基于单片机的温度实时监控系统。doc

目录摘要........................................................................2关键词......................................................................2Abstract....................................................................2Keywords...................................................................21引言......................................................................22系统的基本原理.............................................................23硬件电路..................................................................33.1控制部分的设计...............................................................................................................33.1.1AT89C51.................................................................................................................43.1.2温度测量传感器DS18B20介绍............................................................................63.1.3单片机与报警电路...............................................................................................63.1.4SM410564数码管..................................................................................................73.1.4单片机与PC机的接口电路..................................................................................73.2驱动电路的设计...............................................................................................................84系统的软件................................................................94.1软件简介...........................................................................................................................94.2系统的程序.....................................................................................................................104.2.1DS18B20数据采集系统的程序..........................................................................104.2.2单片机键盘扫描程序.........................................................................................144.2.3LED数码管显示程序..........................................................................................154.2.4报警程序.............................................................................................................185结果与分析...............................................................196致谢.....................................................................207参考文献.................................................................21基于单片机的粮仓温度实时控制自动化专业学生学生姓名张燕指导教师指导教师姓名许其义摘要：设计了一种利用单片机和PC机来实现的实时温度控制系统,包括硬件设计和软件设计。系统采用AT89C51单片机作为主芯片,DS18B20数字温度传感器作为温度采集器件,运用蜂鸣器作为报警器,通过串口实现单片机与PC机的通信，运用LED数码管实现温度的实时读取，并且通过驱动电路驱动受控对象实现加热加湿或者降温干燥等处理。系统能实时监控环境温度,并具有报警功能,具有一定的实用性。关键词:单片机;PC机;DS18B20;串口ARealTimeTemperatureControlSystemDesignBasedonMCUAndPCAbstract:ArealtimetemperaturecontrolsystemimplementedbyMCUandPCisdesigned,includinghardwaredesignandsoftwaredesign.ThesystemusesAT89C51MCUasthemasterchip,digitalthermalsensorDS18B20astemperatureacquisitiondevice,buzzerasalarmequipment,andrealizescommunicationbetweenMCUandPCbyserialport.Thesystemcanmonitorambienttemperatureinrealtimeandhasalarmfunction,withacertainpracticality.Keywords:MUC;PC;DS18B2;serialport1引言我国是一个人口众多的产粮大国，各类粮库不计其数，其中的绝大多数目前仍停留在手工测温，甚至不测粮温的落后状态。每年我国因粮食储存条件造成的粮食损失不可低估。随着科学技术的不断进步，在我国粮食仓储工作中引入先进的微机测量及管理系统势在必行。为了保证库存粮食的质量，粮库管理人员必须实时地检测储存粮食的温度情况。由于传统的温度采集方法不仅费时，而且精度差，已满足不了各行各业对于温度数据高精度及设备可靠性的要求。单片机的出现使得温度数据的采集和处理得到了很好的解决，选择适当的单片机和温度传感器，可以获得较高精度的温度数据，且产品价格低、可靠性高。本文使用全数字温度传感器DS18B20来实现温度的实时采集，单片机AT89C51作为控制中心与数据桥梁，并通过串口通信将采集的温度传送至PC机，最后根据绘制的温度变化曲线来分析温度变化情况。2系统的基本原理系统结构框图如图1所示,数字温度传感器DS18B20将待测介质温度值传递给单片机,单片机对温度值进行处理,当温度超出所设范围(本系统所设温度极限为35℃)则通过报警电路实现报警。通过RS232串口实现PC机与单片机的通信,单片机将采集到的温度值传递给PC机。3硬件电路3.1控制部分的设计硬件部分设计如下图所示。本监控系统能完成数据采集和处理、显示、输出控制信号等多种功能，由数据采集、数据调理、单片机、控制等4个大的部分组成。该测控系统具有实时采集、实时处理、实时控制的功能。采集检测仓库内的温湿度，实时处理对监测到的温湿度值进行比较分析决定下一步控制进程、实时控制根据处理的结果发出控制指令指挥被控对象动作。DS18B20单片机待测物质PC机报警电路3.1.1AT89C51系统的核心AT89C51是一个低功耗、高性能的8位单片机,兼容标准MCS-51指令系统,可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案，同时也是可擦除可编程的只读存储器。AT89C2051提供以下特征：2K字节的Flash存储器、128字节的内存、2个16位定时器/计数器、一个全双工串行端口、一个模拟比较器、一个片内振荡器和时钟电路。此外，AT89C2051设计的静态逻辑操作可以下降到零频率和支持软件可选节能模式。空闲模式下停止中央处理器，同时允许存储器、定时器/计数器、串行端口和中断系统继续工作；掉电模式下保存内存内容，但冻结振荡器禁用所有其他芯片的功能，直到下一次硬件复位。本文通过该单片机的P1．2口接收由温度传感器DS18B20发来的串行数据，从中提取温度数据，再将该数据通过单片机的异步通信串口发往上位机PC，由与PC机连接的LED数码管实时读取温度值，这样就可以直观地观察温度的变化情况.下图为AT89C51单片机CPU的封装。AT89C51键盘输入DS18B20采样电路串转及显示电路报警电路执行电路XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C513.1.2温度测量传感器DS18B20介绍本文所采用的温度传感器是美国DALLAS公司生产的单线数字温度传感器DS18B20，具有微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强、易配微处理器等优点，特别适合于构成多点温度测控系统，可直接将温度转化成串行数字信号供微机处理，而且每片DS18B20都有唯一的产品号并可存入其ROM中，以使在构成大型温度测控系统时在单线上挂任意多个DS18B20芯片。从DS18B20读出或写入DS18B20信息仅需要一根口线，共读写及温度变换功率来源于数据总线，该总线本身也可以向所挂接的DS18B20供电，而无需额外电源。DS18B20能提供九到十二位温度读数，它无需任何外围硬件即可方便地构成温度检测系统下图为DS18B20数字温度传感器的封装。27.0DQ2VCC3GND1U1DS18B203.1.3单片机与报警电路系统中的报警电路是由发光二极管和限流电阻组成，并与单片机的P1.2端口连接。P1端口的作用和接法与P2端口相同，不同的是在Flash编程和程序校验期间，P1接收低8位地址数据。报警电路采用蜂鸣器作为报警器件,如图2所示,只需很少的器件,就能实现单片机与蜂鸣