基于AT89C51单片机为核心的多路温度采集系统电路设计

目 录

1 课题的背景及其意义 ............................................................................................................................... 3 1.1 本毕设主要内容 ..................................................................................................................................... 3 1.2.1 设计任务与要求 ................................................................................................................................. 4 2 总体设计方案 ........................................................................................................................................... 4 2.1 方案设计与论证 ..................................................................................................................................... 4 2.2 传感器部分 ............................................................................................................................................. 4 2.3 控制部分 ................................................................................................................................................. 5 2.4 系统方案 ................................................................................................................................................. 6 2.5 系统设计原理 ......................................................................................................................................... 7 3.1 单片机的选择 ......................................................................................................................................... 7 3.1.1 AT89C51单片机的功能特点 ............................................................................................................... 8 3.2 温度传感器的选择 ............................................................................................................................... 10 3.2.1 DS18B20的简介 ................................................................................................................................ 10 3.2.3 DS18B20内部结构 ............................................................................................................................ 12 4 硬件电路设计 ......................................................................................................................................... 15 4.1 电源 ....................................................................................................................................................... 15 4.1.1 电源电路 ........................................................................................................................................... 15 4.2 功能按键 ................................................................................................................................................ 16 4.2.1按键电路 ............................................................................................................................................ 16 4.2.2 液晶显示电路 ................................................................................................................................... 17 4.3 温度采集电路 ....................................................................................................................................... 17 4.4 报警电路设计 ....................................................................................................................................... 18 4.5 基于AT89C51简易转数测量系统复位电路 ........................................................................................ 18 4.6基于AT89C52简易转数测量系统时钟电路 ......................................................................................... 19 4.5 整体电路 ............................................................................................................................................... 20 5 软件设计 ................................................................................................................................................. 20 5.1 概述 ....................................................................................................................................................... 20 5.2 软件设计总流程 ................................................................................................................................... 21 5.3 子程序设计 ........................................................................................................................................... 23 5.3.1 初始化LCD1602 ................................................................................................................................ 23 5.4 按键扫描 ............................................................................................................................................... 23 5.5 温度的设定子程序 ............................................................................................................................... 24

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基于AT89C51单片机为核心的多路温度采集系统电路设计

6 系统调试及结果分析 ............................................................................................................................. 25 7 结论 ......................................................................................................................................................... 25 致 谢 ......................................................................................................................................................... 26 附 录 ........................................................................................................................................................... 27 原理图 ........................................................................................................................................................... 27 PCB图 ............................................................................................................................................................ 28 源程序 ........................................................................................................................................................... 28

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基于AT89C51单片机为核心的多路温度采集系统电路设计

引言

温度是一个十分重要的物理量，对它的测量与控制有着十分重要的意义。随着现代工农业技术的发展及人们对生活环境要求的提高，人们也迫切需要检测与控制温度。在人类的生活环境中，温度扮演者极其重要的角色。无论你生活在哪里，从事什么工作，无时无刻不在与温度打着交道。自18世纪工业革命以来，工业发展对是否能掌握温度有着绝对的联系。在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等等行业，可以说几乎80%的工业部门都不得不考虑着温度的因素。温度对于工业如此重要，由此推进了温度传感器的发展。

1 课题的背景及其意义

温度是一个和人们生活环境有着密切关系的物理量，也是一种在生产、科研、生活中需要测量和控制的重要物理量。在工、农业生产和日常生活中，占据着极其重要地位。工业发展与是否能掌握温度有着密切的联系。在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等行业都与之有关，可以说几乎80%的工业部门都不得不考虑温度对自身系统的影响。温度不但对于工业如此重要，在农业生产中温度的监测与控制也有着十分重要的意义。我国作为世界上最大的农业国，但是人均占有耕地面积少，这对农业的发展有着极大的限制。因此,设计一种能够进行多路温度检测系统具有较为广泛的应用价值。多路温度测量显示是近几年的研究课题，随着传感技术与通讯技术的发展，单片机的出现，温度测量仪器应运而生，最近几年的研究更是迅速。采用单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。单片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等优点，成为自动化和各个测控领域中必不可少且广泛应用的器件，尤其在日常生活中也发挥越来越大的作用。因此，单片机对温度的检测与控制问题是一个工农业生产中经常会遇到的问题。基于此，本毕业设计是围绕基于单片机多路温度检测与采集系统来开展相关的应用研究工作。 出现了基于新型AT89C51单片机和数字温度传感器DS18B20的多路温度测量仪器。 1.1 本毕设主要内容

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基于AT89C51单片机为核心的多路温度采集系统电路设计

1.2.1 设计任务与要求

（1）温度检测：通过传感器和单片机的连接，能实时准确检测到现场温度。 （2）温度显示：把现场实时检测到温度值显示出来。

（3）报警温度设定和报警：根据需要可以设置报警温度，并且当达到报警温度时

会发出声光报警提示。

1.2 .2 设计目的

（1）学会运用keil软件编写程序，提高分析程序的能力。 （2）进一步熟悉AT89C52单片机外部引脚的线路连接方法。 （3）熟悉LCD1602使用方法。

（4）学会使用Proteus仿真软件对设计的电路进行仿真，验证电路功能是否正确。 （5）学会使用DXP2004制作电路图。

（6）熟悉制作电路板的流程。

2 总体设计方案

2.1 方案设计与论证

多路温度采集电路设计系统有则共同的特点：测量点多、环境复杂、布线分散、现场离监控室远等。若采用一般温度传感器采集温度信号，则需要设计信号调理电路、A/D 转换及相应的接口电路，才能把传感器输出的模拟信号转换成数字信号送到计算机去处理。这样，由于各种因素会造成检测系统较大的偏差；又因为检测环境复杂、测量点多、信号传输距离远及各种干扰的影响，会使检测系统的稳定性和可靠性下降 。所以多路温度检测系统的设计的关键在于两部分：温度采集即温度传感器的选择和系统主控单元的设计。 2.2 传感器部分

方案一：

热敏电阻作为传统的温度传感器，可满足40摄氏度至90摄氏度测量范围，但热敏电阻精度、重复性、可靠性较差。使用时，将其串接在电路中，在一般情况下，其阻值很小，损耗也很小，不影响电路正常工作;但若有过流发生，其温度升高，它的阻值随之急剧升高，达到限制电流的保护作用，避免损坏电路中的元器件。当故障排除后，温度自动下降，又恢复到低阻状态，因此对于检测温度的信号是不适用的。在温度测量系统中,采用单片温度传感器,比如AD590,LM35等.但这些芯片输出的都是模拟信号,必须经过A/D转换后才能送给计算机,这样就使得测温装置的结构较复杂.另外,这种测温装

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