温度检测系统

机电专业课程设计温度检测系统

学生姓名李晓晓

学院中国矿业大学年级专业2011机电专本指导教师孙长青完成日期2012年6月

前言

温度是表征物体冷热程度的物理量，是工业生产和自动控制中最常见的工艺参数之一，生产过程中常常需要对温度进行检测和监控。在传统的温度测控系统设计中，往往采用模拟技术进行设计，这样就不可避免地遇到诸如传感器外围电路复杂及抗干扰能力差等问题;而其中任何一环节处理不当，就会造成整个系统性能的下降。采用数字温度传感器与单片机组成的温度检测系统进行温度检测、数值显示和数据存储，体积减小，精度提高，抗干扰能力强，并可组网进行多点协测，还可以实现实时控制等技术，在现代工业生产中应用越来越广泛。

本设计就采用以51单片机为核心，和单总线数字式温度传感器DS18B20 模拟出一温度控制系统，当温度没有超过预设温度时数码管显示当前温度，此本系统就是一个温度计。当温度超过预设温度时电路中的发光二极管就会闪烁报警，当温度降下时就停止闪烁，此时本系统就是一个温度监控器。以DS18B20 为代表的新型单总线数字式温度传感器集温度测量和A/D转换于一体,直接输出数字量，与单片机接口电路结构简单，广泛使用于距离远、节点分布多的场合，具有较强的推广应用价值。

目录

前言 (1)

1 总体设计方案 (3)

1.1设计的目的及意义 (3)

1.2总体设计思路 (3)

1.3总体设计方案设计 (3)

2 系统的硬件结构设计 (4)

2.1器件的选择 (4)

2.2电路设计及功能 (8)

2.3单片机的内部资源 (9)

2.4芯片DS18B20器件介绍 (10)

3 系统的软件设计 (13)

3.1设计的流程图 (13)

3.2系统部分程序的设计和分析 (14)

结论 (16)

附录Ⅰ程序设计 (17)

附录Ⅱ参考文献 (21)

附录Ⅲ结束语 (22)

附录Ⅳ实物照片 (23)

1 总体方案设计

1.1 设计目的及意义

（1）在学习了三年的课程后，为了加深对理论知识的理解，学习理论知识在实际中的运用，培养动手能力和解决实际问题的经验。

（2）通过实验提高对单片机的认识，通过实验提高焊接、布局、电路检查能力。

（3）通过实验提高软件调试能力。

（4）进一步熟悉和掌握单片机的结构及工作原理，通过课程设计，掌握以单片机核心的电路设计的基本方法和技术。

（5）通过实际程序设计和调试，逐步掌握模块化程序设计方法和调试技术。

（6）熟悉水箱温度控制的工作原理，选择合适的元件，绘制系统电路原理图，运用单片机原理及其应用，进行软硬件系统的设计和调试，加深对单片机的了解和运用，进而提高自己的应用知识能力、设计能力和调试能力。

1.2 总体设计思路

本设计以单片机为基础，温度监控系统大致上可以分为以下几个步骤：

1.2.1系统分析过程

（1）根据系统的目标，明确所采用温度监控系统的目的和任务。

（2）确定系统所在的工作环境。

（3）根据系统的工作要求，确定系统的基本功能和方案。

1.2.2 系统设计内容

(1）构思设计温度监控系统的工作流程。

（2）对要求设计的系统进行功能需求分析，考虑多种设计方案，比较各方案的特点，并确定合理可行的方案，并设计相应的功能结构。

（3）根据系统的控制要求，选择合适型号的芯片及元器件。

(4) 设计以单片机为核心的控制程序。

(5) 电路板及其结构的设计。

(6) 进行系统的调试，完成最终的设计。

1.3 总体设计方案设计

1.3.1 系统框图

本设计为无线电控制电路，系统框图如下所示：

图1-1 系统框图

1.3.2 系统功能

此设计以单片机为核心的温度监控系统，其功能是：平常状态下可以做温度计使用。当温度超过预设温度时二极管会闪烁报警，当温度降下时二极管则停止闪烁。

2 系统的硬件结构设计

2.1 器件的选择

在本设计系统中用到的主要器件有单片机核心控制器、温度传感器、数码管显示器。选择合适的器件完成设计任务，目前各半导体公司、电气商都向市场上推出了形形色色的器件，如何选择合适的器件使系统最大的简单化，功能优异化，可靠性强，成本低廉，成为了器件选择的重中之重。一般来说，选择器件要考虑一下几个方面：

（1）芯片的封装形式。如DIP（双列直插）封装及表面贴附等。

（2）器件的基本性能参数。如单片机执行速度、程序储存器容量、I/O口引脚数量等。

（3）芯片的功耗。如单片机选择能满足低功耗的要求。

（4）供货渠道是否畅通，价格是否低廉。

STC89C516RD+系列单片机是宏晶科技推出的新一代超强抗干扰/ 高速/ 低功耗的单片机，指令代码完全兼容传统8051 单片机，12 时钟/ 机器周期和6时钟/机器周期可任意选择，最新的D版本内部集成MAX810专用复位电路，根据本系统的实际情况，选择STC89C516RD+单片机。温度传感器选择DS18B20，显示选择共阴极数码管。

2.1.1 单片机(STC89C516RD+)的引脚功能图

图2-1 STC98C16RD+引脚图

2.1.2 各引脚及功能说明

（1）电源引脚：

Vcc：40脚正电源脚，工作电压为5V。

GND：20脚接地端。

（2）单片机I/O口：

P0口：P0口为一个8位漏极开路双向I/O口。P0口能用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FLASH编程时，P0口作为原码输入口，当FALSH进行校验时，P0口输出原码，此时P0口外部必须被拉高。

P1口: P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流。在FALSH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。

P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口。当P2口被写入“1”