八路温度数据采集系统设计(LED显示)

八路温度数据采集系统设计（LED显示）

摘要

八路温度数据采集系统采用LED显示，选用8只DS18B20温度传感器总线的方式。温度采集器以89C51单片机为控制核心，由控制、显示、采集等模块组成。详细分析了该采集器各模块的功能和接口电路原理、给出了软件系统的框架和各个函数的结构。附件：源程序代码、proteus的仿真图。

关键词：温度采集；单片机应用；Proteus仿真；LED显示；89C51

目录

摘要.................................................. 错误!未定义书签。

1.1 绪论.............................................. 错误!未定义书签。

1.2课题研究内容 (3)

2 总体方案设计 (3)

2.1 总体方案框图 (4)

2.2 各模块的功能 (4)

2.3 整体电路图....................................... 错误!未定义书签。

4 软件系统设计 (8)

4.1编程语言及开发工具 (8)

4.2 软件系统的流程结构 (8)

4.3 程序模块设计 (9)

5 仿真及实验调试 (18)

5.1 仿真原件 (18)

5.2 仿真 (19)

参考文献 (19)

致谢 (20)

附件1 (21)

附件2 (21)

附件3 (21)

1．1 绪论

随着科技的不断进步，在工业生产中温度是常用的被控参数，而采用单片机来对这些被控参数进行控制已成为当今的主流。本文介绍了数字温度测量及自动控制系统的设计。阐述了以89C5单片机为核心的温度控制系统的工作原理和设计方法。主要组成部分：89C51单片机、温度传感器、显示电路。仿真表明，本设计对温度的显示方便、简单的特点，元器件利用率高。温度信号由温度芯片DS18B20采集，并以数字信号的方式传送给单片机。文中介绍了该控制系统的硬件部分，包括：温度检测与温度显示。单片机通过对信号进行相应处理，从而实现温度在LED上显示的目的。

1.2课题研究内容

1主要内容

能采集8路温度，并每一秒钟显示一个通道的温度。

2具体要求

用MCS-51系列单片机作为控制器；

温度可采用DS18B20，误差±1℃；

用LED显示；

用1个键可以暂停一个通道的显示；

用Proteus完成所有功能的仿真；

设计或选用5V直流稳压电源模块。

2 总体方案设计

本课题将设计一个8路温度采集&显示器，但它上面装有LED液晶屏幕显示，可以根据时间显示不同通道的环境温度，切换时间位1s，也可以根据需求通过功能按键将一个通道的显示暂停。首先采用89C51单片机为控制核心，选用DS18B20温度传感器作为8路采集模块的采集器，由于每一片DS18B20芯片有自身的系列好，可以利用

DS18B20单总线技术将8个传感器用一根总线连接一起。（单总线不同于I2C、SPI、SCI总线技术，单总线减低了IO口的开支，硬件开销少，成本低廉，便于总线的扩展和维护等有点。）由于采用单总线方式，对不同DS18B20的温度传感器有不同的序列号，因此特别设置了一个附加电路测DS18B20的序列号。

根据设计方案的分析：由于DS18B20温度传感器在启动的时候需要内部初始化，大概需要1S的时间，之后才会正确的显示各个通道的温度。

2.1 总体方案框图

八路温度采集器系统的硬件框图如图所示。

2.2 各模块的功能

温度采集器：电源模块、温度采集模块、键盘模块、信号选择模块、显示模块5个模块组成。

电源模块：选择市场上常用的5v充电电源；

温度采集模块：由单总线连8路DS18B20而成，8路DS18B20采用非寄生电源，由外部5v供电。

键盘控制模块：由一个独立按钮形成独立的按键，实现“暂停”

功能。

液晶显示模块：由4位LED、1位LED、限流电阻、三极管构成，实现对温度值的显示。

2.3 主要器件功能介绍

89C51

简介：

89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。

单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的89C51是一种高效微控制器，89C2051是它的一种精简版本。89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

主要特性：

DS18B20

概述：

DS1820 数字温度计提供 9 位温度读数,指示器件的温度。信息经过

单线接口送入 DS1820 或从 DS1820 送出，因此从中央处理器到

DS1820 仅需连接一条，读写和完成温度变换所需的电源可以由数据

线本身提供而不需要外部电源；

因为每一个 DS1820 有唯一的系列号，因此多个 DS1820 可以存

在于同一条单线总线上。这允许在许多不同的地方放置温度灵敏器件。此特性的应用范围包括 HVAC、环境控制、建筑物、设备或机械内的

温度检测以及过程监视和控制中的温度检测。

DS18B20的主要特性

1.1、适应电压范围更宽，电压范围：3.0～5.5V，在寄生电源方式下可由数据线供电

1.2、独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯

1.3、DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温

1.4、DS18B20在使用中不需要任何外围元件，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

1.5、温范围－55℃～+125℃，在-10～+85℃时精度为±0.5℃

1.6、可编程的分辨率为9～12位，对应的可分辨温度分别为

0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温

1.7、在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字，速度更快

1.8、测量结果直接输出数字温度信号，以"一线总线"串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力

1.9、负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作