单片机课程设计之---温度控制及报警系统的设计

题目单片机温度控制及报警系统的设计

一、设计目的

学习温度的显示、控制及报警，实现了温度的实时显示及控制。温度控制部分，提出了用DS18B20、89C52单片机及LED的硬件电路完成对温度的实时检测及显示，利用DS18B20与单片机连接由软件与硬件电路配合来实现实时控制及超出设定的上下限温度的报警系统。

课题设计的目的：

1.掌握用51单片机控制LCD显示字符的方法。

2.掌握用单片机进行显示系统开发的方法。

3.掌握单片机软件、硬件调试技术。

4.了解单线器件DS18B20的驱动方法。

5.了解LCD显示器的一般驱动原理

二、使用主要电子元件

1．单片机89C52

2.温度传感器DS18B20

3.显示器LCD1602

4. 排插

5.发光二极管

6.电容若干

7.电阻若干

8.按钮开关若干。

9.导线若干

10. 12MHZ晶振1个

三．系统设计思想及主要应用器件

3.1 系统设计的总体思想

根据单片机温度控制要实现的功能，设计了基于ATMEL公司的AT89C52芯片的温度测量系统。这是一种低成本的利用单片机多余I/O口实现的温度检测电路。整个系统硬件部分包括温度检测系统、信号放大系统、A/D转换、单片机、I/O设备、控制执行系统等.。温度控制部分用DS18B20、89C52单片机及LED的硬件电路完成对温度的实时检测及显示。

3.2系统硬件简介

硬件大致构成：核心控制器件AT89C52 ，温度传感器DS18B20，显示器1602A 报警控制LED。

3.2.1 硬件设计思想

本设计是以AT89C52为单片机作为控制核心，提出了一种基于DS18B20的单总线多点温度测控系统，多个温度传感节点通过单总线与单片机相联形成分布式系统。单片机通过实时监控温度的变化，通过LCD1602字符型液晶显示各节点温度的数值，当温度值超出所设定的值时，报警器开始报警，从而远程实现对整个温度系统的管理和控制。这种分布式温度测量系统具有成本低廉、传感精度高、系统稳定、易于管理等优点。

3.3 系统主要器件

3.3.1核心控制器件AT89C52

AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes 的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。

AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash 存储器可有效地降低开发成本[1]。

AT89C52有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。

主要功能特性：

·兼容MCS51指令系统

·32个双向I/O口

·3个16位可编程定时/计数器中断

·2个串行中断

·2个外部中断源

·2个读写中断口线

·低功耗空闲和掉电模式

AT89C52各引脚及管脚如图3-1所示

图3-1AT89C52各引脚

概述：AT89C52为40脚双列直插封装的8 位通用微处理器，采用工业标准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52 相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主IC 内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。主要管脚有：XTAL1（19 脚）和XTAL2（18脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHz晶振。RST/Vpd（9 脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。VCC （40脚）和VSS（20脚）为供电端口，分别接+5V电源的正负端。P0~P3 为可编程通用I/O 脚，其功能用途由软件定义，在本设计中，P0 端口（32~39 脚）被定义为N1 功能控制端口，分别与N1的相应功能管脚相连接，13脚定义为N1 功能控制端口，分别与N1的相应功能管脚相连接，13脚定义为IR输入端，10脚和11脚定义为I2C总线控制端口，分别连接N1的SDAS （18脚）和SCLS（19脚）端口，12 脚、27 脚及28 脚定义为握手信号功能端口，连接主板CPU的相应功能端，用于当前制式的检测及会聚调整

状态进入的控制功能。

3.3.2 DS1820内部结构及工作原理

DS18B20数字温度传感器是DALLAS公司生产的1－Wire，即单总线器件，具有线路简单，体积小的特点。因此用它来组成一个测温系统，具有线路简单，在一根通信线，可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。

1.DS18B20产品的特点：

●只要求一个端口即可实现通信。

●在DS18B20中的每个器件上都有独一无二的序列号。

●实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温。

●测量温度范围在－55.C到＋125.C之间。

●数字温度计的分辨率用户可以从9位到12位选择。

●内部有温度上、下限告警设置。

TO－92封装的DS18B20的引脚排列见图3-3所示。

图3-3 DS18B20的引脚排列

DS18B20引脚功能描述见表3-4所示。

表3-4 DS18B20引脚功能

序号名称引脚功能描述

1 GND地信号

2 DQ 数字输入输出引脚,开漏单总线接口引脚,当使用寄生电源

时,可向电源提供电源

3 VDD 可选择的VDD引脚,当工作于寄生电源时,该引脚必须接地

2. DS18B20的内部结构