基于单片机的温度控制及报警系统的设计

摘要温度的检测与控制是工业生产过程中比较典型的应用之一，随着传感器在生产和生活中的更加广泛的应用，利用新型单总线式数字温度传感器实现对温度的测试与控制得到更快的开发，本文设计了一种基于AT89S52的温度检测及报警系统。该系统将单总线温度传感器DS18B20并接在控制器的一个端口上,对传感器温度进行循环采集,将采集到的温度值与设定值进行比较,当超出设定的上限温度时,通过电路给出报警信号。用AT89S52单片机设计的温度检测电路是本次设计的主要内容，是整个单片机温度控制系统设计中不可缺少的一部分，该系统对温度进行了实时采集与检测。文中给出了系统实现的硬件原理图及程序设计。经实验测试表明,该系统测量精度高、抗干扰能力强、报警及时准确,具有一定的参考价值。该系统设计和布线简单，结构紧凑，体积小，重量轻，抗干扰能力强，性价比高，扩展方便。关键词：数字温度传感器；单总线；单片机AT89S52；时钟液晶显示；报警信号ABSTRACTTemperaturedetectionandcontrolofindustrialproductionprocess,oneofthemoretypicalapplications,withsensorsinproductionandlifeismorewidelyused,usinganewsingle-busdigitaltemperaturesensortoachievethetestandcontrolthetemperaturemorerapidlydevelopment,thispaperisdesignedbasedonAT89S52temperaturedetectionandalarmsystems.Thesystemwillbeasingle-bustemperaturesensorDS18B20andconnectedtoaportonthecontroller,thetemperaturesensorsonloopcollection,thetemperaturewillbecollectedtocomparewiththesetvalue,whenthetemperatureexceedstheupperlimitset,throughthecircuitgivesalarmsignal.ThemaincontentofthisdesignistemperaturetestingcircuitthatusesAT89S52single-chipmicrocomputer.Itisapartofthewholedesignthatcannotbelacked.Thesystemisusedtocollectandcontroltemperatureinrealtime.Inthispaper,itgivesthesystemimplementationofhardwareandprogramdesigning.Theexperimentaltestsshowthatthishighaccuracy,stronganti-interferenceability,alarmtimelyandaccurate,withacertainreferencevalue.Thesystemdesignandlayoutsimpleandcompactstructure,smallsize,lightweight,anti-jammingcapability,cost-effectivetoexpandconvenience.KeyWords：Digitaltemperaturesensor;Singlebus;MonolithicIntegratedAT89S52;Lcdclock;Alarmsignal目录1绪论................................................................11.1课题的背景与意义................................................11.2温度检测及国内外报警系统的近况..................................11.3温度参数、温度检测、报警系统....................................31.3.1温度范围...................................................31.3.2温度测量...................................................31.3.3报警系统...................................................32系统总体设计方案....................................................43液晶显示电路和时钟电路的设计.........................................63.1液晶显示模块的设计..............................................63.1.1TS12864液晶显示器简述......................................63.1.2TS12864-3主要特性及各引脚功能..............................63.1.3TS12864－3液晶显示器工作原理..............................73.2时钟电路的设计..................................................73.2.1时钟电路的简述.............................................73.2.2时钟电路的引脚功能及结构...................................83.2.3时钟电路工作原理...........................................84报警系统硬件设计和单片机温度控制....................................104.1温度控制系统硬件设计...........................................104.1.1主控制单片机..............................................104.1.2AT89S52的特点.............................................104.1.3AT89S52主要功能及特性.....................................104.1.4单片机最小系统模块........................................124.2报警系统的设计.................................................134.2.1报警系统蜂鸣器的特性......................................134.2.2报警系统工作原理..........................................144.3DS18B20芯片简介...............................................154.3.1温度传感器的历史及简介....................................154.3.2DS18B20性能特点及内部结构.................................154.3.3DS18B20工作时序...........................................194.3.4DS18B20的操作协议.........................................214.3.5DS18B20序列号编码.........................................234.3.6DS18B20的测温原理.........................................234.3.8DS18B20在测温系统中的应用.................................244.3.9注意事项..................................................244.4温度检测模块的设计.............................................254.5温度控制系统的设计.............................................265系统调试...........................................................275.1硬件调试方法...................................................275.1.1常见的硬件故障............................................275.2软件调试.......................................................275.3误差分析.......................................................28结论.............................................................29参考文献.............................................................30附录1：英文资料.....................................................31附录2：中文资料.....................................................36附录3：程序.........................................................40附录4：总原理图.....................................................56致谢..............................................错误!未定义书签。天津职业技术师范大学2010届本科生毕业设计（论文）11绪论1.1课题的背景与意义在近四十年的时间里，电子计算机的发展经历了从电子管、晶体管、中小规模集成电路到大规模集成电路这样四个阶段，尤其是随着半导体集成技术的飞跃发展，七十年代初诞生了一代新型的电子计算机——微型计算机，使得计算机应用日益广泛；而单片微型计算机的问世，则更进一步推动了这一发展趋势，使计算机应用渗透到各行各业，达到了前所未有的普及程度。一个由微电子技术为先导，计算机技术为标志，包括新材料、宇航、生物工程、海洋工程等多种学科在内的新技术革命正在兴起。在国内，由于单片机具有功能强、体积小、可靠性好、和价格低廉等独特优点，因此，在智能仪器仪表、工业自动控制、计算机智能终端、家用电器、儿童玩具等许多方面，都已得到了很好的应用，因而受到人们高度重视，取得了一系列科研成果，成为传统工业技术改造和新产品更新换代的理想机种，具有广阔的发展前景。随着温度检测理论和技术的不断更新,温度传感器的种类也越来越多，在微机系统中使用的传感器，必须是能够将非电量转换成电量的传感器，目前常用的有热电偶传感器、热电阻传