课程设计基于51片机的多路温度采集控制系统设计.docVIP

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。 1.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.单元模块设计 2.1主控制器单片机AT8951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 ROM；全静态操作O～24 MHz；128×8 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。温度传感器DS18B20DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司必威体育精装版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９～１２位的数字值读数方式。 DS18B20是DALLAS公司的必威体育精装版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－10～＋85℃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3～5.5V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。 DS18B20采用脚PR－35封装或８脚SOIC封装，其内部结构框图如图2所示主要由4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，配制寄存器。DS18B20的管脚排列如图所示。 64位ROM的结构开始位是产品类型的编号，接着是每个器件的惟一的序号，共有48位，最后位是前面56位的CRC检验码，这也是多个DS18B20可以采用一线进行通信的原因。温度报警触发器ＴＨ和ＴＬ，可通过软件写入户报警上