基于单片机的温度检测系统设计

基于单片机的温度检测系统设计

随着科学技术的进步，大规模集成电路技术得到了迅速发展。目前,我国单片机的开发应用正在兴起,在机电一体化、智能仪表、工业控制、家用电器等方面的应用成果尤为显著。本设计所采用的单片机为AT89S51,利用C语言对其进行编程,实现对温度的准确测量、显示以及报警等功能。测温传感器使用DS18B20,用3位共阳极LED数码管以串口传送数据,实现温度显示。1产品介绍1.1u2009s-需要AT89S51是美国ATMEL公司生产的低功耗、高性能8位CMOS单片机。美国ATMEL公司生产的AT89S51的主要性能如下:与MCS-51产品指令系统完全兼容;4KB的在系统编程(ISP)FLASH闪速存储器;1000次擦写周期;4.0～5.5V的电压工作范围;全静态工作方式:工作频率0Hz～33MHz;三级程序加密锁;128×8字节内部RAM;32个可编程I/O口线,2个16位定时器/计数器;6个中断源;全双工串行UART通道;低功耗空闲和调电模式;看门狗及双数据指针。1.2显示设备显示电路采用3位共阳LED数码管,从P3口RXD、TXD串口输出段码。1.3ds18b20性能特点DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种智能温度传感器。与传统的热敏电阻等测温元件相比,它能直接读出被测温度,并且可根据实际要求通过简单的编程实现9～12位的数字值读数方式。DS18B20的性能特点如下: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位数字表示;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,但无法正常工作。1.4其他设备晶振(12MHz)、按键按钮、电阻、电容。2系统硬件设计系统整体硬件电路包括:传感器数据采集电路、温度显示电路、上下限报警调整电路、单片机主板电路等。2.1被测温度不适宜压力下蜂鸣器发发响应主板电路如图1所示。图1中有3个独立式按键,可以分别调整温度计的上下限报警设置,当被测温度不在上下限范围内时,图中的蜂鸣器可以发出报警鸣叫声音,LED数码管可以显示测出的温度值;图中的按健复位电路是上电复位加手动复位,使用比较方便,在程序跑飞时可以手动复位,这样,不用再重启单片机电源就可以实现复位。2.2使用口资源显示显示电路使用的是串口显示,这种显示的最大优点就是使用口资源比较少,只用P3口的RXD和TXD串口的发送和接收,4只数码管采用74LS164移位寄存器驱动,显示比较清晰。3软件设计系统程序主要包括主程序、读出温度子程序、温度转换命令子程序、计算温度子程序、显示数据刷新子程序等。3.1主程序主程序的主要功能是负责温度的实时显示、读出并处理DS18B20测量的当前温度值,温度测量每1s进行一次。其程序流程见图2所示。3.2循环冗余检验读出温度子程序的主要功能是读出RAM中的9字节,在读出时需进行CRC校验。CRC为CyclicalRedundancyCheck(循环冗余检验)的缩写,是一种使用广泛、检错能力很强的差错检测方法。它对数据进行多项式计算,并将得到的和数作为这个文件的一个实用的特征码。校验有错时,不进行温度数据的改写。其程序流程图如图3所示。3.3系统分辨率的转换温度转换命令子程序主要是发出温度转换开始命令。当采用12位分辨率时,转换时间约为750ms。在本程序设计中,采用1s显示程序延时法等待转换的完成。温度转换命令子程序的流程图如图4所示。3.4计算温度子程序计算温度子程序将RAM中的读取值进行BCD码的转换运算,并判定温度值的正负,其程序流程图如图5所示。3.5显示数据丢失恢复程序显示数据刷新子程序主要是对显示缓冲器中的显示数据进行刷新操作。当最高显示位为0时,将符号显示位移入下一位,程序流程图如图6所示。4可扩充