家庭温度智能控制系统
家庭温度智能控制系统[20200128194349]
摘要
数字温度计采用温度敏感元件也就是温度传感器（如铂电阻，热电偶，半导体，热敏电阻等），将温度的变化转换成电信号的变化，如电压和电流的变化，温度变化和电信号的变化有一定的关系，如线性关系，一定的曲线关系等，这个电信号可以使用模数转换的电路即A/D转换电路将模拟信号转换为数字信号，数字信号再送给处理单元，如单片机或者PC机等，处理单元经过内部的软件计算将这个数字信号和温度联系起来，成为可以显示出来的温度数值，如25.0摄氏度，然后通过显示单元，如LED,LCD或者电脑屏幕等显示出来给人观察。这样就完成了数字温度计的基本测温功能。本文是基于AT89C51单片机，采用数字温度传感器DS18B20，利用DS18B20不需要A/D转换，课直接进行温度采集显示，报警的数字温度计设计。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，单片机主板电路等组成。
Abstract
Digital thermometer with a temperature sensitive element is a temperature sensor ( such as platinum resistor, thermocouple, thermal resistance of semiconductor, etc.), transform the change of temperature into an electrical signal changes, such as the voltage and the current change, temperature change and the change of electrical signal have a certain relationship, such as linear relationship, a curve relationship, this signal can be used in analog to digital conversion circuit, A/D conversion circuit for converting the analog signal to a digital signal, the digital signal and then to the processing unit, such as single or PC machines, processing unit after the internal software calculates the digital signal and the temperature can be displayed together, become the temperature value, such as 25 degrees centigrade, and then by the display unit, such as
LED, LCD or computer screen displayed for observation. This completed the digital thermometer basic measuring function. This article is based on the AT89C51 MCU, using digital temperature sensor DS18B20, using DS18B20 not A/D converter, class directly collect the temperature display, alarm digital thermometer design. Including the sensor data acquisition circuit, a temperature display circuit, alarm adjustment circuit, SCM mainboard circuit etc..
目 录
二、系统论证 7
1.运算器 8
2．控制器 8
3．存储器 8
4.外围接口电路 8
三、温度传感器的选择 10
（一）DS18B20的介绍 10
（二）基于AT89c51家庭温度智能控制系统的主程序设计 11
（三）数据测试 14
四、总结 15
五、致谢 15
六、参考文献 16
随着社会经济的高速发展，越来越多的生产部门和生活环节对温度控制的可靠性和稳定性等有了更高的要求。传统的温度控制器控制精度普遍不高，不能满足对温度要求较为苛刻的生产环节。因此，温度智能控制系统的设计和仿真己成为很有必要研究的课题
温度控制无论是在工业生产过程中，还是日常生活中都起着非常重要的作用，而当今，我国农村的锅炉取暖等大多数都没有温度监控系统，部分厂矿，企业还一直沿用简单的温度设备和纸质数据记录仪，无法实现温度的测量与控制。随着社会经济的高速发展，越来越多的生产部门和生活环节对温度控制的可靠性和稳定性等有了更高的要求。传统的温度控制器控制精度普遍不高，不能满足对温度要求较为苛刻的生产环节。
该智能温度控制系统功耗低，本系统运行情况良好且经济可靠。能利用最少的资源对不同温度进行高精度的测量，信息性能可靠、操作便利，复杂的工作通过软件编程来完成，可以方便的获取结果，在实际的使用中获得了理想的效果。二、系统论证
AT89C51单片机的主要工作特性：
·内含4KB的FLASH存储器，擦写次数1000次；
·内含28字节的RAM；
·具有32根可编程I/O线；
·具有2个16位可编程定时器；
·具有6个中断源、5个中断矢量、2级优先权的中断结构；
·具有1个全双工的可编程串行通信接口；
·具有一个数据指针DPTR;
·两种低功耗工作模式，即空闲模式和掉电模式
·具有可编程的3级程序锁定定位；
AT89C51的工作电源电压为5（1±0.2）V且典型值为5V,最高工作频率为24MHz.
AT89C51各部分的组成及功能：
1. 中央处理器
单片机的中央处理器（CPU）是单片机的核心，完成运算和操作控制，主要包括运算器和控制器两部分。
1.运算器
运算器主要用来实现算术、逻辑运算和位操作。其中包括算术和逻辑运算单元ALU、累加器ACC、B寄存器、程序状态字PSW和两个暂存器等。
ALU是运算电路的核心，实质上是一个全加器，完成基本的算术和逻辑运算。算术运算包括加、减、乘、除、增量、减量、BCD码运算；逻辑运算包括“与”、“或”、“异或”、左移位、右移位和半字节交换，以及位操作中的位置位、位复位等。
暂存器1和暂存器2是ALU的两个输入，用于暂存参与运算的数据。ALU的输出也是两个：一个是累加器，数据经运算后，其结果又通过内部总线返回到累加器；另一个是程序状态字PSW，用于存储运算和操作结果的状态。
累加器是CPU使用最频繁的一个寄存器。ACC既是ALU处理数据的来源，又是ALU运算结果的存放单元。单片机与片外RAM或I/O扩展口进行数据交换必须通过ACC来进行。
2．控制器
控制器是识别指令并根据指令性质协调计算机内各组成单元进行工作的部件，主要包括程序计数器PC、PC增量器、指令寄存器、指令译码器、定时及控制逻辑电路等，其功能是控制指令的读入、译码和执行，并对指令执行过程进行定时和逻辑控制。AT89C51单片机中，PC是一个16位的计数器，可对64KB程序存储器进行寻址。复位时PC的内容是0000H.
3．存储器
单片机内部的存储器分为程序存储器和数据存储器。AT89C51单片机的程序存储器采用4KB的快速擦写存储器Flash Memory,编程和擦除完全是电器实现。
4.外围接口电路
AT89C51单片机的外围接口电路主要包括：4个可编程并行I/O口,1个可编程串行口，2个16位的可编程定时器以及中断系统等。
AT89C51的工作原理：
1.引脚排列及功能
AT89C51的封装形式有PDIP,TQFP,PLCC等，现以PDIP为例
I/O口线
·P0口——8位、漏极开路的双向I/O口。
·P1口——8位、准双向I/O口，具有内部上拉电阻。
·P2——8位、准双向I/O口，具有内部上拉电阻。
·P3——8位、准双向I/O口，具有内部上拉电阻。
（2）控制信号线
·RST——复位输入信号，高电平有效。在振荡器稳定工作时，在RST脚施加两个机器周期以上的高电平，将器件复位。
·EA/VPP——外部程序存储器访问允许信号EA.
·PSEN——片外程序存储器读选通信号PSEN，低电平有效。在片外程序存储器取指期间，当PSEN有效时，程序存储器的内容被送至P0口；在访问外部RAM时，PSEN 无效。
·ALE/PROG——低字节锁存信号ALE.在系统扩展时，ALE的下降沿将P0口输出的低8位地址锁存在外接的地址锁存器中，以实现低字节地址和数据的分时传送。此外，ALE端连续输出正脉冲，频率为晶振频率的1/6，可做外部定时脉冲使用。
外部晶振引线
·XTAL2——片内振荡器反相放大器的输出端。当使用片内振荡器时，外接石英晶体和微调电容。
VCC：供电电压。
GND：接 地。
P0 口： P0 口为一个 8 位漏 级开 路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。当 P0口的管脚 第一次 写 1 时 ，被定义为高阻输入。P0 能够用于外部程序数据存储器 ，它可以被定义为数 据/地址的第八位。在 FIASH 编程时，P0 口作为原码输入口，当 FIASH 进行 校验P0 输出原码，此时 P0 外部必须被拉高。
P1 口：P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 口缓冲器能接收输出 4TTL门 电流。P1 口管脚写入 1 后，被 内部上拉为高， 可用 作输入，P1 口被外部 下拉为低电平时， 将输出 电流， 这是由 于内部 上拉的 缘故。 在 FLASH 编程和校验时， P1 口作为第八位地址 接收
P2 口：P2 口为一个内 部上拉 电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 口缓 冲器可 接收， 输出 4 个TTL 门电流，当 P2 口被写“ 1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作 为输入 。并因此作为 输入时，P2 口的管脚被外部 拉低，将输出电流 。这是由于内部上拉 的缘故。
P2 口当用于外 部程 序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取 时， P2 口输 出地址的高八位。在给 出地址“1”时，它 利用内部上拉优 势， 当对外部八位地 址数据存储器进行读 写时，P2口输 出其特 殊功能 寄存器 的内容 。P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信 号。
P3 口：P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4 个 TTL 门电流。当 P3 口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入 ，由于 外部下 拉为低 电平， P3 口将输出电流（ILL）这是由于 上拉的 缘故。
RST：复 位输入 。当振 荡器复 位器件 时，要 保持 RST 脚两 个机器 周期的 高电平 时间。
ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。 在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE 端以不变的频率周期输 出正脉冲信号，此频 率为振荡器频率的 1/6。因此它可用作 对外 部输出的脉冲或 用于定时目 的。然而要注意的是：每当 用作外 部数据 存储器 时，将跳过一个 ALE 脉冲。
/PSEN： 外部程序存储器的选通信号。在由外 部程 序存储器取指期间，每个
机器周期 两次/PSEN 有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN 信号将不出现。
/EA/VPP：当/EA 保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（ 0000H-FFFFH），
不管 是否有 内部程 序存储 器。注意加密方式 1 时，/EA 将内部锁定 为 RESET；当/EA
端保持高 电平时 ，此间 内部程 序存储 器。在 FLASH 编程期间，此引脚也用于施加 12
V 编程电源（ VPP）。
XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入
XTAL2：来自反向振荡器的输出。
三、温度传感器的选择
（一）DS18B20的介绍
DS18B20的内部结构及测温原理
DS18B20的主要特征：
（1）适应电压范围更宽，电压范围：3.0～5.5V，在寄生电源方式下可由数据线供电；
（2）独特的单线接口方式，DS18B20 在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20 的双向通讯；
（3）DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20 可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温；
（4）DS18B20 在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内；
（5）温范围－55℃～＋125℃，在-10～+85℃时精度为±0.5℃；
（6）可编程的分辨率为9～12 位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温；
（7）在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12 位分辨率时最多在750ms 内把温度值转换为数字，速度更快；
（8）测量结果直接输出数字温度信号，以"一线总线"串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力； （9）负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作。
DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH 和TL、配置寄存器。
（10）DS18B20 引脚定义：
(1) GND为电源地；
(2) DQ为数字信号输入/输出端；
(3) VDD 为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。
图1 ds18b20引脚分布图
（二）基于AT89c51家庭温度智能控制系统的主程序设计
整个系统的功能是由硬件电路配合软件来实现的，当硬件基本定型后，软件的功能也就基本定下来了。从软件的功能不同可分为两大类：一是监控软件（主程序），它是整个控制系统的核心，专门用来协调各执行模块和操作者的关系。二是执行软件（子程序），它是用来完成各种实质性的功能如测量、计算、显示、通讯等。每一个执行软件也就是一个小的功能执行模块。这里将各执行模块一一列出，并为每一个执行模块进行功能定义和接口定义。各执行模块规划好后，就可以规划监控程序了。首先要根据系统的总体功能选择一种最合适的监控程序结构，然后根据实时性的要求，合理地安排监控软件和各执行模块之间地调度关系。主程序流程见图5-1。
图5-1 主程序流程图
DS18B20初始化
5-2 DS18B20初始化流程图
（三）数据测试
将温度传感器与冰水混合物接触，经过充分搅拌达到热平衡后调节系统，使显示读数为0.00(标定0℃)；利用气压计读出当时当地的大气压强，并根据大气压强和当地重力加速度计算出当时的实际压强；根据沸点与压强的关系查出沸点温度。把温度传感器放入沸水中，待显示读数稳定后重新调节，使显示器显示读数等于当地当时沸点温度后工作结束。该温度计的量程为0℃～100℃，读数精度为0.1℃，实际使用一般在0℃～100℃。采用0℃～50℃和50℃～100℃的精密水银温度计作检验标准，对设计的温度计进行测试，其结果表明能达到该精度要求。
四、总结
本文介绍了基于AT89C51单片机的数字温度计控制系统的设计，对整个硬件电路和软件程序设计做了分析，文中介绍了数字温度计的现状及发展，介绍了仿真软件proteus及keil的基本知识，学习了proteus的仿真方法和步骤，介绍了数字温度计的设计方案选择及原理介绍，加深了51单片机的知识了解，介绍51单片机的结构、特点等。并学习了数字温度传感器DS18B20，设计软件仿真，更直观的反应设计的正确性。本文对其中的一些基本原理也做了简要的概述。其实写完了本篇论文，也仅仅是对数字温度计控制系统做出了一个简单的设计方案，数字温度计科利用在很多领域，在一些人不能直接进入的场所，利用单片机控制的数字温度计，可以设置并控制其中的温度，数字温度计还可以利用在温室中，这样就可以方便的控制温室中的温度，当温度超过所要求的温度时，可发生报警。总之数字温度计利用在很多领域。本课题只是单片机控制数字温度计系统得一种设计方法。
五、致谢
论文的完成，标志着大学生活终即将结束。而这次的论文让我获益良多，回顾了以往学习的知识，又学习了新的东西，总的来说还是获益匪浅。在这，我在发感慨的同时表达一下感激之情。
首先，感谢高等学校教育部门指定了毕业论文(设计)的重要实践教学环节。毕业论文是学生毕业前全面素质教育的实践训练，其目的是为了培养学生科学的思维方式和正确的设计思想，综合运用所学理论知识和技能分析及解决问题的能力。通过本次毕业设计，我觉得自己无论在理论知识方面还是再综合实践能力方面都得到了很大的提高。
其次，向我的指导老师周步新致以真诚的感谢。周老师和蔼可亲平易近人，给我无限的鼓励。感谢周老师百忙中能抽空来指导我的论文设计，为我提供了很多宝贵的质料。周老师给了我许多关怀和帮助，不仅让我开拓了视野，领会了基本的思考方式，掌握了通用的研究方法，还明白了许多为人处事的道理。同时，我要感谢教过我们的授课老师，正是由于他们的传道、授业、解惑，让我学到了许多知识，并从他们身上学到了如何求学、如何为人处事。所学知识在本次毕业设计上得到了充分的应用。大学终于画上了句号，真心希望这个句号能圆满。
六、参考文献
1 杨素行著.模拟电子技术基础(第二版) .北京:高等教育出版社,2006.
2 阎石著.数字电子技术基础(第五版) .北京:高等教育出版社,2006.
3 李全利，仲伟峰，徐军著.单片机原理及应用.北京:清华大学社,2006.
4 何立民著．单片机高级教程．北京：北京航空航天大学出版社，2000.
5 杨路明著．C语言程序设计教程(第2版) ．北京：北京邮电大学出版社，2005.
6 马忠梅，籍顺心，张凯等著.单片机的C语言应用程序设计(第4版) .北京:北京航天航空大学出版社,2007.
7 白驹珩，雷晓平著．单片计算机及其应用．成都：电子科技大学出版社，1997.
8 谭浩强著．程序设计与开发技术．北京：清华大学出版社，1991.
9 钟富昭著.8051单片机典型模块设计与应用.北京：人民邮电出版，2007.
10 于永，戴佳，常江著.51单片机C语言常用模块与综合系统设计实例精讲.北京：电子工业出版社，2007.
11 梁翎著．C语言程序设计实用技巧与程序实例.上海：上海科普出版社，1998.
七、附录
设置温度上限为37度，温度下限为10度。
1.如图所示。此时温度时43度，超出上限温度，黄灯亮，实现报警。
2.如图所示。此时温度为5度，低于下限温度，绿灯亮，实现报警
如图所示。此时温度为20度，在所设范围内，两灯都没亮，说明温度正常。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:
一、引言 6
一、引言
摘要
数字温度计采用温度敏感元件也就是温度传感器（如铂电阻，热电偶，半导体，热敏电阻等），将温度的变化转换成电信号的变化，如电压和电流的变化，温度变化和电信号的变化有一定的关系，如线性关系，一定的曲线关系等，这个电信号可以使用模数转换的电路即A/D转换电路将模拟信号转换为数字信号，数字信号再送给处理单元，如单片机或者PC机等，处理单元经过内部的软件计算将这个数字信号和温度联系起来，成为可以显示出来的温度数值，如25.0摄氏度，然后通过显示单元，如LED,LCD或者电脑屏幕等显示出来给人观察。这样就完成了数字温度计的基本测温功能。本文是基于AT89C51单片机，采用数字温度传感器DS18B20，利用DS18B20不需要A/D转换，课直接进行温度采集显示，报警的数字温度计设计。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，单片机主板电路等组成。
Abstract
Digital thermometer with a temperature sensitive element is a temperature sensor ( such as platinum resistor, thermocouple, thermal resistance of semiconductor, etc.), transform the change of temperature into an electrical signal changes, such as the voltage and the current change, temperature change and the change of electrical signal have a certain relationship, such as linear relationship, a curve relationship, this signal can be used in analog to digital conversion circuit, A/D conversion circuit for converting the analog signal to a digital signal, the digital signal and then to the processing unit, such as single or PC machines, processing unit after the internal software calculates the digital signal and the temperature can be displayed together, become the temperature value, such as 25 degrees centigrade, and then by the display unit, such as
LED, LCD or computer screen displayed for observation. This completed the digital thermometer basic measuring function. This article is based on the AT89C51 MCU, using digital temperature sensor DS18B20, using DS18B20 not A/D converter, class directly collect the temperature display, alarm digital thermometer design. Including the sensor data acquisition circuit, a temperature display circuit, alarm adjustment circuit, SCM mainboard circuit etc..
目 录
二、系统论证 7
1.运算器 8
2．控制器 8
3．存储器 8
4.外围接口电路 8
三、温度传感器的选择 10
（一）DS18B20的介绍 10
（二）基于AT89c51家庭温度智能控制系统的主程序设计 11
（三）数据测试 14
四、总结 15
五、致谢 15
六、参考文献 16
随着社会经济的高速发展，越来越多的生产部门和生活环节对温度控制的可靠性和稳定性等有了更高的要求。传统的温度控制器控制精度普遍不高，不能满足对温度要求较为苛刻的生产环节。因此，温度智能控制系统的设计和仿真己成为很有必要研究的课题
温度控制无论是在工业生产过程中，还是日常生活中都起着非常重要的作用，而当今，我国农村的锅炉取暖等大多数都没有温度监控系统，部分厂矿，企业还一直沿用简单的温度设备和纸质数据记录仪，无法实现温度的测量与控制。随着社会经济的高速发展，越来越多的生产部门和生活环节对温度控制的可靠性和稳定性等有了更高的要求。传统的温度控制器控制精度普遍不高，不能满足对温度要求较为苛刻的生产环节。
该智能温度控制系统功耗低，本系统运行情况良好且经济可靠。能利用最少的资源对不同温度进行高精度的测量，信息性能可靠、操作便利，复杂的工作通过软件编程来完成，可以方便的获取结果，在实际的使用中获得了理想的效果。二、系统论证
AT89C51单片机的主要工作特性：
·内含4KB的FLASH存储器，擦写次数1000次；
·内含28字节的RAM；
·具有32根可编程I/O线；
·具有2个16位可编程定时器；
·具有6个中断源、5个中断矢量、2级优先权的中断结构；
·具有1个全双工的可编程串行通信接口；
·具有一个数据指针DPTR;
·两种低功耗工作模式，即空闲模式和掉电模式
·具有可编程的3级程序锁定定位；
AT89C51的工作电源电压为5（1±0.2）V且典型值为5V,最高工作频率为24MHz.
AT89C51各部分的组成及功能：
1. 中央处理器
单片机的中央处理器（CPU）是单片机的核心，完成运算和操作控制，主要包括运算器和控制器两部分。
1.运算器
运算器主要用来实现算术、逻辑运算和位操作。其中包括算术和逻辑运算单元ALU、累加器ACC、B寄存器、程序状态字PSW和两个暂存器等。
ALU是运算电路的核心，实质上是一个全加器，完成基本的算术和逻辑运算。算术运算包括加、减、乘、除、增量、减量、BCD码运算；逻辑运算包括“与”、“或”、“异或”、左移位、右移位和半字节交换，以及位操作中的位置位、位复位等。
暂存器1和暂存器2是ALU的两个输入，用于暂存参与运算的数据。ALU的输出也是两个：一个是累加器，数据经运算后，其结果又通过内部总线返回到累加器；另一个是程序状态字PSW，用于存储运算和操作结果的状态。
累加器是CPU使用最频繁的一个寄存器。ACC既是ALU处理数据的来源，又是ALU运算结果的存放单元。单片机与片外RAM或I/O扩展口进行数据交换必须通过ACC来进行。
2．控制器
控制器是识别指令并根据指令性质协调计算机内各组成单元进行工作的部件，主要包括程序计数器PC、PC增量器、指令寄存器、指令译码器、定时及控制逻辑电路等，其功能是控制指令的读入、译码和执行，并对指令执行过程进行定时和逻辑控制。AT89C51单片机中，PC是一个16位的计数器，可对64KB程序存储器进行寻址。复位时PC的内容是0000H.
3．存储器
单片机内部的存储器分为程序存储器和数据存储器。AT89C51单片机的程序存储器采用4KB的快速擦写存储器Flash Memory,编程和擦除完全是电器实现。
4.外围接口电路
AT89C51单片机的外围接口电路主要包括：4个可编程并行I/O口,1个可编程串行口，2个16位的可编程定时器以及中断系统等。
AT89C51的工作原理：
1.引脚排列及功能
AT89C51的封装形式有PDIP,TQFP,PLCC等，现以PDIP为例
I/O口线
·P0口——8位、漏极开路的双向I/O口。
·P1口——8位、准双向I/O口，具有内部上拉电阻。
·P2——8位、准双向I/O口，具有内部上拉电阻。
·P3——8位、准双向I/O口，具有内部上拉电阻。
（2）控制信号线
·RST——复位输入信号，高电平有效。在振荡器稳定工作时，在RST脚施加两个机器周期以上的高电平，将器件复位。
·EA/VPP——外部程序存储器访问允许信号EA.
·PSEN——片外程序存储器读选通信号PSEN，低电平有效。在片外程序存储器取指期间，当PSEN有效时，程序存储器的内容被送至P0口；在访问外部RAM时，PSEN 无效。
·ALE/PROG——低字节锁存信号ALE.在系统扩展时，ALE的下降沿将P0口输出的低8位地址锁存在外接的地址锁存器中，以实现低字节地址和数据的分时传送。此外，ALE端连续输出正脉冲，频率为晶振频率的1/6，可做外部定时脉冲使用。
外部晶振引线
·XTAL2——片内振荡器反相放大器的输出端。当使用片内振荡器时，外接石英晶体和微调电容。
VCC：供电电压。
GND：接 地。
P0 口： P0 口为一个 8 位漏 级开 路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。当 P0口的管脚 第一次 写 1 时 ，被定义为高阻输入。P0 能够用于外部程序数据存储器 ，它可以被定义为数 据/地址的第八位。在 FIASH 编程时，P0 口作为原码输入口，当 FIASH 进行 校验P0 输出原码，此时 P0 外部必须被拉高。
P1 口：P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 口缓冲器能接收输出 4TTL门 电流。P1 口管脚写入 1 后，被 内部上拉为高， 可用 作输入，P1 口被外部 下拉为低电平时， 将输出 电流， 这是由 于内部 上拉的 缘故。 在 FLASH 编程和校验时， P1 口作为第八位地址 接收
P2 口：P2 口为一个内 部上拉 电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 口缓 冲器可 接收， 输出 4 个TTL 门电流，当 P2 口被写“ 1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作 为输入 。并因此作为 输入时，P2 口的管脚被外部 拉低，将输出电流 。这是由于内部上拉 的缘故。
P2 口当用于外 部程 序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取 时， P2 口输 出地址的高八位。在给 出地址“1”时，它 利用内部上拉优 势， 当对外部八位地 址数据存储器进行读 写时，P2口输 出其特 殊功能 寄存器 的内容 。P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信 号。
P3 口：P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4 个 TTL 门电流。当 P3 口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入 ，由于 外部下 拉为低 电平， P3 口将输出电流（ILL）这是由于 上拉的 缘故。
RST：复 位输入 。当振 荡器复 位器件 时，要 保持 RST 脚两 个机器 周期的 高电平 时间。
ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。 在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE 端以不变的频率周期输 出正脉冲信号，此频 率为振荡器频率的 1/6。因此它可用作 对外 部输出的脉冲或 用于定时目 的。然而要注意的是：每当 用作外 部数据 存储器 时，将跳过一个 ALE 脉冲。
/PSEN： 外部程序存储器的选通信号。在由外 部程 序存储器取指期间，每个
机器周期 两次/PSEN 有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN 信号将不出现。
/EA/VPP：当/EA 保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（ 0000H-FFFFH），
不管 是否有 内部程 序存储 器。注意加密方式 1 时，/EA 将内部锁定 为 RESET；当/EA
端保持高 电平时 ，此间 内部程 序存储 器。在 FLASH 编程期间，此引脚也用于施加 12
V 编程电源（ VPP）。
XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入
XTAL2：来自反向振荡器的输出。
三、温度传感器的选择
（一）DS18B20的介绍
DS18B20的内部结构及测温原理
DS18B20的主要特征：
（1）适应电压范围更宽，电压范围：3.0～5.5V，在寄生电源方式下可由数据线供电；
（2）独特的单线接口方式，DS18B20 在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20 的双向通讯；
（3）DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20 可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温；
（4）DS18B20 在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内；
（5）温范围－55℃～＋125℃，在-10～+85℃时精度为±0.5℃；
（6）可编程的分辨率为9～12 位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温；
（7）在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12 位分辨率时最多在750ms 内把温度值转换为数字，速度更快；
（8）测量结果直接输出数字温度信号，以"一线总线"串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力； （9）负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作。
DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH 和TL、配置寄存器。
（10）DS18B20 引脚定义：
(1) GND为电源地；
(2) DQ为数字信号输入/输出端；
(3) VDD 为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。
图1 ds18b20引脚分布图
（二）基于AT89c51家庭温度智能控制系统的主程序设计
整个系统的功能是由硬件电路配合软件来实现的，当硬件基本定型后，软件的功能也就基本定下来了。从软件的功能不同可分为两大类：一是监控软件（主程序），它是整个控制系统的核心，专门用来协调各执行模块和操作者的关系。二是执行软件（子程序），它是用来完成各种实质性的功能如测量、计算、显示、通讯等。每一个执行软件也就是一个小的功能执行模块。这里将各执行模块一一列出，并为每一个执行模块进行功能定义和接口定义。各执行模块规划好后，就可以规划监控程序了。首先要根据系统的总体功能选择一种最合适的监控程序结构，然后根据实时性的要求，合理地安排监控软件和各执行模块之间地调度关系。主程序流程见图5-1。
图5-1 主程序流程图
DS18B20初始化
5-2 DS18B20初始化流程图
（三）数据测试
将温度传感器与冰水混合物接触，经过充分搅拌达到热平衡后调节系统，使显示读数为0.00(标定0℃)；利用气压计读出当时当地的大气压强，并根据大气压强和当地重力加速度计算出当时的实际压强；根据沸点与压强的关系查出沸点温度。把温度传感器放入沸水中，待显示读数稳定后重新调节，使显示器显示读数等于当地当时沸点温度后工作结束。该温度计的量程为0℃～100℃，读数精度为0.1℃，实际使用一般在0℃～100℃。采用0℃～50℃和50℃～100℃的精密水银温度计作检验标准，对设计的温度计进行测试，其结果表明能达到该精度要求。
四、总结
本文介绍了基于AT89C51单片机的数字温度计控制系统的设计，对整个硬件电路和软件程序设计做了分析，文中介绍了数字温度计的现状及发展，介绍了仿真软件proteus及keil的基本知识，学习了proteus的仿真方法和步骤，介绍了数字温度计的设计方案选择及原理介绍，加深了51单片机的知识了解，介绍51单片机的结构、特点等。并学习了数字温度传感器DS18B20，设计软件仿真，更直观的反应设计的正确性。本文对其中的一些基本原理也做了简要的概述。其实写完了本篇论文，也仅仅是对数字温度计控制系统做出了一个简单的设计方案，数字温度计科利用在很多领域，在一些人不能直接进入的场所，利用单片机控制的数字温度计，可以设置并控制其中的温度，数字温度计还可以利用在温室中，这样就可以方便的控制温室中的温度，当温度超过所要求的温度时，可发生报警。总之数字温度计利用在很多领域。本课题只是单片机控制数字温度计系统得一种设计方法。
五、致谢
论文的完成，标志着大学生活终即将结束。而这次的论文让我获益良多，回顾了以往学习的知识，又学习了新的东西，总的来说还是获益匪浅。在这，我在发感慨的同时表达一下感激之情。
首先，感谢高等学校教育部门指定了毕业论文(设计)的重要实践教学环节。毕业论文是学生毕业前全面素质教育的实践训练，其目的是为了培养学生科学的思维方式和正确的设计思想，综合运用所学理论知识和技能分析及解决问题的能力。通过本次毕业设计，我觉得自己无论在理论知识方面还是再综合实践能力方面都得到了很大的提高。
其次，向我的指导老师周步新致以真诚的感谢。周老师和蔼可亲平易近人，给我无限的鼓励。感谢周老师百忙中能抽空来指导我的论文设计，为我提供了很多宝贵的质料。周老师给了我许多关怀和帮助，不仅让我开拓了视野，领会了基本的思考方式，掌握了通用的研究方法，还明白了许多为人处事的道理。同时，我要感谢教过我们的授课老师，正是由于他们的传道、授业、解惑，让我学到了许多知识，并从他们身上学到了如何求学、如何为人处事。所学知识在本次毕业设计上得到了充分的应用。大学终于画上了句号，真心希望这个句号能圆满。
六、参考文献
1 杨素行著.模拟电子技术基础(第二版) .北京:高等教育出版社,2006.
2 阎石著.数字电子技术基础(第五版) .北京:高等教育出版社,2006.
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5 杨路明著．C语言程序设计教程(第2版) ．北京：北京邮电大学出版社，2005.
6 马忠梅，籍顺心，张凯等著.单片机的C语言应用程序设计(第4版) .北京:北京航天航空大学出版社,2007.
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8 谭浩强著．程序设计与开发技术．北京：清华大学出版社，1991.
9 钟富昭著.8051单片机典型模块设计与应用.北京：人民邮电出版，2007.
10 于永，戴佳，常江著.51单片机C语言常用模块与综合系统设计实例精讲.北京：电子工业出版社，2007.
11 梁翎著．C语言程序设计实用技巧与程序实例.上海：上海科普出版社，1998.
七、附录
设置温度上限为37度，温度下限为10度。
1.如图所示。此时温度时43度，超出上限温度，黄灯亮，实现报警。
2.如图所示。此时温度为5度，低于下限温度，绿灯亮，实现报警
如图所示。此时温度为20度，在所设范围内，两灯都没亮，说明温度正常。
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一、引言 6
一、引言
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