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嵌入式课程设计

研究生课程设计

(2010-2011学年第 2学期)

课程设计题目

基于DS18B20的单片机温度测控系统设计研究生：梅海舟

基于DS18B20的单片机温度测控系统设计

0.引言

温度是工业控制中主要的被控参数之一，对典型的温度控制系统进行研究具有很广泛的意义。传统的测温元件如热敏电阻，AD590,虽然成本低，但因其后续电路处理复杂﹑可靠性相对较差，测量准确度低,因此逐渐被新型温度传感器所代替。而以新型的“一总线”可编程数字温度传感器（DS18B20）为代表的新型单总线数字式温度传感器集温度测量和GHD 转换于一体，直接输出数字量，与单片机接口几乎不需要外围元件，使得硬件电路结构简单，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。在温度控制系统中，单片机更是起到了不可替代的核心作用。在工业生产如:用于热处理的加热炉、用于融化金属的钳锅电阻炉等，在日常生活中如:热水器、电热毯等等，都用到了电阻加热的原理。随着生产的发展，在工业中，上述设备对温度的控制要求越来越高，随着人们生活水平的提高，对日常用品的自动化也提出了更高的要求，单片机的不断更新换代，满足了上述的要求，达到自动控制品质的目的。

本系统采用了美国DALLAS公司推出的DS18B20数字式温度传感器作为温度传感单元，以STC90C516RD+单片机为控制核心，采用发热灯泡充当控制对象，可根据实际需要设定温度值，并进行自动控制。

1．系统组成

整个系统主控部分采用STC90C516RD+构成单片机应用系统; 温度检测部分

采用 DS18B20 单总线数字温度传感器对温度进行检测;控制部分由三极管控

制加热灯泡的通断。工作时, 由键盘输入设定温度值，通过单片机 AT89S52

的开关量控制三极管的通断，以调节发热灯泡周边温度至设定值，稳态误差在

＋（－）0.1℃以内。液晶实时显示发热灯泡周边温度和设定温度值。

单片机温度控制系统原理图如图（1）所示：

图1 单片机温度控制系统原理图

1.1单片机（STC89C516RD+）

1.1.1 STC89C516RD+简介

STC89C516RD+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，指令全兼容传统的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。

该系列的单片机为真正的看门狗，缺

省为关闭（冷启动），启动后无法关

闭，可放心省去外部看门狗。内部

单片机

STC89C516RD+

键盘设定值 温度传感器 液晶显示

三极管

加热灯泡

Flash擦写次数为100 000以上，其加密性强，出厂时就已经加密。

图 2

其封装的电路图如图2所示：普通89C51系列单片机的内部RAM只有128（89C51）/25 6（89C52）供用户使用

1）低128字节的内部RAM（地址：00H～7FH）,可直接寻址或间接寻址。2）高128字节的内部RAM（地址：80H～FFH），只能间接寻址。

3）特殊功能寄存器SFR（地址：80H～FFH）只能直接寻址。

特殊功能寄存器SFR和高128字节的内部RAM是通过寻址方式来区分的，传统的8051系列单片机只有128-256字节RAM供用户使用，在此情况下STC公司响应广大用户的呼声，在一些单片机内部增加了扩展RAM。

STC89C516RD+单片机扩展256个字节RAM，共512字节的RAM。访问内部扩展RAM时，不影响P0口/P2口/P3.6/P3.7/ALE。

1.1.2 STC89C516RD+单片机的特点

1.增强型6时钟/机器周期12时钟/机器周期8051 CUP

2.工作电压：5.5V-

3.4V（5V单片机）。

3.工作频率范围：0—40 MHz相当于普通8051的0—80 MHz，实际工作频率可达48MHz。

4.用户应用程序空间4K/8K/13K/16K/20K/32K/64K 字节

5.片上集成1280字节/512字节RAM。

6.通用I/O口（32/36个），复位后为：P1/P2/P3/P4/是准双向口/弱上拉（普通8051，传统I/O口）P0口是开漏输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O口用时，需加上拉电阻。

7.ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器/仿真器，可通过串口（P3.0/P3.1）直接下载用户程序，8K程序3秒即可完成一片。

8.EEPROM功能。

9.看门狗。

10.内部集成MAX810专用复位电路，外部晶体20M以下时，可省外部复位电路。

11.共3个16位定时器/计数器，其中定时器0还可以当成2个8位定时器使用。

12.外部中断4路，下降沿中断或低电平触发中断，Power Down模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒。

13.通用异步串口（UART），还可用定时器软件实现多个UART。

14.工作温度范围：0 — 75℃/-40 — +85℃。

15.封装：LQFP-44,PDIP-40,PLCC-44,PQFP-44。

1.1.3选择STC89C516RD+单片机的理由

（1）加密性强。

（2）超强抗干扰：1.高抗静电（ESD保护）；2.轻松过2KV/4KV快速脉冲干扰（EFT测试）;3.宽电压，不怕电源抖动；4.宽温度范围，-40℃～85℃。

（3）三大减低单片机时钟对外部电磁辐射的措施：1.禁止ALE输出；2.如选6时钟/机器周期，外部时钟频率可降低一半；3.单片机时钟震荡器增益可设为1/2gain。

（4）超低功耗：1.掉电模式：典型功耗 <0.1uA；2.正常工作模式：典型功耗：4mA～7mA；3.掉电模式可由外部中断唤醒，适用于电池供电系统，如：水表，气表，便携式设备等。

（5）在系统可编程，无需要编程器，无需仿真器。

（6）可送STC-ISP下载编程器，1万片/人/天。

（7）可供应内部集成MAX810专用复位电路的单片机，有内部集成专用复位电路，原复位电路可以保留，也可以不用，不用时RESET脚接1K电阻到地线。

选择STC89C516RD+单片机其高速，高可靠，可在线编程，功耗更低，降低了成本，提升了性能。

1.2 温度传感器（DS18B20）

1.2.1 DS18B20简介

DS18B2O是美国DALLAS半导体公司继DS18B2O之后最新推出的一种数字化单总线器件，属于新一代适配微处理器的改进型智能温度传感器。与传统的热敏电阻相比，它能够直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程