基于51单片机的温度测量系统

单片机开发与应用 中文核J出期刊《微计算机信息》I嵌入式与SOC}2007年第23卷第1-2期 文章编号：1008-0570(20咖01—参加14岳m3 基于51单片机的温度测量系统 TemperatureMeasureSystemBaseon51Singlechip (西南石油大学)赵娜赵刚于珍珠郭守清 ZHAONAZHAOGANGYUZHENZHUGUOSHOUQING 摘要：单片机在检测和控制系统中得到广泛的应用，温度则是系统常需要测量、控制和保持的一个量。本文从硬件和软件两 方面介绍了AT89C2051单片机温度控制系统的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 ，对硬件原理图和程序框图作了简洁的描述。 关键词：单片机AT89C2051；'温度传感器DSl8820；温度；测量中图分类号：蚴7 文献标识码：B Abstract：Thesinglechipmicrocomputerberequiredextensivelyinmeasurementandcontrolsystems，andthetemperatureneedtobe surveyed，controlledandmaintainedbyasystemfrequently．ThedesignofsingleehipStemperaturecontrolsystemisintroduced fromhaIdwareandsoftware．Thehardwareprincipleandsoftwarecasefigaredescribed． Keywords：singlechipmicrocomputerAT89C2051,temperaturesensorDSl8820,temperature,examined 引言 单片机在电子产品中的应用已经越来越广泛，并且在很多 电子产品中也将其用到温度检测和温度控制。为此在本文中作 者设计了基于atmel公司的AT89C2051的温度测量系统。这是 一种低成本的利用单片机多余I／O口实现的温度检测电路，该 电路非常简单，易于实现，并且适用于几乎所有类型的单片机。 1系统硬件设计 系统的硬件结构如图1所示。 I数据采集}=冷 鸟∞ 卷 l报警指示b== 量 剖数据显示 盥 莸 图1系统硬盘件结构图 1．1数据采集 数据采集电路如图2所示，由温度传感器DSl8820采集被 控对象的实时温度，提供给AT89C2051的P3．2口作为数据输 入。在本次设计中我们所控的对象为所处室温。当然作为改进 我们可以把传感器与电路板分离，由数据线相连进行通讯，便于 测量多种对象。 DSl8820是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器。 具有3引脚TO一92小体积封装形式：温度测量范围为一55℃一+ 125℃，可编程为9位一12位MD转换精度．测温分辨率可达 0．0625。C，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出。支 持3V一5．5V的电压范围，使系统设计更灵活、方便；其工作电源 赵娜：硕士研究生 国家十五科技攻关项目(编号：2004BA616A一1—01) 既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生：多个DSl8820可 以并联到3根或2根线上。CPU只需一根端口线就能与诸多 DSl8820通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和 逻辑电路。以上特点使DSl8820非常适用于远距离多点温度检 测系统。分辨率设定。及用户设定的报警温度存储在EEPROM 中，掉电后依然保存。DSl8820使电压、特性有更多的选择，让我 们可以构建适合自己的经济的测温系统。如图2所示DSl8820 的2脚DQ为数字信号输入偷出端；1脚GND为电源地；3脚 VDD为外接供电电源输入端。 AT89C2051(以下简称2051)是一枚8051兼容的单片机微控 器，与Intel的MCS-51完全兼容，内藏2K的可程序化Flash存储 体，内部有128B字节的数据存储器空间，可直接推动LED，与 8051完全相同，有15个可程序化的砌点，分别是Pl端1：3与P3 端ta(少了P3．6)。 1．2接口电路 接口电路由ATMEL公司的2051单片机、ULN2003达林顿 芯片、4511BCD译码器、串行EEPROM24C16(保存系统参数)、 MAX232、数码管及外围电路构成，单片机以并行通信方式从 P1．0一P1．7口输出控制信号，通过4511BCD译码器译码。用2个 共阴极LED静态显示温度的十位、个位。 串行EEPROM24c16是 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 12C 规格 视频线规格配置磁共振要求常用水泵型号参数扭矩规格钢结构技术规格书 且只要两根引脚就能 读写。由于单片机2051的P1是一个双向的YO端口，所以在我 们在设计中将P1端口当成输出端口用。由图2可知，P1．7作为 串性的时钟输出信号与24C16的第6脚相接。P1．6则作为串行 数据输出接到24C16的第5脚。P1．4和P1．5则作为两个数码 管的位选信号控制，在P1．4=1时，选中第一个数码管(个位)； P1．5=1时，选中第二个数码管(十位)。P1．0～P1．3的输出信号接 到译码器4511上作为数码管的显示。此外，由于单片机2051的 P3端口有特殊的功能，P3．0(RXD)串行输入端口，P3．1(TXD)串 行输出端口，P3．2(INTO)外部中断0，P3．3(INTl)外部中断 1P3．4，(TD)外部定时剜傲输入点，P3．5(T1)外部定时，计数输入 点。由图2可知，P3．0和P3．1作为与MAX232串行通信的接口； 一146—360元，年邮局订阅号：82-946 万方数据 单片机开发与应用 P3．2和P3．3作为中断信号接口；P3．4和P3．5作为外部定时／记段数码管赋值 数输入点。P3．7作为一个脉冲输出，控制发光二极管的亮灭。 {Pl=designPl[i]；} 图2单片机2051与温度传感器DSl8820的连接图 由于在电路中采用的共阴极的LED数码管，所以在设计电 路时加了一个达林顿电路ULN2003对信号进行放大，产生足够 大的电流驱动数码管显示。由于4511只能进行BCD十进制译 码，只能译到0至9，所以在这里我们利用4511译码输出我们所 需要的温度。 图3温度在七段数码管上显示连接图 1．3报警电路简介 本文中所设计的报警电路较为简单，由—个自我震荡型的蜂 鸣器(只要在蜂鸣器两端加上超过3V的电压，蜂鸣器就会叫个不 停)和—个发光二极管组成(如图3所示)。在这次设计中蜂鸣器是 通过ULN2003电流放大IC来控制。在我们所要求的温度达到一 定的上界或者下界时(在文中我们设置的上界温度是45。C，下界温 度是5。C)，报警电路开始工作，主要程亭没计如下： main0／／主函数 {unsignedchari--0； unsignedintIn，n； while(1) {i=ReadTemperature0洲虞温度} 踯>o＆＆i<=10)臌Ⅱ果温度在0到10度之间直接给七 elsell女ll果温度大于10度 fm=i％10；，，先给第一个七段数码管赋值 DI=I； D2--0； P1--designPl[m]； n=YlO；／／再给第-4．七段数码管赋值 DI=0； D2=l； Pl=designPl[n]； if(n>_4&＆m>=5)％％(m<=5)秽Ⅱ断温度的取值范围，如果大 于45或小于5度，则蜂鸣器叫，发光二极管闪烁 f inta，b； Q1=1；，／蜂鸣器叫 for(a--O；a<1000；a++)／／发光二极管闪烁 for(b=O；bl嵌入式与50C}2007年第23卷第1—2期 ／／-i卖一个字节函数 功能较差，往往需要借助计算机系统，因此单片机和PC机进行 ReadOneChar(voidl远程通信更具有实际意义。目前此设计已成功应用于钻井模拟 funsignedchari=O； 器实验室室温控制。 unsignedch缸dat=0： 本文作者创新观点：采用的单片机AT89C2051性价比高， for(i：8；i>o；i—) 而且温度传感器DSl8820转化温度的 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 非常简洁且精度高、 {DQ=0；／／给脉冲信号 测试范围较广。 da》>=1： 参考文献： DQ=l；，，给脉冲信号 if(DQ) datl=Ox80； delay(4)；} return(dat)；J 偶一个字节函数 WritcOncChat(unsignedchardat) funsignedchari--0； for(i=8；i>O；i--) {DQ=O； DQ=dat&Ox01； delay(5)； DQ=1： dat>>=1；}J (2)读取温度并计算函数 ReadTemperature(void) funsignedchara--0； unsignedcharb=0： unsignedintt=0： floattt=0； Init_DSl88200； WriteOneChar(0xCC)；，，跳过读序号列号的操作 WfiteOneChar(0x44)；，，启动温度转换 IniuDSl88200； WfiteOneChar(0xCC)；鹏Ib过读序号列号的操作 WriteOneChar(0xBE)；优卖取温度寄存器等(共可读9个寄 存器)前两个就是温度 a=ReadOneChar0； b=ReadOneChar0； t=．b： t<<=8： t--tla； tt=t*0．0625； t=tt*10+0．5；／t／et大10倍输出并四舍五人一此行没用 (3)主程序部分见前 return(t)；J 3结束语 AT89C2051单片机体积小、重量轻、抗干扰能力强、对环境 要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好。即使是非电子计算 机专业人员，通过学习一些专业基础知识以后也能依靠自己的 技术力量来开发所希望的单片机应用系统。本文的温度控制 系统只是单片机广泛应用于各行各业中的一例。相信读者会依 靠自己的聪明才智使单片机的应用更加广泛化。另外对本例子 可以作一些扩展，单片机的应用越来越广泛，由于单片机的运算 f11林伸茂．8051单片机彻底研究基础篇北京：人民邮电出版社 2004‘ [2】范风强等．单片机语言C51应用实战集锦北京：电子工业出 版社2005 [3]谭浩强．C语言程序设计(第二版)北京：清华大学出版社1999 [4】夏路易等．电路原理图与电路板设计教程北京：北京希望电 子出版社2002 【5】赵晶．Protel99高级应用北京：人民邮电出版社2000 [6】聂毅．单片机定时器中断时间误差的分析及补偿叨．微计算机 信息，2002，4：37—38 作者简介：赵娜，女，1982年10月生，汉族，西南石油大学计算机 应用研究室硕士研究生．研究方向：嵌入式系统．E—maihxi— aoyul982100141@shou．corn；作者简介：赵刚，男，1966年生，汉族， 西南石油大学计算机科学学院副教授．研究方向：嵌入式系统；于 珍珠，男，西南石油大学计算机应用研究室硕士研究生．研究方向： 嵌入式系统；郭守清，男，西南石油大学计算机实验室高级实验员． 研究方向：嵌入式系统。 Biography：ZhaoNa，female，borninDee．1982，theHannationali— ty，graduatestudentofSWPIcomputerapplicationlaboratory． Majorinembedsystem． (610500四川成都西南石油大学)赵娜赵刚于珍珠郭守清 (SouthwestPetroleumUniversity，Chengdu,610500，China)Zhao NaZhaogangYuZhenzhuGuoShouqing 通讯地址：(610500西南石油大学新都校区硕∞级5班)赵刚 (收稿日期：2006．6．27)(修稿日期：2006．7．25) (E接第172页) 【3】深圳亿道电子有限公司．XSBase255WINCE 使用手册 人体使用手册 pdf安全生产行政执法文书使用手册教学助手用户使用手册13款丰田锐志使用手册博世力士乐培训手册 V2．1 [4lintel．http：／／www．intel．com／design／pca／prodbref／252780．htm [EB／OL】 [5】邓成中，黄维公，万松峰．基于嵌入式ARM&WinCE的小型监 控系统的设计阴．微计算机信息，2005，8—2：47-49 作者简介：郑冰(1968一)男，副教授，硕士生导师，主要研究方向： 信号处理及水下探测系统；王艳娜(1981一)女，硕士研究生，主要 研究方向：嵌入式系统；程占听(1981一)，男，助理工程师，主要研究 方向：雷达探测。 Biography：ZhengBing，male，assiatantprofessor，masterteacher， signalprocessanddetectsystemunderwater． (266071山东青岛中国海洋大学信息学院电子系)郑冰王艳娜 (116018辽宁大连大连舰艇学院作战指控系)程古昕 (266071山东青岛中国石油化工股份有限公司山东青岛石油 分公司)Jg立木 通讯地址：(266071山东青岛中国海洋大学香港东路23号 2004级电子系研究生)王艳娜 (收稿日期：2006．9．26)值}稿日期：2006．10．23) 一148—360元，年邮局订阅号：82-946 万方数据 基于51单片机的温度测量系统 作者： 赵娜， 赵刚， 于珍珠， 郭守清， ZHAO NA， ZHAO GANG， YU ZHENZHU， GUO SHOUQING 作者单位： 610500,四川成都,西南石油大学 刊名： 微计算机信息 英文刊名： CONTROL & AUTOMATION 年，卷(期)： 2007，23(2) 引用次数： 18次 参考文献(6条) 1.林伸茂 8051单片机彻底研究基础篇 2004 2.范风强.兰婵丽 单片机语言C51应用实战集锦 2005 3.谭浩强 C语言程序设计 1999 4.夏路易 电路原理图与电路板设计教程 2002 5.赵晶 Protel99高级应用 2000 6.聂毅 单片机定时器中断时间误差的分析及补偿[期刊论文]-微计算机信息(测控仪表自动化) 2002(4) 相似文献(9条) 1.期刊论文 汤三.韩红培.TANG San.HAN Hong-pei 基于DS18B20和AT89C2051单片机的温度控制系统设计 -许昌学 院学报2009,28(2) 根据许昌学院燃煤锅炉改造的技术要求,在AT89C2051和DS18B20芯片的基础上,设计了系统温度控制系统,并且测试效果良好. 2.期刊论文 柴卫华.何文昌.侯芸 惯导系统恒定工作温度的实现研究 -现代防御技术2001,29(5) 介绍了一种实现惯导系统恒定工作温度的方法,并针对该系统的实际特点给出了该系统的硬件和软件组成,大量的实验结果表明:该系统具有设计先进 合理、可实现性强、可靠性高及可在诸多领域推广等特点. 3.期刊论文 柏亚玲.娄皓.王宇.董艳.BAI Ya-ling.LOU Hao.WANG Yu.DONG Yan 医用智能体温测量仪的研制与应用 -现代护理2008,14(4) 目的 研制一种临床使用的体温测量装置.方法 采用智能温度传感器DS18B20、单片机AT89C2051和相关电路,研制用于临床的体温测量装置.结果 该 系统结构简单、精度高、实时性好、使用性好.结论 该系统在临床工作中具有很好的应用价值. 4.期刊论文 郑敏 DS18B20温度传感器在温室大棚多路测控技术中的应用 -科技信息（学术版）2008(20) 本文针对温室大棚中温度分布不均匀的温度检测,利用单片机AT89C2051对多个温度传感器DS18B20的控制,实现多点的温度检测和数码显示. 5.期刊论文 赵陌 一个新型通信机房温度监测系统的设计与实现 -山东通信技术2007,27(4) 基于新兴的IC温度传感器DS18B20和袖珍化的高性能单片机AT89C2051,设计并实现了一个智能化、网络化的新型通信机房多路温度监测系统.系统采 用独特的一线总线(1-wire Bus)网络结构,在一根数据线上挂接多个DS18B20传感器,硬件结构非常简单,特别适合距离远、节点分布多的通信机房的温度 监测.其系统稳定性、可靠性、维护工作量和工程造价等系列指标均具明显优势,在多路测温系统应用领域有着极为广阔的推广前景. 6.期刊论文 刘源.LIU Yuan 简易数字温度仪的设计 -电脑知识与技术（学术交流）2006(9) 介绍了一款简易数字温度仪的设计.列出温度传感器DS18B20的基本特性由于DS18B20具有直接输出数字信号、单总线接口、成本低等优点,将其应用 在由单片机AT89C2051为核心的家庭环境监测系统中作为测温探头.给出了相应的硬件接口电路、软件流程及主要程序代码.并针对DS18B20对时序要求十 分严格的特点给出了详细的介绍. 7.学位论文 郑敏 温室大棚恒温理论及检测技术的研究 2006 本文研究了日光温室大棚内微气候气温空间分布情况。基于恒温的环境，设计并研制了温度检测电路。为大棚生产与设计提供准确的基础性数据。 针对日光温室大棚内微气候下温度分布不均匀的情况，研究了温室大棚空间气温分布。对气温的影响主要是通过辐射起作用的，与气温不存在简单 的函数关系。通过分析大棚的天文辐射分布，建立了天文辐射与气温的关系。从太阳辐射空间分布的研究、水平面总辐射和直接辐射的计算，对温室大 棚气温空间分布进行了讨论。 用热力学、传热学和建筑采光的基本理论，将曲线拱型的透光覆盖面简化为折线型透光覆盖面，建立了温室大棚微 气候数学模型。分析室内空气热平衡、透光覆盖面热平衡、墙体热平衡、屋面热平衡和地面热平衡等现象。为实现微尺度条件下温室大棚恒温优化控制 奠定理论依据。 检测到秋季不同下垫面0.5米和2.0米内的水平、垂直空间气温分布情况。建立温室大棚的小气候观测的原则及测点的确定、观测 时间与程序。掌握不同结构、类型、季节的温室或大棚等设施内的小气候特点及其变化规律，为温室大棚的小气候检测、调节与设计提供科学的理论依 据。 设计并研制了以单片机AT89C2051为控制核心的温度检测电路。温度传感器DS18B20实现了对温度参数测量和LED数码显示。提供了相关的硬件 设计和软件程序。该数字式温度计可编程设置可辨率，其温度检测范围为-50℃～50℃，精度误差0.1℃以内。 本文的研究方法与结果可为生态研 究、气候资源、开发与利用提供重要的参考价值。 8.期刊论文 周永东 基于DS18B20的单片机数字温度计 -中小企业科技2007(4) 介绍美国DALLAS公司的单线数字温度传感器DS18B20与单片机AT89C2051详细接口电路,并给出完整的C语言程序. 9.期刊论文 傅宇.宋长源.周兆丰 基于单片机的粮食干燥设备温度控制系统设计 -粮油加工2006(8) 本系统以单片机AT89C2051为粮食干燥设备温度控制的核心,通过多个单线数字温度传感器DS18B20对箱体内温度进行检测,实现干燥过程中所需的温 度环境. 引证文献(17条) 1.周帆.沈清 减速机油温监测系统设计与实现[期刊论文]-仪表技术与传感器 2009(5) 2.王旭.李宝华.卫克 电子皂膜流量计的研制[期刊论文]-微计算机信息 2009(14) 3.鲍满腔 基于单片机的车用数字仪表的设计与实现[期刊论文]-科技信息 2009(6) 4.梁家海.李尚平 基于AT89S52的自动连续温度记录仪的研究与设计[期刊论文]-计算机与数字工程 2009(3) 5.马壮.杨旭东 基于PC机的DS18B20温度采集系统[期刊论文]-微计算机信息 2009(1) 6.何文龙.房建东 基于FPGA的数字温度传感器控制方法[期刊论文]-电子测量技术 2008(11) 7.张雅静.张国旭.吕宏丽 基于I2C总线单片机暖水锅炉测温系统实现[期刊论文]-微计算机信息 2008(32) 8.周焱.吴孝丽 地砖生产车间多参数监测电路设计[期刊论文]-微计算机信息 2008(29) 9.赵鸿图 基于单片机的温度控制系统的设计与实现[期刊论文]-微计算机信息 2008(26) 10.周长锁 基于单片机的轴承温度传感器设计[期刊论文]-微计算机信息 2008(31) 11.赵鸿图 逆序CRC编解码算法及在DS18B20中的应用[期刊论文]-微计算机信息 2008(27) 12.万忠.吴立聪.谢智波 基于CAN总线的楼宇温度控制系统设计[期刊论文]-浙江万里学院学报 2008(5) 13.陈鉴富 基于PWM的温度测量仪的设计[期刊论文]-计算机与现代化 2008(9) 14.李俊.张晓东 基于单片机的温湿度检测与控制系统研究[期刊论文]-微计算机信息 2008(17) 15.胡津津.李能菲 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