单片机的温度数据自动记录系统设计
摘 要单片机控制系统指的是以单片机芯片作为控制器并结合其他必要功能模块的角色而实现的一种能够实现测量、报警、显示等功能的自动控制系统，它的出现和普及大大改变了人们的生活方式，因此本次毕业设计将以单片机控制系统作为研究对象，设计了一款能够实现温度测量、数据记录以及记录查询等功能的电子系统。在硬件系统上使用了目前在大学教学和市场上最受欢迎的51单片机作为控制器芯片，在其片外配置了DS18B20温度传感器以及AT24C02型EEPROM等功能模块；在软件上通过C语言编写了程序代码，并通过Keil软件环境进行了程序代码的优化和编译。在硬件系统和软件系统都设计完毕后，对这款控制系统进行了大量的测试和优化，在测试过程中系统表现出了非常高的稳定性和使用价值，非常适合进行大量生产并逐步取代相关产品。
目录
一、 引言 1
（一） 智能温度检测系统发展背景介绍 1
（二） 国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 主控器的选取 3
（二） AT89C51控制芯片简介 4
（三） DS18B20温度传感器介绍 5
（四） AT24C02型EEPROM 6
（五） DS1302实时时钟芯片 6
（六） LCD1602液晶显示器介绍 8
三、 硬件系统设计 9
（一） 温度数据自动记录系统的原理框图设计 9
（二） AT89C51单片机最小系统设计 9
1. 晶振电路设计 10
2. 复位电路设计 10
（三） DS18B20温度传感器电路设计 11
（四） EEPROM芯片电路设计 11
（五） DS1302实时时钟芯片电路的设计 12
（六） 液晶显示器电路设计 12
（七） 报警电路设计 13
四、 软件系统设计 14
（一） 温度数据自动记录系统的软件工作流程设计 14
（二） DS18B20温度传感器工作流程设计 15
（三） 单片机读写EERPOM工作流程设计 15<
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
br /> 1. 单片机发送起始信号 15
2. 单片机发送终止信号 16
3. AT24C02芯片回复应答信号 16
（四） DS1302实时时钟芯片的驱动流程设计 17
（五） 液晶显示器工作流程设计 19
（六） 报警电路工作流程设计 19
五、 实物制作与安装 21
（一） 实物制作 21
（二） 问题总结 21
总 结 22
参考文献 23
致 谢 24
附录一 原理图 25
附录二 元件列表 26
附录三 程序 27
附录四 实物图 35
引言
智能温度检测系统发展背景介绍
所谓的“智能温度检测系统”是指温度检测系统内部被植入了一定程度的控制系统，它已经不再是传统意义上的温度检测系统了，设计人员将程序代码嵌入到其内部的智能控制芯片中，通过控制芯片对传感器、驱动器的操作，从而实现系统的自动运行，实现智能温度检测系统对内部的温度识别和检测检测、显示、报警或者其他无线通信等功能，这在很大程度上颠覆了人们对于温度检测系统的想象，它的出现是人类社会进入智能时代或者芯时代的一个典型特征，本文将对这种智能温度检测系统控制系统的发展背景、国内外发展现状以及本文设计内容做详细介绍。智能温度检测系统的出现得益于半导体技术的飞速发展与成熟，在半导体技术成熟之前，无论是模拟电子技术还是数字电子技术，都只能停留在理论阶段，很多中设想都得不到实现，因此电子技术长时间停留在举足不前的状态。随着二十世纪中期人类对硅锗等半导体特性特性的发现，科学家迅速意识到该发现将在很快的时间内将人类社会带入一个崭新的时代，果然如科学家所料，许许多多的半导体器件很快出现在人类社会的各个角落，将这种半导体器件应用在许多已存的电子线路中，科学家发现有了半导体器件的加入，电子线路已经不仅仅是普通的电子线路了，它具有了许许多多不可思议的特性，如对电压、电流的放大、衰减、单向导通等，这些特性的实现使得许多电子线路出现了很多“智能特性”。本文介绍的这种智能温度检测系统也得益于半导体器件的出现，通常这种智能系统中的核心部件是一种被称为单片机、DSP、ARM或者FPGA等控制器的芯片，这写芯片在外型上通常有数十个甚至上百个引脚，芯片内部电路通过对这些引脚的高低电平变换，从而实现负责的控制功能，智能温度检测系统就是通过这个特性实现的——主控芯片通过输入输出不同的高低电平或者连续变化的电压，来改变芯片外部模块的状态，如集成温度传感器、铂电阻传感器、红外探头、显示器、报警器以及无线数据收发模块等，通过这些模块的有序配合，从而实现了我们所说的智能系统。智能温度检测系统的出现在一定程度上推进了人类社会前进的脚步，它在一定程度上突破了人们对温度控制系统的想象，通过实现无线数据收发、控制等新型功能或者极快的温度调节速度来打破传统的温度检测系统，因此设计出性能更高、功能更强的智能温度检测系统控制系统是非常必要的。
国内外发展现状
目前国内外对于智能温度检测系统的研究可谓是处于一种如火如涂的状态，许许多多国内外的研究所、企业机构以及高校实验室都有对于智能温度检测系统的研究小组，这不仅仅体现了人们对于智能概念的向往和“痴迷”，更体现了智能温度检测系统带给人类社会的便利和“财富”。前不久美国加州大学的一个实验小组向世界宣布了他们的最新研究成果——能够实现精度达到0.001摄氏度精度的温度检测系统，如此高的检测精度已经突破了现有的温度检测系统所能实现的性能指标，将其应用在航空航天领域，能够大大促进人类的科学发展脚步；在国内，东部沿海高校也推出了类似的智能温度检测系统控制系统，但是距离千分之一的检测精度指标还有一小段距离。
本文主要研究内容
本文在温度数据自动记录发展背景的基础上选择了温度数据自动记录作为研究课题，考虑到这种控制系统目前的生产成本处于一种较高的位置，使得相关产品的性价比一直上不去，这种现象的关键在于其内部主控芯片以及其他模块的造价昂贵以及开发成本高，因此本文选用了具有超高性价比以及较低功耗的51单片机作为控制系统的主控器件，并结合其他的低价模块，设计一款能够实现自动控制功能的温度数据自动记录系统，并实现以下功能指标。
1、采用C51单片机作为主控器件，并通过C语言进行程序开发；
2、能够实现温度的实时检测；
3、每隔一分钟，将自动保存一次温度数据；
目录
一、 引言 1
（一） 智能温度检测系统发展背景介绍 1
（二） 国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 主控器的选取 3
（二） AT89C51控制芯片简介 4
（三） DS18B20温度传感器介绍 5
（四） AT24C02型EEPROM 6
（五） DS1302实时时钟芯片 6
（六） LCD1602液晶显示器介绍 8
三、 硬件系统设计 9
（一） 温度数据自动记录系统的原理框图设计 9
（二） AT89C51单片机最小系统设计 9
1. 晶振电路设计 10
2. 复位电路设计 10
（三） DS18B20温度传感器电路设计 11
（四） EEPROM芯片电路设计 11
（五） DS1302实时时钟芯片电路的设计 12
（六） 液晶显示器电路设计 12
（七） 报警电路设计 13
四、 软件系统设计 14
（一） 温度数据自动记录系统的软件工作流程设计 14
（二） DS18B20温度传感器工作流程设计 15
（三） 单片机读写EERPOM工作流程设计 15<
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2. 单片机发送终止信号 16
3. AT24C02芯片回复应答信号 16
（四） DS1302实时时钟芯片的驱动流程设计 17
（五） 液晶显示器工作流程设计 19
（六） 报警电路工作流程设计 19
五、 实物制作与安装 21
（一） 实物制作 21
（二） 问题总结 21
总 结 22
参考文献 23
致 谢 24
附录一 原理图 25
附录二 元件列表 26
附录三 程序 27
附录四 实物图 35
引言
智能温度检测系统发展背景介绍
所谓的“智能温度检测系统”是指温度检测系统内部被植入了一定程度的控制系统，它已经不再是传统意义上的温度检测系统了，设计人员将程序代码嵌入到其内部的智能控制芯片中，通过控制芯片对传感器、驱动器的操作，从而实现系统的自动运行，实现智能温度检测系统对内部的温度识别和检测检测、显示、报警或者其他无线通信等功能，这在很大程度上颠覆了人们对于温度检测系统的想象，它的出现是人类社会进入智能时代或者芯时代的一个典型特征，本文将对这种智能温度检测系统控制系统的发展背景、国内外发展现状以及本文设计内容做详细介绍。智能温度检测系统的出现得益于半导体技术的飞速发展与成熟，在半导体技术成熟之前，无论是模拟电子技术还是数字电子技术，都只能停留在理论阶段，很多中设想都得不到实现，因此电子技术长时间停留在举足不前的状态。随着二十世纪中期人类对硅锗等半导体特性特性的发现，科学家迅速意识到该发现将在很快的时间内将人类社会带入一个崭新的时代，果然如科学家所料，许许多多的半导体器件很快出现在人类社会的各个角落，将这种半导体器件应用在许多已存的电子线路中，科学家发现有了半导体器件的加入，电子线路已经不仅仅是普通的电子线路了，它具有了许许多多不可思议的特性，如对电压、电流的放大、衰减、单向导通等，这些特性的实现使得许多电子线路出现了很多“智能特性”。本文介绍的这种智能温度检测系统也得益于半导体器件的出现，通常这种智能系统中的核心部件是一种被称为单片机、DSP、ARM或者FPGA等控制器的芯片，这写芯片在外型上通常有数十个甚至上百个引脚，芯片内部电路通过对这些引脚的高低电平变换，从而实现负责的控制功能，智能温度检测系统就是通过这个特性实现的——主控芯片通过输入输出不同的高低电平或者连续变化的电压，来改变芯片外部模块的状态，如集成温度传感器、铂电阻传感器、红外探头、显示器、报警器以及无线数据收发模块等，通过这些模块的有序配合，从而实现了我们所说的智能系统。智能温度检测系统的出现在一定程度上推进了人类社会前进的脚步，它在一定程度上突破了人们对温度控制系统的想象，通过实现无线数据收发、控制等新型功能或者极快的温度调节速度来打破传统的温度检测系统，因此设计出性能更高、功能更强的智能温度检测系统控制系统是非常必要的。
国内外发展现状
目前国内外对于智能温度检测系统的研究可谓是处于一种如火如涂的状态，许许多多国内外的研究所、企业机构以及高校实验室都有对于智能温度检测系统的研究小组，这不仅仅体现了人们对于智能概念的向往和“痴迷”，更体现了智能温度检测系统带给人类社会的便利和“财富”。前不久美国加州大学的一个实验小组向世界宣布了他们的最新研究成果——能够实现精度达到0.001摄氏度精度的温度检测系统，如此高的检测精度已经突破了现有的温度检测系统所能实现的性能指标，将其应用在航空航天领域，能够大大促进人类的科学发展脚步；在国内，东部沿海高校也推出了类似的智能温度检测系统控制系统，但是距离千分之一的检测精度指标还有一小段距离。
本文主要研究内容
本文在温度数据自动记录发展背景的基础上选择了温度数据自动记录作为研究课题，考虑到这种控制系统目前的生产成本处于一种较高的位置，使得相关产品的性价比一直上不去，这种现象的关键在于其内部主控芯片以及其他模块的造价昂贵以及开发成本高，因此本文选用了具有超高性价比以及较低功耗的51单片机作为控制系统的主控器件，并结合其他的低价模块，设计一款能够实现自动控制功能的温度数据自动记录系统，并实现以下功能指标。
1、采用C51单片机作为主控器件，并通过C语言进行程序开发；
2、能够实现温度的实时检测；
3、每隔一分钟，将自动保存一次温度数据；
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