毕业设计(论文)课题名称八路温度采集与显示系统设计学生姓名邹杰学号0640843033系、年级专业电气工程系、06级测控技术与仪器指导教师王跃球职称副教授2010年5月20日在实际生产和生活等各个领域中，温度是环境因素不可或缺的一部分，对温度进行及时精确的控制和检测显得尤为重要。
本次设计在控制成本的前提下，设计了一款高精度、可同时检测八路温度并由液晶显示器对各路温度值进行显示的温度检测显示系统。
该系统以AT89C51为控制核心，采用可编程单总线数字式温度传感器DS18B20进行温度采集，八路温度值由LM041L液晶显示器显示。
系统正常运行时，其测温范围为-55℃～+125℃，该系统在现代电子工业飞速发展的时期有良好的应用前景。
关键词：AT89C51；多路；温度检测；显示Temperature is an essential of environmental factors in our actual production，living and many other f ields. It’s particularly important to control and detect the temperature promptly and exactly.It has designed a high precision temperature testing system in the base of lost control, which can inspect eight route temperature at one time and show each route of temperature by LCD. AT89C51is adopted as control core in this system. Its sensors for temperature is single bus digital DS18B20, sending temperature to LM041L LCD to display. When it operates normally, it’s temperature ranges from -55℃ to +125℃, the system has a good application prospect in the morden period when electronics industry developing rapidly. Keywords：AT89C51；Many routes；Temperature Detection；Display摘要 (I)Abstract (II)目录 (I)1绪论 (1)1.1课题的来源 (1)1.2课题的目的 (1)1.3课题的意义 (1)2八路温度采集显示系统总体方案设计 (3)2.1确定设计流程图 (3)2.2八路温度采集显示系统方案论证 (3)2.3确定总体设计方案 (7)3八路温度采集显示系统硬件设计 (8)3.1AT89C51单片机的特点及引脚说明 (8)3.2温度采集模块硬件设计 (11)3.3显示模块硬件设计 (15)3.4报警模块硬件设计 (17)3.5串行口上位机通信模块设计 (18)3.6片外程序存储器的扩展 (21)4八路温度采集显示系统软件设计 (26)4.1温度采集模块软件设计 (27)4.2单片机处理模块软件设计 (32)4.3显示模块软件设计 (34)4.4报警模块软件设计 (36)4.5串行口上位机通信模块软件设计 (38)5八路温度采集显示系统仿真调试及结果 (39)5.1Proteus与Keil μ Vision联合仿真 (39)5.2Proteus与Keil联合仿真结果 (41)结论 (44)参考文献 (45)附录1系统仿真所用元器件清单 (48)附录2系统仿真C语言程序清单 (49)附录3系统仿真电路原理图 (58)致谢 (59)1绪论1.1课题的来源在实际生产、生活等各个领域中，温度是环境因素的不可或缺的一部分，对温度进行及时精确的控制和检测显得尤为重要。
比如消防电气的非破坏性温度检测，电力、电讯设备的过热故障预知检测，空调系统的温度检测，在医院的监护中也用到温度的测量，化工、机械等设备温度过热检测，土壤各个层面上的温度将会影响植物的生长，以及热处理中工件各个部位的温度对工件形成后的性能至关重要等等。
总之，现代电子工业的飞速发展对温度检测的智能化精确度要求越来越高。
1.2课题的目的通过本次设计，我们对大学四年所学课程将做出一个总结，对各门课程均将有更深入的了解，更加熟练的掌握设计方案的提出，设计流程的规划以及各器件的硬件连和软件编程，并且能够更加熟练的操作Proteus仿真软件，真正培养出科学的思维方式和灵活解决问题的能力，为以后实际工作奠定良好的基础。
在本次设计结束后，我们将得到一款能够同时检测显示八路温度的多点智能测温系统，当某一路或某几路温度值超过设定的上限值或者下限值时，报警电路中的蜂鸣器鸣响且提示闪亮，使操作者能够及时发现问题并控制温度回到额定温度范围内。
该系统运行稳定，操作简便，应用灵活，能够在当代农业、工业、医疗以及日常生活中得到良好的应用。
1.3课题的意义温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛，但从生产的温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高，同日本、美国、德国等先进国家相比有着较大差距。
目前，我国在这方面总体技术水平处于20世纪80年代中后期水平，成熟产品主要以“点位”控制及常规的PID控制器为主。
它只能适应一般温度系统控制，难于控制滞后、复杂、时变温度系统控制。
而适应于较高控制场合的智能化、自适应控制仪表，国内技术还不十分成熟，形成商品化并在仪表控制参数的自整定方面，国外已有较多的成熟产品。
但由于国外技术保密及我国开发工作的滞后，还没有开发出性能可靠的自整定软件。
控制参数大多靠人工经验及现场调试确定。
国外温度控制系统发展迅速，并在智能化、自适应、参数自整定等方面取得成果。
日本、美国、德国、瑞典等技术领先，都生产出了一批商品化的、性能优异的温度控制器及仪器仪表，并在各行业广泛应用。
它们主要具有如下的特点：一是适应于大惯性、大滞后等复杂温度控制系统的控制；二是能够适应于受控系统数学模型难以建立的温度控制系统的控制；三是能够适应于受控系统过程复杂、参数时变的温度控制系统的控制；四是温度控制系统普遍采用自适应控制、自校正控制、模糊控制、人工智能等理论及计算机技术，运用先进的算法，适应的范围广泛；五是温控器普遍具有参数自整定功能。
借助计算机软件技术，温控器具有对控制对象控制参数及特性进行自动整定的功能。
有的还具有自学习功能，能够根据历史经验及控制对象的变化情况，自动调整相关控制参数，以保证控制效果的最优化；六是具有控制精度高、抗干扰力强、鲁棒性好的特点。
目前，国内外温度控制系统及仪表正朝着高精度、智能化、小型化等方面快速发展。
本课题设计的系统符合当代科学发展的趋势，能够满足现代生产生活的需要，其测温效率高，具有较强的稳定性和灵活性。
方便快捷的实现了多路温度采集并显示，该系统用液晶显示器节省了空间且显示效果好，报警电路同时包含了蜂鸣器和提示灯，能更好的引起操作者的警觉，在实际生产中能够降低由于温度超过额定范围引发的事故，有良好的实用性，在国内外都具备良好的应用前景。
2八路温度采集显示系统总体方案设计2.1确定设计流程图在熟悉课题，明确任务的基础上，查阅相关资料，理清设计思路，综合考虑总的设计时间和各部分设计所需时间，最终决定将本次设计分五大步进行。
（1）熟悉课题，明确任务，查阅相关资料，确定总体设计方案；（2）根据各部分的功能划分功能模块，确定每一模块的硬件组成，合理选取具有相应功能的器件；（3）进行硬件设计，把各器件组成相应功能的模块，并把各功能模块进行电气连接，形成总的功能系统；（4）进行软件设计，编写程序，实现各模块功能，使整个系统能够良好的运行；（5）进行仿真调试，检查各模块功能能否完全实现，综合考虑系统的灵活性、稳定性、误差大小及测温效率调整各器件的各项参数。
使系统的处在最佳性能状态。
经分析总结，确定总的设计流程如图2.1所示。
图2.1设计流程图2.2八路温度采集显示系统方案论证2.2.1单片机的选取若采用8031芯片，其内部没有程序存储器，需要进行外部扩展，这给电路增加了复杂度，且占用空间增大。
但是如果采用AT89C51单片机为控制核心优点凸显，51系列微处理器基于简化的嵌入式控制系统结构，被广泛应用于从军事到自动控制再到PC机上的键盘上的各种应用系统上，仅次于Motorola 68HC11在8位微控制器市场上的销量，很多制造商都可提供51系列单片机，像Intel Philips Siemens等，这些制造商给51系列单片机加入了大量的性能和外部功能，像I2C总线接口，模拟量到数字量的转换，看门狗，PWM输出等，不少芯片的工作频率达到40M，工作电压下降到1.5V。
基于一个内核的这些功能使得51系列单片机很适合作为厂家产品的基本构架，它能够运行各种程序而且开发者只需要学习这一个平台[1]。
比较这两种方案，综合考虑单片机的各部分资源，因此此次设计选用第二种方案，选用AT89C51单片机为核心处理器。
2.2.2温度传感器的选取传感器是信号输入通道的第一道环节，也是决定整个测试系统性能的关键环节之一。
由于传感技术的发展非常迅速，各种各样的传感器应运而生，所以对传感器的正确选用显得尤为重要。
而众多传感器对微机化测控系统有较大的影响。
当今应用较多的传感器大致可以分为以下几种[2]：（1）大信号输出传感器。
为了与A/D输入要求相适应，传感器厂家设计制造一些专门与A/D相配套的大号输出传感器。
通常是把放大电路与传感器做成一体，使传感器能直接输出0～5V、0～10V或0～2.5V要求的信号电压，把传感器与相应的变送器电路做成一体，构成能输出4～20mA直流标准信号的变送器。
对于大电流输出，只要经过简单I/V转换即可变为打信号电压输出。
对于大信号电压可以经A/D转换，也可以经V/F转换送入微机，但后者响应速度较慢。
（2）集成传感器。
集成传感器是将传感器与信号调理电路做成一体。
例如，将应变片、应变电桥、线性化处理、电桥放大等做成一体，构成集成压力传感器。
采用集成传感器可以减轻输入通道的信号调理任务，简化通道结构。
（3）光纤传感器。
这种传感器其信号拾取、变换、传输都是通过光导纤维实现的，避免了电路系统的电磁干扰。
在信号输入通道中采用光纤传感器可以从根本上解决由现场通过传感器引入的干扰。
（4）数字式传感器。