微机控制技术课程设计-基于单片机温度控制系统

微机控制技术课程设计-基于单片机温度控制系统内容摘要：

据。 P1 口（ 1 脚～ 8 脚）：这 8 条引脚和 P0 口的 8 条引脚类似， 为最高位， 为最低位。 当 P1 口作为通用 I/O 口使用时， 的功能和 P0 口的第一功能相同，也用于传送用户的输入和输出数据。 P2 口（ 21 脚～ 28 脚）：这组引脚的第一功能和上述两组引脚的第一功能相同，既它可以作为通用 I/O 口使用。 它的第二功能和 P0 口引脚的第二功能相配合，用于输出片外存储器的高 8 位地址。 P3 口（ 10 脚～ 17 脚）： ～ 统称为 P3 口。 它为双功能口，可以作为一般的准双向 I/O 接口，也可以将每 1 位用于第 2 功能，而且 P3 口的每一条引脚均可独立定 6 E A /V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 1 01P 1 12P 1 23P 1 34P 1 45P 1 56P 1 67P 1 78P 0 039P 0 138P 0 237P 0 336P 0 435P 0 534P 0 633P 0 732P 2 021P 2 122P 2 223P 2 324P 2 425P 2 526P 2 627P 2 728P S E N29A L E /P30T X D11RXD10V S S20VCC40AT89S51T2T 2 E XRXDT X DP 3. 2P 3. 3P 3. 4P 3. 5P 3. 6P 3. 7AD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD7A 1 5A 1 4A 1 3A 1 2A 1 1A 1 0A9A8义为第 1 功能的输入输出或第 2 功能。 P3 口的第 2 功能见表 1。 表 1 单片机 P3 口管脚第 2 功能 AT89S51 单片机引脚图如图 2 所示 图 2 单片机引脚图 传感器选择 本系统采用 DALLAS 半导体 公司生产的一线式数字温度传感器 DS18B20 采集温度数据， DS18B20 属于新一代适配微处理器的智能温度传感器 ,可广泛用于工业、民用、军事等领域的温度测量及控制仪器、测控系统和大型设备中。 它具有体积小，接口方便，传输距离远等特点。 DS18B20 的性能特点：①采用单总线专用技术，既可通过串行口线，也可通过其它I/O 口线与微机接口，无须经过其它变换电路，直接输出被测温度值（ 9 位二进制数，含符号位），②测温范围为 55℃ +125℃，测量分辨率为 ℃ ,③内含 64 位经过激光修正的只读存储器 ROM，④适配各种单片机或系统机，⑤用户可分别设定各路温度的引脚 第 2 功能 RXD（串行口输入端 0） TXD（串行口输出端） INT0（部中断 0 请求输入端，低电平有效） INT1（中断 1 请求输入端，低电平有效） T0（时器 /计数器 0 计数脉冲端） T1（时器 /计数器 1 数 脉冲端） WR（部数据存储器写选通信号输出端，低电平有效） RD（部数据存储器读选通信号输出端，低电平有效） 7 上、下限，⑥内含寄生电源。 DS18B20 内部结构主要由四部分组成： 64 位光刻 ROM,温度传感器 ,非挥发的温度报警触发器 TH 和 TL,高速暂存器。 DS18B20 的管脚排列如图 3 所示。 图 3 DS18B20 引脚分布图 DS18B20 高速暂存器共 9 个存存单元，如表 2 所示： 表 2 DS18B20 高速暂存器 序号 寄存器名称 作 用 序号 寄存器名称 作 用 0 1 2 3 温度低字节 温度高字节 TH/用户字节 1 HL/用户字节 2 以 16 位补码形式存放 以 16 位补码形式存放 存放温度上限 存放温 度下限 5 6 7 8 保留字节 2 计数器余值 计数器 /℃ CRC 以 12位转化为例说明温度高低字节存放形式及计算： 12位转化后得到的 12位数据，存储在 18B20 的两个高低两个 8 位的 RAM 中，二进制中的前面 5 位是符号位。 如果测得的温度大于 0，这 5 位为 0，只要将测到的数值乘于 即可得到实际温度；如果温度小于 0，这 5 位为 1，测到的数值需要取反加 1 再乘于 才能得到实际温度。 表 3 温度高低字节存放形式 高 8位 S S S S S 26 25 24 低 8位 23 22 21 20 21 22 23 24 在硬件上， DS18B20 与单片机的连接有两种方法，一种是 Vcc 接外部电源， GND 接地， I/O 与单片机的 I/O 线相连；另一种是用寄生电源供电，此时 UDD、 GND 接地， I/O接单片机 I/O。 无论是内部寄生电源还是外部供电， I/O 口线要接 5KΩ左右的上拉电阻。 8 DS18B20 有六条控制命令，如表 4 所示： 表 4 DS18B20 控制命令 CPU 对 DS18B20 的访问流程是：先对 DS18B20 初始化，再进行 ROM 操作命令，最后才能对存储器操作，数据操作。 DS18B20 每一步操作都要遵循严格的工作时序和通信协议。 如主机控制 DS18B20 完成温度转换这一过程，根据 DS18B20 的通讯协议，须经三个步骤：每一次读写之前都要对 DS18B20 进行复位，复位成功后发送一条 ROM 指令，最后发送 RAM 指令，这样才能对 DS18B20 进行预定的操作。 单片机控制模块 控制模块是整个设计方案的核心， 它控制了温度的采集、处理与显示、温度值的设定与温度越限时控制电路的启动。 本控制模块由单片机 AT89S51 及其外围电路组成，电路如图 4 所示。 R S T9P 3. 0 /R X D10P 3. 1 /T X D11P 3. 4 /T 014X T A L 218X T A L 119GND20V C C40EA31P 0. 039P 0. 138P 0. 237U1A T 8 9 S 51R 388 .2 KR 3751C51 0u FS2S W P B+ 5 VC63 0PC73 0PY11 2M+ 5 VP 0. 2 图 4 单片机控制模块电路 指 令 约定代码 操 作 说 明 温度转换 读暂存器 写暂存 器 复制暂存器 重新调 E2RAM 读电源供电方式 44H BEH 4EH 48H B8H B4H 启动 DS18B20进行温度转换 读暂存器 9 个字节内容 将数据写入暂存器的 TH、 TL 字节 把暂存器的 TH、 TL 字节写到 E2RAM 中 把 E2RAM 中的 TH、 TL 字节写到暂存器 TH、 TL字节 启动 DS18B20发送电源供电方式的信号给主 CPU 9 该电路采用按键加上电复位， S2 为复位按键，复位按键按下后 ，复位端通过 51Ω的小电阻与电源接通 ,迅速放电 ,使 RST 引脚为高电平 ,复位按键弹起后 ,电源通过 Ω的电阻对 10Kμ F 的电容 C5 重新充电 ,RST 引脚端出现复位正脉冲 . AT89S51 内部有一个高增益反相放大器 , 用于构成振荡器 ,但要形成时钟脉冲 ,外部还需附加电路 ,本设计采用内部时钟方式 , 利用芯片内部的振荡器 ,然后在引脚 XTAL1和XTAL2 两端跨接晶体振荡器 ,就构成了稳定的自激振荡器 ,发出的脉冲直接送入内部时钟电路 ,C6 和 C7 的值通常选择为 30pF 左右 ,晶振 Y1 选择 ,更好地 保证振荡器稳定、可靠地工作， 振荡器电容应尽可能安装得与单片机引脚 XTAL1 和XTAL2 靠近。 单片机的 31 脚（ EA）接 +5V 电源，表示允许使用片内 ROM。 温度数据采集模块 温度由 DALLAS 公司生产的一线式数字温度传感器 DS18B20 采集。 DS18B20 测温范围为 55176。 C ～ +125176。 C ，测温分辨率可达 176。 C ，被测温度用符号扩展的 16 位补码形式串行输出。 CPU 只需一根端口线就能与诸多 DS18B20 通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。 本设计采用三引脚 PR35 封装的 DS18B20，其引脚图见图 3。 Vcc 接外部 +5V 电源，GND 接地， I/O 与单片机的 （ T0）引脚相连。 10 显示模块 QA3QB4QC5QD6QE10QF11QG12QH13A1B2CLK8CLR9GND7VCC14C17 4 H C 1 6 4 QA3QB4QC5QD6QE10QF11QG12QH13A1B2CLK8CLR9GND7VCC14C27 4 H C 1 6 4abfcgdeDPY7 6 4 2 1 91。