课程设计---基于51单片机的多路温度采集控制系统设计

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1、 1 前言 随着现代信息技术的飞速发展，温度测量控制系统在工业、农业及人 们的日常生活中扮演着一个越来越重要的角色， 它对人们的生活具有很大 的影响，所以温度采集控制系统的设计与研究有十分重要的意义。 本次设计的目的在于学习基于51单片机的多路温度采集控制系统设 计的基本流程。本设计采用单片机作为数据处理与控制单元，为了进行数 据处理，单片机控制数字温度传感器，把温度信号通过单总线从数字温度 传感器传递到单片机上。单片机数据处理之后，发出控制信息改变报警和 控制执行模块的状态，同时将当前温度信息发送到 LED 进行显示。本系统 可以实现多路温度信号采集与显示，可以使用按键来设置温度限定值，通

2、过进行温度数据的运算处理， 发出控制信号达到控制蜂鸣器和继电器的目 的。我所采用的控制芯片为 AT89c51，此芯片功能较为强大，能够满足设 计要求。通过对电路的设计，对芯片的外围扩展，来达到对某一车间温度 的控制和调节功能。 2 1.1.总体设计方案总体设计方案 1.1 温度控制系统设计方案 图 1.温度控制系统的系统款图 温度控制系统主要是由四部分组成：其中包括 CPU 单片机处理器；外围 输入设备按键，其功能是设置温度报警的上下限；数码管显示部分，显示 当前等我温度和温度的上下限；温度传感器，也是最重要的部分其功能是 采集周围的温度；蜂蜜器用于报警使用，但温度超过上线温度和下线温度 时则

3、发出报警声，直到温度恢复正常。 1.2 温度控制系统的方案和原理 该系统的设计方案是通过温度传感器DS18B20将周围的环境温度进行 采集，等待单片机将其采集，当采集的信号一到就释放信号。而单片机通 主 控 制 器 单片机复位 报警点按键调 六位数码管显示 温度传感器 3 过单线总线的方式对DS18B20采集的信号进行采集并且将其转化成数字信 号通过数码管进行显示。而独立按键是用来设置温度的上下限的。 其原理是：单片机对采集的温度进行处理并且进行采集，将采集到的 温度使用数码管进行显示， 并且将采集的温度和存储的上下限温度进行比 较，当温度超过上下限制的时候驱动蜂鸣器鸣叫，直到温度达到正常温度

4、 是蜂鸣器停止工作；而使用两个独立按键则是用来设计温度上下限。 2.2.单元模块设计单元模块设计 2.1 主控制器 单片机 AT89C51 具有低电压供电和体积小等特点， 四个端口只需要两 个口就能满足电路系统的设计需要， 很适合便携手持式产品的设计使用系 统可用二节电池供电。 AT89C51 单片机是 ATMEL 公司生产的高性能 8 位单片机，主要功能特性如 下： 兼容 MCS-51 指令系统； 32 个双向 I/O 口，两个 16 位可编程定时/计数器； 1 个串行中断，两个外部中断源； 可直接驱动 LED； 低功耗空闲和掉电模式； 4 kB 可反复擦写(1 000 次)FLASI RO

5、M； 全静态操作 O24 MHz； 1288 b 内部 RAM。 该款芯片的超低功耗和良好的性能价格比使其非常适合嵌入式产品应用。 4 2.2 温度传感器 DS18B20 DS18B20 温度传感器是美国 DALLAS 半导体公司最新推出的一种改进 型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被 测温度， 并且可根据实际要求通过简单的编程实现位的数字值读 数方式。 2.2.1 DS18B20 特性介绍 DS18B20 是 DALLAS 公司的最新单线数字温度传感器，它的体积更小、 适用电压更宽、更经济，DS18B20 是世界上第一片支持“一线总线”接口 的温度传感器，一线总线

6、独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感 器网络，为测量系统的构建引入全新概念，它的测量温度范围为55 125，在1085范围内，精度为0.5，现场温度直接以“一线 总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性，适合于恶劣环境的 现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等， 与前一代产品不同，新的产品支持 35.5V 的电压范围，使系统设计更灵 活、方便，而且新一代产品更便宜，体积更小，DS18B20 可以程序设定 9 12 位的分辨率，精度为0.5。可以选择更小的封装方式，更宽的电压 适用范围，分辨率设定及用户设定的报警温度存储在 E2PROM 中，掉电后 依然保存，DS18B20 的性能是新一代产品中最好的，性能价格比也非常出 色，继“一线总线”的早期产品后，DS18B20 开辟了温度传感器技术的新 概念，DS18B20 和 DS18B22 使电压、特性及封装有更多的选择，让我们可 以构建适合自己的经济的测温系统。 2.2.2 DS18B20 的内部结构 5 DS18B20 采用 3 脚