单片机温度采集显示系统设计

课程设计

课程名称：微机原理与接口技术课程设计题目名称：温度采集显示系统

学生学院

专业班级

学号

学生姓名

指导教师

一、设计题目

温度采集系统

二、设计任务和要求

功能要求：

（1）温度测量范围 0 - 99℃。

（2）温度分辨率±1℃。

（3）选择合适的温度传感器。

（4）使用键盘输入温度的最高点和最低点，温度超出范围时候报警。（报警温度不需要保存）

要求完成的内容：

（1）系统硬件设计，并用电子CAD软件绘制出原理图，

（2）给出流程图，编写并调试程序。

（3）撰写设计报告。

三、原理电路图和设计程序

1、方案比较

（1）、系统总体方案设计

总体框架图如图1示，软件流程图如图示

①该温度控制系统的设计包括硬件设计和软件设计两大部分，结合实际情况，该系统应具备如下功能：

A、实时采集温度；

B、显示温度；

C、串行传送数据；

D、控制外设；

E、温度超限报警；

②系统硬件设计

系统的硬件设计部分主要由以下几部分组成：

A、单片机最小系统；

B、温度采集模块；

C、温度显示模块；

D、串行通信模块；

E、报警电路；

图2 软件流程图

（2）、方案比较

方案一采用8031作为控制核心,以使用最为普遍的器件ADC0809作模数转换,控制上使用对电阻丝加电使其升温和开动风扇使其降温。此方案简易可行,器件的价格便宜,但8031内部没有程序存储器,需要扩展,增加了电路的复杂性,且ADC0809是8位的模数转换,不能满足本题目的精度要求。

方案二采用比较流行的AT89S51作为电路的控制核心, AT89S52不但与8051，8052 指令，管脚完全兼容，而且其片内的程序存储器采用FLASH 工艺，用户可以用电的方式瞬间擦除、改写。AT89S52 单片机还支持在线编程，用户通过简单的电路连接就可以将电脑里的程序下载到单片机中，减少调试程序时不断拆卸和插入给芯片带来的损坏。此外AT89S52 单片机有8 KB的程序存储器和256 B 的数据存储器，不需外部扩展存储芯片，可以降低硬件电路的复杂度。此方案电路简单并且可以满足题目中的各项要求的精度。

综上分析,我们采用方案二。

Q1NPN

U2

BUZZER

R3

R1200

S3S4

S2S1+5V

12345678910111213141516RP116PIN

123J1CON3

R24.7k

+5V

GND

GND P3.0P3.1P3.2Y1

CRYSTAL C2

30p

GND +5V

+5V

123

J2CON3

P1.01P1.34P1.45P1.5(MOSI)6P1.6(MOSO)7P1.7(SCK)8P1.23P1.12RST 9P3.0(RXD)10P3.1(TXD)11P3.2(INT0)12

P3.3(INT1)13P3.4(T0)14P3.5(T1)15P3.6(WR)16P3.7(RD)17XTAL118XTAL019P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427P2.7/A1528PESN 29ALE/PROG 30EA/VPP 31P0.7/AD732P0.6/AD633P0.5/AD534P0.4/AD435P0.3/AD336P0.2/AD237P0.1/AD138VCC

40P0.0/AD039GND 20

P2.0/A821

U1

AT89S52

+5V

P3.0P3.1P3.212345678161514131211109

RP21k

图3

AT89S52 是89 系列单片机的一种，它不但与8051，8052 指令，管脚完全兼容，而且其片内的程序存储器采用FLASH 工艺，用户可以用电的方式瞬间擦除、改写。AT89S52 单片机还支持在线编程，用户通过简单的电路连接就可以将电脑里的程序下载到单片机中，减少调试程序时不断拆卸和插入给芯片带来的损坏。此外AT89S52 单片机有8 KB的程序存储器和256 B 的数据存储器，不需外部扩展存储芯片，可以降低硬件电路的复杂度。

②、温度采集模块设计

温度传感器是该系统的关键器件，本系统选用的是美国Dallas 半导体公司生产的数字化温度传感器 DS18B20。本系统中DS18B20 的DQ 口与单片机的 P1.0 口连接，GND 接地，VDD 接电源，信号和5V 电源之间的接上一个上拉电阻R。

DS18B20简介：

DS18B20 有三个主要数字部件组成：64 位激光ROM、温度传感器、非易失性的温度报警触发器TH 和TL 。DS18B20 支持“一线总线”接口，测量温度范围为-55°C~+125°C，被测温度用符号扩展的16 位数字量方式串行输出，在-10~+85°C 范围内，精度为±0.5°C。DS18B20 采集到的现场温度直接以先进的单总线数据通信方式传输，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。DS18B20 可程序设定9~12 位的分辨率，精度可达±0.5°C。DS18B20具有内置的EEPROM，用户设定的分辨率和报警温度都可存储在其中，且掉电后依然存在。

CPU 只需一根端口线就能与DS18B20 进行通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。与前一代产品（DS1820 温度传感器）不同，DS18B20 支持

3.0V ~5.5V的电压范围，使系统设计更灵活、方便，而且DS18B20 价格更

便宜，体积更小。

如图J1所示，DS18B20 有三个管脚：3脚 GND 为电源地，2脚DQ 为

数字信号输入/输出端，1脚VDD 为外接供电电源接入端（用寄生电源方式时接地）。在外部电源供电方式下，DS18B20 工作电源由VDD 引脚接入，

此时I/O 线不需要强上拉，不存在电源电流不足的问题，

可以保证转换精度，同时理论上总线可以挂接任意

多个DS18B20 传感器，组成多点测温系统。

在外部供电的方式下，DS18B20 的GND 引脚不能悬空，

否则不能转换温度，读取的温度总是85℃。