单片机的温度控制系统的设计
单片机的温度控制系统的设计[20200128191452]
【摘要】
本课题主要介绍基于AT89S51单片机和DS18B20数字温度传感器的温度控制系统。该系统利用AT89S51单片机分别采集各个温度点的温度，实现温度显示、报警等功能。它以AT89S51单片机为主控制芯片，采用数字温度传感器DS18B20实现温度的检测，测量精度可以达到0.5摄氏度。该系统采用LED显示，形象直观的显示测出的温度值。本文功能设计目标包括以下几个方面：温度采集部分，时钟电路，复位电路，报警电路，继电器控制电路，按键输入部分以及数码管显示部分。基于AT89S51单片机的单总线温度测控系统具有硬件组成简单、读书方便、精度高、测温范围广等特点，在实际工程中得到广泛应用。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】AT89S51DS18B20温度测控
引言 1
一、系统总体方案 1
二、单片机AT89S51 2
（一）单片机的发展概况 2
（二）AT89S51简介 2
三、硬件电路设计 6
（一）温度采集部分 6
（二）时钟电路 7
（三）复位电路 8
（四）按键输入电路 8
（五）LED电路 9
（六）报警电路 10
（七）温度控制电路 10
四、软件设计 11
（一）主程序流程图 11
（二）中断程序流程图 13
（三）显示流程图 14
结束语 14
附录一 原理图 16
附录二 PCB图 17
附录三 源程序 18
参考文献 23
致 谢 24
引言
二十一世纪是科技高速发展的信息时代，电子技术、微型单片机技术的应用更是空前广泛，伴随着科学技术和生产的不断发展，需要对各种参数进行温度测量。因此温度一词在生产生活之中出现的频率日益增多，与之相对应的，温度控制和测量也成为了生活生产中频繁使用的词语，同时它们在各行各业中也发挥着重要的作用。如在日趋发达的工业之中，利用测量与控制温度来保证生产的正常运行。在农业中，用于保证蔬菜大棚的恒温保产等。
随着社会的发展，温度的测量及控制变得越来越重要。本文采用单片机AT89S51设计了温度实时测量及控制系统。单片机AT89S51 能够根据温度传感器DS18B20 所采集的温度在数码管上实时显示，通过控制从而把温度控制在设定的范围之内。所有温度数据均通过数码显示器LED显示出来。系统可以根据时钟存储相关的数据。
通过该课程的学习使我们对计算机控制系统有一个全面的了解、掌握常规控制算法的使用方法、掌握简单微型计算机应用系统软硬的设计方法，进一步锻炼我们在微型计算机应用方面的实际工作能力。
一、系统总体方案
本方案使用单片机AT89S51作为控制核心，以智能温度传感器DS18B20为温度测量元件，对各点温度进行检测，设置温度上下限，超过其温度值就报警。显示电路采用LED显示模块，使用二级管，电阻和蜂鸣器组成的报警电路。如图1所示。
图1系统总体框图
二、单片机AT89S51
（一）单片机的发展概况
1970年微型计算机研制成功之后，随之即出现了单片机（即单片微型计算机）— 美国Intel公司1971年生产的4位单片机4004和1972年生产的雏形8位单片机8008，这也算是单片机的第一次公众亮相。
1976年Intel公司首先推出能称为单片机的MCS-48系列单片微型计算机。它以体积小、功能全、价格低等特点，赢得了广泛的应用，同时一些与单片机有关公司都争相出各自的单片机。
1978年，Zilog公司推出了Z8单片机系统。与此同时，摩托罗拉公司也推出了M6800系统单片机。此后的1980年，Intel公司在其MCS-48单片机的基础之上推出了其经典产品——高性能的MCS-51系列单片机。该单片机自身拥有串行I/O接口，定时器与计数器均为16位，同时RAM与ROM的容量都相应增大，并能对中断优先进行处理。MCS-51系列单片机的功能及寻址范围都较之前的单片机有了较高的提升，成为了当时单片机应用的主流产品。
1982年，Intel公司与Mostek公司各自推出了性能更加优秀的16位单片机MCS-96系列单片机与MK68200。而NEC公司与NS公司也在其原有的8位单片机的基础之上推出了16位单片机μPD783××与HPC16040系统。
1987年，Intel公司公布了一款性能为8096两位的CMOS型单片机80C196，并与第二看推出了自带EPROM的单片机——87C196。然而，由于16位的单片机面世时间较晚，价格较高，开发设备受限等原因，其应用受到了一定的限制，并未得到广泛的使用。而8位单片机已能满足大部分应用的需要，因此，在推出16位单片机的同时，高性能的新型8位单片机也不断问世。
纵观这短短的20年，经历了4次更新换代，单片机正朝着集成化、多功能、多选择、高速度、低功耗、扩大存储容量和加强I/O功能及结构兼容的方向发展。新一代的80C51系列单片机除了上述的结构特性外，其最主要的技特点是向外部接口电路扩展，以实现微控制器（microcontroller）完善的控制功能为己任。这一系列单片机为外部提供了相当完善的总线结构，为系统的扩展和配置打下了良好的基础。由于80C51系列单片机所具有的一系列优越的特点，获得广泛使用指日可待。
下面我们就来重点介绍一下本毕业论文讨论的系统所用的AT89S51系列单片机。
（二）AT89S51简介
1.AT89S51概述
AT89S51 是一个高能低耗费的8位CMOS型单片机，片内含容量为8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器。该存储器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造而成，并能兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89S51具有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器，128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。
此外，AT89S51还设计与配置了可将CPU频率下调为0Hz的省电模式。在此模式下，CPU暂停工作，而其的RAM计数器、串行口、中断系统等则可继续工作，在掉电时还可对振荡器进行冻结，从而保护RAM中存储的数据，停止芯片的其它功能直到外中断激活或者硬件复位。同时，其还设计了三种不同的封装形式，分别是PLCC、TQFP和PDIP，以适应各种不同产品的不同需求。
由于系统控制方案简单 ,数据量也不大 ,考虑到电路的简单和成本等因素 ,因此在本设计中选用 A TMEL 公司的 A T89S51单片机作为主控芯片。主控模块采用单片机最小系统是由于 A T89S51芯片内含有4 kB的 E2PROM ,无需外扩存储器 ,电路简单可靠 ,其时钟频率为 0～24 MHz ,并且价格低廉 ,批量价在 10元以内。
其主要功能特性：
兼容MCS-51的指令系统 4k可反复擦写(>1000次）ISP Flash ROM
有32个双向I/O口 4.5-5.5V工作电压
2个16位的可编程定时/计数器 时钟频率0-33MHz
全双工UART串行中断口线 128x8 bit内部RAM
2个外部的中断源 低功耗空闲和省电模式
中断唤醒省电模式 3级加密位
【摘要】
本课题主要介绍基于AT89S51单片机和DS18B20数字温度传感器的温度控制系统。该系统利用AT89S51单片机分别采集各个温度点的温度，实现温度显示、报警等功能。它以AT89S51单片机为主控制芯片，采用数字温度传感器DS18B20实现温度的检测，测量精度可以达到0.5摄氏度。该系统采用LED显示，形象直观的显示测出的温度值。本文功能设计目标包括以下几个方面：温度采集部分，时钟电路，复位电路，报警电路，继电器控制电路，按键输入部分以及数码管显示部分。基于AT89S51单片机的单总线温度测控系统具有硬件组成简单、读书方便、精度高、测温范围广等特点，在实际工程中得到广泛应用。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】AT89S51DS18B20温度测控
引言 1
一、系统总体方案 1
二、单片机AT89S51 2
（一）单片机的发展概况 2
（二）AT89S51简介 2
三、硬件电路设计 6
（一）温度采集部分 6
（二）时钟电路 7
（三）复位电路 8
（四）按键输入电路 8
（五）LED电路 9
（六）报警电路 10
（七）温度控制电路 10
四、软件设计 11
（一）主程序流程图 11
（二）中断程序流程图 13
（三）显示流程图 14
结束语 14
附录一 原理图 16
附录二 PCB图 17
附录三 源程序 18
参考文献 23
致 谢 24
引言
二十一世纪是科技高速发展的信息时代，电子技术、微型单片机技术的应用更是空前广泛，伴随着科学技术和生产的不断发展，需要对各种参数进行温度测量。因此温度一词在生产生活之中出现的频率日益增多，与之相对应的，温度控制和测量也成为了生活生产中频繁使用的词语，同时它们在各行各业中也发挥着重要的作用。如在日趋发达的工业之中，利用测量与控制温度来保证生产的正常运行。在农业中，用于保证蔬菜大棚的恒温保产等。
随着社会的发展，温度的测量及控制变得越来越重要。本文采用单片机AT89S51设计了温度实时测量及控制系统。单片机AT89S51 能够根据温度传感器DS18B20 所采集的温度在数码管上实时显示，通过控制从而把温度控制在设定的范围之内。所有温度数据均通过数码显示器LED显示出来。系统可以根据时钟存储相关的数据。
通过该课程的学习使我们对计算机控制系统有一个全面的了解、掌握常规控制算法的使用方法、掌握简单微型计算机应用系统软硬的设计方法，进一步锻炼我们在微型计算机应用方面的实际工作能力。
一、系统总体方案
本方案使用单片机AT89S51作为控制核心，以智能温度传感器DS18B20为温度测量元件，对各点温度进行检测，设置温度上下限，超过其温度值就报警。显示电路采用LED显示模块，使用二级管，电阻和蜂鸣器组成的报警电路。如图1所示。
图1系统总体框图
二、单片机AT89S51
（一）单片机的发展概况
1970年微型计算机研制成功之后，随之即出现了单片机（即单片微型计算机）— 美国Intel公司1971年生产的4位单片机4004和1972年生产的雏形8位单片机8008，这也算是单片机的第一次公众亮相。
1976年Intel公司首先推出能称为单片机的MCS-48系列单片微型计算机。它以体积小、功能全、价格低等特点，赢得了广泛的应用，同时一些与单片机有关公司都争相出各自的单片机。
1978年，Zilog公司推出了Z8单片机系统。与此同时，摩托罗拉公司也推出了M6800系统单片机。此后的1980年，Intel公司在其MCS-48单片机的基础之上推出了其经典产品——高性能的MCS-51系列单片机。该单片机自身拥有串行I/O接口，定时器与计数器均为16位，同时RAM与ROM的容量都相应增大，并能对中断优先进行处理。MCS-51系列单片机的功能及寻址范围都较之前的单片机有了较高的提升，成为了当时单片机应用的主流产品。
1982年，Intel公司与Mostek公司各自推出了性能更加优秀的16位单片机MCS-96系列单片机与MK68200。而NEC公司与NS公司也在其原有的8位单片机的基础之上推出了16位单片机μPD783××与HPC16040系统。
1987年，Intel公司公布了一款性能为8096两位的CMOS型单片机80C196，并与第二看推出了自带EPROM的单片机——87C196。然而，由于16位的单片机面世时间较晚，价格较高，开发设备受限等原因，其应用受到了一定的限制，并未得到广泛的使用。而8位单片机已能满足大部分应用的需要，因此，在推出16位单片机的同时，高性能的新型8位单片机也不断问世。
纵观这短短的20年，经历了4次更新换代，单片机正朝着集成化、多功能、多选择、高速度、低功耗、扩大存储容量和加强I/O功能及结构兼容的方向发展。新一代的80C51系列单片机除了上述的结构特性外，其最主要的技特点是向外部接口电路扩展，以实现微控制器（microcontroller）完善的控制功能为己任。这一系列单片机为外部提供了相当完善的总线结构，为系统的扩展和配置打下了良好的基础。由于80C51系列单片机所具有的一系列优越的特点，获得广泛使用指日可待。
下面我们就来重点介绍一下本毕业论文讨论的系统所用的AT89S51系列单片机。
（二）AT89S51简介
1.AT89S51概述
AT89S51 是一个高能低耗费的8位CMOS型单片机，片内含容量为8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器。该存储器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造而成，并能兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89S51具有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器，128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。
此外，AT89S51还设计与配置了可将CPU频率下调为0Hz的省电模式。在此模式下，CPU暂停工作，而其的RAM计数器、串行口、中断系统等则可继续工作，在掉电时还可对振荡器进行冻结，从而保护RAM中存储的数据，停止芯片的其它功能直到外中断激活或者硬件复位。同时，其还设计了三种不同的封装形式，分别是PLCC、TQFP和PDIP，以适应各种不同产品的不同需求。
由于系统控制方案简单 ,数据量也不大 ,考虑到电路的简单和成本等因素 ,因此在本设计中选用 A TMEL 公司的 A T89S51单片机作为主控芯片。主控模块采用单片机最小系统是由于 A T89S51芯片内含有4 kB的 E2PROM ,无需外扩存储器 ,电路简单可靠 ,其时钟频率为 0～24 MHz ,并且价格低廉 ,批量价在 10元以内。
其主要功能特性：
兼容MCS-51的指令系统 4k可反复擦写(>1000次）ISP Flash ROM
有32个双向I/O口 4.5-5.5V工作电压
2个16位的可编程定时/计数器 时钟频率0-33MHz
全双工UART串行中断口线 128x8 bit内部RAM
2个外部的中断源 低功耗空闲和省电模式
中断唤醒省电模式 3级加密位
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