单片机课程设计

钦州学院一线式多点温度采集系统

院系物理与电子工程学院

专业自动化。

学生班级自动本101班

姓名。指导教师单位钦州学院。

指导教师姓名。

指导教师职称讲师。

2024年10月。

一线式多点温度采集系统。

自动化专业2010级

指导教师覃建波

摘要：单片机已在各行业得到广泛应用，为适应更多的应用领域，厂家采取了在一块单片机芯片上集成多种功能部件和大容量存储器的方法。因而，整个应用系统不需要扩展，而体积变小、可靠性增高，使单片机成为真正意义上的单片机系统。

本设计是基于stc89c52单片机和ds185b20实现温度的测量系统，单片机在本系统中作为温度输入和显示控制器件，ds18b20被用作温度数据的采集和温度输出器件。本系统采用单总线操作，线路简单，测量值精确，可实现多点测量，并对温度超过限制值，产生报警和数据采集。本系统被广泛应用于温度控制、温度检测、温度采、消防等系统中。

关键词：单片机，数据转换，温度显示。

目录 1 总体设计说明 1

1.1 目的 1

1.2 基本功能 1

1.3 课题所达到的功能目标 1

1.4 单片机的选择 2

2 硬件设计说明 2

2.1 硬件总体设计方案 2

2.1.1 件设计目标 2

2.1.2 件功能模块划分 2

2.2 主要元器件的选型、接口和连接方式定义 3

2.2.1 主控芯片和关键元器件的选型 3

2.2.2 t89s52引脚结构（如图2） 3

2.2.3 ds18b20数字温度传感器介绍 3

2.2.4 液晶lcd1602介绍 4

2.2.5 接口和连接方式定义 5

2.3 软件设计框图 6

3 系统软件调试 6

3.1 lcd1602的显示程序调试 6

3.2 ds18b20的测量温度程序调试 8

3.3 主函数 9

3.4 整体调试效果 10

4 课题开发总结 11

参考资料 11

附录一实现基于at89c51单片机的多点温度采集的实验程序 12

前言温度是工业上常见的和最基本的参数之一，经常需要对温度进行采集和监控，考虑到许多工业环境中对多点温度进行监控，一般需要测几十点以上，为此我采用61单片机设计一两路温度采集显示报警系统。对多路温度采集进行一次设计实践尝试。

本设计系统可以作为温度监控系统，如果稍微改装可以作热水器温度调节系统、实验室温度监控系统等诸多温度采集系统。课题主要任务是完成环境温度检测，利用单片机实现温度调节并且显示温度数据。

1.1 目的。

1. 本实验要实现的是通过ds18b20温度传感器采集温度并在lcd上显示，并学会使用单片机控制ds18b20此类单总线器件，并对数字温度传感器ds18b0进行时序分析。

2. 更进一步了解lcd1602的应用。

3. 掌握单片机与pc的远程通信。

1.2 基本功能。

1. 以数字传感器ds1820作为前端采集温度，经过单片机处理后，将外部的温度显示在液晶屏上。

2. 可用通过程序设定温度的上限值和下限值，当坏境温度超过上限值或低于下限值时会自动报警提示。

3. 当单片机检测到ds18b20存在时会在在lcd1602上显示实时显示3个点的温度。

1.3 课题所达到的功能目标。

1. 能在lcd1602上准确的显示出实时温度；

2. 当温度大于上限值或低于下限值时相应的led闪烁同时蜂鸣器自动报警提示；

1.4 单片机的选择。

本系统采用了51单片机，其体积小巧，携带方便，**便宜。且usb接口通讯及供电，通讯速度快，无须外接电源。51单片机有一个全双工的串通信口，非常适合与电脑进行通信。

2 硬件设计说明。

2.1 硬件总体设计方案。

2.1.1 件设计目标。

本系统中通过温度传感器ds18b20的数据线dq与主控芯片51单片机的p3.3相连接，ds18b20将采集到的数据送给单片机，经过单片机出来后，显示在8位数据线与单片机p0口的液晶lcd上。，当坏境温度超过上限值或低于下限值时蜂鸣器会自动报警提示。

串口经过max232的电平转换后r1 out和t1 in接到单片机的rxd与txd来实现与用c语言编辑的计算机软件的界面间的通信。液晶lcd的rs、、e分别接到单片机的p0.5~p0.

7来实现单片机控制液晶的读写命令和数据的控制。

2.1.2 件功能模块划分

图1 硬件系统组成。

1. at89s52：实现对整个系统的控制。

2. ds18b20、lcd1602：温度传感器ds18b20的数据线dq与主控芯片51单片机的p3.

3相连接，ds18b20将采集到的数据送给单片机，经过单片机处理后，显示在8位数据线与单片机p0口的液晶lcd上。

3. 供电模块：本设计采用现成的单片机最小系统，自带有供电部分，不需要重新设计供电模块。

4. 串口通信：实现与与用c语言编辑的计算机软件的界面间的通信。

2.2 主要元器件的选型、接口和连接方式定义。

2.2.1 主控芯片和关键元器件的选型。

1）主控芯片：at89s52

2）温度采集：ds18b20

3）报警器：蜂鸣器、led

4）显示：lcd1602

2.2.2 t89s52引脚结构（如图2）

图2 引脚图。

2.2.3 ds18b20数字温度传感器介绍。

功能介绍：dallas最新单线数字温度传感器ds18b20的“一线器件”体积更小、适用电压更宽、更经济 dallas 半导体公司的数字化温度传感器ds1820是世界上第一片支持 “一线总线”接口的温度传感器。一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。

ds18b20、 ds1822 “一线总线”字化温度传感器同ds1820一样，ds18b20也支持“一线总线”接口，测量温度范围为 -55°c~+125°c，-10~+85°c范围内，精度为±0.5°c。ds1822的精度较差为± 2°c 。

现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量，如：境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。

与前一代产品不同，新的产品支持3v~5.5v的电压范围，使系统设计更灵活、方便。而且新一代产品更便宜，体积更小。

ds18b20、 ds1822 的特性 ds18b20可以程序设定9~12位的分辨率，精度为±0.5°c。可选更小的方式，更宽的电压适用范围。

ds18b20的管脚排列如下： dq为数字信号输入/输出端；gnd为电源地；vdd为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。光刻rom中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该ds18b20的地址序列码。

64位光刻rom的排列是：开始8位（28h）是产品类型标号，接着的48位是该ds18b20自身的序列号，最后8位是前面56位的循环冗余校验码（crc=x8+x5+x4+1）。光刻rom的作用是使每一个ds18b20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个ds18b20的目的。

ds18b20中的温度传感器可完成对温度的测量，以12位转化为例：用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以0.0625℃/lsb形式表达，其中s为符号位，见表2-1。

表2-1 ds18b20内部温度表示形式。

这是12位转化后得到的12位数据，存储在18b20的两个8比特的ram中，二进制中的前面5位是符号位，如果测得的温度大于0，这5位为0，只要将测到的数值乘于0.0625即可得到实际温度；如果温度小于0，这5位为1，测到的数值需要取反加1再乘于0.0625即可得到实际温度。

2.2.4 液晶lcd1602介绍。

图3 lcd1602引脚结构。

图4 lcd1602读时序图。

图5 lcd1602写时序图。

第1脚：vss为地电源。

第2脚：vdd接5v正电源。

第3脚：vl为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10k的电位器调整对比度。

第4脚：rs为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。

第5脚：r/w为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当rs和r/w共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当rs为低电平r/w为高电平时可以读忙信号，当rs为高电平r/w为低电平时可以写入数据。

第6脚：e端为使能端，当e端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。

第7～14脚：d0～d7为8位双向数据线。

第15脚：背光源正极。

第16脚：背光源负极。

2.2.5 接口和连接方式定义。

1. 液晶lcd1602的数据和指令选择控制端rs接到单片机的p0.7,读写控制接到单片节的p0.

6，数据读写控制位e接到单片机的p0.5，8位数据线db0~db7接到单片机的p2口。

2. 3个led分别接到单片机的p1.0~p1.3，蜂鸣器的控制端接到p3.0.

3. ds18b20的dq接到单片机的p3.3.

图6 ds18b20的连接方式。

2.3 软件设计框图。

图7 系统主程序执行流程图。

3 系统软件调试。

3.1 lcd1602的显示程序调试

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