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摘 要

温度作为一个重要的物理量，是工业生产过程中最普遍、最重要的工艺参数之一，所以温度测量技术和测量仪器的研究是一个重要的课题。数字温度计是基于80C51单片机作为主控制，并与DS18B20数字温度传感器，采用1602双列英文字符的液晶显示屏。它可以实现温度的测量，显示和报警等。现在越来越广泛地应用于数据采集，自动化控制及仪器仪表，军工产品，家电产品，智能仪表等领域。

关键词：单片机，数字控制，温度计， DS18B20，AT89S52，传感器

Abstract：Temperature is an important physical quantity, is the most common industrial production process, the process is one of the most important parameters, so the research on temperature measurement technology and instruments is an important subject. The digital thermometer based on 80C51 microcontroller as the main control, and with DS18B20 digital temperature sensor, adopts 1602 double row English character LCD display. To realize the measurement of temperature, display, and alarm. More and more widely used in automatic control, intelligent instruments, meters, data acquisition, military products and household appliances and other fields.

Keywords：single chip microcomputer, digital control, thermometer, sensor, DS18B20, AT89S52

目 录

1 系统的总体设计 - 4 -

1.1 设计背景 - 4 -

1.2 电路的总体工作原理 - 4 -

2 方案论证 - 5 -

2.1 题目分析 - 5 -

2.1.1 具体指标 - 5 -

2.1.2 具体控制要求 - 6 -

2.2 采用数字单片智能温度传感器 - 6 -

2.3 显示器的选择 - 7 -

2.3.1 LED显示器 - 7 -

2.3.2 LCD液晶屏 - 7 -

2.4 采用AT89S51单片机 - 7 -

3 系统的硬件设计 - 8 -

3.1 单片机最小系统的设计 - 8 -

3.2 温度传感电路设计 - 9 -

3.3 温度控制电路的设计 - 11 -

3.4 键盘电路的设计 - 11 -

3.5 显示电路的设计 - 13 -

4 系统的软件设计 - 14 -

4.1 主程序 - 14 -

4.2 读出温度子程序 - 14 -

4.3 温度转换命令子程序 - 15 -

4.4 计算温度子程序 - 16 -

4.5 显示数据刷新子程序 - 16 -

5 数据测试 - 17 -

6 系统仿真与分析 - 18 -

结论 - 19 -

参考文献 - 20 -

致谢 - 21 -

附录I 元器件清单 - 22 -

附录II 程序 - 23 -

1 系统的总体设计

1.1 设计背景

温度控制在人们的生活和生产中广泛应用，人们用温度计来收集温度，通过人工操作的加热，通风和冷却设备来控制温度，这样不仅控制精度低，实时性差，劳动强度运营商。甚至有些用户在使用半导体二极管作为温度传感器，但由于其互换性较差，效果不理想。在一些行业中对温度的要求较高，由于不合理的工作环境温度引起的事故时有发生。冲击对工业生产和操作的可靠性，即使是安全。为了避免这些缺点，需要在安装环境中的某些数字温度测量和控制设备。这种设计与新型的单片机来控制温度，其测量精度高，操作简单。可执行性强，价格的优势，特别适用于生命，关爱健康，温度测量和工业生产控制等。

本设计是一个数字温度测量及控制系统，能测柜内的温度，并能在超限的情况下进行控制、调整，并报警。保证环境保持在限定的温度中。

1.2 电路的总体工作原理

温度控制系统采用AT89S51八位机作为微处理单元进行控制。采用4X4键盘把设定温度的最高值和最低值存入单片机的数据存储器，还可以通过键盘完成温度检测功能的转换。温度传感器把采集的信号与单片机里的数据相比较来控制温度控制器。

系统框图如图1

图1 系统框图

根据系统的设计要求，选择DS18B20作为本系统的温度传感器，选择单片机AT89S51为测控系统的核心来完成数据采集、处理、显示、报警等功能。选用数字温度传感器DS18B20，省却了采样／保持电路、运放、数／模转换电路以及进行长距离传输时的串／并转换电路，简化了电路，缩短了系统的工作时间，降低了系统的硬件成本。

该系统的总体设计思路如下：温度传感器DS18B20把所测得的温度发送到AT89S51单片机上，经过51单片机处理，将把温度在显示电路上显示，本系统显示器为点阵字符LCD，1602液晶模块。检测范围5摄氏度到60摄氏度。本系统除了显示温度以外还可以设置一个温度值，对所测温度进行监控，当温度高于或低于设定温度时，开始报警并启动相应程序（温度高于设定温度时，风扇开；当温度低于设定温度时，加热器开）。

中央微处理器 AT89S51： AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80S51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89S51具有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器，128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。

此外，AT89S51设计和配置了振荡频率，并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式。AT89S51单片机综合了微型处理器的基本功能。按照实际需要，同时也考虑到设计成本与整个系统的精巧性，所以在本系统中就选用价格较低、工作稳定的AT89S51单片机作为整个系统的控制器。

2 方案论证

本章主要对毕业设计的题目进行了分析，根据要实现的功能，综合比较几种设计方法，提出了实现系统功能的最佳方案。

2.1 题目分析

本设计是一个数字温度控制系统，能测量温度，并能在超限的情况下进行控制、调整，并报警。

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