电气工程及其自动化毕业设计1.1万字-温度采集系统.docx

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1、南京航空航天大学金城学院毕业设计题目温度采集系统设计学生姓名李闪学号2022031223系部自动化系专业电气工程与自动化班级20220312指导教师吴德讲师-O年六月南京航空航天大学金城学院本科毕业设计（论文）诚信承诺书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）（题目：温度采集系统设计）是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。尽本人所知，除了毕业设计（论文）中特别加以标注引用的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。作者签名：2014年5月28日（学号）：2022031223温度采集系统设计摘要采用单片机对温度进行控制的方法方便、灵活性大,在现代的农业、医

2、疗、工业、军事等各方面对于温度的检测及控制都显得尤其重要。本设计的温度采集系统由AT89C51单片机主控制器、温度采集模块、温度显示模块、报警控制模块及键盘输入控制模块组成。用AT89C51单片机实现控制及数据处理、DS18B20智能温度传感器实现温度的检测、LCDI602液晶显示器作为温度显示输出设备。温度的上下限调节由键盘控制模块实现，若所测量的温度高于或低于设定的温度上下限，LED灯闪烁发出警报。在硬件设计基础上，进行整体系统流程和功能模块的软件设计，在利用Proteus软件仿真的基础上，用c语言进行编译、调试、仿真以实现对温度的实时实地的测量。关键词：温度采集；AT89C51单片机；D

3、S18B20；LCD1602；LEDTemperatureacquisitionsystemAbstractItisconvenientandofgreatflexibilitytouseSCM(Singlechipmicrocomputer)tocontroltemperature.ThedigitaltemperatureacquisitionsystemofthisdesignconsistsofMicrocontrollermastercontrollerAT89C51,atemperatureacquisitioncircuitmodule,atemperaturedisplayci

4、rcuitmodule,aalarmcontrolcircuitandakeyboardinputcontrolcircuit.ltusesSCMAT89C51asthecontrolanddataprocessor,IntelligentTemperatureSensorDS18B20asthetemperaturedetectorandLCD1602asthetemperaturedisplayoutputdevice.ltusesbuttonstosettheupperlimitandthelowerlimitofthetemperature.Ifthedetectedtemperatu

5、reishigherorlowerthantheupperlimitorthelowerlimit,thebuzzerwillalarmandtheLEDlightwilltwinkle.Temperaturedetectionandcontrolisquietimportantinmodernagriculture,healthcare,industryandsoon.ItisconvenientandofgreatflexibilitytouseSCM(Singlechipmicrocomputer)tocontroltemperature.Thedigitaltemperatureacq

6、uisitionsystemofthisdesignconsistsofMicrocontrollerMasterControllerAT89C51,atemperatureacquisitioncircuitmodule,atemperaturedisplaycircuitmodule,analarmcontrolcircuitandakeyboardinputcontrolcircuit.ItusesSCMAT89C51asthecontrolanddataprocessor,IntelligentTemperatureSensorDS18B20asthetemperaturedetect

7、orandLCD1602asthetemperaturedisplayoutputdevice.ltusesbuttonstosettheupperlimitandthelowerlimitofthetemperature.Ifthedetectedtemperatureishigherorlowerthantheupperlimitorthelowerlimit,thebuzzerwillalarmandtheLEDlightwilltwinkle.Basedonthehardwaredesign,itisasoftwaredesignthatconductstheoverallsystem

8、procedureandthefunctionmodule.ItusesLanguageCtocompile,adjustandsimulateinordertoachievetheexpectedresult.KeyWords：Temperatureacquisition;AT89C51;DS18B20;LCD1602;LED摘要iAbstractii第二章温度采集系统的硬件设计321AT89C51单片机简介4220jiIBJfc723复位模块724温度采集模块8241DS18B20的功能特点8242DS18B20的引脚说明9243DS18B20的工作原理9244DS18B20四个主要的数据

9、部件1025报警电路模块1226按键控制模块1227显示电路模块13第三章温度采集系统的软件设计153.1主程序设计153.2键盘扫描子程序163.3温度转换子程序163. 4报警控制子程序17第四章基于PrOteUS的温度采集系统仿真181819204. 1温度采集仿真5. 2报警电路仿真第五章总结与展望参考文献21致谢2223第一章引言在日常工业生产以及农业生产过程中，经常需要对温度信号进行检测并加以控制。传统情况下都采用热电阻、热电偶等元器件测量温度。而利用热电偶和热电阻测温，需要将检测得的电压值转换为相应的温度值，在转换的过程中就会产生误差，所以不很适合高精度的测量。而且由传统元器件构

10、成的检测模块需要外接较多的硬件电路，相应的硬件电路及软件调试都很复杂，制作成本也很高。随着科技的进步，由美国DALLAS半导体公司出品的新型的单路串行数字温度传感器DS18B20,功能齐全，能实现温度的测量、信号的分析、判断阈值、以及信号输出等功能。整个系统的可靠性强，抗干扰性好（串行通信的特点），而且集成度高，可扩展性也很强（可利用识别序列号组成多点测量）。另外，体积小、功耗低，节约了空间资源。新一代的DS18B20使用起来更灵活，体积更小节约空间、更经济。目前DS18B20批量采购价格仅10元左右性价比高，低廉的价格有利于将“一线总线”的优点发挥得更好。在高速发展的信息时代，单片机发挥着重

11、要作用，它是信息产品必不可少的重要组成部分，起到了计算机与外部物理世界连接纽带的作用。本次设计采用了AT89C51单片机，它可以对端口进行有效控制、并能对输入输出数据进行处理。AT89C51单片机由美国的INTE公司于1980年推出，是符合学校课程安排的培训课程，本设计选用的AT89C51单片机作为代表进行理论基础的学习。因为它比较好用所以本设计选用这个器件，而且可以方便的查找相关资料，Atmel生产的单片机系列指令系统与大学单片机课程学习中接触的指令系统基本相同,管脚分布以及功能都与学习过程中实验使用相同。在选择AT89C51单片机的基础上，选择合适的传感器进行数据处理、数据交换、根据处理结

12、果控制外围电路设备，从软件设计到硬件实现，此类系统具有一定可靠性。本文所设计的系统能够实现温度的采集；可以通过键盘对温度值进行限定；高于设定值的上限或低于下限时系统发出报警信号（LED灯闪烁）；温度信号能够在LCDl602液晶显示屏上显示等。基于本系统还可扩展如下功能：实现多点测量及精确测量，扩展传感器数量，组成测量网络结构。系统框图如图1.1所示：图1.1系统结构框图详细的硬件电路的分析与设计讲在第二章中进行介绍。第二章温度采集系统的硬件设计本系统由AT89C51单片机主控模块、时钟模块、复位模块、DS18B20温度采集模块、电源控制模块、报警模块（二极管）、键盘控制模块（调节温度上下限），

13、键盘复位模块以及LCDI602液晶显示模块组成，各模块的主要模块将在下文做具体介绍。设计的硬件电路图如图2.1所示：RPT XTAL2二；1081SBZD.Sd-Z C4-T： IDjF . enF-LLU2U2ClfC3 1X2l l Ay-aJCilyBTAlPDAD POVAD1 PD2TA02 POn其 DZi P.ADi P0STAD5 POAOe PO.T/AO?7PZ.WAS P22TA10 P23TA11 F2.WA12 P2SA13 FZjBAH P2J/A1S-PWRXQ PavTxB P32ira P33l P3.4U P3ST1P3 7F图2.1温度采集系统硬件电路图本

14、系统所用到的各个模块将在下文详细介绍。2.1AT89C51单片机简介美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS8位AT89C5I单月机，兼容标准51单片机指令系统，片内置Flash存储单元、通用8位中央处理器（CPU）,含有ATMEL公司利用高密度、非易失存储技术生产的128bytes的随机存取数据存储器（RAM）、4kbytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）器件。由于其强大的功能，单片机被广泛应用于日常生活中。AT89C51单片机有POsPl、P2、P3四个8位并行I/O端口，总共占有32根引脚，每个端口都是8位的准双向口，同时每一条I/O线也都有独立的输入或输出功能。当I/

15、O口作为输入时，锁存器应该全部写1,这个时候该口引脚就处于浮空状态，可作高阻抗的输入。1） PO口：当外扩存储器及I/O接口芯片时，PO口作为低8位地址总线及数据总线的分时复用端口，一般是用作通用的I/O口。2） Pl口：可以用作通用的I/O口。3） P2口：当外扩存储器及I/O接口芯片时，P2口作为高8位地址总线。也可以作为通用的I/O口。4） P3口：经常用作通用的I/O口，而且每个引脚都有第二功能。（第二功能如表2.1所示）表2.1I/O口引脚的第二功能表端口引脚第二功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2INTO（外部中断0）P3.3INTI（外部中断1）P3.4TO（定时/计数器0外部输入）P3.5Tl（定时/计数器1外部输入）P3.6WR（外部数据存储器写选通）P3.7RD（外部数据寄存器读选通）AT89C51单片机具有定时计数功能，其