基于AT89S52溫度測溫

1、基于單片機AT89S52的測溫系統(tǒng)摘要：本文介紹以單片機AT89S52為核心的溫度顯示報警系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用DS18B20采集現(xiàn)場溫度，用LED數(shù)碼管顯示溫度值，并可根據(jù)需要設(shè)置控制溫度的上限，系統(tǒng)具有超過設(shè)置上限自動報警的功能。關(guān)鍵詞：測溫 AT89S52 DS18B20 報警0 引言 溫度與人們的生活環(huán)境息息相關(guān)，所以溫度測量常被關(guān)注，研究溫度測量方法和裝置顯得尤為重要。采用單片機對溫度進行控制，不僅電路簡單，控制方便，更重要的是采集數(shù)據(jù)更為準(zhǔn)確，很好的滿足了生活中的許多要求。 本文設(shè)計了基于AT89S52單片機與DS18B20的溫度測量系統(tǒng)。其中以AT89S52單片機為控制內(nèi)核，采用DS1

2、8B20溫度傳感器采集現(xiàn)場溫度，通過利用AT89S52單片機，硬件電路的設(shè)計，測溫控制系統(tǒng)直接將數(shù)字量輸出到單片機通過LED顯示出來，無須經(jīng)過變換電路。并且系統(tǒng)具有溫度報警的功能，當(dāng)溫度超過所設(shè)定的溫度上限時，蜂鳴器則發(fā)出鳴叫。 1 硬件電路設(shè)計 1.1 基于AT89S52的溫度測量系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖 本系統(tǒng)硬件主要包括單片機的最小系統(tǒng)，溫度采集電路，驅(qū)動電路，復(fù)位電路，鍵盤控制，報警電路，顯示電路。系統(tǒng)總框圖如圖所示 AT89S52DS18B20溫度傳感器LED顯示電路 鍵盤控制蜂鳴器報警電路 晶體振蕩電路 復(fù)位電路 電源電路 圖1 系統(tǒng)總框圖1.2 系統(tǒng)原理分析 系統(tǒng)總原理圖如圖2所示（1）

3、AT89S52單片機AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，片內(nèi)具有8K字節(jié)的EPROM和26字節(jié)RAM。具有ISP（在系統(tǒng)可編程）功能。利用AT89S52的在線編程功能，不需要將CPU從電路板上取下來，也不需要專用的編程器，只需要從電腦中將編好的程序燒寫到單片機中，調(diào)試修改都很方便。AT89S52是整個系統(tǒng)的核心處理器，本系統(tǒng)不僅可以利用十進制實時顯示溫度值，還可根據(jù)需要設(shè)置控制溫度的上限，當(dāng)溫度超過設(shè)定值時，系統(tǒng)自動產(chǎn)生報警系統(tǒng)。 圖2 測溫系統(tǒng)總原理圖 圖3 電源部分（2）電源部分 電源部分由外部電源輸入口，為+5V，輸入接口采用通用接口。外部電源接入系統(tǒng)后，接一個開關(guān)控

4、制，接一個發(fā)光二極管以及1K的電阻，經(jīng)過電容10uf的鋁電解電容和15pf的瓷片電容的濾波后接入整個系統(tǒng)。接好電源部分后立即插電調(diào)試，觀看開關(guān)以及發(fā)光二極管是否正常工作。電源部分原理電路圖如圖3（3）溫度傳感器DS18B20 溫度傳感器是本系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵，設(shè)計中采用的溫度傳感器是DS18B20。DS18B20是一種改進型智能溫度傳感器，全部傳感器件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如三極管的集成電路中，可以滿足-55攝氏度到+125攝氏度范圍的溫度測量，且測量精確，可以在一秒內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)化成數(shù)字，測得的溫度值儲存在兩個八位的RAM中，單片機可以直接從中讀出數(shù)據(jù)并且轉(zhuǎn)換成十進制溫度值，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性，適

5、合惡劣的環(huán)境的現(xiàn)場測溫。其溫度檢測電路圖如圖原理中所示。 DS18B20管腳1VCC接地，管腳2 DQ為數(shù)字信號輸入/輸出端，接到AT89S52的P2.4端，4.7K的電阻R425為信號和5V電源之間的上拉電阻，管腳3GND接地中間接0.1uF的瓷片電容C407。 （4）晶體振蕩電路 單片機內(nèi)由反相放大器所構(gòu)成的時鐘振蕩電路，XATL1和XATL2分別為振蕩電路的輸入端和輸出端。本系統(tǒng)采用內(nèi)部方式，XATL1和XATL2引腳上外接定時元件。采用11.0592MHz的石英晶體和兩個15pF瓷片電容C42和C43組成的并聯(lián)諧振回路，內(nèi)部振蕩電路就產(chǎn)生自激振蕩，產(chǎn)生一定的時鐘信號送到單片機內(nèi)部的各個

6、單元。電路中兩個電容 C42,C43的作用有兩個:一是幫助振蕩器起振;二是對振蕩器的頻率進行微調(diào)。 （5）復(fù)位電路 系統(tǒng)的復(fù)位電路如原理圖中所示，在RESET輸入端出現(xiàn)高電平時實現(xiàn)復(fù)位和初始化。在振蕩器運行的情況下，實現(xiàn)復(fù)位操作，必須使RST引腳至少保持兩個機器周期的高電平。CPU在第二個周期內(nèi)執(zhí)行內(nèi)部復(fù)位操作，以后每一個周期重復(fù)一次，直至RST端電平變低。復(fù)位器件不產(chǎn)生ALE及PSEN信號。當(dāng)RST引腳返回低電平后，CPU從0地址開始執(zhí)行程序。本設(shè)計采用開關(guān)復(fù)位電路，使用方便，當(dāng)開關(guān)S100按下時，溫度復(fù)位。這樣就不用再重啟單片機電源就可以實現(xiàn)復(fù)位。 （6）鍵盤控制 控制鍵盤由四個獨立按鍵S

7、101，S102，S104，S103，一端分別與單片機的P3.3,P2.2， P2.1，P2.0以及1K的上拉電阻相連，另一端接地。按鍵S101是中斷按鍵，當(dāng)S101按下時，系統(tǒng)進入報警溫度設(shè)置狀態(tài)，S103和S104分別是報警溫度值增加，減少的鍵，可以根據(jù)需要設(shè)定自己想要的報警溫度值。按下S102則退出報警溫度設(shè)置狀態(tài)，顯示當(dāng)前溫度值。（7）報警電路 本設(shè)計采用蜂鳴器報警電路，由3904三極管和蜂鳴器組成，三極管作蜂鳴器的驅(qū)動電流，蜂鳴器的控制接到單片機的P3.4口。在三極管與單片機中接1K的上拉電阻。（8）顯示模塊 在本設(shè)計中我們采用動態(tài)顯示方式驅(qū)動LED數(shù)碼管工作，由于數(shù)碼管的驅(qū)動電流較

8、大，所以在設(shè)計時利用三極管3904做為位碼驅(qū)動，電路結(jié)構(gòu)簡單，并且可以實現(xiàn)單片機I/O口的并用，顯示效果直觀，明亮，調(diào)試容易，成本較低。2 硬件電路焊接和調(diào)試在分析設(shè)計好電路原理之后就開始進行焊接工作了。首先焊接的是電源部分，在焊好電源后便進行上電調(diào)試電源，發(fā)光二極管正常發(fā)光。然后焊接的是單片機，驅(qū)動電路部分，值得注意的是晶振極可能的靠近單片機以保證能夠更好的驅(qū)動。焊接完ISP下載接口得進行調(diào)試，將簡單的程序下到單片機中也成功，保證了單片機能夠可靠下載。接著焊接LED數(shù)碼管，并進行簡單程序的下載，觀看數(shù)碼管是否亮。而在此過程中發(fā)現(xiàn)了問題。首先是插上電源，并沒有按下開關(guān)，數(shù)碼管便亮了，還有數(shù)碼管

9、也只有下部分亮，而上部分并不亮。通過自己的檢查發(fā)現(xiàn)電源直接接到5V的電源線上，并沒有通過開關(guān)再接到電源線，才導(dǎo)致了開關(guān)未開，數(shù)碼管直接亮。數(shù)碼管的問題，發(fā)現(xiàn)原來是數(shù)碼管的引腳順序在翻到板子后面時弄反，引腳的焊接錯誤所以導(dǎo)致了數(shù)碼管不能正常顯示。在重新焊接調(diào)試之后，數(shù)碼管能正常顯示。最后焊接了鍵盤，將程序下到單片機中并反復(fù)進行了程序的調(diào)試。因為書中直接給出了大部分的程序，但是書中所用的矩陣式鍵盤掃描，而焊接電路中所用的是簡單的獨立式的鍵盤掃描，所以修改成簡單的獨立式鍵盤程序。還修改顯示部分，增加延時，防止閃爍。 經(jīng)過反復(fù)的程序調(diào)試之后，最終上電后，數(shù)碼管顯示85并伴有蜂鳴聲，隨即顯示當(dāng)前溫度，按

10、下S101數(shù)碼管顯示30，進入設(shè)定報警溫度設(shè)置，按S103數(shù)碼管顯示值遞增，按S104顯示值遞減，按下S102退出報警溫度的設(shè)置。無論在什么情況下按下S100，系統(tǒng)復(fù)位，數(shù)碼管顯示當(dāng)前溫度。在用手對DS18B20直接接觸時，溫度不斷增加，而當(dāng)溫度超過30（設(shè)定的報警溫度），蜂鳴器響起報警。當(dāng)手離開DS18B20時，溫度值逐漸減小，并且蜂鳴器停止報警。一切演示結(jié)果都與設(shè)計的初衷一樣，功能正常，表示了所焊接的系統(tǒng)成功。在本次焊接中所用到的器件清單見表1 型號 位置 數(shù)量 0電阻 R10 1100電阻 R41，R43，R45，R47，R109 54.7k電阻 R425 1100K電阻 R1，R2，R

11、3，R4 4 1K排阻 RP1 1 1K電阻 R5,R6,R7,R8,R9,R11,R12,R13,R14 R40,R42,R44R46,R108,R112 1510uF鋁電解 C46，C44 215pF瓷片電容 C42，C43 2 0.1uF瓷片電容 C47，C407 2 11.0592MHz晶振 X101 118B20溫度傳感器 U402 1 三極管3904 V1 V2 V3 V4 V5 5 單片機AT89S52 U1 1蜂鳴器 A1 1按鍵 S100，S101，S102，S103，S104 5 開關(guān) S 1 4位共陽數(shù)碼管 U8 1 發(fā)光二極管 VD108 1 電源插口 1 ISP下載器

12、 1根 導(dǎo)線 若干萬能板 1塊 表1 器件清單2 系統(tǒng)軟件設(shè)計 2.1 系統(tǒng)主流程圖 本系統(tǒng)采用AT89S52作為核心處理器件，把經(jīng)過DS18B20現(xiàn)場溫度數(shù)據(jù)存入AT89S52的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器，判斷是否為正溫度。如果為負(fù)溫度，數(shù)碼管則直接顯示當(dāng)前溫度，如果是正溫度，那么讀取溫度值并進行溫度值的轉(zhuǎn)換，并與預(yù)先設(shè)定的溫度值進行比較，比預(yù)先設(shè)定的溫度值大就報警，數(shù)碼管顯示當(dāng)前溫度。進行溫度控制程序的設(shè)計應(yīng)考慮一下幾個問題：實時采集溫度；溫度顯示中采用4位LED顯示當(dāng)前溫度；按鍵處理；超過上限溫度報警。軟件設(shè)計主要有主程序，初值設(shè)定子程序，溫度讀取子程序，數(shù)碼管顯示子程序等。初值設(shè)定子程序完成對溫度

13、初值的設(shè)定及保存，部分程序如下：unsigned char tempL=0,tempH=0;unsigned int temperature ,negtemper; /溫度值保存在temperature里 開始圖4 主流程圖 初始化是否為正溫度 N Y 讀取溫度值 讀取溫度值 溫度值轉(zhuǎn)換 數(shù)碼顯示 是否大于報警溫度值 Y NBEEP OFFBEEP ON 數(shù)碼管顯示 返回圖5 中斷流程圖 初始化鍵盤掃描 取鍵值+鍵按下 N鍵按下溫度值增1 Y N Y退出中斷溫度值減1 N Y數(shù)碼管顯示 返回3 總結(jié) 在溫度測量系統(tǒng)的設(shè)計中，為了使硬件電路設(shè)計盡可能合理，應(yīng)注意以下幾方面：首先盡可能采用功能強的

14、芯片，以簡化電路，功能強的芯片可以代替若干普通芯片，隨著生產(chǎn)工藝的提高，新型芯片的的價格不斷下降，并不一定比若干普通芯片價格的總和高。其次留有設(shè)計余地。在設(shè)計硬件電路時，要考慮到將來修改擴展的方便。因為很少有一錘定音的電路設(shè)計，如果現(xiàn)在不留余地，將來可能要為一點小小的修改或擴展而被迫進行全面返工。最后是I/O端口，有些問題不是靠單純的軟件措施來解決的，如有些新的信號需要采集，就必須增加輸入檢測端；有些物理量需要控制，就必須增加輸出端。如果在硬件電路設(shè)計就預(yù)留出一些I/O端口，雖然當(dāng)時空著沒用，那么用的時候就派上用場了。 設(shè)計完成之后，插上電源，數(shù)碼管顯示85并伴有蜂鳴聲，然后顯示當(dāng)前溫度，按下

15、S101數(shù)碼管顯示30，進入設(shè)定報警溫度設(shè)置，按S103數(shù)碼管顯示值遞增，按S104顯示值遞減，按下S102退出報警溫度的設(shè)置。無論在什么情況下按下S100，系統(tǒng)復(fù)位，數(shù)碼管顯示當(dāng)前溫度。在用手對DS18B20直接接觸時，溫度增加，當(dāng)溫度超過30（設(shè)定的報警溫度），蜂鳴器響起報警。一切功能正常，所焊接的系統(tǒng)成功。 在做完本系統(tǒng)之后，進行擴展功能的設(shè)計，AT89S52單片機本身提供了一組全雙工串行傳輸口，由TXD引腳來傳送串行數(shù)據(jù)，而由RXD引腳來接受數(shù)據(jù)，可是其工作邏輯電平皆為TTL電平（0V，5V）。所以，單片機與PC機之間的數(shù)據(jù)通信必須經(jīng)過RS-232信號（+12V，12V）電平的轉(zhuǎn)換，本

16、系統(tǒng)采用MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片來實現(xiàn)RS-232標(biāo)準(zhǔn)接口通信。通過串口將采集到的溫度數(shù)據(jù)發(fā)送到計算機在這次設(shè)計中僅限于理論部分。以前就知道單片機課程的重要性，也知道單片機課程是一門很實用，很難的設(shè)計。的難度，曾見過大四同學(xué)為忙畢業(yè)設(shè)計而忙得焦頭爛額，所以開始便對單片機就敬畏。在一個學(xué)期的學(xué)習(xí)過程中，自己對單片機只是在理論知識上懂得皮毛而已。這個設(shè)計用到了單片機，電路等方面的知識，通過這次課程設(shè)計，使我對單片機及其附屬電路有了一定的了解，對課本上的知識有了進一步的掌握，也深刻明白了自己的不足。 這次測溫系統(tǒng)的設(shè)計直接引用書本中老師給出的原理圖，并加以改正，使其更符合現(xiàn)實的需要。通過一個多星期的

17、努力，順利的完成了測溫系統(tǒng)的制作，此次實踐相對來說程序比較多，也有很多值得我們?nèi)W(xué)習(xí)的地方。從作品的構(gòu)思、用實驗板的測試、對要制作板的構(gòu)造，系統(tǒng)的調(diào)試這是一個比較復(fù)雜的過程，這是一次對我們的考驗，這是給我們的一個鍛煉機會。雖然是直接引用的書中的電路圖，但在焊接中還是遇到許多實際的問題，蜂鳴器的聲效不是很好等等，需要查閱許多資料。在老師同學(xué)的幫助下也是順利完成了本次的設(shè)計。我很珍惜這次的實踐，用心的去完成每個步驟，努力去達到所要得到的理想效果，作品完成了，我感覺到我感覺到自己從課本上學(xué)到的理論知識和實踐仍有很大的差別，很多元器件根本不知道有什么功效，怎樣在電路中取值等等。有的知識，自己感覺已經(jīng)掌

18、握得差不多了，但是實際操作起來就有問題出現(xiàn)了。我遇到了不少問題，花費了很多的時間。這讓我重新反思我們的學(xué)習(xí)，深刻領(lǐng)悟到我們這個專業(yè)動手，實踐的重要性。我們各方面的能力都上了一層，包括焊接、編程、畫圖等等。這些課程能促進我的進步，能夠使我對學(xué)習(xí)本專業(yè)增加信心，鍛煉了我們各方面的能力。這次的課程設(shè)計，讓我學(xué)到了很多書本上學(xué)不到的東西，學(xué)到了實際應(yīng)用時，是取用成本的最小化，做設(shè)計不僅要考慮大的方面，小的方面也必須做到。 對于這門單片機這門課程，我覺得老師很嚴(yán)格要求我們，對我們以后的學(xué)習(xí)有很大的幫助。老師在平時上課中應(yīng)該多與同學(xué)們互動，讓同學(xué)們都參與其中。附程序：/DS18B20溫度傳感器程序#inc

19、lude <reg52.h> #define Alarm 10sbit Beep=P34;sbit DQ=P24; /數(shù)據(jù)傳輸線接單片機的相應(yīng)的引腳unsigned char tempL=0,tempH=0; /設(shè)全局變量unsigned char flag=0;unsigned int temperature,negtemper; /溫度值保存在temperature里unsigned char idata addrdat2=0x0,0x0;unsigned char tab=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;un

20、signed char tab1=0x40,0x79,0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0x78,0x00,0x10; unsigned char dispbuf3=0,0,0;unsigned char warning=30;bit on=1,off=0; /* /延時子程序 /*void delay(unsigned int i) while(i-);void beep( bit i) Beep=i; /*/初始化程序Init_DS18B20(void) unsigned char x=0; DQ=1; /DQ先置高 delay(8); /稍延時 DQ=0; /發(fā)送復(fù)位脈沖

21、 delay(85); /延時（>480us) DQ=1; /拉高數(shù)據(jù)線 delay(14); /等待（1560us) x=DQ; /用X的值來判斷初始化有沒有成功，18B20存在的話X=0，否則X=1 delay(20); /* /讀一個字節(jié)ReadOneChar(void) /主機數(shù)據(jù)線先從高拉至低電平1ms以上，再使數(shù)據(jù)線升為高電平，從而產(chǎn)生讀信號 unsigned char i=0; /每個讀周期最短的持續(xù)時間為60us，各個讀周期之間必須有1ms以上的高電平恢復(fù)期 unsigned char dat=0; for (i=8;i>0;i-) /一個字節(jié)有8位 DQ=1; d

22、elay(1); DQ=0; dat>>=1; DQ=1; if(DQ) dat|=0x80; delay(4); return(dat);/* /寫一個字節(jié)WriteOneChar(unsigned char dat) unsigned char i=0; /數(shù)據(jù)線從高電平拉至低電平，產(chǎn)生寫起始信號。15ms之內(nèi)將所需寫的位送到數(shù)據(jù)線上， for(i=8;i>0;i-) /在1560ms之間對數(shù)據(jù)線進行采樣，如果是高電平就寫1，低寫0發(fā)生。 DQ=0; /在開始另一個寫周期前必須有1ms以上的高電平恢復(fù)期。 DQ=dat&0x01; delay(5); DQ=1;

23、dat>>=1; delay(4);/*ReadTemperature(void) Init_DS18B20(); /初始化 WriteOneChar(0xcc); /跳過讀序列號的*作 WriteOneChar(0x44); /啟動溫度轉(zhuǎn)換 delay(125); /轉(zhuǎn)換需要一點時間，延時 Init_DS18B20(); /初始化 WriteOneChar(0xcc); /跳過讀序列號的*作 WriteOneChar(0xbe); /讀溫度寄存器（頭兩個值分別為溫度的低位和高位） tempL=ReadOneChar(); /讀出溫度的低位LSB tempH=ReadOneChar

24、(); /讀出溫度的高位MSB temperature=(tempH*256)+tempL; /溫度轉(zhuǎn)換，把高低位做相應(yīng)的運算轉(zhuǎn)化為實際溫度 return(temperature); /*void Dispbuf(unsigned int temper) dispbuf2=(temper>>4)/10;/取十位 dispbuf1=(temper>>4)%10;/取個位 if(temper&0x08)/小數(shù)位 dispbuf0=0x05; else dispbuf0=0; unsigned char getkey() /鍵盤掃描程序 P2=0xff;if (P2&

25、amp;0xff)=0xff) delay(500); if(P2&0xff)=0xff) return P2; if (P2&0xff)=0xfe) delay(500); if(P2&0xff)=0xfe) return P2; if (P2&0xff)=0xfd) delay(500);if (P2&0xff)=0xfd) return P2; if (P2&0xff)=0xfb) delay(500); if (P2&0xff)=0xfb) return P2; Inter0_process() interrupt 2 /外部中斷1 unsigned char key; int i; unsigned char dis=0x01; unsigned int j,r; for(j=5000;j>0;j-) key = getkey();/取鍵值 if (key = 0xfe)/如1鍵按下溫值遞增 warning+; delay(100); if (key=0xfd) /5按下遞減 warning-; delay(100); if(key=0xfb)/16鍵退出中斷 j=1;for(r=30;r>0;r-) for(i=0;i<2;i+) /設(shè)置兩