课程设计课程名称：微机原理与接口技术课程设计题目名称：温度采集显示系统学生学院专业班级学号学生姓名指导教师一、设计题目温度采集系统二、设计任务和要求功能要求：（1）温度测量范围 0 - 99℃。
（2）温度分辨率±1℃。
（3）选择合适的温度传感器。
（4）使用键盘输入温度的最高点和最低点，温度超出范围时候报警。
（报警温度不需要保存）要求完成的内容：（1）系统硬件设计，并用电子CAD软件绘制出原理图，（2）给出流程图，编写并调试程序。
（3）撰写设计报告。
三、原理电路图和设计程序1、方案比较（1）、系统总体方案设计总体框架图如图1示，软件流程图如图示①该温度控制系统的设计包括硬件设计和软件设计两大部分，结合实际情况，该系统应具备如下功能：A、实时采集温度；B、显示温度；C、串行传送数据；D、控制外设；E、温度超限报警；②系统硬件设计系统的硬件设计部分主要由以下几部分组成：A、单片机最小系统；B、温度采集模块；C、温度显示模块；D、串行通信模块；E、报警电路；图2 软件流程图（2）、方案比较方案一采用8031作为控制核心,以使用最为普遍的器件ADC0809作模数转换,控制上使用对电阻丝加电使其升温和开动风扇使其降温。
此方案简易可行,器件的价格便宜,但8031内部没有程序存储器,需要扩展,增加了电路的复杂性,且ADC0809是8位的模数转换,不能满足本题目的精度要求。
方案二采用比较流行的AT89S51作为电路的控制核心, AT89S52不但与8051，8052 指令，管脚完全兼容，而且其片内的程序存储器采用FLASH 工艺，用户可以用电的方式瞬间擦除、改写。
AT89S52 单片机还支持在线编程，用户通过简单的电路连接就可以将电脑里的程序下载到单片机中，减少调试程序时不断拆卸和插入给芯片带来的损坏。
此外AT89S52 单片机有8 KB的程序存储器和256 B 的数据存储器，不需外部扩展存储芯片，可以降低硬件电路的复杂度。
此方案电路简单并且可以满足题目中的各项要求的精度。
综上分析,我们采用方案二。
Q1NPNU2BUZZERR3R1200S3S4S2S1+5V12345678910111213141516RP116PIN123J1CON3R24.7k+5VGNDGND P3.0P3.1P3.2Y1CRYSTAL C230pGND +5V+5V123J2CON3P1.01P1.34P1.45P1.5(MOSI)6P1.6(MOSO)7P1.7(SCK)8P1.23P1.12RST 9P3.0(RXD)10P3.1(TXD)11P3.2(INT0)12P3.3(INT1)13P3.4(T0)14P3.5(T1)15P3.6(WR)16P3.7(RD)17XTAL118XTAL019P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427P2.7/A1528PESN 29ALE/PROG 30EA/VPP 31P0.7/AD732P0.6/AD633P0.5/AD534P0.4/AD435P0.3/AD336P0.2/AD237P0.1/AD138VCC40P0.0/AD039GND 20P2.0/A821U1AT89S52+5VP3.0P3.1P3.212345678161514131211109RP21k图3AT89S52 是89 系列单片机的一种，它不但与8051，8052 指令，管脚完全兼容，而且其片内的程序存储器采用FLASH 工艺，用户可以用电的方式瞬间擦除、改写。
AT89S52 单片机还支持在线编程，用户通过简单的电路连接就可以将电脑里的程序下载到单片机中，减少调试程序时不断拆卸和插入给芯片带来的损坏。
此外AT89S52 单片机有8 KB的程序存储器和256 B 的数据存储器，不需外部扩展存储芯片，可以降低硬件电路的复杂度。
②、温度采集模块设计温度传感器是该系统的关键器件，本系统选用的是美国Dallas 半导体公司生产的数字化温度传感器 DS18B20。
本系统中DS18B20 的DQ 口与单片机的 P1.0 口连接，GND 接地，VDD 接电源，信号和5V 电源之间的接上一个上拉电阻R。
DS18B20简介：DS18B20 有三个主要数字部件组成：64 位激光ROM、温度传感器、非易失性的温度报警触发器TH 和TL 。
DS18B20 支持“一线总线”接口，测量温度范围为-55°C~+125°C，被测温度用符号扩展的16 位数字量方式串行输出，在-10~+85°C 范围内，精度为±0.5°C。
DS18B20 采集到的现场温度直接以先进的单总线数据通信方式传输，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：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。
DS18B20 可程序设定9~12 位的分辨率，精度可达±0.5°C。
DS18B20具有内置的EEPROM，用户设定的分辨率和报警温度都可存储在其中，且掉电后依然存在。
CPU 只需一根端口线就能与DS18B20 进行通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。
与前一代产品（DS1820 温度传感器）不同，DS18B20 支持3.0V ~5.5V的电压范围，使系统设计更灵活、方便，而且DS18B20 价格更便宜，体积更小。
如图J1所示，DS18B20 有三个管脚：3脚 GND 为电源地，2脚DQ 为数字信号输入/输出端，1脚VDD 为外接供电电源接入端（用寄生电源方式时接地）。
在外部电源供电方式下，DS18B20 工作电源由VDD 引脚接入，此时I/O 线不需要强上拉，不存在电源电流不足的问题，可以保证转换精度，同时理论上总线可以挂接任意多个DS18B20 传感器，组成多点测温系统。
在外部供电的方式下，DS18B20 的GND 引脚不能悬空，否则不能转换温度，读取的温度总是85℃。
③温度显示模块设计根据实际应用情况，该温度显示模块采用七段数码管显示电路，数码管选用共阳极数码管，如图U3示，以动态方式显示，显示数据由P1口送出，位控信号由P2口送出，经74LS244进行信号放大，以产生足够大的电流驱动数码管显示。
流程图如图示：④串行通信模块设计AT89S52 单片机内部含有一个可编程全双工串行通信接口，由TXD 引脚来传送串行数据，而由RXD 引脚来接收数据。
该接口具有UART(通用异步接收和发送器)的全部功能，它不仅能同时进行数据的发送和接收，也可作为一个同步移位寄存器使用，可构成双机或者多机通信系统。
⑤报警电路设计本设计采用蜂鸣器报警电路，它由晶体管和蜂鸣器组成。
当温度的测量值超出给定的上下限时，由单片机的P3.7 口输出信号控制晶体管导通，则蜂鸣器报警。
⑥系统软件设计本系统采用 AT89S52 作为核心处理器件，把经过DS18B20 现场实时采集到的温度数据，存入AT89S52 的内部数据存储器，并送LED 数码管显示，并与温度的设定值进行比较，然后由单片机输出控制信号去控制外部设备。
进行温度控制程序的设计还应考虑越限报警，当采集到的温度值与温度的设置值进行比较后，若发现当前温度值越限，则产生报警信号。
与硬件电路相关联，本温度控制系统的软件设计主要分为以下几个部分：主程序，温度上下限值设定子程序、温度读取子程序、温度显示子程序、串口通信子程序、输出控制子程序和报警子程序等。
其中温度上下限值设定子程序完成对温度范围值的设定及数据保存；温度读取子程序完成对温度传感器数据的读取，并通过温度显示子程序显示温度值；串口通信子程序将采集到的温度数据传送到PC 机，以实现远程监控；输出控制子程序根据采集到的温度数据完成对外部设备的控制；报警子程序则当采集到的温度数据超过设定的温度上下限值时报警。
整个运行程序，见电子版下面是测温程序段：sbit DQ = P3^3; // 定义DQ引脚为P3.3/******************************* 延时函数 ******************************** * 功能：在11.059MHz的晶振条件下调用本函数需要24μs ，然后每次计数需16μs **************************************************************************/ void DS18_delay(int useconds) {int s;for (s=0; s<useconds;s++);}/******************************* 复位函数 ******************************** 功能：完成单总线的复位操作。
* 复位时间为480μs，因此延时时间为(480-24)/16 = 28.5，取29μs。
* 经过70μs之后检测存在脉冲，因此延时时间为(70-24)/16 = 2.875，取3μs。
**************************************************************************/ unsigned char ow_reset(void) {unsigned char presence;DQ = 0; // 将 DQ 线拉低DS18_delay(29); // 保持 480μsDQ = 1; // DQ返回高电平DS18_delay(3); // 等待存在脉冲presence = DQ; // 获得存在信号DS18_delay(25); // 等待时间隙结束return(presence); // 返回存在信号，0 = 器件存在, 1 = 无器件}/****************************** 位写入函数 ******************************* * 功能：向单总线写入1位值：bitval*************************************************************************/ void write_bit(char bitval) {DQ = 0; // 将DQ 拉低开始写时间隙if(bitval==1) DQ =1; // 如果写1，DQ 返回高电平DS18_delay(5); // 在时间隙内保持电平值，DQ = 1; // DS18_delay函数每次循环延时16μs，因此DS18_delay(5) = 104μs }/**************************** 字节写入函数 ******************************* * 功能：向单总线写入一个字节值：val*************************************************************************/ void ds18write_byte(char val) {unsigned char i;unsigned char temp;for (i=0; i<8; i++) { // 写入字节, 每次写入一位temp = val>>i;temp &= 0x01;write_bit(temp);}DS18_delay(5);}/**************************** 位读取函数 ******************************** * 功能：从单总线上读取一位信号，所需延时时间为15μs，因此无法调用前面定义* 的DS18_delay()函数，而采用一个for()循环来实现延时。