基于AT89C51单片机的温度传感器.doc
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基于AT89C51单片机的温度传感器
目录
摘 要 I
ABSTRACT II
第一章 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2本课题研究意义 2
1.3本课题的任务 2
1.4系统整体目标 3
第二章方案论证比较与选择 4
2.1引言 4
2.2方案设计 4
2.2.1 设计方案一 4
2.2.2设计方案二 4
2.2.3 设计方案三 4
2.3方案的比较与选择 5
2.4方案的阐述与论证 5
第三章 硬件设计 7
3.1 温度传感器 7
3.1.1温度传感器选用细则 7
3.1.2 温度传感器DS18B20 8
3.2.单片机系统设计 15
3.3显示电路设计 18
3.4键盘电路设计 20
3.5报警电路设计 21
3.6通信模块设计 22
3.6.1RS-232接口简介 22
3.6.2MAX232芯片简介 23
3.6.3PC机与单片机的串行通信接口电路 24
第四章 软件设计 26
4.1 软件开发工具的选择 26
4.2系统软件设计的一般原则 27
4..3系统软件设计的一般步骤 27
4.4软件实现 28
4.4.1系统主程序流程图 28
4.4.2传感器程序设计 28
4.4.3显示程序设计 34
4.4.4键盘程序设计 36
4.4.5报警程序设计 38
4.4.6通信模块程序设计 39
第五章调试与小结 41
致谢 42
参考文献 43
附录 44
系统电路图 44
系统程序 45
15
摘要
基于AT89C51单片机的温度传感器
摘 要
随着社会的进步和工业技术的发展,人们越来越重视温度因素,许多产品对温度范围要求严格,而目前市场上普遍存在的温度检测仪器大都是单点测量,同时有温度信息传递不及时、精度不够的缺点,不利于工业控制者根据温度变化及时做出决定。
在这样的形式下,开发一种能够同时测量多点,并且实时性高、精度高,能够综合处理多点温度信息的测量系统就很有必要。
本课题以AT89C51单片机系统为核心,能对多点的温度进行实时巡检。
DS18B20是一种可组网的高精度数字式温度传感器,由于其具有单总线的独特优点,可以使用户轻松地组建起传感器网络,并可使多点温度测量电路变得简单、可靠。
本文结合实际使用经验,介绍了DS18B20数字温度传感器在单片机下的硬件连接及软件编程,并给出了软件流程图。
关键词:
温度测量;单总线;数字温度传感器;单片机
Abstract
Astheindustryandthesocietydeveloping,thetemperaturebecomesmoreandmoreimportantandalotofproductsaresensitivetotemperature.However,temperaturemeasuringapparatusinthemarketnowonlycancheckandmeasurethetemperatureofonepoint,atthesametime,thetemperatureinformationisnotrealtimeandtheprecisionislow.Ittakesagreatoftroublesfortheindustry-controllerstomakedecision.Inthissituation,designandimplementoneapplicablesystemwhichcanwatchmeasureandcontrolthetemperatureandthemeasuringresultsisrealtimeandtheprecisionisgreatismoreessential.Inordertomeetingthisapplication,thispapertalkaboutTheMultiple-Point’stemperatureMeasuringSystem.
Thissystembasedonsinglechipcomputer,caninspectandcontrolmultipletemperaturesinrealtime. Asakindofhigh-accuracydigitalnettemperaturesensor,DS18B20canbeusedbuildingasensorneteasily.Itcanalsomakethenetsimpleandreliablewithit'sspecial1-wireinterface.ThispaperintroducestheapplicationofDS18B20withsinglechipprocessor.
Keywords:
temperaturemeasure;singlebus;digitalthermometer;singlechipprocessor;
绪论
第一章 绪论
1.1 课题背景
在人类的生活环境中,温度扮演着极其重要的角色。
无论你生活在哪里,从事什么工作,无时无刻不在与温度打着交道。
自18世纪工业革命以来,工业发展对是否能掌握温度有着绝对的联系。
在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等等行业,可以说几乎%80的工业部门都不得不考虑着温度的因素。
温度对于工业如此重要,由此推进了温度传感器的发展。
传感器主要大体经过了三个发展阶段:
模拟集成温度传感器。
该传感器是采用硅半导体集成工艺制成,因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器。
此种传感器具有功能单一(仅测量温度)、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等,适合远距离测温、控温,不需要进行非线性校准,外围电路简单。
它是目前在国内外应用最为普遍的一种集成传感器,典型产品有AD590、AD592、TMP17、LM135等;模拟集成温度控制器。
模拟集成温度控制器主要包括温控开关、可编程温度控制器,典型产品有LM56、AD22105和MAX6509。
某些增强型集成温度控制器(例如TC652/653)中还包含了A/D转换器以及固化好的程序,这与智能温度传感器有某些相似之处。
但它自成系统,工作时并不受微处理器的控制,这是二者的主要区别;智能温度传感器。
能温度传感器(亦称数字温度传感器)是在20世纪90年代中期问世的。
它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术(ATE)的结晶。
智能温度传感器内部都包含温度传感器、A/D转换器、信号处理器、存储器(或寄存器)和接口电路。
有的产品还带多路选择器、中央控制器(CPU)、随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。
智能温度传感器的特点是能输出温度数据及相关的温度控制量,适配各种微控制器(MCU);并且它是在硬件的基础上通过软件来实现测试功能的,其智能化程度也取决于软件的开发水平。
温度传感器的发展趋势。
进入21世纪后,温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。
传感器在温度测控系统中的应用。
目前市场主要存在单点和多点两种温度测量仪表。
对于单点温测仪表,主要采用传统的模拟集成温度传感器,其中又以热电阻、热电偶等传感器的测量精度高,测量范围大,而得到了普遍的应用。
此种产品测温范围大都在-200℃~800℃之间,分辨率12位,最小分辨温度在0.001~0.01之间。
自带LED显示模块,显示4位到16位不等。
有的仪表还具有存储功能,可存储几百到几千组数据。
该类仪表可很好的满足单个用户单点测量的需要。
多点温度测量仪表,相对与单点的测量精度有一定的差距,虽然实现了多路温度的测控,但价格昂贵。
针对目前市场的现状,本课题提出了一种可满足要求、可扩展的并且性价比高的单片机多路测温系统。
1.2本课题研究意义
随着科学技术的不断进步与发展,温度控制在工业控制、电子测温计、医疗仪器、家用电器等各种温度控制系统中广泛应用,且由过去的单点测量向多测量发展。
目前温度传感器有模拟和数字两类传感器,为了克服模拟传感器与微处理器接口时需要信号调理电路和A/D转换器的弊端,大多数多点测温控制系统采用数字传感器,并大大方便了系统的设计。
比较有代表性的数字温度传感器有DS18B20、MAX6575、DS1722、MAX6635、SMT160-30等。
在传统的温度测量系统设计中,往往采用模拟技术进行设计,这样就不可避免地遇到诸如引线误差补偿、多点测量中的切换误差和信号调理电路的误差等问题;而其中某一环节处理不当,就可能造成整个系统性能的下降。
随着现代科学技术的飞速发展,特别是大规模集成电路设计技术的发展,微型化、集成化、数字化正成为传感器发展的一个重要方向。
美国Dallas半导体公司推出的数字温度传感器DS18B20,具有独特的单总线接口,仅需要占用一个通用I/0端口即可完成与微处理器的通信;在-10~+85℃温度范围内具有0.5℃精度;用户可编程设定9~12位的分辨率。
以上特性使得DS18B20非常适用于构建高精度、多点温度测量系统。
1.3本课题的任务
本课题主要是实现对温度进行多点同时测量并准确显示。
整个系统由单片机控制,要能够接收传感器的数据并显示出来,可以从键盘输入命令,系统根据命令,选择对应的传感器,并由驱动电路驱动温度显示。
设计一种合理、可行的单片机监控软件,完成多点测量和显示的任务,并编写硬件底层驱动程序。
1.4系统整体目标
利用一个单片机设计一个能够进行多点温度进行同时测量的系统。
该系统能够同时对多个点的温度进行测量和进行显示,并且能够对异常情况进行报警。
方案论证比较与选择
第二章方案论证比较与选择
2.1引言
温度测量的方案有很多种,可以采用传统的分立式传感器、模拟集成传感器以及新兴的智能型传感器。
对于控制系统可以采用计算机、单片机等。
2.2方案设计
2.2.1 设计方案一
采用模拟分立元件,如电容、电感或晶体管等非线形元件,实现多点温度的测量及显示,该方案设计电路简单易懂,操作简单,且价格便宜,但采用分立元件分散性大,不便于集成数字化,而且测量误差大。
2.2.2设计方案二
本方案采用AT89C51单片机为核心,通过温度传感器AD590采集温度信号,经信号放大器放大后,送到A/D转换芯片,最终经单片机检测处理温度信号。
图2.1方案二的框图
如图2.1,采用该方案技术已经成熟,AD转换电路设计较烦琐,而且使用AD590进行温度检测必须对冷端进行补偿,以减小误差。
2.2.3设计方案三
本设计运用主从分布式思想,由一台上位机(PC微型计算机)
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- 基于 AT89C51 单片机 温度传感器
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