多点温度监测系统的设计硬件部分(附件)
本文主要介绍了基于单片机AT89C52和传感器DS18B20的多点温度监测系统的设计和实现。运用主从分布式的思想，由一台PC上位机和下位机组成温度监测系统，上位机可以远程控制下位机并且可实现温度报警，下位机主要用于实现温度测量。下位机上连接的多个温度传感器进行温度采集，然后将数据信息显示在液晶显示器上，系统采用了RS-232串行通讯的USB转串口，用于上位机和下位机之间的通信，并且上位机通过USB转串口来控制下位机采集温度数据。该温度监测系统还具有声光报警功能，系统将设计一个报警电路，预置检测温度的上限和下限，一旦检测到温度值连续超出阈值范围时，便会启动自身报警电路，实现声光报警功能。关键字 单片机AT89C52，传感器DS18B20，温度监测，温度报警目 录
1 绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2 发展趋势 1
2 设计的任务、要求和研究设想 2
3 总体硬件设计 3
4 各单元模块 4
4.1 单片机选择 4
4.2 显示电路模块 5
4.3 测温模块电路设计 7
4.4 声光报警模块 10
4.5 通讯模块 11
4.6 按键电路 12
4.7 晶振电路 13
4.8 复位电路 14
5 系统调试及实物制作 15
5.1 PCB板图的绘制 15
5.2 系统硬件电路调试 16
结 论 19
致 谢 20
参 考 文 献 21
附 录 1 硬件电路原理图 23
附 录 2 PCB板图 24
1 绪论
1.1 研究背景及意义
温度是在人类生活中占有十分重要地位的物理量之一。人们对温度的变化十分敏感，比如说气温，仅仅变化几度，但你可能就要添或脱一件衣服。无论你生活在哪里，从事什么职业，都免不了要与温度打交道。自18世纪工业革命以来，能否对温度的掌控与工业生产的发展有着绝对的联系。比如冶金、医药、石油能源、橡胶生产、机械制造等许多行业都需要考虑温度的因素，再如实验室
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
论
1.1 研究背景及意义
温度是在人类生活中占有十分重要地位的物理量之一。人们对温度的变化十分敏感，比如说气温，仅仅变化几度，但你可能就要添或脱一件衣服。无论你生活在哪里，从事什么职业，都免不了要与温度打交道。自18世纪工业革命以来，能否对温度的掌控与工业生产的发展有着绝对的联系。比如冶金、医药、石油能源、橡胶生产、机械制造等许多行业都需要考虑温度的因素，再如实验室、育婴室、温室大棚、仓库等许多环境也需要考虑温度的影响。
温度对人类如此的重要，由此也就推进了温度监测技术的发展。从1592年底伽利略发明第一个用于测量温度的仪器开始，人们在温度测量与控制的道路上取得了一个又一个重大突破。随着时间的推移，自从单片机被发明出来后，人们在电路中运用单片机很好地处理了诸如利用传感器采集温度并且处理采集的温度数据的这些问题。突破了传统温度控制系统的不足，简化了电路结构，使得操作简单，提高了温度控制精度以及温控的实时性。
在实际的温度测量中，被测空间的各部分温度并不是相同的，比如温室大棚，只用单个的传感器并不能完全了解整个大棚的温度，为了避免局部的温度过高或过低，影响到蔬菜的生长，我们要求对该空间内的多个点进行温度测量，以便在温度超过或低于所需温度范围时能够采取相应的措施。而且有些测温环境温度极端，监测人员不能长时间工作，又比如监测点很多，检测人员一个个去采集数据既耗人力又容易出错。所以为了提高工作人员的工作效率，减少工作中出现的错误，工作人员可以坐在上位机处，通过PC机对目标进行温度的测量控制。因此，多点温度远程监控在实际的生活中具有很重要的应用价值。
1.2 发展趋势
随着海内外工农业及生产生活需求等方面的日益发展，温度检测技术也在不停地进步，到目前为止，温度监测技术被运用到了许多不同的领域，并且它所依靠的科学依据也是多如繁星；随着科技的发展，温度传感器也在不断地更新，摆脱了以前模拟式传感器的设计，数字式温度传感器开始出现，再加上单片机的出现，利用单片机和温度传感器组成的测温系统也就代替了传统的测温方式。温度检测技术将过渡到网络化、智能化，工作人员可以远程控制机器进行温度检测，甚至工作人员只需要设置好计算机的工作方式，由计算机自行工作，而工作人员只需要进行定期的机器检查就可以了。
目前，日常生活和工业生产中常用的温度检测技术大致可分为：1、利用物体热胀冷缩原理进行测温，例如玻璃温度计、双金属温度计等；2、利用热阻效应进行测温，如：电阻测温元件、陶瓷热敏元件等。此外还有利用热电效应技术进行测温，利用热辐射原理进行测温，利用声学原理进行测温以及利用红外技术进行测温等等。
时代在向前发展，科技在不断进步，温度检测技术如果一成不变，那也会被淘汰，而是应该做到不断进步以适应各种行业需求。与所有的测量和传感器技术相似，在发展温度测量技术中，下列重点必不可少：减小测量误差，提高分辨率，测量快速变化的温度以及智能化测温等等，此外具体还可能有：
一、扩大检测范围。目前，在工业生产中，金属冶炼或其他产品生产通常所用温度的范围大概在-200～3000℃，然而现在，人类将目光移向太空、深海等恶劣环境，今后的要求将会是测超高温与超低温。
二、测温对象扩大。或许以前仅是在工业领域用到温度检测，但如今人类生活水平提高，日常生活中用到的冰箱、空调等各种各样的电器，这些都应用到测温技术。此外，在环境保护方面、医院的医疗设施以及航空航天等领域都要用到温度检测技术，甚至对温度进行控制。
三、研发新型材料及工艺。随着测温技术在测温的领域扩大、测温的要求更高的同时，测温器件也要随之进步，在科学家们孜孜不倦地努力下，各种新型温度传感器得以面世，例如炭化硅薄膜热敏电阻温度检测器，硅单晶热敏电阻温度检测器等。
四、适应特殊环境下测温。除了在普通的工业生产、生活中，温度检测也会应用在特殊的环境中，比如炼钢时，测量钢水的温度；测量高速移动的物体的表面温度；爆破时，测量爆炸时的温度等等。这些特殊的情况都需要特殊的温度检测器件来配合检测技术的应用。
2 设计的任务、要求和研究设想
本次设计要求设计一个具有报警功能的多点温度监测系统，整个系统运用了主从分布式的思想，由一台上位机和下位机组成，上位机可以远程控制下位机并且可实现温度报警，下位机主要用于实现温度测量。多点温度检测要求采用多个温度传感器，因此在下位机上连接了多个温度传感器，系统上电后传感器工作，采集温度数据，单片机会将数据信息在LCD1602上显示出来，系统采用了RS-232串行通讯的USB转串口，用于上位机和下位机之间的通信，并且上位机通过USB转串口来控制下位机采集温度数据。采集的温度数值不仅要在液晶显示器上显示，还要送到PC机界面上显示，以便上位机对数据进行处理。除此之外，在没有上位机的控制之下，单片机可以自行工作。
具体设计需要达到的要求和实现的功能如下：
可以实现多点温度的监测；
可设置温度上下限，测量温度超出时会进行声光报警；
采集的温度数据显示在液晶显示器上；
采集到的温度数据可以传到上位机；
可以通过上位机远程监控；
下位机可单独工作。
通过对课题要求的研读，并且设计了多点温度监测系统的大体思路，本设计决定采用STC89C52单片机为核心，采用数字温度传感器DS18B20为主要的温度检测器，配以液晶显
1 绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2 发展趋势 1
2 设计的任务、要求和研究设想 2
3 总体硬件设计 3
4 各单元模块 4
4.1 单片机选择 4
4.2 显示电路模块 5
4.3 测温模块电路设计 7
4.4 声光报警模块 10
4.5 通讯模块 11
4.6 按键电路 12
4.7 晶振电路 13
4.8 复位电路 14
5 系统调试及实物制作 15
5.1 PCB板图的绘制 15
5.2 系统硬件电路调试 16
结 论 19
致 谢 20
参 考 文 献 21
附 录 1 硬件电路原理图 23
附 录 2 PCB板图 24
1 绪论
1.1 研究背景及意义
温度是在人类生活中占有十分重要地位的物理量之一。人们对温度的变化十分敏感，比如说气温，仅仅变化几度，但你可能就要添或脱一件衣服。无论你生活在哪里，从事什么职业，都免不了要与温度打交道。自18世纪工业革命以来，能否对温度的掌控与工业生产的发展有着绝对的联系。比如冶金、医药、石油能源、橡胶生产、机械制造等许多行业都需要考虑温度的因素，再如实验室
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
论
1.1 研究背景及意义
温度是在人类生活中占有十分重要地位的物理量之一。人们对温度的变化十分敏感，比如说气温，仅仅变化几度，但你可能就要添或脱一件衣服。无论你生活在哪里，从事什么职业，都免不了要与温度打交道。自18世纪工业革命以来，能否对温度的掌控与工业生产的发展有着绝对的联系。比如冶金、医药、石油能源、橡胶生产、机械制造等许多行业都需要考虑温度的因素，再如实验室、育婴室、温室大棚、仓库等许多环境也需要考虑温度的影响。
温度对人类如此的重要，由此也就推进了温度监测技术的发展。从1592年底伽利略发明第一个用于测量温度的仪器开始，人们在温度测量与控制的道路上取得了一个又一个重大突破。随着时间的推移，自从单片机被发明出来后，人们在电路中运用单片机很好地处理了诸如利用传感器采集温度并且处理采集的温度数据的这些问题。突破了传统温度控制系统的不足，简化了电路结构，使得操作简单，提高了温度控制精度以及温控的实时性。
在实际的温度测量中，被测空间的各部分温度并不是相同的，比如温室大棚，只用单个的传感器并不能完全了解整个大棚的温度，为了避免局部的温度过高或过低，影响到蔬菜的生长，我们要求对该空间内的多个点进行温度测量，以便在温度超过或低于所需温度范围时能够采取相应的措施。而且有些测温环境温度极端，监测人员不能长时间工作，又比如监测点很多，检测人员一个个去采集数据既耗人力又容易出错。所以为了提高工作人员的工作效率，减少工作中出现的错误，工作人员可以坐在上位机处，通过PC机对目标进行温度的测量控制。因此，多点温度远程监控在实际的生活中具有很重要的应用价值。
1.2 发展趋势
随着海内外工农业及生产生活需求等方面的日益发展，温度检测技术也在不停地进步，到目前为止，温度监测技术被运用到了许多不同的领域，并且它所依靠的科学依据也是多如繁星；随着科技的发展，温度传感器也在不断地更新，摆脱了以前模拟式传感器的设计，数字式温度传感器开始出现，再加上单片机的出现，利用单片机和温度传感器组成的测温系统也就代替了传统的测温方式。温度检测技术将过渡到网络化、智能化，工作人员可以远程控制机器进行温度检测，甚至工作人员只需要设置好计算机的工作方式，由计算机自行工作，而工作人员只需要进行定期的机器检查就可以了。
目前，日常生活和工业生产中常用的温度检测技术大致可分为：1、利用物体热胀冷缩原理进行测温，例如玻璃温度计、双金属温度计等；2、利用热阻效应进行测温，如：电阻测温元件、陶瓷热敏元件等。此外还有利用热电效应技术进行测温，利用热辐射原理进行测温，利用声学原理进行测温以及利用红外技术进行测温等等。
时代在向前发展，科技在不断进步，温度检测技术如果一成不变，那也会被淘汰，而是应该做到不断进步以适应各种行业需求。与所有的测量和传感器技术相似，在发展温度测量技术中，下列重点必不可少：减小测量误差，提高分辨率，测量快速变化的温度以及智能化测温等等，此外具体还可能有：
一、扩大检测范围。目前，在工业生产中，金属冶炼或其他产品生产通常所用温度的范围大概在-200～3000℃，然而现在，人类将目光移向太空、深海等恶劣环境，今后的要求将会是测超高温与超低温。
二、测温对象扩大。或许以前仅是在工业领域用到温度检测，但如今人类生活水平提高，日常生活中用到的冰箱、空调等各种各样的电器，这些都应用到测温技术。此外，在环境保护方面、医院的医疗设施以及航空航天等领域都要用到温度检测技术，甚至对温度进行控制。
三、研发新型材料及工艺。随着测温技术在测温的领域扩大、测温的要求更高的同时，测温器件也要随之进步，在科学家们孜孜不倦地努力下，各种新型温度传感器得以面世，例如炭化硅薄膜热敏电阻温度检测器，硅单晶热敏电阻温度检测器等。
四、适应特殊环境下测温。除了在普通的工业生产、生活中，温度检测也会应用在特殊的环境中，比如炼钢时，测量钢水的温度；测量高速移动的物体的表面温度；爆破时，测量爆炸时的温度等等。这些特殊的情况都需要特殊的温度检测器件来配合检测技术的应用。
2 设计的任务、要求和研究设想
本次设计要求设计一个具有报警功能的多点温度监测系统，整个系统运用了主从分布式的思想，由一台上位机和下位机组成，上位机可以远程控制下位机并且可实现温度报警，下位机主要用于实现温度测量。多点温度检测要求采用多个温度传感器，因此在下位机上连接了多个温度传感器，系统上电后传感器工作，采集温度数据，单片机会将数据信息在LCD1602上显示出来，系统采用了RS-232串行通讯的USB转串口，用于上位机和下位机之间的通信，并且上位机通过USB转串口来控制下位机采集温度数据。采集的温度数值不仅要在液晶显示器上显示，还要送到PC机界面上显示，以便上位机对数据进行处理。除此之外，在没有上位机的控制之下，单片机可以自行工作。
具体设计需要达到的要求和实现的功能如下：
可以实现多点温度的监测；
可设置温度上下限，测量温度超出时会进行声光报警；
采集的温度数据显示在液晶显示器上；
采集到的温度数据可以传到上位机；
可以通过上位机远程监控；
下位机可单独工作。
通过对课题要求的研读，并且设计了多点温度监测系统的大体思路，本设计决定采用STC89C52单片机为核心，采用数字温度传感器DS18B20为主要的温度检测器，配以液晶显
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