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STC89C51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STC89C51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STC89C51；时钟数码管显示；报警信号
1设计任务及要求....................................................................................................................... 3
1.1 设计任务...................................................................................................................... 3 1.2 设计要求...................................................................................................................... 3 2 设计总体方案及器材显示.................................................................................................... 4 2.1设计总体方案................................................................................................................ 4
2.2器材选用分析................................................................................................................. 5
2.2.1 DS18B20温度传感器 ...................................................................................... 5 2.2.2 STC89C51单片机介绍 .................................................................................... 7
3 硬件电路的设计...................................................................................................................... 9
3.1 电源电路...................................................................................................................... 9 3.2 显示电路、报警电路、复位电路、按键电路 ......................................................... 9 4 软件流程及描述................................................................................................................... 11
4.1 主程序流程图和按键处理子程序 .................................................................... 11 4.2 读温度子程序 .................................................................................................... 13 4.3 温度转换命令子程序 ........................................................................................ 14 4.4 计算温度子程序 ................................................................................................ 14
5 心得体会.............................................................................................................................. 14 6参考文献................................................................................................................................. 16 7附录......................................................................................................................................... 16
1 设计任务及要求
1.1 设计任务
1、根据设计内容与要求，弄清系统及各个模块的工作流程，完成电路原理图，包括单片机最小系统模块、LED显示模块、蜂鸣器报警模块、矩阵键盘模块、串行口下载模块和电源模块，最终在万用板上焊接，完成整个系统硬件设计。 2、根据设计内容与要求，弄清系统及各个模块的工作流程，完成系统的软件设计，包括系统主程序、温度读取子程序、键盘扫描子程序、显示子程序等，可使用汇编语言或是C语言编写，建议使用C语言编写。
3、完成系统的仿真与调试，使得系统在脱机情况下，能稳定可靠的工作。 4、编写课程设计报告。
1.2 设计要求
利用STC89C51、DS18B20、数码管、蜂鸣器等元器件设计温度检测、显示和报警系统完成日期与时间显示系统。系统具有以下功能： 1、能正确检测温度； 2、在数码管上实时显示温度；
3、当温度超过或低于设定的阈值时，蜂鸣器报警； 4、可通过矩阵键盘调整温度报警阈值； 5、其他功能可根据系统上的资源自行设定。
2 课程设计方案及器材选用分析
2.1设计总体方案
提及到温度的检测，我们首先会考虑传统的测温元件有热电偶和热电阻，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，需要比较多的外部硬件支持，硬件电路复杂，软件调试也复杂，制作成本高。
因此，本数字温度计设计采用智能温度传感器DS18B20作为检测元件，测温范围为-55°C至+125°C，最大分辨率可达0.0625°C。DS18B20可以直接读出被测量的温度值，而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。
按照系统设计功能的要求，确定系统由三个模块组成：主控制器STC89C51，温度传感器DS18B20，驱动显示电路。总体电路框图如下：
显示温度采集（DBS18B20）单片机STC89C51阈值设定（键盘）报警（蜂鸣器）
2.2 器材选用分析
2.2.1 DS18B20温度传感器
DS18B20产品的特点 :
（1）、只要求一个端口即可实现通信。
（2）、在DS18B20中的每个器件上都有独一无二的序列号。 （3）、实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温。 （4）、测量温度范围在－55。C到＋125。C之间。 （5）、数字温度计的分辨率用户可以从9位到12位选择。 （6）、内部有温度上、下限告警设置。 DS18B20内部结构如图3所示：
64位ROM和一线存储和控制逻辑 温度传感器 高速暂存器 高温触发器TH 低温触发器TL 配置寄存器 8位CRC生成器 图3 DS18B20内部结构
供电方式
DS18B20功能命令如表1所示：
表1 DS18B20功能命令表
命令 CONVERT READ SCRATCHPAD
READ ROM WRITE SCRATPAD MATCH ROM
功能描述 启动温度转换 读取温度寄存器 读DS18B20的序列号
将数据写入暂存器的第2、3字节中
匹配ROM
代码 44H BEH 33H 4EH 55H
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