基于STC89C52单片机的温度测量及报警电路设计.doc
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1、沈阳理工大学学士学位论文 摘 要摘要:在日常生活及工业生产过程中,经常要用到温度的检测及控制,温度是生产过程和科学实验中普遍而且重要的物理参数之一。传统的测温元件有热电偶和二电阻。而热电偶和热电阻测出的一般都是电压,再转换成对应的温度,这些方法相对比较复杂,需要比较多的外部硬件支持。我们用一种相对比较简单的方式来测量。采用美国DALLAS半导体公司推出的一种改进型智能温度传感器DS18B20作为检测元件,温度范围为-55125 C,最高分辨率可达0.0625 C。DS18B20可以直接读出被测温度值,而且采用三线制与单片机相连,减少了外部的硬件电路,具有低成本和易使用的特点。基于STC89C5
2、2单片机的温度测量及报警电路,电路采用DS18B20作为温度监测元件,测量范围0-50,使用LCD模块显示,能设置温度报警上下限。着重介绍软硬件系统的各部分电路,介绍了集成温度传感器DS18B20的原理,STC89C52单片机功能和应用。该电路设计新颖、功能强大、结构简单。关键词:温度测量 报警 DS18B20 STC89C52 AbstractAbstract:In daily life and industrial production process, often used in the detection and control of temperature, temperature
3、is the production process and scientific experiments in general and one of the important physical parameter. Traditional thermocouple and temperature components are the second resistor. The thermocouple and thermal resistance are generally measured voltage, and then replaced by the corresponding tem
4、perature, these methods are relatively complex, requiring a relatively large number of external hardware support. We use a relatively simple way to measure. Use the United States following DALLAS Semiconductor DS1820 improved after the introduction of a smart temperature sensor DS18B20 as the detect
5、ion element, a temperature range of -55 C 125 C, up to a maximum resolution of 0.0625 C. DS18B20 can be directly read out the temperature on the north side, and three-wire system with single-chip connected to a decrease of the external hardware circuit, with low-cost and easy use.The introduction of
6、 a cost-based STC89C52 MCU a temperature measurement circuits, the circuits used DS18B20 high-precision temperature sensor, measuring scope 0 C+100 C, can set the warning limitation, the use of seven segments LCD that can be display the current temperature. The paper focuses on providing a software
7、and hardware system components circuit, introduced the theory of DS18B20, the functions and applications of AT89C51 .This circuit design innovative, powerful, can be expansionary strong. Key words: Temperature measurement warning DS18B20 STC89C52目 录1 绪论11.1 引言11.2 设计内容及要求.11.3主体的部分.22 AT89S52单片机介绍及应
8、用42.1 AT89S52的主要功能.42.2 引脚结构及说明52.2.1方框图.62.2.2 引脚说明72.3 特殊功能寄存器102.4 存储器结构.132.5 软件看门狗及串口142.5.1 WDT的使用.142.5.2 掉电和空闲方式下的WDT.152.5.3 定时器2.152.6 其他功能介绍163 系统软件的设计.233.1 程序设计语言.233.2 主程序.233.3 显示子程序.243.4 定时器T0中断服务程序253.5 T1中断服务程序.253.6 调时功能程序.253.7 时钟/秒表功能程序254 硬件电路的操作和显示.264.1 硬件工作过程264.2 LED的性能特点.
9、275 其他外围电路设计.285.1 时钟电路285.2 复位电路295.3 键盘电路30结 论.32致 谢.33参考文献.34附录A 英文和翻译.35附录B 电路原理图.43 第一章 绪论1.1引言 随着科技的发展,在工业、农业生产等重要领域对温度的控制要求越来越高,因而对温度报警系统的要求也越来越高。如何设计一款成本低廉、报警准确、操作简单的智能温度报警系统成为一个重要问题。以STC89C52单片机为处理核心,通过数字温度传感器DS18B20将检测到的数据输入单片机进行处理,与声光报警电路组合就可以构成温度报警系统,这种设计系统的成本较小,结构简单、操作方便,并且测量也很准确,能够满足工业
10、、农业生产对温度要求不是特别高的地方。 温度报警系统,在工业、农业自动化控制中占有非常重要的地位。单片机系统的开发应用给现代工、农业测控领域带来了一次新的技术革命,自动化、智能化均离不开单片机的应用。将单片机控制方法运用到温度控制系统中,可以克服温度控制系统中存在的严重滞后现象,同时在提高采样频率的基础上可以很大程度的提高控制效果和控制精度。现代自动控制越来越朝着智能化发展,在很多的小型系统中,处理机的成本占系统成本的比例高达20%,而对于这些小型的系统来说,配置一个如此高速的处理机没有任何必要,因为这些小系统追求经济效益,而不是最在乎系统的快速性,所以用成本低廉的单片机控制小型的,而又不是很
11、复杂,不需要大量复杂运算的系统中是非常适合的。 随着电子技术以及应用需求的发展,单片机技术得到了迅速的发展,在高集成度,高速度,低功耗以及高性能方面取得了很大的进展。伴随着科学技术的发展,电子技术有了更高的飞跃,我们现在完全可以运用单片机和电子温度传感器对某处进行温度检测,而且我们可以很容易地做到多点的温度检测,如果对此原理图稍加改进,我们还可以进行不同地点的实时温度检测和控制。1.2 设计内容及要求采用STC 89C52单片机作为处理器。STC 89C52是一个超低功耗,和标准51系列单片机相比较具有运算速度快,抗干扰能力强,支持ISP在线编程,片内含8k空间的可反复擦写1000次的Flas
12、h只读存储器,具有256 bytes的随机存取数据存储器(RAM),32个I/O口,2个16位可编程定时计数器。其指令系统和传统的8051系列单片机指令系统兼容,降低了系统软件设计的难度,电路设计简单、价格低廉,其精确度和运算速度也都完全符合系统的要求。本设计以AT89S51单片机为核心的温度控制系统的工作原理和设计方法。温度信号由温度芯片DS18B20采集,并以数字信号的方式传送给单片机。该控制系统的硬件部分,包括:温度检测电路、温度控制电路、PC机与单片机串口通讯电路和一些接口电路 。单片机通过对信号进行相应处理,从而实现温度控制的目的采用干电池供电 第二章 AT89S52单片机介绍及应用
13、2.1 AT89S52的主要功能AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器,具有8K 系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造,与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程,亦适于常规编程器。在单芯片上,拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash,使得AT89S52在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。1、与MCS-51单片机产品兼容;2、8K字节在系统可编程Flash存储器;3、1000次擦写周期;4、全静态操作:0Hz-33MHz;5、三级加密程序存储器;6、32个可编程I/O口线;7、三个1
14、6位定时器/计数器;8、8个中断源;9、全双工UART串行通道;10、低功耗空闲和掉电模式;11、掉电后中断可唤醒;12、看门狗定时器;13、双数据指针;14、掉电标识符。2.2引脚说明AT89S52 是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K 在系统可编程Flash存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造,与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程,亦适于常规编程器。在单芯片上,拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash,使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 AT89S52具有以下标准功
15、能: 8k字节Flash,256字节RAM, 32 位I/O 口线,看门狗定时器,2 个数据指针,三个16 位 定时器/计数器,一个6向量2级中断结构,全双工串行口, 片内晶振及时钟电路。另外,AT89S52 可降至0Hz 静态逻 辑操作,支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下,CPU 停止工作,允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工 作。掉电保护方式下,RAM内容被保存,振荡器被冻结,单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止。P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口,每位能驱动8个TTL逻 辑电平。对P0端口写“1”时,引脚用作高阻抗输入。 当访问外部程序和数据存储器
16、时,P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下, P0不具有内部上拉电阻。 在flash编程时,P0口也用来接收指令字节;在程序校验时,输出指令字节。程序校验 时,需要外部上拉电阻。P1口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口,p1 输出缓冲器能驱动4 个 TTL 逻辑电平。此外,P1.0和P1.1分别作定时器/计数器2的外部计数输入(P1.0/T2)和定时器/计数器2 的触发输入(P1.1/T2EX)。 在flash编程和校验时,P1口接收低8位地址字节。P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口,P2 输出缓冲器能驱动4 个 TTL 逻辑电平。对P2 端口写“1”时,
17、内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入 口使用。作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因,将输出电流(IIL)。 在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器(例如执行MOVX DPTR) 时,P2 口送出高八位地址。在这种应用中,P2 口使用很强的内部上拉发送1。在使用 8位地址(如MOVX RI)访问外部数据存储器时,P2口输出P2锁存器的内容。 在flash编程和校验时,P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。P3口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口,p3 输出缓冲器能驱动4 个 TTL 逻辑电平。 P3口亦作为AT89S52特殊功能(第二功能)使用,如下
18、表所示。 在flash编程和校验时,P3口也接收一些控制信号。端口引脚第二功能:P3.0 RXD(串行输入口)P3.1 TXD(串行输出口)P3.2 INTO(外中断0)P3.3 INT1(外中断1)P3.4 TO(定时/计数器0)P3.5 T1(定时/计数器1)P3.6 WR(外部数据存储器写选通)P3.7 RD(外部数据存储器读选通)此外,P3口还接收一些用于FLASH闪存编程和程序校验的控制信号。复位输入。当振荡器工作时,RST引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。XTAL1振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。XTAL2振荡器反相放大器的输出端。2.3存储器MCS-51器
19、件有单独的程序存储器和数据存储器。外部程序存储器和数据存储器都可以64K寻址。程序存储器:如果EA引脚接地,程序读取只从外部存储器开始。对于 89S52,如果EA 接VCC,程序读写先从内部存储器(地址为0000H1FFFH)开始,接着从外部寻址,寻址地址为:2000HFFFFH。数据存储器:AT89S52 有256 字节片内数据存储器。高128 字节与特殊功能寄存器重叠。也就是说高128字节与特殊功能寄存器有相同的地址,而物理上是分开的。当一条指令访问高于7FH 的地址时,寻址方式决定CPU 访问高128 字节RAM 还是特殊功能寄存器空间。直接寻址方式访问特殊功能寄存器(SFR)。例如,下
20、面的直接寻址指令访问0A0H(P2口)存储单元MOV 0A0H , #data使用间接寻址方式访问高128 字节RAM。例如,下面的间接寻址方式中,R0 内容为0A0H,访问的是地址0A0H的寄存器,而不是P2口(它的地址也是0A0H)。MOV R0 , #data堆栈操作也是间接寻址方式。因此,高128字节数据RAM也可用于堆栈空间。2.4看门狗定时器WDT是一种需要软件控制的复位方式。WDT 由13位计数器和特殊功能寄存器中的看门狗定时器复位存储器(WDTRST)构成。WDT 在默认情况下无法工作;为了激活WDT,用户必须往WDTRST寄存器(地址:0A6H)中依次写入01EH 和0E1H
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