毕业设计-基于AT89S51单片机的温度控制系统的设计.docVIP

本科生课程论文（设计） 题目名称 基于单片机的温度控制系统的设计 专 业　　　　　　　　　　　 班 级　　　　　　　　　　　 学 生 姓 名 　　　　　 　　　　 联 系 方 式　　　　　　　　　　　 年 月 摘 要 本设计以AT89S51单片机为核心的温度控制系统的工作原理和设计方法。温度信号由温度芯片DS18B20采集，并以数字信号的方式传送给单片机。文中介绍了该控制系统的硬件部分，包括：温度检测电路、温度控制电路、PC机单片机串口通讯而采用数字温度传感器DS18B20，因其内部集成了A/D转换器，使得电路结构更加简单，而且减少了温度测量转换时的精度损失，使得测量温度更加精确。数字温度传感器DS18B20只用一个引脚即可与单片机进行通信，大大减少了接线的麻烦，使得单片机更加具有扩展性。由于DS18B20芯片的小型化，更加可以通过单跳数据线就可以和主电路连接，故可以把数字温度传感器DS18B20做成探头，探入到狭小的地方，增加了实用性。更能串接多个数字温度传感器DS18B20进行范围的温度检测。 B20温度芯片 温度控制 串口通讯目录 摘要 2 1 设计要求 4 1.1设计要求 4 1.2主要功能模块 4 2工作原理 4 3方案设计 5 3.1 温度测量部分方案 5 3.2 主控制部分方案 7 4 电路的设计 8 4.1总设计及电路图 8 4.2报警电路 8 4.3显示电路 9 5主程序及流程图 10 5.1流程图 10 5.2主程序 10 结论 14 参考文献 15 1 设计要求 1.1设计要求 （1）用单片机控制一个由1kw电炉加热的电烤箱，最高温度不超过120℃。 （2）电烤过程恒温控制，温度可通过系统设置，误差不超过±2℃。 （3）实时显示温度和设置温度，显示精确为1℃。 （4）温度超出设置温度±5℃时发超限报警，对升温和降温过程不作要求。 1.2主要功能模块 图3-1 温度传感器引脚图 DS18B20的工作过程 a．初始化： DS18B20所有的数据交换都由一个初始化序列开始。由主机发出的复位脉冲和跟在其后的由DS18B20发出的应答脉冲构成。当DS18B20发出响应主机的应答脉冲时，即向主机表明它已处在总线上并且准备工作。 b. ROM命令： ROM命令通过每个器件64-bit的ROM码，使主机指定某一特定器件（如果有多个器件挂在总线上）与之进行通信。DS18B20的ROM如表3-6所示，每个ROM命令都是8 bit长。 c. 功能命令： 主机通过功能命令对DS18B20进行读/写Scratchpad存储器，或者启动温度转换。 DS18B20的信号方式 DS18B20采用严格的单总线通信协议，以保证数据的完整性。该协议定义了几种信号类型：复位脉冲、应答脉冲、写0、写1、读0和读1。除了应答脉冲所有这些信号都由主机发出同步信号。总线上传输的所有数据和命令都是以字节的低位在前。 a.初始化序列：复位脉冲和应答脉冲 b.读和写时序 在写时序期间，主机向DS18B20写入指令；而在读时序期间，主机读入来自DS18B20的指令。在每一个时序，总线只能传输一位数据。读/写时序如图3-4所示。 写时序 存在两种写时序：“写1”和“写0”。主机在写1时序向DS18B20写入逻辑1，而在写0时序向DS18B20写入逻辑0。所有写时序至少需要60μs，且在两次写时序之间至少需要1μs的恢复时间。两种写时序均以主机拉低总线开始。 读时序 DS18B20只能在主机发出读时序时才能向主机传送数据。所以主机在发出读数据命令后，必须马上产生读时序，以便DS18B20能够传送数据。所有读时序至少60μs，且在两次独立的读时序之间至少需要1μs的恢复时间。 3.2 主控制部分方案 AT89S51 是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，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