温度采集仪

JIANGSU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

智能仪表原理与设计综合训练

温度采集仪

学院：电信学院

专业：

班级：

姓名：

学号：

指导教师：

设计时间:

目录

序言 (3)

第一章系统方案 (4)

1.1课题的意义和目的 (4)

1.2主要设计内容 (4)

1.3课题的任务要求 (4)

1.4单片机选型 (5)

1.5 远程测温中通讯方式的选择.................... ..........................

1.6系统框图 (6)

第二章硬件设计 (7)

2.1单片机模块设计 (7)

2.1.1 引脚描述 (7)

2.1.2 时钟电路设计 (9)

2.1.3 复位电路设计 (9)

2.1.4 中断系统 (10)

2.2LCD1602显示电路 (11)

2.2.1 LCD1602工作原理及引脚功能 (11)

2.2.2 LCD1602硬件原理图 (12)

2.3RS232通信电路设计 (12)

2.4DS18B20电路设计 (13)

2.5外围报警、按键电路 (14)

2.5.1 温度上下限值电路设计 (14)

2.5.2 蜂鸣器、灯连接报警电路 (14)

第三章软件设计 (16)

3.1软件设计总述 (16)

3.2主控程序设计 (17)

3.2.1 主程序设计 (17)

3.2.2 LCD液晶显示软件设计 (17)

3.2.3 温度采集软件设计 (18)

3.3上位机程序设计 (19)

第四章系统的软硬件调试 (20)

4.1 硬件调试 (20)

4.1.1 上电前的调试 (20)

4.1.2 上电后的调试 (20)

4.1.3 各模块调试 (20)

4.2软硬件联调 (20)

结束语 (22)

参考文献 (23)

附录 (24)

附录一硬件原理图 (24)

附录二源程序清单 (25)

附录三实物图 (30)

附录四元器件清单 (31)

序言

温度采集仪在现代社会生产和实践中起到了广泛的作用。

本次设计是一个基于单片机的温度采集仪，结合RS-232总线功能，利用DS18B20温度传感器，实现对温度的远程测量。该采集仪能够实现温度的采集、显示、上下限报警温度值设定、报警和与PC机的串行通信等功能。本设计中主要分硬件与软件的设计，硬件包括：主控模块、温度传感模块、显示模块、按键模块、报警模块、通信模块等，软件包括：温度采集、按键与报警、显示、PC机上的温度界面等。

电路实现功能：由电脑USB接口供电，也可外接5V—15V的直流电源。通过温度传感器18B20作为温度传感器件,测量出实际温度，再由芯片为DIP封装STC89C52RC单片机进行数据处理，通过数码管显示温度值。温度显示（和控制）的范围为：-55ºC到125ºC之间，精度为0.1ºC，显示为整数及小数点后一位数。如果设定报警温度值为20ºC 则当环境温度超过20ºC时，发光二极管发光报警。温度报警可通过按键控制增减进行设置。如果需要控制某局部的温度，可将18B20用杜邦线引出，但距离不宜过长，注意各个引脚绝缘。

第一章系统方案

1.1课题的意义和目的

温度是一种最基本的环境参数，人民的生活与环境的温度息息相关，不管是在工业生产过程中还是在农业生产过程中都离不开温度的控制，随着人们生活水平的不断提高，人们对于温度的要求也就越来越高，因此研究温度的检测方法和装置具有重要的意义。

温度控制系统广泛应用于社会生活的各个领域如家电、汽车、材料、电力电子等常用的控制电路根据应用场合和所要求的性能指标有所不同在工业企业中如何提高温度控制对象的运行性能一直以来都是控制人和现场技术人员努力解决的问题。这类控制对象惯性大滞后现象严重存在很多不确定的因素,难以建立精确的数学模型,从而导致控制系统性能不佳,甚至出现控制不稳定、失控现象。温度现场如果比较恶劣，远程测温就变得比较重要。利用RS-232进行串口接收数据来模拟现实生活中对温度的实时观测与控制。

1.2主要设计内容

本设计是以单片机AT89C52为主控，结合RS-232总线功能，利用DS18B20温度传感器，实现对温度的远程测量。具体课题设计研究内容如下：

1．提出基于单片机的远程测温的设计方案。选用“单片机+RS232+DS18B20”的设计方案制作出一个远程测温系统；

2．完成单片机最小系统电路、RS-232接口电路、LCD显示电路等硬件设计；

3．完成远程测温硬件电路相配套的软件程序编写；

4．最终完成系统板的制作安装，对其软硬件的进行综合调试。

1.3课题的任务要求

根据课题的意义和目的，经分析本次课题需要研究的内容，提出了该课题相应的设计任务的要求，具体如下：

1. 温度测量范围-55℃到+125℃，精度为±0.1℃；

2. 自定义的通信协议可靠，传输误码率低；

3. 用液晶直接显示读数、显示清晰直观；

4. 利用温度传感器（DS18B20）测量某一点环境温度,能够根据需要方便设定上下限报警温度,稳定性好。

1.4 单片机选型

随着微电子技术和超大规模集成电路技术的发展，单片微型计算机以其体积小、性价比高、功能强、可靠性高等独有的特点，在各个领域（如工业控制、家电产品、汽车电子、智能仪器仪表）得到了广泛的应用。下面就简要介绍具有代表性的几款单片机[7]。

㈠ 8031单片机是Intel公司生产的MCS-51系列单片机中的一种，除无片内ROM 外，其余特性与MCS-51单片机基本一样，内部含有一个8位CPU、128个字节的RAM，21个特殊功能寄存器。而单片机8031要进行存储器的扩展比较麻烦，外围器件多，而且8031的功耗也大。

㈡单片机8032/8052/8752是增强型产品，而8032、80C32片内是没有ROM的，而89C51内部含有4K字节的FLASH的ROM。52系列的单片机计数器为三个16位计数器，中断源为8个。

㈢ 8051是最早最典型的产品，是在8031的基础上片内又集成4KROM，作为程序存储器。8051单片机与80C51单片机从外形看是完全一样的，其指令系统、引脚信号、总线等完全一致（完全兼容），也就是说在8051下开发的软件完全可以在80C51上应用，反过来，在89C51下开发的软件也可以在8051上应用。

㈣单片机AT89C52就是这几年在我国非常流行的单片机，它是由美国ATMEL公司开发生产的。单片机AT89C52具有与MCS-51产品指令系统完全兼容，8K字节的可重擦写FLASH闪速存储器，因此在系统的开发过程中可以十分容易进行修改，这就大大缩短了系统的开发周期。同时，在系统工作过程中，能有效地保持一些数据信息，即使外界损坏也不影响到信息的保持。它具有三级加密程序存储器、128*8字节内部RAM、32条可编程I/O口线、3个16位定时器/计数器以及5个中断源等特性。