路五个部分。系统框图如图2-2-1 所示。单片机显示电路报警电路温度传感器图 2-2-1 系统结构款图2.3 程序原理叙述其中温度采集模块负责利用DS18B20传感器实时采集温度数据，并将采集到的温度数据传输到单片机控制模块，单片机控制模块将检测到的数据进行处理后送到LCD显示模块进行显示，同时将数据与系统默认的温度上限32C进行比较，如果检测到的温度超过35C或低于25C，蜂鸣器会发出不同频率的声音进行报警。3.电路设计33.1 硬件设计3.1.1 报警模块报警电路用一个三极管驱动一只蜂鸣器组成，驱动信号由芯片的管脚RD/P3.7 控制。当显示的温度不在设定的温度范围内，即不在 TL 与 TH 之间则驱动蜂鸣器发声报警，其电路如图 3-1-1 所示。或采用一个扬声器即可。图 3-1-1 报警电路3.1.2 单片机最小系统电路在课题设计的温度控制系统设计中，控制核心是 STC89C52 单片机，该单片 机为 51 系列增强型 8 位单片机，它有 32 个 I/O 口，片内含 4K FLASH 工艺的序存储器，便于用电的方式瞬间擦除和改写，而且价格便宜，其外部晶振为 12M一个指令周期为 1S。使用该单片机完全可以完成设计任务，其最小系统主包括：复位电路、震荡电路以及存储器选择模式，如图 3-2-1 所示 4图 3-1-2 单片机最小电路3.1.3 温度采集模块在硬件完成后,为了使作品能够实现预定的功能和效果,因此需要对环境温度进行采集. 在本设计中采用外部供电方式实现 DS18B20 传感器与单片机的连接如图 3-1-3 所示.5图 3-1-3 温度传感器接口3.2.1 流程框图及仿真电路图图 3-2-1 程序流程框图6图 3-2-2 仿真电路图73.1.4 键盘3.2.2 程序设计主函数所在 C 文件：/数码管显示程序,From Williams Youth20180104