基于51系列单片机温度报警器课程设计

一概述

1.1 课程设计的目的和意义

通过这次课程设计,我进一步熟悉了单片机的内部结构和工作原理，掌握了单片机应用系统设计的基本方法和步骤；通过利用MCS-51单片机，理解单片机在自动化装置中的作用以及掌握单片机的编程调试方法；通过设计一个简单的实际应用输入控制及显示系统，掌握protues和keil以及各种仿真软件的使用。

目前温度计的发展很快，从原始的玻璃管温度计发展到了现在的热电阻温度计、热电偶温度计、数字温度计、电子温度计等等，温度计中传感器是它的重要组成部分，它的精度、灵敏度基本决定了温度计的精度、测量范围、控制范围和用途等。传感器应用极其广泛，目前已经研制出多种新型传感器。但是，作为应用系统设计人员需要根据系统要求选用适宜的传感器，并与自己设计的系统连接起来，从而构成性能优良的监控系统。

1.2 任务及要求

设计内容：

所设计数字电压表应具有以下功能：

（1）可以测量-50到110摄氏度内的温度。

（2）在4位LED数码管上显示温度，分别为百位、十位、个位和小数点后一位。

（3）测量精度误差在0.5摄氏度以内。

设计要求：

1、根据题目要求进行系统总体设计。

2. 完成系统硬件电路的设计。

（1）硬件电路图。

（2）硬件电路说明。

3. 系统程序的设计。

（1）程序流程图。

（2）完整源程序。

4．完成的控制系统能达到题目的要求。

5．书写设计说明书。

二总体设计方案

1 功能简介

LCD液晶显示器直接显示DS18B20所测量的温度，超出-50~110℃范围时喇叭报警并且数码管开始闪烁，在温度范围内时喇叭停止报警并且数码管停止闪烁，运行期间可以随时进行复位操作。

2 设计思路

AT89C51作为温度测试系统设计的核心器件，具有低电压供电和体积小等特点。该器件是INTEL公司生产的MCS-5l系列单片机中的基础产品，采用了可靠的CMOS工艺制造技术，具有高性能的8位单片机，属于标准的MCS-51的CMOS 产品。芯片中集成了CPU、RAM、ROM、定时/计数器和多功能I/O接口等计算机所需的基本功能部件。程序存储在单片机的程序存储器中，运行过程由程序控制。

时钟信号用来控制单片机内各种微操作的时间基准，通常有两种形式得到，即内部震荡方式和外部震荡方式。内部震荡方式所得的信号比较稳定，故设计数字温度计的时钟信号选用内部震荡方式，晶振选用12MHZ。

复位电路使片内单片机的片内寄存器初始化，使单片机从一种确定的状态开始运行。复位电路有两种基本形式，即上电复位和开关复位。为了保证温度计的正常工作，采用上电且开关复位，也就是CR复位。

温度传感器选用达拉斯公司的单线数字温度传感芯片DS18B20。它将地址线、数据线和控制线合为一根双向串行传输数据的信号线，允许在这根信号线上挂接多个DS18B20。每个芯片内有一个64位的ROM，其中存有各个器件自身的序列号，作为器件独有的ID号码。其测温范围是-55~128℃，测温分辨率在12位时精度为0.0625℃。DS18B20简化了温度器件与计算机的接口电路，使得电路简单，使用更加方便。

显示部分使用LM016L来作为温度的直接输出，当温度超出-50~110℃时，喇叭报警和数码管闪烁来提示。

采用单片机汇编程序语言设计温度计的程序，对DS18B20进行初始化、读、写，读取温度，数据的转换，温度显示和报警处理等等。

3 芯片器材

主机：单片机AT89C51一片；温度传感器：DS18B20一片，显示电路：LM0 16L

液晶显示器；时钟电路：电容两个，晶振片一个；复位电路：电容一个，开关按钮一个；导线若干，+5V电源等等。

三硬件设计

1 89C51

如图1

图1 AT89C51引脚图

本次设计需要注意的几个端口：

P0口（39—32）：是一组8位漏极开路行双向I/O口，也既地址/数据总线复用口。可作为输出口使用时，每位可吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑电路，对端口写“1”可作为高阻抗输入输入端用。在访问外部数据存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在Flash编程时，PO口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求接上拉电阻。

P3口（10—17）：是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，，P1的输入缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对P3口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输出端口。作输出端口时，被外部拉低的P3口将用上

拉电阻输出电流。P3口除可作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能，如图2所示：

图2 端口引脚P3

EA/Vpp(31):内部和外部程序存储器选择线。EA=0时访问外部ROM 0000H—FFFFH；EA=1时，地址0000H—0FFFH空间访问内部ROM，地址1000H—FFFFH空间访问外部ROM。本次设计EA接高电平。

XTAL1（19）和XTAL2（18）：使用内部振荡电路时，用来接石英晶体和电容；使用外部时钟时，用来输入时钟脉冲。

RST/VPD（9）：复位信号输入端。AT89S51接能电源后，在时钟电路作用下，该脚上出现两个机器周期以上的高电平，使内部复位。第二功能是VPD，即备用电源输入端。当主电源Vcc发生故障，降低到低电平规定值时，VPD将为RAM提供备用电源，发保证存储在RAM中的信号不丢失。

2 温度获取

使用美国Dallas半导体公司的数字化温度传感器DS1820,支持“一线总线”接口的温度传感器，在其内部使用了在板（ON-B0ARD）专利技术。全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。“一线总线”独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。现在，新一代的DS18B20体积更小、更经济、更灵活。使你可以充分发挥“一线总线”的优点。同DS1820一样，DS18B20也支持“一线总线”接口，测量温度范围为-55°C～+125°C，在-10～+85°C范围内，精度为±0.5°C。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，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：