基于单片机的DS18B20的测温品Word文件下载.docx

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2）可以键盘输入需要设定的上下限温度值；

3）当报警器被触发报警之后，可进行用户手动停止报警。

4.设计的基本要求及进度安排（含起始时间、设计地点）：

设计要求：

1）了解单片机和温度检测的工作原理及特点；

2）确定系统各功能模块电路原理图设计；

3）利用protel99se绘制电路原理图；

4）完成元器件的焊接及电路板的调试；

5）完成编程器软件程序的编写；

6）完成整个电路系统的联调。

5.毕业设计（论文）的工作量要求完成1.5—到2万字的毕业论文撰写

①实验（时数）或实习（天数）：

300学时

②图纸（幅面和张数）：

无特别要求

③其他要求：

参考文献大于15篇

指导教师签名：

年月日

学生签名：

年月日

系主任审批：

基于单片机的DS18B20测温报警系统的设计

摘要

温度是与人们生活息息相关的环境参数，许多情况下都需要进行温度测量及报警，温度测量报警系统在现代日常生活、科研、工农业生产中已经得到了越来越广泛的应用。

所以对温度的测量报警方法及设备的研究也变得极其重要。

随着人们生活水平的不断提高以及应对各种复杂测量环境的需要,我们对温度测量报警器的要求也越来越高，利用单片机来实现这些控制无疑是人们追求的目标之一，它带给我们的方便是不可否定的。

其中温度检测报警器就是一个典型的例子。

要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施,就需要从单片机技术入手，向数字化，智能化控制方向发展。

本设计使用AT89S52单片机为系统处理器，DS18B20为温度感应器，外接三个按键分别可以设置上下限报警温度和取消报警，DS18B20可以测量的范围是﹣55°

C到﹢125°

C，测量精度是0.5°

C，本次设计测温范围设置在是10°

C到100°

C，报警温度的上限是80°

C下限是20°

C，使用按键开始中断，调整上下限温度，每次调整为0.5°

C当温度超过时80°

C或低于20°

C时，外接蜂鸣器进行报警，可以手动停止报警。

外接一个LCD1602液晶显示器，显示温度数值。

关键词：

AT89S52单片机；

DS18B20温度传感器；

LCD1602液晶显示器

BasedonDS18B20TemperatureAalarmSystemDesign

Abstract

Thetemperatureiscloselyrelatedwithpeople'

slives.environmentalparameters.soitswidelyusedinmanycaseswhichfortemperaturemeasurementandalarm.Temperaturemeasurementandalarmsysteminmoderndailylife,scientificresearch,industrialandagriculturalproductionhasbeenmoreandmorewidelyused.Sothemeasurementfortemperaturealarmmethodanddeviceresearchisalsoveryimportant.Withthecontinuousimprovementofpeople'

slivingstandardanddealwithvariouscomplexneedsofthemeasurementenvironment.Thetemperaturemeasuringalarmrequirementsarealsogettinghigherandhigher.UseSCMtoachievethesecontrolisoneofthegoalsthatpeoplepursue.Theconvenienceitbringsusisundeniable.Thetemperaturedetectionalarmisatypicalexample.Forabetterlifeandmoreconvenientfacilities.Weneedtostartwithsingle-chipmicrocomputertechnology.Especiallydevelopeditindigital,intelligentcontroldirection.

ThedesignusesAT89S52chipasthesystemprocessor,DS18B20fortemperaturesensors.Externalthreebuttons.DS18B20canbemeasuredintherangeof﹣55°

Cto125°

C,themeasurementaccuracyis0.5°

C,thedesignofatemperaturerangeissetin10to100,thealarmtemperatureupperlimitis80lowerlimitis20°

C,theuseofkeystointerrupt,adjustingtheupperandlowerlimitsoftemperature,timetoadjustto0.5°

Cwhenthetemperatureexceeds80°

Corbelow20°

C,Cansetthealarmtemperatureandalarmoff,Whenthetemperatureisnotinthesetrange.Externalbuzzeralarm.Youcanmanuallystopalarm.AnexternalLCD1602liquidcrystaldisplay,convenientforreading.

KeyWords:

AT89S52singlechipmicrocomputer；

DS18B20temperaturesensor；

LCD1602liquidcrystaldisplay

目录

1绪论1

1.1温度报警器的现状及发展1

1.2基于单片机的DS18B20测温报警系统设计的目的和要求2

1.2.1设计目的2

1.2.2课程设计题目描述和要求2

2基于单片机的DS18B20测温报警系统硬件设计3

2.1硬件设计的总体设计思想3

2.2单片机AT89S52简介3

2.3DS18B20简介5

2.4电路中显示模块的选择8

2.5按键模块9

2.6复位电路和时钟电路模块10

2.7温度报警模块11

2.8电源系统12

3基于单片机的DS18B20测温报警系统软件设计13

3.1软件设计的原则13

3.1.1软件设计的总体方案14

3.1.2程序的编写14

3.1.3程序的检查与修改14

3.1.4软硬件的调试14

3.1.5功能模块程序设计14

3.2主程序的设计15

3.3中断程序的设计16

4制作与调试18

4.1电路板的基本绘制18

4.2布局18

4.3布线19

4.4调试的主要方法20

5总结与展望21

5.1总结21

5.2未来工作展望22

参考文献23

致谢24

毕业设计（论文）知识产权声明25

毕业设计（论文）独创性声明26

附录127

附录228

1绪论

单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比受到人们的重视和关注，所以应用很广，发展很快。

单片机的特点是体积小、集成度高、重量轻、抗干扰能力强，对环境要求不高，价格低廉，可靠性高，灵活性好，开发较为容易。

正因为单片机有如此多的优点，因此其应用领域之广，几乎到了无孔不入的地步。

在我国，单片机已被广泛地应用在工业自动化控制、自动检测、智能仪表、智能化家用电器、航空航天系统和和国防军事、尖端武器等各个方面。

我们可以开发利用单片机系统以获得很高的经济效益。

更重要的意义是单片机的应用改变了控制系统传统的设计思想和方法。

以前采用硬件电路实现的大部分控制功能，正在用单片机通过软件方法来实现。

这种以软件结合硬件或取代硬件并能提高系统性能的控制技术称为微控制技术[1]。

液晶产品其实早存在于我们的生活之中。

如电子表、计算器、掌上游戏机等。

液晶显示器（LCD）目前科技信息产品都朝着轻、薄、短、小的目标发展，在计算机周边中拥有悠久历史的显示器产品当然也不例外。

在便于携带与搬运为前提之下，传统的显示方式如CRT映像管显示器及LED显示板等等，皆受制于体积过大或耗电量大等因素，无法达成使用者的实际需求。

而液晶显示技术的发展正好切合目前信息产品的潮流，无论是直角显示、低耗电量、体积小、还是零辐射等优点，都能让使用者享受最佳的视觉环境[2]。

1.1温度报警器的现状及发展

随着人们生活水平的不断提高以及应对各种复杂测量环境的需要，我们对温度测量报警器的要求也越来越高，利用单片机来实现这些控制无疑是人们追求的目标之一，它带给我们的方便是不可否定的。

要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施，就需要从单片机技术入手，向数字化，智能化控制方向发展[3]。

温度是一种在生产、科研、生活中需要测量和控制的重要物理量，是国际单位制七个基本量之一。

在许多情况

下，都需要对环境温度进行限定，其中包括人的生活工作环境、仪器设备的工作环境以及动植物的生长环境等。

其测量控制一般采用各式各样形态的温度传感器。

根据它们在讯号输出方式上的不同可以分为模拟温度传感器和数字温度传感器。

单片机技术的出现则是为现代工业测控领域带来了一次新的技术革命，目前，单片机以其体积小、重量轻、抗干扰能力强、对环境要求不高、可靠性高、性价比高、开发较为容易等特点，在工业控制、数据采集、智能化仪器仪表、办公自动化等诸多领域得到了极为广泛的应用，并已走入我们的日常生活，现在，随处都可以看到单片机的踪影。

目前温度报警器的发展已经比较成熟了，它能帮助我们实现想要的温度控制，解决身边的很多问题[4]。

本设计所介绍的温度报警器，可以设置上下限报警温度，当温度不在设置范围内时，可以报警。

与传统的温度测量系统相比，本设计中的数字温度测量报警系统具有很多前者没有的优点，如测温范围广而且准确，采用LCD1602数字显示，读数方便[5]。

1.2基于单片机的DS18B20测温报警系统设计的目的和要求

1.2.1设计目的

熟练掌握51小系统开发应用；

加强单片机的综合运用能力、提高单片机的件编程和调试能力，为以后的学习和开发工作打下强劲基础；

掌握DS18B20温度传感器模块的工作原理及应用设计；

掌握小系统开发设计的流程及设计思路；

提高分析问题，解决问题能力，提高实践动手能力。

1.2.2课程设计题目描述和要求

这次毕业设计的题目是基于DS18B20的温度报警系统的设计。

要实现的基本功能为：

a.即时从温度传感器获取温度数值，并将数值传送至单片机进行数值实时显示和报警；

b.可以键盘输入需要设定的上下限温度值；

c.当报警器被触发报警之后，可进行用户手动停止报警。

2基于单片机的DS18B20测温报警系统硬件设计

系统实现功能离不开硬件电路，硬件电路是实现预定功能的基础，是检测系统的“肢体”，也是整个设计任务的重点，必须认真设计。

本章将简要介绍基于AT89S52单片机的测温报警系统的设计电路，并对该系统的总体结构和关键技术进行详细阐述。

2.1硬件设计的总体设计思想

温度计电路设计总体设计方框图如图2.1所示，控制器采用单片机AT89S52，本设计是一个基于单片机AT89S52的测温报警电路，使用DS18B20温度传感器将温度信号转换为它把温度信号直接转换成串行数字信号供微机处理，再通过单片机AT89S52的处理，通过LCD将温度显示出来，同时接外接按键器用来设置可调上下线，和报警温度上下线和取消报警，当温度不在上下线时，外接蜂鸣器报警。

图2.1原理框图

2.2单片机AT89S52简介

AT89S52是一种低功耗，高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。

使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造与工业80C51产品指令和引脚完全兼容，片上Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提高灵活性，超有效的解决方案。

AT89S52具有以下标准功能；

8K字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振计时钟电路。

另外AT89S52可降至0HZ静态逻辑操作，支持2种软件课选择节电模式，空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM，定时器/计数器，串口，中断继续工作。

掉电保护方式下，RAM内存被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。

AT89S52管脚图如下：

图2.2AT89S52单片机

各管脚作用：

VCC：

电源，接+5V电源。

GND：

接地线。

PO口：

P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口，作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。

对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。

当访问外部程序和数据存储器时，P0口也作为低8位地址/数据复用。

在这种模式下P0口具有内部上拉电阻。

P1口：

P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1输出缓冲器驱动4个TTL逻辑电平。

对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。

作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流，此外，P1.0和P1.2分别作为定时器/计数器的外部计数输入和计时/计数的触发输入。

P2口：

P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。

对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。

作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部上拉电阻的原因，将输出电流在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器时，P2口送出高8位地址，在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送1，在使用8位地址访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。

P3口：

P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平，对P3端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用，作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流。

P3.29（INTO）外部中断0，P3.3（INT1）外部中断1。

P3.6（

）和P3.7（

）为外部数据存储写选通。

RXD串行输入接口，TXD串行输出接口。

RESET：

复位输入。

晶振工作时，RESET脚持续2个机器周期高电平将使单片机复位。

看门狗计时完成后，RESET脚输出96个晶振周期的高电平。

ALE/

:

地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8位地址的输出脉冲。

在Flash编程时，此引脚（

）也用作编程输入脉冲。

PESN：

外部程序存储器选通信号时外部程序存储器选通信号。

当AT89S52从外部程序存储器执行外部代码时，PSEN在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据存储器时，PSEN将不被激活。

/Vpp：

访问外部程序存储器控制信号，为能使从0000H到FFFFH的外部程序存储器读取指令，

必须接GND，为了执行内部程序指令，

应接VCC。

在Flash编程期间，

也接受12伏Vpp电压。

XTAL1：

振荡器反相放大器和内部时钟放生电路的输入端。

XTAL2：

振荡器反相放大器的输出端。

2.3DS18B20简介

这次设计的主要器件之一，温度传感器DS18B20，DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最近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，不需要A/D转化电路简单，精确度高等。

外观如图（a）。

a.DS18B20的性能特点如下：

（1）独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信；

（2）多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现多点组网功能；

（3）无须外接部件；

（4）可通过数据供电，电压范围为3.0—5.5V；

（5）零待机功耗；

（6）温度以9或12位数字量读出；

（7）用户可定义的非易失性温度报警设置；

（8）报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件；

（9）负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧坏，但不能正常工作。

b.DS18B20的内部结构框图如图（b）所示，它采用3脚PR—35封装或8脚SOIC封装其管脚封装。

c.DS18B20单线智能温度传感器的工作原理。

64位ROM的位结构，开始8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8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。

非易失性温度报警触发器TH和TL，可通过软件写入户报警上下限。

DS18B20温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的EEPRAM。

高速暂存RAM的结构为8字节的存储器[15]。

注意事项：

DS18B20虽然具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少等优点，但在实际应用中应该注意以下几个方面的问题：

a.在对DS18B20进行读写编程时，必须严格的保证读写时序，否则将无法读取测温结果。

b.当单总线上所挂DS18B20超过8个小时，就需要解决微处理器的总线驱动问题。

c.在用DS18B20进行长距离测温系统设计是要充分考虑总线分布电容和阻抗匹配问题。

传感器发展趋势：

现代信息技术的三大基础是信息采集（即传感器技术）、信息传输（通信技术）和信息处理（计算机技术）。

传感器属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是温度传感器，它被广泛用于工农业生产、科学研究和生活等领域，数量高居各种传感器之首。

近百年来，温度传感器的发展大致经历了以下三个阶段；

a.传统的DS18B20从测温结束到将温度值转换成数字量需要一定的转换时间分立式温度传感器（含敏感元件）；

b.模拟集成温度传感器／控制器；

c.智能温度传感器。

目前，国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式、由集成化向智能化、网络化的方向发展。

图2.3DS18B20外观图

图2.4DS18B20内部结构框图

图（c）为电路中传感器DS18B20温度传感器，采用外部供电方式电路工作电压使用范围为3.0～5.5V，测量范围为-55°

C—+125°

C，测量精度为0.5°

C；

P27内部有上拉电阻所以T1口直接与单片机P27口直接相连接。

图2.5温度感应电路

2.4电路中显示模块的选择

LED显示器与LCD显示器相比，LED与LCD的功耗比大约为10：

1。

LCD与LED是两种不同的显示技术，LCD是由液态晶体组成的显示屏，而LED则是由发光二极管组成的显示屏。

LED显示器与LCD显示器相比，LED在亮度、功耗、可视角度和刷新速率等方面，都更具优势。

但LED的分辨率一般较低，价格也比较昂贵，因为集成度更高。

液晶显示器（LCD）具有体积小、外形薄、重量轻、耗能小、工作电压低、无辐射，特别是视域宽、显示信息量大等优点。

经过参考文献和考虑，电路中显示模块选择LCD1602液晶显示器。

LCD1602液晶也叫1602字符型液晶他是一种专门用来显示字母，数字，符号等的点阵型液晶模块，每一位之间有一个点距的间隔每行之间也有间隔起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以他不能显示图形。

LCD1602是指显示内容为16×

2，即可以显示两行，每行16个字符液晶模块。

LCD1602分为带背光和不带背光两种，基控制器大部分为HD44780，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别。

LCD1602接﹢5V电压，对比度可调，内含复位电路，提供各种控制命令，如：

清屏，字符闪烁，光标闪烁，显示移位等多种功能，有80字节显示数据存储器DDRAM，160个5×

7点阵型字符的字符发生器CGROM，8个可由用户自定义的5×

7的字符发生器CGRAM.。

LCD1602与单片机AT89S52采用8位并行方式连接，接口电路如图2.4所示。

图2.6LCD1602液晶显示模块

显示模块1602采用标准的16脚接口，引脚功能如下:

第1脚：

VSS为地电源。

第2脚：

VDD接5V正电源。

第3脚：

V0为液晶显示器对比度调整端，连接一个滑动变阻器，可以改变LCD

亮度。

第4脚：

RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。

第5脚：

RW为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。

第6脚：

E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。

第7～14脚：

D0～D7为8位双向数据线。

第15脚：

接GND，LCD背光灯电源负极。

第16脚：

接LCDA，LCD背光灯电源正极。

2.5按键模块

报警系统需要按键设置报警温度的上下线，按键模块由三个按键组成，其中两个按键（BTN1，BTN2）接片机外部中断接口（INT0,INT1）设置温度报警的上下限，当按键按下时进行中断，输入低电平。

另一按键（BNT3