基于单片机的温度监测电路课程设计报告书

唐山学院

Protel DXP 课程设计

题目基于单片机的温度监测电路

系 (部) 信息工程系

班级

姓名

学号

指导教师

2013年12月 16日至 2013年 12月 27日共 2 周

2013年 12 月 30 日

《Protel DXP》课程设计任务书

课程设计成绩评定表

目录

1引言 (1)

2 设计任务 (2)

2.1设计容 (2)

2.2设计要求 (2)

3原理图设计 (3)

3.1电路的总体工作原理 (3)

3.2 单片机最小系统的设计 (4)

3.3 电源电路 (5)

3.4 温度传感电路设计 (5)

3.5 键盘电路的设计 (7)

3.6 显示电路的设计 (8)

3.7 温度控制电路的设计 (10)

4 系统的软件设计 (11)

4.1 系统的主程序设计 (11)

4.2 中断程序的设计 (11)

6 设计总结 (13)

致 (14)

参考文献 (15)

附录 (16)

1引言

在工、农业生产和日常生活中，对温度的测量及控制占据着极其重要地位。首先让我们了解一下多点温度检测系统在各个方面的应用领域：消防电气的非破坏性温度检测，电力、电讯设备之过热故障预知检测，空调系统的温度检测，各类运输工具之组件的过热检测，保全与监视系统之应用，医疗与健诊的温度测试，化工、机械…等设备温度过热检测。温度检测系统应用十分广阔。

本设计运用主从分布式思想，由一台上位机（PC微型计算机），下位机（单片机）多点温度数据采集，组成两级分布式多点温度测量的巡回检测系统。该系统采用RS-232串行通讯标准，通过上位机（PC）控制下位机（单片机）进行现场温度采集。温度值既可以送回主控PC进行数据处理，由显示器显示。也可以由下位机单独工作，实时显示当前各点的温度值，对各点进行控制。

下位机采用的是单片机基于数字温度传感器DS18B20的系统。DS18B20利用单总线的特点可以方便的实现多点温度的测量，轻松的组建传感器网络，系统的抗干扰性好、设计灵活、方便，而且适合于在恶劣的环境下进行现场温度测量。本系统可以应用在大型工业及民用常温多点监测场合。如粮食仓储系统、楼宇自动化系统、温控制程生产线之温度影像检测、医疗与健诊的温度测试、空调系统的温度检测、石化、机械…等。

2 设计任务

2.1设计容

1、原理图设计；

2、原理图元件库的制作；

3、印制电路板设计；

4、印制电路板元件封装的制作。

2.2设计要求

1、熟练掌握PROTEL DXP基本操作；

2、按题目要求设计电路，要求电路设计合理，器件选择准确，布局符合电气规。

3原理图设计

3.1电路的总体工作原理

温度控制系统采用AT89C51八位机作为微处理单元进行控制。采用4X4键盘把设定温度的最高值和最低值存入单片机的数据存储器，还可以通过键盘完成温度检测功能的转换。温度传感器把采集的信号与单片机里的数据相比较来控制温度控制器。

图3.1系统框图

根据系统的设计要求，选择DS18B20作为本系统的温度传感器，选择单片机AT89C51为测控系统的核心来完成数据采集、处理、显示、报警等功能。选用数字温度传感器DS18B20，省却了采样／保持电路、运放、数／模转换电路以及进行长距离传输时的串／并转换电路，简化了电路，缩短了系统的工作时间，降低了系统的硬件成本。

该系统的总体设计思路如下：温度传感器DS18B20把所测得的温度发送到AT89C51单片机上，经过51单片机处理，将把温度在显示电路上显示，本系统显示器为点阵字符LCD，1602液晶模块。检测围5摄氏度到60摄氏度。本系统除了显示温度以外还可以设置一个温度值，对所测温度进行监控，当温度高于或低于设定温度时，开始报警并启动相应程序。

3.2 单片机最小系统的设计

目前的单片机开发系统只能够仿真单片机，却没有给用户提供一个通用的最小系统。由设计的要求，只要做很小集成度的最小系统应用在一些小的控制单元。其应用特点是:

（1）全部I/O 口线均可供用户使用。

（2）部存储器容量有限（只有4KB 地址空间）。 （3）应用系统开发具有特殊性。

图3.2 最小系统图

单片机最小系统如图3.2所示，其中有4个双向的8位并行I/O 端口，分别记作P0、P1、P2、P3，都可以用于数据的输出和输入，P3口具有第二功能为系统提供一些控制信号。时钟电路用于产生MCS-51单片机工作所必须的时钟控制信号，部电路在时钟信号的控制下，严格地按时序指令工作。MCS-51部有一个用于构成振荡器的高增益反向放大器，该高增益反向放大器的输入端为芯片的引脚XTAL1，输出端为XTAL2。这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容，就构成了一个稳定的自激振荡器。电路中的微调电容通常选择为30pF 左右，该电容的大小会影响到振荡器频率的高低、振荡器的稳定性和起振的快速性。晶体的振荡频率为12MHz 。

把EA 脚接高电平，单片机访问片程序存储器，但在PC 值超过0FFFH （4Kbyte 地址

围）时，将自动转向执行外部程序存储器的程序。

MCS-51的复位是由外部的复位电路来实现。采用最简单的外部按键复位电路。按键自动复位是通过外部复位电路的来实现的。我们选用C1取47μf。

3.3 电源电路

因为单片机工作电源为+5V，且底层电路功耗很小。采用7805三端稳压片即可满足要求。具体电路图如下：

图3.3 电源电路图

3.4 温度传感电路设计

DS18B20的性能特点：

采用单总线专用技术，既可通过串行口线，也可通过其它I/O口线与微机接口，无须经过其它变换电路，直接输出被测温度值（9位二进制数，含符号位）。

测温围为-55℃-+125℃，测量分辨率为0.0625℃。

含64位经过激光修正的只读存储器ROM。

适配各种单片机或系统机。

用户可分别设定各路温度的上、下限。

含寄生电源。

DS18B20的部结构如下图所示：

图3.4 DS18B20部结构图