基于AT89S51单片机的DS18B20温度控制系统
基于AT89S51单片机的DS18B20温度控制系统[20200131185459]
【摘要】
本次设计用的温度控制系统工作原理是以AT89S51单片机作为核心。本文着重主要的介绍了该控制系统的两大部分；软件部分介绍了的主要模块有：扫描控制键盘、显示程序数码管及按键处理程序、采集温度信号数据处理程序、控制程序继电器等相应程序。温度信号采用温度芯片DS18B20采集得到，并使用数字信号的方式传送给单片机控制系统。本文还着重硬件部分电路包含了：温度采集电路，温度的控制电路和温度的检测电路 。单片机通过对获取的信号进行相关数据处理，从而实现对温度变化控制的目的。
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关键字:】DS18B20温度采集芯片AT89S51单片机温度控制系统显示电路
引 言
温度控制系统在生活中广泛的应用于多个领域 ,如汽车行业、家电行业、材料、电力行业等 ,我们常根据应用场合和所要求的性能指标不同而采用不同 的控制电路。 一直以来技术人员坚持努力解决的重要问题是如何提高对温度控制对象的运行性能。这类控制对象滞后的现象比较严重,存在许多不确定性因素,很难建立精确的数学数据模型,因而导致很多不良现象，如控制系统性能不佳,甚至可能出现控制的不稳定等失控的严重现象。不会出现失控现象的是传统的继电器调温电路，因为此电路简单实用 ,但因为继电器工作动作频繁 ,经常可能会引起触点不良而影响正常工作。它实用性强、功能齐全、技术先进，使人们相信这是科技进步的成果。它更让人类懂得数字时代的发展将改变人类的生活将加快科学技术的发展本论文着重阐述了以单片机为主体、步进电机、传感器为核心的系统。控制系统领域还经常采用大量传统的PID控制方式。而采用数字温度传感器DS18B20传感器，是因其它内部集成了A/D转换器电路，使得电路结构更加的简单精巧，而且精度损失在温度测量转换时大大的减少了，这也就使获出来的温度数据得更加精准。数字温度传感器DS18B20只使用一个引脚就可以实现与单片机的通信，在很大程度上减少了单片机接线的麻烦，使得单片机具有更强的延展性。因为DS18B20传感器芯片的小型化，，所以探头经常用数字温度传感器DS18B20做成，在探入到狭小紧密的地方，此类传感器有很大的实用性。更可以串接多个数字温度传感器DS18B20进行很大范围的温度测量工作。
一、总体设计方案
此次设计方案控制核心采用了AT89C51单片机系统,温度传感器采用智能传感器DS18B20为温度测量元件，在对各点温度进行检测时，设置了温度的上下界限，当测量的温度超过设置的温度范围时温度报警器就会报警。报警电路是采用的是电阻，蜂鸣器和二极管组成的电路。用1602液晶模块作为显示电路。如图1所示
。
图1系统的总体硬件框图
二、主要选用芯片介绍
（一）、AT89C51性能特性
AT89C51是一种带有4K字节可编程可擦除只读存储器（FEPROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能的CMO10位微处理器，又称之为单片机。因为是将多功能8位的闪烁存储器和CPU组合在一个芯片中，作为一种高效微型控制器ATMEL的AT89C51又是为嵌入式控制系统提供了价廉且灵活性高的方案。此外，该振荡频率AT89C52设计及配置0Hz，可以通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU停止工作，而RAM，定时/计数器，串行端口，和中断系统可继续工作，掉电模式下，振荡器和RAM数据的保存，使所有其他芯片的功能，直到外部中断或硬件复位被激活。同时，该芯片具有PDIP，TQFP和PLCC三包，以满足不同产品的要求。
1.主要性能:
·三级程序存储器锁定
·可以编程串行通道
·寿命：100写/擦循环
·4K字节可编程闪烁存储器
·数据保留时间：10年
·在静态工作：0Hz-24Hz
·128*8位内部RAM
·24可编程I/O线
·两个16位定时器/计数器
·与MCS-51 兼容 图2 AT89C51引脚
·时钟电路和片内振荡器。
·5个中断电源
2.端口介绍
P0口：P0口是一个外部提供上拉电阻的6位双向I/O口，每个引脚可吸收6门电流。当P0口的管脚首次写1时，定义为低阻输入。当FIASH进行比校时，P0输出代码，此时P0外部必须被拉低，在FIASH编程时，输入端口用P0 口端口。
P1口：P1口是一个6位漏级开路单向I/O口，P1口缓冲器能接收输出3TTL门电流。P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于从内部下拉的缘故。而在FLASH校验和编程时，P1口作为第6位地址接收
P2口：P2口为一个外部上拉电阻的6位双向I/O口，P2口是个可接收缓冲器。
P3口：P3口管脚是10个带内部上拉电阻的双向I/O口，可输出或接收4个TTL门电流。
P3口的第2特殊功能具体含义为：
P3.0-（10脚）RXD：串行数据接收端
P3.1-（11脚）TXD：串行数据发送端
P3.2-（12脚）/INT0：低电平有效，请求端外部中断0
P3.3-（13脚）/INT1：低电平有效，请求端外部中断1
P3.4-（14脚）T0：输入端定时器/计数器0外部事件计数
P3.5-（15脚）T1：输入端定时器/计数器1外部事件计数
P3.6-（16脚）/RD： 低电平有效，内部数据读选通
P3.7-（7脚）/WR：低电平有效，内部数据存储器写选通
RESET：复位的输出。要保持XST脚两个机器周期的低电平时间相同，振荡器需要复位器件。
ALE/PROG：在访问外部的存储器时，锁存地址的地位字节可以用地址锁存允许的输出电平。
XTAL1：来自偏向信号振荡器的输出。
XTAL2：内部程序存储器的选通信号,低电平有效。
（二）、DS18B20的主要特性
·DS18B20传感器在与微处理器连接时，采用独特的单线方式为接口方式，为实现DS18B20与微处理器的双向通讯只需要1条口线就可
·DS18B20还有多组网功能，多个DS18B20可以并联在仅有的三线上，实现多组网点测温
·能够适应电源范围更大，电压的范围：2.0～6.5V
·不需要任何外围元器件DS18B20在使用时，所有转换电路及传感元件集成在形如一只二极管的集成电路内
·温范围－65℃～＋115℃，在-20～+65℃时精确度为±0.5℃
·对应的可以分辨的温度分别为0.5℃、0.25℃，分辨率为6～12位，测试温度都可以实现高精度准确
·测量结果以数字温度信号的方式直接输出，同时可以传送CTR校正码，具有很强的纠错抗干扰能力
·在8位分辨率时最多在83.25ms内把温度转换为数据，为了速度更加快捷，16位分辨率时最多在65ms内把测量温度值转变为数剧
三、系统各模块电路设计
（一）、电源模块电路
由于该系统供电采用的是稳定的5V电源，该电源采用三端集成稳压器LM7805。因此设计时需要的电源要能满足供电需求的电压、电流和稳定性的要求。此模块电路输出端、输入端及公共端总共3个引脚，而且因为所需要外接元件少，使用方便、可靠，因此可以为电路提供稳定的电源。如图3所示。
图3电源电路设计
（二）、警报电路与单片机
整个报警系统中的报警电路主要是由蜂鸣器，三极管，发光二极管和限流电阻等元器件组成，并与单片机的P1.0~P1.3端口连接。P1端口的作用和接法与P2端口相同，不同的是在程序校验和Flash编程期间，P1接收低6位地址数据。
【摘要】
本次设计用的温度控制系统工作原理是以AT89S51单片机作为核心。本文着重主要的介绍了该控制系统的两大部分；软件部分介绍了的主要模块有：扫描控制键盘、显示程序数码管及按键处理程序、采集温度信号数据处理程序、控制程序继电器等相应程序。温度信号采用温度芯片DS18B20采集得到，并使用数字信号的方式传送给单片机控制系统。本文还着重硬件部分电路包含了：温度采集电路，温度的控制电路和温度的检测电路 。单片机通过对获取的信号进行相关数据处理，从而实现对温度变化控制的目的。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】DS18B20温度采集芯片AT89S51单片机温度控制系统显示电路
引 言
温度控制系统在生活中广泛的应用于多个领域 ,如汽车行业、家电行业、材料、电力行业等 ,我们常根据应用场合和所要求的性能指标不同而采用不同 的控制电路。 一直以来技术人员坚持努力解决的重要问题是如何提高对温度控制对象的运行性能。这类控制对象滞后的现象比较严重,存在许多不确定性因素,很难建立精确的数学数据模型,因而导致很多不良现象，如控制系统性能不佳,甚至可能出现控制的不稳定等失控的严重现象。不会出现失控现象的是传统的继电器调温电路，因为此电路简单实用 ,但因为继电器工作动作频繁 ,经常可能会引起触点不良而影响正常工作。它实用性强、功能齐全、技术先进，使人们相信这是科技进步的成果。它更让人类懂得数字时代的发展将改变人类的生活将加快科学技术的发展本论文着重阐述了以单片机为主体、步进电机、传感器为核心的系统。控制系统领域还经常采用大量传统的PID控制方式。而采用数字温度传感器DS18B20传感器，是因其它内部集成了A/D转换器电路，使得电路结构更加的简单精巧，而且精度损失在温度测量转换时大大的减少了，这也就使获出来的温度数据得更加精准。数字温度传感器DS18B20只使用一个引脚就可以实现与单片机的通信，在很大程度上减少了单片机接线的麻烦，使得单片机具有更强的延展性。因为DS18B20传感器芯片的小型化，，所以探头经常用数字温度传感器DS18B20做成，在探入到狭小紧密的地方，此类传感器有很大的实用性。更可以串接多个数字温度传感器DS18B20进行很大范围的温度测量工作。
一、总体设计方案
此次设计方案控制核心采用了AT89C51单片机系统,温度传感器采用智能传感器DS18B20为温度测量元件，在对各点温度进行检测时，设置了温度的上下界限，当测量的温度超过设置的温度范围时温度报警器就会报警。报警电路是采用的是电阻，蜂鸣器和二极管组成的电路。用1602液晶模块作为显示电路。如图1所示
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图1系统的总体硬件框图
二、主要选用芯片介绍
（一）、AT89C51性能特性
AT89C51是一种带有4K字节可编程可擦除只读存储器（FEPROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能的CMO10位微处理器，又称之为单片机。因为是将多功能8位的闪烁存储器和CPU组合在一个芯片中，作为一种高效微型控制器ATMEL的AT89C51又是为嵌入式控制系统提供了价廉且灵活性高的方案。此外，该振荡频率AT89C52设计及配置0Hz，可以通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU停止工作，而RAM，定时/计数器，串行端口，和中断系统可继续工作，掉电模式下，振荡器和RAM数据的保存，使所有其他芯片的功能，直到外部中断或硬件复位被激活。同时，该芯片具有PDIP，TQFP和PLCC三包，以满足不同产品的要求。
1.主要性能:
·三级程序存储器锁定
·可以编程串行通道
·寿命：100写/擦循环
·4K字节可编程闪烁存储器
·数据保留时间：10年
·在静态工作：0Hz-24Hz
·128*8位内部RAM
·24可编程I/O线
·两个16位定时器/计数器
·与MCS-51 兼容 图2 AT89C51引脚
·时钟电路和片内振荡器。
·5个中断电源
2.端口介绍
P0口：P0口是一个外部提供上拉电阻的6位双向I/O口，每个引脚可吸收6门电流。当P0口的管脚首次写1时，定义为低阻输入。当FIASH进行比校时，P0输出代码，此时P0外部必须被拉低，在FIASH编程时，输入端口用P0 口端口。
P1口：P1口是一个6位漏级开路单向I/O口，P1口缓冲器能接收输出3TTL门电流。P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于从内部下拉的缘故。而在FLASH校验和编程时，P1口作为第6位地址接收
P2口：P2口为一个外部上拉电阻的6位双向I/O口，P2口是个可接收缓冲器。
P3口：P3口管脚是10个带内部上拉电阻的双向I/O口，可输出或接收4个TTL门电流。
P3口的第2特殊功能具体含义为：
P3.0-（10脚）RXD：串行数据接收端
P3.1-（11脚）TXD：串行数据发送端
P3.2-（12脚）/INT0：低电平有效，请求端外部中断0
P3.3-（13脚）/INT1：低电平有效，请求端外部中断1
P3.4-（14脚）T0：输入端定时器/计数器0外部事件计数
P3.5-（15脚）T1：输入端定时器/计数器1外部事件计数
P3.6-（16脚）/RD： 低电平有效，内部数据读选通
P3.7-（7脚）/WR：低电平有效，内部数据存储器写选通
RESET：复位的输出。要保持XST脚两个机器周期的低电平时间相同，振荡器需要复位器件。
ALE/PROG：在访问外部的存储器时，锁存地址的地位字节可以用地址锁存允许的输出电平。
XTAL1：来自偏向信号振荡器的输出。
XTAL2：内部程序存储器的选通信号,低电平有效。
（二）、DS18B20的主要特性
·DS18B20传感器在与微处理器连接时，采用独特的单线方式为接口方式，为实现DS18B20与微处理器的双向通讯只需要1条口线就可
·DS18B20还有多组网功能，多个DS18B20可以并联在仅有的三线上，实现多组网点测温
·能够适应电源范围更大，电压的范围：2.0～6.5V
·不需要任何外围元器件DS18B20在使用时，所有转换电路及传感元件集成在形如一只二极管的集成电路内
·温范围－65℃～＋115℃，在-20～+65℃时精确度为±0.5℃
·对应的可以分辨的温度分别为0.5℃、0.25℃，分辨率为6～12位，测试温度都可以实现高精度准确
·测量结果以数字温度信号的方式直接输出，同时可以传送CTR校正码，具有很强的纠错抗干扰能力
·在8位分辨率时最多在83.25ms内把温度转换为数据，为了速度更加快捷，16位分辨率时最多在65ms内把测量温度值转变为数剧
三、系统各模块电路设计
（一）、电源模块电路
由于该系统供电采用的是稳定的5V电源，该电源采用三端集成稳压器LM7805。因此设计时需要的电源要能满足供电需求的电压、电流和稳定性的要求。此模块电路输出端、输入端及公共端总共3个引脚，而且因为所需要外接元件少，使用方便、可靠，因此可以为电路提供稳定的电源。如图3所示。
图3电源电路设计
（二）、警报电路与单片机
整个报警系统中的报警电路主要是由蜂鸣器，三极管，发光二极管和限流电阻等元器件组成，并与单片机的P1.0~P1.3端口连接。P1端口的作用和接法与P2端口相同，不同的是在程序校验和Flash编程期间，P1接收低6位地址数据。
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