基于DS18B20的温度测量与监控物
摘要
温度控制器已成为人们日常生活中不可缺少的消费品。广泛应用于学校、家庭、商场等等场所，给我们的日常生活带来的很大的便利。基于单片机的温度控制器能够完成相应的温度控制以及报警，有设计简单，实用等特点，因此进行基于单片机的温度控制及报警的设计是必要的。
本文主要阐述了硬件设计和软件编写的过程。首先是方案设计和硬件设计，然后是包括以STC89C52为核心的单片机最小系统、温控电路、显示电路的设计，其次是软件设计的总框图、按键扫描子程序的编写及温度读取的编译，最后是硬件焊接调试和仿真调试。
设计完成了温控电路基本的显示温度和报警功能，它通过三个按键对温度控制范围进行调节，通过数码管显示被测温度。当温度超过设置范围则会报警，同时相应的LED灯亮起（低于下限温度红色LED灯亮；高于上限温度绿色LED灯亮）。
在调试过程中发现了硬件及程序中的一些问题，通过排查电路和仿真得到了解决，最终完成了温度测量与监控器的制作任务。
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关键字:温度传感器单片机报警系统
目录
前言 1
第1章 方案设计 2
第2章 硬件设计 4
2.1主要硬件元件的介绍 4
2.1.1单片机STC89C52 4
2.2.1 温度传感器DS18B20 6
2.2.3 显示器 9
2.1设计要求 10
2.2单片机最小系统 10
2.3温控电路 11
2.4显示电路 11
第3章 软件设计 13
3.1 总框图 13
3.2按键扫描子程序 13
3.3温度读取 14
第4章 调试 16
4.1仿真调试 16
4.2 硬件调试 16
4.2.1调试过程 17
结论 20
参考文献 21
致谢 22
附录 23
前言
在我们的生活中，温度调控器到处可以看到，它在我们日常生活中、工业生产中都起着很重要的作用，比如：空调温度的调节；养殖场对温度的控制；工业上对水温的控制等。传统的温度控制大多是靠热敏电阻进行温度测控，这种热敏器件具有误差大难控制的现象。与传统温控材料相比，DS18B20温度传感气的优势在于：它是数字传感器，精确度高。
21世纪，是电气智能化的时代，温度控制器也紧跟时代脚步越来越智能化，同时精确度也越来越高、功能越来越全、安全可靠性变强。
未来温控器如果想要进一步的发展来拓宽市场，应该要做到以下几个方面： 一、在温度测量方面提高其精确度和分辨力。温控器
二、使温控器的更加可靠以及更加安全。以前的温控器制作粗糙，机器运行是噪音较大，比较不理想。现在，温控器大多已经采用高端转化器和数字化信息反馈方式。这种类型的温控器性能比较好，其优点有：安全可靠、精确度分辨率高、抗干扰能力强等，是新型智能温控器发展的方向之一。
三、增加了检测功能。检测功能这种附加功能已经成为新型温控器不可缺少的一项功能。比如：温控器上有时钟日历功能；有提示报警功能；人性化存储功能等等。添加附加功能更能增加温控器的市场，现在温控器许多正向多功能通道发展。
总而言之，目前温控器属于前端科技产品，它的应用越来越广泛，已经是人们生活中不可缺少的电子产品，发展前景很大。
第1章 方案设计
本次设计的是温度测量与监控系统，其硬件组成主要有——单片机STC89C52（核心设备）、温度传感器DS18B20（感知测量的温度）、LCD1602显示数码管（显示温度）、按键（调节上限和下限温度）。图1.1就是硬件的之间的关系图。
图1.1 硬件的之间关系图
温度测量与监控器，设计它的目的是实现对所测事物的监控与报警。具体的原理是：首先根据被测物体温度要控制的范围设置上限温度和下限温度；其次，利用DS18B20温度传感器对所测物体的温度进行感知，因为DS18B20是数字型传感器，所以能够比较准确的测量出被测物体的温度；之后，温度传感器把接受到的模拟信号传递给单片机STC89C52（已经烧录程序）；最后，数码管接到信号，显示所测温度。当被测温度不在设置温度范围之内时，报警装置就会发出警告，同时相应的LED灯亮起。
本设计研究的主要内容如下：
（1）在广泛查阅相关资料的基础上，根据本次设计的要求选定相关元器件，并且设计出总体的方案。本次的设计是以STC89C52为核心设备，来实现对温度的检测及报警功能。
（2）通过比较相关元件的功能和特点，选择较合适的元器件。
（3）系统的硬件设计。系统硬件主要包括：温度测量检验电路、单片机数据采集和处理电路、显示电路以及报警电路。
（4）系统软件部分设计。本次课题的程序编写采用的是C语言，利用Keil进行编程和调试。
设计的难点是硬件和软件部分。其中硬件的难点是各种元器件的选择和使用，比如各种电容、电阻等。软件开发的难点在于整体的构思。
第2章 硬件设计
2.1主要硬件元件的介绍
2.1.1单片机STC89C52
单片机是单片微型计算机的简称，又被称之为单片微型控制器，是最常用的嵌入式微控器[1]。STC89C52单片机系统是由单片机、时钟电路、复位电路组成，其优点是：功耗低、性能高。下图2.1为单片机总控制电路：
图2.1 单片机总控制电路
1、时钟电路
STC89C52内部有一个高增益反相放大器，目的是构成振荡，RXD是接收数据引脚，TXD是发送数据引脚。时钟可以有两种方式产生：内部方式以及外部方式。内部方式的时钟电路如图2.2所示，其产生自激振荡的方法比较简单，只要在接收和发送数据的两个引脚上外接定时元件就可以了。外部方式的时钟电路如图2.3所示，接收数据引脚接地，发送数据引脚接外部振荡器。片内时钟发生器把振荡频率两分频，产生一个两相时钟P1和P2，供单片机使用[2]。
图2.2 内部式时钟电路图 图2.3 外部式时钟电路
2、复位及复位电路
（1）复位操作
复位的目的是使单片机从0000H单元开始执行程序，即单片机处于初始状态。单片机需要使用复位操作一般有两种可能：一是使用系统时，该系统将执行正常初始化；二是当程序运行过程中出现错误或者是人为操作出现错误使得系统处于死机状态时，为了退出死机状态，可以按复位键重新启动。
（2）复位信号及其产生
RST端信号是“1”（即高电平）有效，有效时间要持续两个机器周期（也就是24个振荡周期）以上。
复位电路是由内芯片和外芯片构成。其产生原理分三部分：一是，施密特触发器接受由外部电路产生的复位信号；二是，在每个机器周期的S5P2时刻内芯片复位电路会对施密特触发器的输出进行采样；三是，复位操作信号的获得。
复位操作有方式有两种，上电自动复位操作和按键手动复位操作。
图2.4（a）展示的是上电自动复位操作的电路图。其实现复位的原理是：接通电源Vcc，然后外部复位电路的电容进行充电，就这样系统就完成了复位初始化。
按键手动复位的方法有两种，一种是电平方式一种是脉冲方式。电平复位方式的电路如2.4（b）所示，实现方式：复位端经过电阻和电源（Vcc）相连接就可以了；图2.4（c）展示的是脉冲复位方式电路图，其实现方式是利用RC微分电路来产生正脉冲。
89C52单片机系统的采用的复位方式是按键电平复位方式，即图2.4（b）展示的复位电路。
图 2.4 复位电路
3、STC89C52的功能及主要参数
(1)功能
STC89C52具有以下标准功能： 8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器
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