基于单片机的环境温度检测系统的设计样本.doc

基于单片机环境温度检测系统设计摘要随着国民经济发展，人们需要对各中加热炉、热解决炉、反映炉和锅炉中温度进行监测和控制。采用单片机来对她们控制不但具备控制以便，简朴和灵活性大等长处，并且可以大幅度提高被控温度技术指标，从而可以大大提高产品质量和数量。在寻常生活及工业生产过程中，经常要用到温度检测及控制，温度是生产过程和科学实验中普遍并且重要物理参数之一。在生产过程中，为了高效地进行生产，必要对它重要参数，如温度、压力、流量等进行有效控制。温度控制在生产过程中占有相称大比例。温度测量是温度控制基本，技术已经比较成熟。老式测温元件有热电偶和二电阻。而热电偶和热电阻测出普通都是电压，再转换成相应温度，这些办法相对比较复杂，需要比较多外部硬件支持。咱们用一种相对比较简朴方式来测量。 咱们采用美国DALLAS半导体公司继DS18B20之后推出一种改进型智能温度传感器DS18B20作为检测元件，温度范畴为-55125 C,最高辨别率可达0.0625 C。DS18B20可以直接读出北侧温度值，并且采用三线制与单片机相连，减少了外部硬件电路，具备低成本和易使用特点。本文简介一种基于AT89C51单片机一种温度测量及报警电路,该电路采用DS18B20作为温度监测元件，测量范畴0-+100，使用LED模块显示，能设立温度报警上下限。正文着重给出了软硬件系统各某些电路，简介了集成温度传感器DS18B20原理，AT89C51单片机功能和应用。该电路设计新颖、功能强大、构造简朴。核心词：温度测量；DS18B20；AT89C51 Design of Digital Thermomer Based on SCM AbstractAlong with national economy development，the people need to each heating furnace、the heat-treatment furnace、in the reactor and the boiler the temperature carry on the monitor and the control. Not only uses the monolithic integrated circuit to come to them to control has the control to be convenient，simple and flexibility big and so on merits，moreover may enhance large scale is accused the temperature technical specification，thus can big enhance the product the quality and quantity.In daily life and industrial production process，often used in the detection and control of temperature，temperature is the production process and scientific experiments in general and one of the important physical parameter. In the production process，in order to efficiently carry out the production，to be its main parameters，such as temperature，pressure，flow control，etc. Temperature control in the production process of a large proportion. Temperature measurement is the basis of temperature-controlled，more mature technology.Traditional thermocouple and temperature components are the second resistor.The thermocouple and thermal resistance are generally measured voltage，and then replaced by the corresponding temperature，these methods are relatively complex，requiring a relatively large number of external hardware support. We use a relatively simple way to measure. We use the United States following DALLAS Semiconductor DS1820 improved after the introduction of a smart temperature sensor DS18B20 as the detection element，a temperature range of -55 125 C，up to a maximum resolution of 0.0625 C. DS18B20 can be directly read out the temperature on the north side，and three-wire system with single-chip connected to a decrease of the external hardware circuit，with low-cost and easy use.The introduction of a cost-based AT89C51 MCU a temperatur measurement circuits，the circuits used DS18B20 high-precision temperatur sensor，measuring scope 0-+100,can set the warning limitation，the use of seven segments LED that can be display the current temperature. The paper focuses on providing a software and hardware system components circuit，introduced the theory of DS18B20，the founctions and applications of AT89C51 .This circuit design innovative，powerful，can be expansionary strong.Keywords：Temperatur measurement； DS18B20；AT89C51 Temperatur measurement； DS18B20；LED不要删除行尾分节符，此行不会被打印目录摘要.IAbstract.II第1章 绪论51.1课题背景及研究意义51.2国内外现状51.3课题设计目61.4课题重要工作61.5本文研究内容6第2章 开发工具Proteus与Keil82.1 Proteus软件82.1.1 Proteus简介82.1.2 4大功能模块82.1.3 ISIS智能原理图输入系统102.1.4 Proteus简朴应用102.2 Keil软件112.2.1 Keil软件简介112.2.2 Keil软件调试功能112.3本章小结12第3章 系统概述133.1方案选取133.1.1方案一133.1.2方案二143.2系统设计原理143.3系统构成143.4 DS18B20温度传感器与单片机接口电路153.5本章小结16第4章 系统硬件设计174.1 80C51单片机简介174.1.1 80C51单片机重要特性184.1.2 80C51单片机管脚图194.1.3 80C51单片机中断系统214.1.4 80C51单片机定期/计数器214.2 LCD液晶显示屏简介214.2.1液晶模块简介224.2.2液晶显示某些与89C51接口234.3通讯模块244.4 DS18B20简介254.4.1温度传感器工作原理254.4.2 DS18B20有关简介274.4.3 DS18B20使用中注意事项284.5本章小结28第5章 系统软件设计305.1主程序设计305.2 DS18B20初始化315.3数据测试325.4仿真成果325.5本章小结34结论35道谢36参照文献37附录A38附录B45附录C50附录D51千万不要删除行尾分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘掉把上面“Abstract”这一行后加一空行 第1章 绪论1.1课题背景及研究意义随着新技术不断开发与应用，近年来单片机发展十分迅速，一种以微机应用为主新技术革命浪潮正在蓬勃兴起，单片机应用已经渗入到电力、冶金、化工、建材、机械、食品、石油等各个行业。老式温度采集办法不但费时费力，并且精度差，单片机浮现使得温度采集和数据解决问题可以得到较好解决。温度是工业对象中一种重要被控参数。然而所采用测温元件和测量办法也不相似；产品工艺不同，控制温度精度也不相似。因而对数据采集精度和采用控制办法也不相似。老式控制方式以不能满足高精度，高速度控制规定，如温度控制表温度接触器，其重要缺陷是温度波动范畴大，由于她重要通过控制接触器通断时间比例来达到变化加热功率目，受仪表自身误差和交流接触器寿命限制，通断频率很低。近几年来迅速发展了各种先进温度控制方式，如：PID控制，模糊控制，神经网络及遗传算法控制等。这些控制技术大大提高了控制精度，不但使控制变得简便，并且使产品质量更好，减少了产品成本，提高了生产效率。本系统所使用加热器件是电炉丝，功率为三千瓦，规定温度在4001000。静态控制精度为2.43。本设计使用单片机作为核心进行控制。单片机具备集成度高，通用性好，功能强，特别是体积小，重量轻，耗能低，可靠性高，抗干扰能力强和使用以便等独特长处，在数字、智能化方面有广泛用途。1.2国内外现状温度控制系统在国内各行各业应用虽然已经十分广泛，但从国内生产温度控制器来讲，总体发展水平依然不高，同日本、美国、德国等先进国家相比，依然有着较大差距。成熟温控产品重要以“点位”控制及常规PID控制器为主，它们只能适应普通温度系统控制，而用于较高控制场合智能化、自适应控制仪表，国内技术还不十提成熟，形成商品化并广泛应用控制仪表较少。随着国内经济发展及加入WTO，国内政府及公司对此都非常注重，对有关公司资源进行了重组，相继建立了某些国家、公司研发中心，开展创新性研究，使国内仪表工业得到了迅速发展。单片机是指一种集成在一块芯片上完整计算机系统。尽管她大某些功能集成在一块小芯片上，但是它具备一种完整计算机所需要大某些部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，当前大某些还会具备外存。同步集成诸如通讯接口、定期器，实时时钟等外围设备。而当前最强大单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂输入输出系统集成在一块芯片上。单片机也被称为微控制器（Microcontroller），是由于它最早被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU专用解决器发展而来。最早设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一种芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂而对体积规定严格控制设备当中。INTELZ80是最早按照这种思想设计出解决器，从此后来，单片机和专用解决器发展便分道扬镳。初期单片机都是8位或4位。其中最成功是INTEL8031，由于简朴可靠而性能不错获得了很大好评。此后在8031上发展出了MCS51系列单片机系统。基于这一系统单片机系统直到当前还在广泛使用。随着工业控制领域规定提高，开始浮现了16位单片机，但由于性价比不抱负并未得到很广泛应用。90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大提高。随着INTEL i960系列特别是日后ARM系列广泛应用，32位单片机迅速取代16位单片机高品位地位，并且进入主流市场。而老式8位单片机性能也得到了飞速提高，解决能力比起80年代提高了数百倍。当前，高品位32位单片机主频已经超过300MHz，性能直追90年代中期专用解决器，而普通型号出厂价格跌落至1美元，最高品位型号也只有10美元。当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用嵌入式操作系统被广泛应用在全系列单片机上。而在作为掌上电脑和手机核心解决高品位单片机甚至可以直接使用专用Windows和Linux操作系统。 1.3课题设计目1. 巩固、加深和扩大单片机应用知识面，提高综合及灵活运用所学知识解决工业控制能力。2. 培养针对课题需要，选取和查阅关于手册、图表及文献资料自学能力，提高构成系统、编程、调试动手能力。3. 通过对课题设计方案分析、选取、比较、熟悉单片机用系统开发、研制过程，软硬件设计办法、内容及环节。1.4课题重要工作本课题研究重点是设计一种基于单片机数字温度计控制系统。运用数字温度传感器DS18B20，此传感器课读取被测量温度值，进行转换。重要工作如下：1. 温度测试基本范畴0100。2. 精度误差不大于1。3. LED液晶显示。4. 可以设定温度上下限报警功能。5. 实现报警提示。1.5本文研究内容数字温度计采用温度敏感元件也就是温度传感器（如铂电阻，热电偶，半导体，热敏电阻等），将温度变化转换成电信号变化，如电压和电流变化，温度变化和电信号变化有一定关系，如线性关系，一定曲线关系等，这个电信号可以使用模数转换电路即A/D转换电路将模仿信号转换为数字信号，数字信号再送给解决单元，如单片机或者PC机等，解决单元通过内部软件计算将这个数字信号和温度联系起来，成为可以显示出来温度数值，如25.0摄氏度，然后通过显示单元，如LED,LCD或者电脑屏幕等显示出来给人观测。这样就完毕了数字温度计基本测温功能。 本文是基于AT89S51单片机，采用数字温度传感器DS18B20，运用DS18B20不需要A/D转换，课直接进行温度采集显示，报警数字温度计设计。涉及传感器数据采集电路，温度显示电路，上下限报警调节电路，单片机主板电路等构成。 第2章 开发工具Proteus与Keil 2.1 Proteus软件2.1.1 Proteus简介Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版EDA工具软件（该软件中华人民共和国总代理为广州风标电子技术有限公司）。它不但具备其他EDA工具软件仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是当前最佳仿真单片机及外围器件工具。虽然当前国内推广刚起步，但已受到单片机兴趣者、从事单片机教学教师、致力于单片机开发应用科技工作者青睐。Proteus是世界上知名EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品完整设计。是当前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一设计平台，其解决器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，即将增长Cortex和DSP系列解决器，并持续增长其她系列解决器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等各种编译器。 该软件特点是：1. 实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合，具备模仿电路仿真、数字电路仿真、各种单片机(51系列、AVR、PIG等惯用MCU)及其外围电路(如LCD、RAM、ROM、键盘、LED、A/D、D/A)构成系统仿真。2. 提供了各种虚拟仪器。如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等，调试非常以便。3. 提供软件调试功能，同步支持第三方软件编译和调试环境，如Keil等软件。4. 具备强大原理图绘制功能。Proteus与其他单片机仿真软件不同是，它不但能仿真单片机CPU工作状况，也能仿真单片机外围电路或没有单片机参加其他电路工作状况。因而在仿真和程序调试时，关怀不再是某些语句执行时单片机寄存器和存储器内容变化,而是从工程角度直接看程序运营和电路工作过程和成果。对于这样仿真实验从某种意义上讲，是弥补了实验和工程应用阉脱节矛盾和现象。同步，当硬件调试成功后，运用Proteus ARES软件，很容易获得其PCB图，为此后制造提供了以便。2.1.2 4大功能模块1. 智能原理图设计（ISIS）丰富器件库：超过27000种元器件，可以便地创立新元件。 智能器件搜索：通过模糊搜索可以迅速定位所需要器件。 智能化连线功能：自动连线功能使连接导线简朴快捷，大大缩短绘图时间。 支持总线构造：使用总线器件和总线布线使电路设计简要清晰。 可输出高质量图纸：通过个性化设立，可以生成印刷质量BMP图纸，可以以便地供WORD、POWERPOINT等各种文档使用。 2. 完善电路仿真功能（Prospice）ProSPICE混合仿真：基于工业原则SPICE3F5，实现数字/模仿电路混合仿真。 超过27000个仿真器件：可以通过内部原型或使用厂家SPICE文献自行设计仿真器件，Labcenter也在不断地发布新仿真器件，还可导入第三方发布仿真器件。 多样勉励源：涉及直流、正弦、脉冲、分段线性脉冲、音频（使用wav文献）、指数信号、单频FM、数字时钟和码流，还支持文献形式信号输入。丰富虚拟仪器：13种虚拟仪器，面板操作逼真，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器、直流电压/电流表、交流电压/电流表、数字图案发生器、频率计/计数器、逻辑探头、虚拟终端、SPI调试器、I2C调试器等。 生动仿真显示：用色点显示引脚数字电平，导线以不同颜色表达其对地电压大小，结合动态器件（如电机、显示屏件、按钮）使用可以使仿真更加直观、生动 高档图形仿真功能（ASF）：基于图标分析可以精准分析电路多项指标，涉及工作点、瞬态特性、频率特性、传播特性、噪声、失真、傅立叶频谱分析等。 3. 独特单片机协同仿真功能（VSM）支持主流CPU类型：如ARM7、8051/52、AVR、PIC10/12、PIC16、PIC18、PIC24、dsPIC33、HC11、BasicStamp、8086、MSP430等，CPU类型随着版本升级还在继续增长，如即将支持CORTEX、DSP解决器。 支持通用外设模型：如字符LCD模块、图形LCD模块、LED点阵、LED七段显示模块、键盘/按键、直流/步进/伺服电机、RS232虚拟终端、电子温度计等等，其COMPIM（COM口物理接口模型）还可以使仿真电路通过PC机串口和外部电路实现双向异步串行通信。 实时仿真：支持UART/USART/EUSARTs仿真、中断仿真、SPI/I2C仿真、MSSP仿真、PSP仿真、RTC仿真、ADC仿真、CCP/ECCP仿真。 编译及调试：支持单片机汇编语言编辑/编译/源码级仿真，内带8051、AVR、PIC汇编编译器，也可以与第三方集成编译环境（如IAR、Keil和Hitech）结合，进行高档语言源码级仿真和调试。4. 实用PCB设计平台原理图到PCB迅速通道： 原理图设计完毕后，一键便可进入ARESPCB设计环境，实现从概念到产品完整设计。先进自动布局/布线功能：支持器件自动/人工布局；支持无网格自动布线或人工布线；支持引脚互换/门互换功能使PCB设计更为合理。 完整PCB设计功能：最多可设计16个铜箔层，2个丝印层，4个机械层（含板边），灵活布线方略供顾客设立，自动设计规则检查，3D 可视化预览。 各种输出格式支持：可以输出各种格式文献，涉及Gerber文献导入或导出，便利与其他PCB设计工具互转（如protel）和PCB板设计和加工。 2.1.3 ISIS智能原理图输入系统ISIS是PROTEUS系统中心,它远不但是一种图表库。它是具备控制原理图画图外观超强设计环境。无论顾客规定是迅速实现复杂设计仿真以及PCB设计,还是设计精美原理图以供出版,ISIS都可以较好完毕。ISIS提供应顾客图形外观涉及线宽、填充类型、字符等所有控制，使顾客可以生成如杂志上看到同样精美原理图，远赛过CAD软件绘制出稀薄线条。画完图可以以图形文献输出，或者拷贝到剪切板以便其她文献使用。这就使得ISIS成为制作技术文献，学术论文，项目报告抱负工具，也是PCB设计一种出众前端。画图外形由风格模板定义。此外，此方案容许顾客定制元件库提供库部件外观。2.1.4 Proteus简朴应用图2-1 proteus界面图1. 绘制原理图：绘制原理图要在原理图编辑窗口中蓝色方框内完毕。原理图编辑窗口操作是不同于惯用WINDOWS应用程序，对的操作是：用左键放置元件；右键选取元件；双击右键删除元件；右键拖选各种元件；先右键后左键编辑元件属性；先右键后左键拖动元件；连线用左键，删除用右键；改连接线：先右击连线，再左键拖动；中键放缩原理图。2. 定制自己元件：有三个个实现途径，一是用PROTEUS VSM SDK开发仿真模型，并制作元件；另一种是在已有元件基本上进行改造，例如把元件改为bus接口；尚有一种是运用已制作好(别人)元件，咱们可以到网上下载某些新元件并把它们添加到自己元件库里面。3. Sub-Circuits应用：用一种子电路可以把某些电路封装起来，这样可以节约原理图窗口空间。 2.2 Keil软件2.2.1 Keil软件简介Keil C51是美国Keil Software公司出品51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、构造性、可读性、可维护性上有明显优势，因而易学易用。用过汇编语言后再使用C来开发，体会更加深刻。Keil C51软件提供丰富库函数和功能强大集成开发调试工具，全Windows界面。此外重要一点，只要看一下编译后生成汇编代码，就能体会到Keil C51生成目的代码效率非常之高，多数语句生成汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高档语言优势。Keil C51软件是一种基于32位Windows环境应用程序，支持C语言和汇编语言编程，其6.0以上版本将编译和仿真软件统一为Vision(普通称为V2)。Keil提供涉及C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一种功能强大仿真调试器等在内完整开发方案，由如下几某些构成：Vision IDE集成开发环境C51编译器、A51汇编器、LIB51库管理器、BL51连接/定位器、OH51目的文献生成器以及 Monitor-51、RTX51实时操作系统。2.2.2 Keil软件调试功能应用Keil进行软件仿真开发重要环节为：编写源程序并保存建立工程并添加源文献设立工程编译/汇编、连接，产生目的文献程序调试。Keil使用“工程”(Project)概念，对工程(而不能对单一源程序)进行编译/汇编、连接等操作。工程建立、设立、编译/汇编及连接产生目的文献办法非常易于掌握。一方面选取菜单File-New，在源程序编辑器中输入汇编语言或C语言源程序(或选取File-Open，直接打开已用其他编辑器编辑好源程序文档)并保存，注意保存时必要在文献名后加上扩展名.asm(.a51)或.c；然后选取菜单Project-New Project，建立新工程并保存(保存时无需加扩展名，也可加上扩展名.uv2)；工程保存后会及时弹出一种设备选取对话框，选取CPU后点拟定返回主界面。这时工程管理窗口文献页(Files)会浮现“Target1”，将其前面+号展开，接着选取Source Group1，右击鼠标弹出快捷菜单，选取“Add File to Group Source Group1”，浮现一种对话框，规定寻找并加入源文献(在加入一种源文献后，该对话框不会消失，而是等待继续加入其他文献)。加入文献后点close返回主界面，展开“Source Group1”前面+号，就会看到所加入文献，双击文献名，即可打开该源程序文献。紧接着对工程进行设立，选取工程管理窗口Target1，再选取Project-Option for TargetTarget1(或点右键弹出快捷菜单再选取该选项)，打开工程属性设立对话框，共有8个选项卡，重要设立工作涉及在Target选项卡中设立晶振频率、在Debug选项卡中设立实验仿真板等，如要写片，还必要在Output选项卡中选中“Creat Hex Fi”；其他选项卡内容普通可取默认值。工程设立后按F7键(或点击编译工具栏上相应图标)进行编译/汇编、连接以及产生目的文献。成功编译/汇编、连接后，选取菜单Debug-Start/Stop Debug Session(或按Ctrl+F5键)进入程序调试状态，Keil提供对程序模仿调试功能，内建一种功能强大仿真CPU以模仿执行程序。Keil能以单步执行(按F11或选取Debug-Step)、过程单步执行(按F10或选取Debug-Step Over)、全速执行等各种运营方式进行程序调试。如果发现程序有错，可采用在线汇编功能对程序进行在线修改(Debug-Inline Assambly)，不必执行先退出调试环境、修改源程序、对工程重新进行编译/汇编和连接、然后再次进入调试状态环节。对于某些必要满足一定条件(如按键被按下等)才干被执行、难以用单步执行方式进行调试程序行，可采用断点设立办法解决(Debug-Insert/Remove Breakpoint或Debug-Breakpoints等)。在模仿调试程序后，还须通过编程器将.hex目的文献烧写入单片机中才干观测目的样机真实运营状况。2.3本章小结本章重要简朴简介了研究本课题需要用到仿真软件Proteus和编译软件Keil，理解了这两种软件发展，功能和初步用法，理解了proteus四大功能模块，以及keil调试功能等，为后来设计打好基本。相信通过背面学习会有更深体会。第3章 系统概述3.1方案选取该系统重要由温度测量和数据采集两某些电路构成，实现办法有诸各种，下面将列出两种在寻常生活中和工农业生产中经惯用到实现方案。3.1.1方案一采用热电偶温差电路测温，温度检测某些可以使用低温热偶，热电偶由两个焊接在一起异金属导线所构成，热电偶产生热电势由两种金属接触电势和单一导体温差电势构成。通过将参照结点保持在已知温度并测量该电压，便可推断出检测结点温度。数据采集某些则使用带有A/D 通道单片机，在将随被测温度变化电压或电流采集过来，进行A/D 转换后，就可以用单片机进行数据解决，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来。热电偶长处是工作温度范畴非常宽，且体积小，但是它们也存在着输出电压小、容易遭受来自导线环路噪声影响以及漂移较高缺陷，并且这种设计需要用到A/D 转换电路，感温电路比较麻烦。系统重要涉及对A/D0809 数据采集，自动手动工作方式检测，温度显示等，这几项功能信号通过输入输出电路经单片机解决。此外尚有复位电路，晶振电路，启动电路等。故现场输入硬件有手动复位键、A/D 转换芯片，解决芯片为51 芯片，执行机构有4 位数码管、报警器等。【1】系统框图如图 3-1所示。图 3-1 热电偶温差电路测温系统框图3.1.2方案二采用数字温度芯片DS18B20 测量温度，输出信号全数字化。便于单片机解决及控制，省去老式测温办法诸多外围电路。且该芯片物理化学性很稳定，它能用做工业测温元件，此元件线形较好。在0100 摄氏度时，最大线形偏差不大于1 摄氏度。DS18B20 最大特点之一采用了单总线数据传播，由数字温度计DS18B20和微控制器AT89S51构成温度测量装置,它直接输出温度数字信号,可直接与计算机连接。这样,测温系统构造就比较简朴,体积也不大。采用51 单片机控制，软件编程自由度大，可通过编程实现各种各样算术算法和逻辑控制，并且体积小，硬件实现简朴，安装以便。既可以单独对多DS18B20控制工作，还可以与PC 机通信上传数据，此外AT89S51 在工业控制上也有着广泛应用，编程技术及外围功能电路配合使用都很成熟。【1】该系统运用AT89S51芯片控制温度传感器DS18B20进行实时温度检测并显示，可以实现迅速测量环境温度，并可以依照需要设定上下限报警温度。该系统扩展性非常强，它可以在设计中加入时钟芯片DS1302以获取时间数据，在数据解决同步显示时间，并可以运用AT24C16芯片作为存储器件，以此来对某些时间点温度数据进行存储，运用键盘来进行调时和温度查询，获得数据可以通过MAX232芯片与计算机RS232接口进行串口通信，以便采集和整顿时间温度数据。从以上两种方案，容易看出方案一测温装置可测温度范畴宽、体积小，但是线性误差较大。方案二测温装置电路简朴、精准度较高、实现以便、软件设计也比较简朴，故本次设计采用了方案二。3.2系统设计原理运用温度传感器DS18B20可以直接读取被测温度值，进行转换特性，模仿温度值通过DS18B20解决后转换为数字值，然后送到单片机中进行数据解决，并与设立温度报警限比较，超过限度后通过扬声器报警。同步解决后数据送到LED中显示。3.3系统构成本课题以是80C51单片机为核心设计一种数字温度控制系统，系统整体硬件电路涉及，传感器数据采集电路，温度显示电路，上下限报警调节电路，单片机主板电路等构成。系统框图重要由主控制器、单片机复位、报警按键设立、时钟振荡、LED显示、温度传感器构成。系统框图如图3-2所示。图3-2 系统基本方框图1. 主控制器单片机AT89C51具备低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统设计需要，很适合便携手持式产品设计使用系统可用二节电池供电。2. 显示电路显示电路采用LED液晶显示数码管，从P3口RXD,TXD串口输出段码。显示电路是使用串口显示，这种显示最大长处就是使用口资源比较少，只用p3口RXD,和TXD,串口发送和接受，四只数码管采用74LS164右移寄存器驱动，显示比较清晰。3. 温度传感器温度传感器采用美国DALLAS半导体公司生产DS18B20温度传感器。DS18B20输出信号全数字化。便于单片机解决及控制，在0100 摄氏度时，最大线形偏差不大于1 摄氏度，采用单总线数据传播，可直接与计算机连接。用AT89S51芯片控制温度传感器DS18B20进行实时温度检测并显示，可以实现迅速测量环境温度，并可以依照需要设定上下限报警温度。获得数据可以通过MAX232芯片与计算机RS232接口进行串口通信，以便采集和整顿时间温度数据。3.4 DS18B20温度传感器与单片机接口电路DS18B20可以采用两种方式供电，一种是采用电源供电方式，此时DS18B201脚接地，2脚作为信号线，3脚接电源。另一种是寄生电源供电方式，如图3-3 所示单片机端口接单线总线，为保证在有效DS18B20时钟周期内提供足够电流，可用一种MOSFET管来完毕对总线上拉。【2】当DS18B20处在写存储器操作和温度A/D转换操作时，总线上必要有强上拉，上拉启动时间最大为10us。采用寄生电源供电方式时VDD端接地。由于单线制只有一根线，因而发送接口必要是三态。 图3-3 DS18B20与单片机接口电路3.5本章小结本章简述了数字温度控制系统设计思路，设计方案选取，以及系统构成、设计原理，详细简介了主板电路和显示电路构造，并简朴简介了数字温度传感器DS18B20特点。并通过框图形式更直观、更形象地描述了系统整体构成。 第4章 系统硬件设计4.1 80C51单片机简介80C51单片机最初是由Intel 公司开发设计，但日后Intel 公司把51 核设计方案卖给了几家大电子设计生产商，譬如 SST、Philip、Atmel 等大公司。如是市面上浮现了各式各样但均以51 为内核单片机，倒是Intel 公司自己单片机却显得逊色了。这些各大电子生产商推出单片机都兼容51 指令、并在51 基本上扩展某些功能而内部构造是与51 一致。80C51有40个引脚，4个8位并行I/O口，1个全双工异步串行口，同步内含5个中断源，2个优先级，2个16位定期/计数器。80C51存储器系统由4K程序存储器(掩膜ROM)，和128B数据存储器(RAM)构成。【3】 80C51单片机基本构成框图见图4-1。【3】图4-1 80C51单片机结由图4-1可见，8051单片机重要由如下几某些构成：1. cpu系统 8位cpu，含布尔解决器； 时钟电路； 总线控制逻辑。2. 存储器系统 4K字节程序存储器（ROM/EPROM/Flash，可外扩至64KB）； 128字节数据存储器（RAM，可再外扩64KB）； 特殊功能寄存器SFR。3. I/O口和其她功能单元 4个并行I/O口； 2个16位定期计数器； 1个全双工异步串行口； 中断系统（5个中断源，2个优