实时温度监测系统

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1、基于STC89C51的实时温度监测系统一、概述采用数字温度芯片DS18B20测量温度，输出信号全数字化。便于单片机处理 及控制，省去传统的测温方法的很多外围电路o DS18B20的最大特点之一采用了 单总线的数据传输，由数字温度计DS18B20和微控制器STC89C51构成的温度测 量装置,它直接输出温度的数字信号,可直接与计算机连接。这样,测温系统的结 构就比较简单,体积也不大。采用 51 单片机控制，软件编程的自由度大，可通 过编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制，而且体积小，硬件实现简单，安装 方便。该系统利用STC89C51芯片控制温度传感器DS18B20进行实时温度检测并 显示，能够

2、实现快速测量环境温度，并可以根据需要设定上下限报警温度。该系 统能够合理有效的管理和控制外部硬件，达到实时检测、监测和控制温度的目的， 形成一套智能化温度控制系统。此数字温度计具有读数方便，测温范围广，测温 准确，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用，该设计控制器使用单片机AT89S52,测温传感器使用DS18B20, SMC1602A液晶显示器实现温度显示。二、硬件系统设计1. 89C51单片机的引脚功能说明（1）VCC:电源电压（2）GND:地（3）P0 口 ： P0 口是一组8位漏极开路型双向I/O 口， 也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能

3、吸 收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路,对端口 P0写“ 1” 时可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转 换地址（低 8 位）和数据总线复位，在访问期间激活内部上P1.0 P1.1 P1.2 Pl.3 oP1.4 P1.5 P1.6 Pl.7 oRST (RXD)P3.0 (TXD)P3.1 (TNT0)P3.2 (INTT)P3.3 (T0)P3.4 (T1)P3.5 c (WR)P3.6 u (RD)P3.7 口 XTAL2 eXTAL1 GND cf* 00PDIP09876543210987654324333333333322222222r cc=1

4、 PO.O(ADO) PO.l(ADl)n P0.2(AD2) PO.3(AD3) P0.4(AD4)=i P0.5(AD5) n P0.6(AD6) P0.7(AD7)=i EA/Fpp= ALE/PROG= PSEN P2.7(A15) P2.6(A14) P2.5(A13)3 P2.4(A12) P2.3(A11)= P2.2(A10)31 P2.1(A 刃21 P2.O(A8)拉电阻。（4）P1 口:P1是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O 口，P1的输出缓冲级可驱 动（吸收或输出电流）4个TTE逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻 把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口

5、使用时，因为内部存在上拉电阻， 某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（ILL）。与 AT89C51 不同之处是， P1.0 和 P1.1 还可分别作为定时/计数器 2 的外部计数 输入（P 1.0/T2）和输入（P 1.1/T2EX ），参见表 4-1。Flash 编程和程序校验期间， P1 接收低 8 位地址。P1.0和P1.1的第二功能引脚号功能特性P1.0T2 （定时/计数器2外部计数脉冲输入），时钟输出P1.1T2EX （定时/计数2捕获/重装载触发和方向控制）（5） P2 口：P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O 口，P2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电

6、路。对端口 P2写“1”，通过内部的上 拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上 拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（ILL）。在访问外部程序存储器或 16 位地址的外部数据存储器（例如执行 MOVX DPTR 指 令）时， P2 口送出高8 位地址数据。在访问8 位地址的外部数据存储器（如执行 MOVX RI 指令）时， P2 口输出 P2 锁存器的内容。（6）P3 口 ：P3 口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O 口。P3 口输出缓冲级 可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对P3 口写入“1”时，它们被内 部上拉电阻拉高并可作为输入端

7、口。此时，被外部拉低的 P3 口将用上拉电阻输 出电流（ILL）。P3 口除了作为一般的I/O 口线外，更重要的用途是它的第二功能，如表4-2所 示。（7） RST: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 使单片机复位。P3 口的第二功能端口引脚第二功能P3.0RXD （串行输入口）P3.1TXD （串行输出口）P3.2INTO （外中断0）P3.3inti （外中断1）P3.4T0 （定时/计数0）P3.5T1 （定时/计数1）P3.6WR （外部数据存储器写选通）P3.7RD （外部数据存储器读选通）（8 ） EA /VPP:外部访问允许。欲使CPU仅访问外部程序

8、存储器（地址为OOOOH-FFFFH ） 。 EA端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平（接VCC端），CPU则执行内部程序存储器中的指令。Flash存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源VPP，当然这必须是该器 件是使用12V编程电压VCC。（9）XTAL1:振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。（10）XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。（11）数据存储器：89C51有256个字节的内部RAM,80H-FFH高128个字节与特殊功能寄存器（SFR） 地址是重叠的，也就是高 128。字节的RAM和特殊功能寄存

9、器的地址是相同的，但在物理上它们是分开的。当一条指令访问7FH以上的内部地址单元时，指令中使用的寻址方式是不同的， 也即寻址方式决定是访问高 128 字节。RAM还是访问特殊功能寄存器。如果指令是直接寻址方式则为访问特殊功能 寄存器。（12）中断：89C51共有6个中断向量:两个外中断（INTO和INT1），3个定时器中断（定时器 0, 1, 2）和串行口中断。2. DS18B20 温度传感器NCNCNC2.0V 之前， RST 必须保持低电平。只有 在SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平。I/O为串行数据输入输出端（双向）， 后面有详细说明。 SCLK 为时钟输入端。 下图为 DSi3

10、02 的引脚功能图：VCC2X1匚X2LGND1 J82736 |斗5n n m nVcciSCLKI/ORST三、软件系统的设计整个系统的功能是由硬件电路配合软件来实现的，当硬件基本定型后，软件的功能也 就基本定下来了。从软件的功能不同可分为三大类：一是时钟计时与温度检测（主程序）， 它是整个监控系统的核心。二是键盘控制程序专门用来协调各执行模块和操作者的关系。三 是显示程序（子程序），它是用来显示各种实质性的功能如测量、计时等。每一个执行软件 也就是一个小的功能执行模块。这里将各执行模块一一列出，并为每一个执行模块进行功能 定义和接口定义。各执行模块规划好后，就可以规划监控程序了。首先要根

11、据系统的总体功 能和键盘设置选择一种最合适的监控程序结构，然后根据实时性的要求，合理地安排监控软 件和各执行模块之间地调度关系。温度程序：温度/数据关系表温度C数据输出（二进制）数据输出（十六进制）+1250000 0111 1101 0000OTDOh+850000 0101 0101 0000055 Oh+25. 06250000 0001 1001 000101911-1+10.1250000 0000 1010 001000A2h+0. 50000 0000 0000 100000081-100000 0000 0000 0000OOOOh-0. 51111 1111 1111 100

12、0FFF8I-1-10.1251111 1111 0101 1110FF5Eh-25. 06251111 1110 0110 nnFE6Eh-551111 1100 1001 0000FC90hDS18B20 初始化时序图：DS18B20 读/写时序图：控制器写1时序控制器写。时序START OF SLOTSTART OF SLOT60 jis 0” 120单总线GND 1 (IS4- 15 |LS|DS18B20 采样TYPMA；DS18B2Q 采样MINTYPMAX-15is *U 30|is * 15 gs -控制器读。时序控制器读1时序1 J1S Trec L_控制器采祥45 jis-

13、 15 |LS钱型含叟IIS 18B20lg 电平总线控制器低电 平.电阻上拉温度子程序写操作A,#0CCHWRITE_1820TSS2: MOVLCALLMOV A,#44HLCALL WRITE_1820INIT_1820A,#0CCHWRITE_1820A,#0BEHWRITE_1820READ_18200LCALL D2MSLCALL MOV LCALL MOV LCALL LCALL RETP2.0P2.0R1,#3R0,#107R0,$R1,TSR1P2.0DS18B20 初始化程序 INIT_1820: SETBNOP CLR MOVR0,#25H P2.0,TSR3 R0,TS

14、R2 TSR4 FLAG1 TSR5 FLAG1 TSR7R0,#117 R0,TSR6 P2.0TSR1: MOV DJNZ DJNZ SETB NOP NOP NOP MOVTSR2: JNBDJNZ LJMPTSR3: SETBLJMP TSR4: CLRLJMP TSR5: MOV TSR6: DJNZ TSR7: SETBR2,#8CP2.0R3,#5R3,$AP2.0,CR3,#21R3,$P2.0RET DS18B20 写指令程序： WRITE_1820: MOVCLR WR1: CLRMOV DJNZ RRC MOV MOV DJNZ SETB NOPDJNZ R2,WR1 R

15、ETDS18B20 读指令程序：READ_18200: MOVMOV MOV CLR SETB NOP NOP CLR NOP NOP NOP SETB MOV DJNZ MOV MOV DJNZ RRC DJNZ MOV DEC DJNZ RET 温度检测 1ms 延时子程序： D1MS: MOV R7,#250 LOOP0: NOPNOPDJNZ R7,LOOP0 RET温度检测 2ms 延时子程序： D2MS: MOVDJNZ MOV DJNZ RETRE00:RE01:RE10:RE20:R4,#2 R1,#29H R2,#8CP2.0P2.0P2.0R3,#8R3,RE10C,P2.

16、0R3,#21R3,RE20 AR2,RE01R1,AR1R4,RE00R7,#187R7,$R7,#189R7,$温度检测 10ms 延时子程序：D10MS: MOVMOVDJNZDJNZR4,#25R3,#200R3,$R2,D10MSRET时钟程序控制指令*49f40tXA3鲜Al每个字节的传输是有控制字节决定的，控制字节的最高位Bit7必须是1如果是0 写入将被禁止。Bit6为0则指定4对时钟/日历寄存器控制读写操作，为 1则为RAM 区数据的控制读写操作。BitlBit5指定相关寄存器待进行输入输出操作，最低位Bit0指 定是输入还是输出，为0输入，为1输出。输入输出根据脉冲的上升沿

17、和下降沿串行 进行。时钟芯片初始化程序：MOVSP,#60HMOVA_BIT,#30HMOVB_BIT,#30HMOVTMOD,#11HMOVTH0,#3CHMOVTL0,#0B0HMOV47H,#10SETBEASETBET0SETBTR0SETBET1MOVTH1,#0ECHMOVTL1,#78HMOVR1,37HMOVYEAR,#11H ;上电预置日期、时间MOVWEEK,#00H ;周 1 MONMOVMONTH,#05H ;2011 04 25 12:00:00MOVDAY,#23HMOVHOUR,#00HMOVMIN,#00HMOVSEC,#00HMAIN1:LCALL KEYJB

18、F0,MAIN10 ;F0=l,开始走时。走时前写，不读。走时后读，不写。LCALL WR1302显示程序：初始化设置：（1） 显示模式设置：指令码功能00111000设置16X2显示,5X7点阵，8位数据接口2）显示开/关及光标设置：指令码功能00001DCBD=1开显示；D=0关显示C=1显示光标：C二0不显示光标B1光标闪烁：B0光标不显7F000001NSN=1当读或写一个字符后地址指针加 ）且光标加一N=0当读或写一个字符后地址指针减 j且光标减一S=1当写一个字符，整屏显示左移N二1）AJMPMAIN2或右移（NP）,以得到光标不移动而屏 幕移动的效果。或右移（NP）,以得到光标不

19、移动而屏 幕移动的效果。s=o当写一个字符，整屏显示不移动液晶显示屏初始化程序：DISP: MOV A,#30H ;16 进制转 ASCIIORLYH_BIT, AORLYL_BIT, AORLMOH_BIT, AORLMOL_BIT, AORLDH_BIT, AORLDL_BIT, ALCALL WEEKCOVS=0当写一个字符，整屏显示不移动ORLHH_BIT, AORLHL_BIT, AORLMH_BIT, AORLML_BIT, AORLSH_BIT, AORLSL_BIT, ALCALL INIT_1602MOV A, #10000000B; LINE1LCALL WR_CMDMOV

20、 A,#2LCALL WR_DATAMOV A,#0LCALL WR_DATAMOV A, YH_BITLCALL WR_DATAMOV A, YL_BITLCALL WR_DATAMOV A,# LCALL WR_DATAMOV A,MOH_BITLCALL WR_DATAMOV A,MOL_BITLCALL WR_DATAMOV A,# LCALL WR_DATAMOV A,DH_BITLCALL WR_DATAMOV A,DL_BITLCALL WR_DATAMOV A,# LCALL WR_DATAMOV A,# LCALL WR_DATALCALL WEEKDISP ;星期显示英文缩

21、写3 个字母MOV A, #11000000B ; LINE2 LCALL WR_CMDMOV A,HH_BITLCALL WR_DATAMOV A,HL_BITLCALL WR_DATAMOV A,#:LCALLWR_DATAMOVA,MH_BITLCALLWR_DATAMOVA,ML_BITLCALLWR_DATAMOVA,#:LCALLWR_DATAMOVA,SH_BITLCALLWR_DATAMOVA,SL_BITLCALLWR_DATAMOVA,# LCALLWR_DATAMOVA,#TLCALLWR_DATAMOVA,#:LCALLWR_DATAMOVA,B_BITLCALL WR

22、_DATAMOVA,A_BITLCALL WR_DATARETWEEKCOV:MOVA,WEEKCJNEA,#0,W2MOV37H,#MMOV38H,#OMOV39H,#NW2:MOVA,WEEKCJNE A,#1,W3MOV 37H,#TMOV 38H,#UMOV 39H,#E ;星期一 MON 星期二 TUE 星期三 WED 星期四 THU ;星期五 FRI 星期六 SAT 星期天 SUNW3:MOVA,WEEKCJNEA,#2,W4MOV37H,#WMOV38H,#EMOV39H,#DW4:MOVA,WEEKCJNEA,#3,W5MOV37H,#TMOV38H,#HMOV 39H,#UW

23、5: MOV A,WEEKCJNE A,#4,W6MOV 37H,#FMOV 38H,#RMOV 39H,#IW6: MOV A,WEEKCJNE A,#5,W7MOV 37H,#SMOV 38H,#AMOV 39H,#TW7: MOV A,WEEKCJNE A,#6,W8MOV 37H,#SMOV 38H,#UMOV 39H,#NW8: RETWEEKDISP:MOV A,37HLCALL WR_DATAMOV A,38HLCALL WR_DATAMOV A,39HLCALL WR_DATARETINIT_1602:MOV A, #01HLCALL WR_CMD ;清屏MOV A, #38H

24、LCALL WR_CMD ;8 位数据，16X2, 5X7 点阵MOV A, #0CHLCALL WR_CMD ;开显示，关光标，不闪烁MOV A, #06HLCALL WR_CMD ;读写字符时地址+1，整屏不移动 RETP1,#0FFH键盘程序： 键盘检测子程序： KEY:MOVCLRMOVANLCJNEP1.0A,P1A,#0F0HA,#0F0H,KEY1IABy.HCHO*v BNIU HCHOtv JNV IdAON Gid ETD lid HHBS lABy.HCHOtv BNIU HCHOtv JNV IdAON 二 d ETD Old HHBSHBETd HHBS lABy.H

25、CMOtv BNIU Hodotv JNVIdAON Td ETDGid HHBS四、总结三周的课程设计结束了，在这次的设计课程中收获知识的同时，还收获了阅历，收获了 成熟。在此过程中，我们查找了大量的知识，请教了老师。以不懈的努力，不仅培养了独立 的思考能力，动手操作能力，在其它各方面的能力上都有提高。在设计过程中，与同学分工 合作，相互讨论，相互学习。促进了友谊与信任。通过这次温度实时监控系统设计，我在很多方面提高了知识。刚开始焊接时，由于粗心，老 是失败，在一次一次的仔细下，在一次又一次的老师帮助下，终于成功的完成了焊接。通过 焊接实践，告诉我，同学之间的配合，老师的指导，自己的细心都离开大家。整个过程是一 个分工的团结的实践。让我明白了团结两个字。对我而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。挫折是一份财富，经历是一份 拥有。这次实习必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆。采用AT89S52单片机作为主控器，功能完善、抗干扰能力强；用DS18B20单总线式数 字温度传感器采集温度，测温精度达到0.5r，测温分辨率达满足设计要求；用液晶显示器