光电信息工程毕业论文.doc

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1、 西西 安安 邮邮 电电 学学 院院 毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）文） 题 目： 基于单片机的温度采集系统 学 院： 电子工程学院 系 部： 光电子技术系 专 业： 光电信息工程 班 级： 光电 0703 班 学生姓名： 导师姓名： 职称： 起止时间：2011 年 3 月 28 日至 2011 年 7 月 1 日 西西 安安 邮邮 电电 学学 院院 毕业设计毕业设计( (论文论文) )任务书任务书 学生姓名学生姓名陈立新陈立新指导教师指导教师崔利平崔利平职称职称工程师工程师 学院学院电子工程学院电子工程学院系部系部光电子技术光电子技术 专业专业光电信息工程光电信息工程 题目题目基于单片

2、机的温度采集系统基于单片机的温度采集系统 任务与要求任务与要求 任务任务：基于单片机平台，实现温度数据的采集、显示及超限报警等功能。 要求要求：1.搜集资料，熟悉单片机开发流程； 2.掌握温度传感器、51 单片机等相关器件的使用，具备一定的硬件调试 技能。 3.熟悉 C 语言或汇编基础； 4.学会查阅资料； 5.学会撰写科技论文。 开始日期开始日期2011 年年 3 月月 28 日日完成日期完成日期2011 年年 7 月月 1 日日 主管院长主管院长(签字签字)年年月月日日 西西 安安 邮邮 电电 学学 院院 毕毕 业业 设设 计计 ( (论文论文) ) 工工 作作 计计 划划 学生姓名学生姓

3、名陈立新指导教师指导教师崔利平职称职称工程师 学院学院电子工程学院系部系部光电子技术 专业专业光电信息工程 题目题目基于单片机的温度采集系统研制 工作进程工作进程 起 止 时 间工 作 内 容 2011.03.282011.04.10明确温度采集系统研制的任务、要求，了解、 搜集相关资料，明确任务背景及工作思路、确 定解决方案，撰写开题报告。 2011.04.112011.05.08设计、实验阶段：完成温度采集系统硬件电路 的设计仿真及制作；温度采集软件程序规划。 2011.05.092011.06.12 硬件调试，软件程序编写调试；系统联调。 2011.06.132011.07.1论文撰写及

4、完善，准备答辩。 主要参考书目资料） 1、何立民,单片机应用系统设计,北京：航天航空大学出版社； 2、郭天详,新概念 51 单片机 C 语言教程,北京：电子工业出版社,2009； 3、焦峰超,基于 51 单片机的小型温度测量系统，宿州学院学报，Vol.23 No.2,2008 年 4 月； 4、刘攀等,基于单片机的温度测控系统,兰州交通大学学报, Vol.24 No.6,2005 年 12 月； 5、黄智伟,全国大学生电子设计竞赛制作实训,北京：北京航空航天大学出 版社,2007。 主要仪器设备及材料 1、计算机、单片机硬件开发平台；电路安装与调试用相关仪器和工具。 2、软件平台： 源程序开发

5、软件 Keil uVision： 程序烧录软件 ISPlay； 论文（设计）过程中教师的指导安排 每周四进行交流与总结；其余时间灵活安排，及时解决学生问题。 对计划的说明 依学生实际情况，适当调整工作进度。 西安邮电学院 毕业设计(论文)开题报告 电子工程 学院 光电子技术 系 光电信息工程 专业 2007 级 光电 0703 班 课题名称：基于单片机的温度采集系统研制 学生姓名： 陈立新 学号： 05074100 指导教师： 崔利平 报告日期： 2011 年 3 月 25 日 1本课题所涉及的问题及应用现状综述 本课题是基于 STC89C51 单片机和 DS18B20 实现温度的测量系统，

6、单片机在本系统中作为温度输入和显示控制器件，DS18B20 被用作温度 数据的采集和温度输出器件。本系统 采用单总线操作，线路简单，测量 值精确，可实现多点测量，并对温度超过限制值，产生 报警和数据采集。 本系统被广泛应用于温度控制、温度检测、温度采集、消防等系统中。 DS18B20 虽然具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用 口线少等优点，但在实际应用中也应注意以下几方面的问题： 1)在实际应用中单总线上所挂 DS18B20 不应超过 8 个，否则就需要 解决微处理器的总线驱动问题，这一点在进行多点测温系统设计时要加 以注意。 2) 连接 DS18B20 的总线电缆是有长度限制的。试验

7、中，当采用普 通信号电缆传输长度超过 50m 时，读取的测温数据将发生错误。 3)在 DS18B20 测温程序设计中，向 DS18B20 发出温度转换命令后， 程序总要等待 DS18B20 的返回信号，一旦某个 DS18B20 接触不好或断 线，当程序读该 DS18B20 时，将没有返回信号，程序进入死循环。 2本课题需要重点研究的关键问题、解决的思路及实现预期目标的可行 性分析 本课题重点研究的关键问题是温度传感器通讯协议。温度传感器 通讯协议需注意以下几点： 1. 每一次读写之前都要对 DS18B20 进行复位； 2. 复位成功后发送一条 ROM 指令； 3. 最后发送 RAM 指令； D

8、S18B20 采用一线通信接口。因为一线通信接口，必须在先完成 ROM 设定，否则记忆和控制功能将无法使用。主要首先提供以下功能命令之 一： 1）读 ROM， 2）ROM 匹配， 3）搜索 ROM， 4）跳过 ROM， 5）报警检查。这些指令操作作用在没有一个器件的 64 位光刻 ROM 序 列号，可以在挂在一线上多个器件选定某一个器件，同时，总线也可以 知道总线上挂有有多少，什么样的设备。 可行性分析：系统主要由硬件和软件两部分组成。硬件以 AT89C51 单片 机和 DS18B20 温度采集芯片为核心，软件部分可通过 C 语言编程实现。 本人具备单片机基础知识和相关开发经验，通过查阅相关资

9、料可完成基 于单片机的温度采集系统。 3完成本课题的工作方案 2011.03.282011.04.10 明确温度采集系统研制的任务、要求，了解、 搜集相关资料，明确任务背景及工作思路、 确定解决方案，撰写开题报告。 2011.04.112011.05.08 设计、实验阶段：完成温度采集系统硬件电 路的设计仿真及制作；温度采集软件程序规 划。 2011.05.092011.06.12 硬件调试，软件程序编写调试；系统联调。 2011.06.132011.07.1 论文撰写及完善，准备答辩。 4指导教师审阅意见 指导教师指导教师(签字)： 年 月 日 说明： 本报告必须由承担毕业论文(设计)课题任

10、务的学生在毕业论文(设计) 正式开始的第 1 周周五之前独立撰写完成，并交指导教师审阅。 西西安安邮邮电电学学院院毕毕业业设设计计 ( (论论文文) )成成绩绩评评定定表表 学生姓名陈立新性别男学号05074100 专 业 班 级 光电 0703 课题名称基于单片机的 温度采集 系统 研制 课题 类型 软硬件 难 度 适 中 毕业设计 （论文）时 间 2011 年年 3 月月 28 日日7 月月 1 日日 指导教师 崔利平(职称工程师) 课题任务 完成情况 论文 (千字)； 设计、计算说明书 (千字)； 图纸 (张)； 其它 (含附件 )： 指导教师意见 分项得分：开题调研论证 分； 课题质量

11、（论文内容） 分； 创新 分； 论文撰写（规范） 分； 学习态度 分； 外文翻译 分 指导教师审阅成绩： 指导教师(签字)： 年 月 日 评 阅 教 师 意 见 分项得分：选题 分； 开题调研论证 分； 课题质量（论文内容） 分； 创新 分； 论文撰写（规范） 分； 外文翻译 分 评阅成绩： 评阅教师(签字)： 年 月 日 验 收 小 组 意 见 分项得分：准备情况 分； 毕业设计（论文）质量 分； （操作）回答问题 分 验收成绩： 验收教师(组长)(签字)： 年 月 日 答 辩 小 组 意 见分项得分：准备情况 分； 陈述情况 分； 回答问题 分； 仪表 分 答辩成绩： 答辩小组组长(签字)

12、： 年 月 日 成绩计算方法 (填写本院系实用比例 ) 指导教师成绩指导教师成绩 20 () 评阅成绩评阅成绩 30 () 验收成绩验收成绩 20 () 答辩成绩答辩成绩 30 () 学生实得成绩(百分 制) 指导教师成绩指导教师成绩 评阅成绩评阅成绩 验收成绩验收成绩 答辩成绩答辩成绩 总评总评 答 辩 委 员 会 意 见 毕业论文(设计)总评成绩(等级)： 院答辩委员会主任(签字)： 学院(签章) 年 月 日 备 注 西安邮电学院毕业论文(设计)成绩评定表(续表) 目录目录 摘摘 要要 I ABSTRACT.II 引引 言言1 第一章、绪论第一章、绪论2 1.1 整个任务的背景与目的 2

13、1.2 方案分析 2 1.3 论文内容安排3 第二章第二章 硬件设计硬件设计4 2.1 系统框图4 2.2 模块简介5 第三章第三章 系统中选用的几种器件的介绍系统中选用的几种器件的介绍9 3.1 AT89S52 单片机9 3.1.1 AT89S52特性9 3.1.2 MCS-51单片机中断系统.10 3.2 DS18B20 温度转换芯片 .12 3.3 数码管 .16 第四章第四章 软件设计软件设计17 4.1 整体功能概述17 4.2 DS18B20 复位子程序18 4.3 写命令子程序 19 4.4 读操作子程序 20 4.5 读温度子程序 22 4.6 DS18B20 模式选择23 第

14、五章第五章 问题及解决方法问题及解决方法24 5.1 调试中出现的问题及解决方法：24 5.2 最终结果24 第六章第六章 结论结论26 致致 谢谢27 参考文献参考文献28 基于单片机的温度采集系统 I 摘摘 要要 温度测量在物理、医疗、食品生产等诸多领域，尤其在热学实验中，有非 常重要的意义。现在所使用的温度计通常都是精度为 1和 0.1的水银、煤油 或酒精温度计。这些温度计的刻度间隔通常都很密，不容易准确分辨，而且它 们的热容量还比较大，达到热平衡所需的时间较长，因此很难读准，并且使用 非常不方便。而基于单片机的温度采集系统可以解决这些问题。 本文介绍了一种温度采集系统的设计思路，以 A

15、T89S52 单片机为核心，控 制 DS18B20 芯片进行温度数据采集处理，采用四位数码管显示的硬件设计方案。 系统通过 DS18B20 芯片的复位，读写时序进行温度数据的转换处理，再通过数 码管的显示完成温度数据的采集。由独立按键进行模式转换，并由中断按键完 成报警温度上下限的设置，利用定时器进行采集温度的报警检测。整个系统硬 件设计包括独立按键电路、数码管显示电路、DS18B20 温度采集电路；软件设 计包括温度转换，数据处理，复位，读写时序，显示，中断，定时器等模块。 关键词： AT89S52 单片机 DS18B20 芯片 温度采集 基于单片机的温度采集系统 II ABSTRACT T

16、emperature measurement in physical experiment, medical and health, food production, etc, especially in thermal experiment, have very important significance.Today the thermometer we use are usually accuracy of 1 and 0.1 of mercury, kerosene or alcohol thermometer. The thermometer calibration interval

17、 are normally very close, not easy accurate resolution, and they have larger heat capacity. The time needed to reach thermal equilibrium is long. So it is difficult to read accurately, and the use of it is very inconvenient. However, the temperature gathering system based on single chip can solve th

18、ese problems. This paper introduces a kind of temperature gathering system design ideas, with AT89S52 SCM as the core, controlling DS18B20 chip to acquire and process temperature data, and using four digital pipe display hardware design. System has processing of temperature data transformation throu

19、gh the reset, reading and writing timing sequence of DS18B20 chip, and again through digital tube display complete temperature data collection. A model transfor mation is by independent buttons, And ups and collars of the temperature set is by interrupt buttons, using the timer collect the temperatu

20、re alarm detection. The whole system hardware design include independent key circuits, digital pipe display circuit, and DS18B20 temperature acquisition circuit. The software design include the temperature conversion, data processing, reset, reading and writing, according to the sequence, timer inte

21、rrupt module. Keywords: SCM AT89S52 DS18B20 Temperature gathering 基于单片机的温度采集系统 1 引引 言言 在日常生活及工业生产过程中，经常要用到温度的检测及控制，温度是生 产过程和科学实验中普遍而且重要的物理参数之一。在生产过程中，为了高效 地进行生产，必须对它的主要参数，如温度、压力、流量等进行有效的控制。 温度控制在生产过程中占有相当大的比例。温度测量是温度控制的基础，技术 已经比较成熟。传统的测温元件有热电偶和二电阻。而热电偶和热电阻测出的 一般都是电压，再转换成对应的温度，这些方法相对比较复杂，需要比较多的 外部硬件支

22、持。我们用一种相对比较简单的方式来测量。 我们采用美国 DALLAS 半导体公司继 DS18B20 之后推出的一种改进型智 能温度传感器 DS18B20 作为检测元件，温度范围为-55125 C,最高分辨率可达 0.0625 C。DS18B20 可以直接读出被侧温度值，而且采用三线制与单片机相连， 减少了外部的硬件电路，具有低成本和易使用的特点 本次设计以 Keil C51 开发环境为编程平台进行代码的编译和运行。最后在 硬件上调试成功。 基于单片机的温度采集系统 2 第一章、绪论第一章、绪论 1.1 整个任务的背景与目的整个任务的背景与目的 现代信息技术的三大基础是信息采集(即传感器技术)、

23、信息传输(通信技术)和信 息处理(计算机技术)。传感器属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是温度传感器被广 泛用于工农业生产、科学研究和生活等领域，数量高居各种传感器之首。温度传感器 的发展大致经历了以下三个阶段；(1)传统的分立式温度传感器(含敏感元件)；(2)模 拟集成温度传感器控制器；(3)智能温度传感器。国际上新型温度传感器正从模拟式 向数字式、由集成化向智能化、网络化的方向发展。在 20 世纪 90 年代中期最早推出 的智能温度传感器，采用的是 8 位 A/D 转换器，其测温精度较低，分辨力只能达到 1 C。国外已相继推出多种高精度、高分辨力的智能温度传感器，所用的是 912 位 A/D

24、 转换器，分辨力一般可达 0.50.0625C。 由美国 DALLAS 半导体公司新研制的 DS1624 型高分辨力智能温度传感器，能输 出 13 位二进制数据，其分辨力高达 0.03125C，测温精度为0.2C。为了提高多通道 智能温度传感器的转换速率，也有的芯片采用高速逐次逼近式 A/D 转换器。以 AD7817 型 5 通道智能温度传感器为例，它对本地传感器、每一路远程传感器的转换时 间分别仅为 27us、9us。进入 21 世纪后，智能温度传感器正朝着高精度、多功能、总 线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等 高科技的方向迅速发展。 目前，智能温度传

25、感器的总线技术也实现了标准化、规范化，所采用的总线主要 有单线(1-wire)总线、I2C 总线、SMBus 总线和 spI 总线。温度传感器作为从机可通过 专用总线接口与主机进行通信。 1.2 方案分析方案分析 目前基于此课题的设计方案主要有两种，主要是温度传感器的选择，分别是 LM94022 数字温度传感器和 DS18B20 数字温度传感器 LM94022 数字温度传感器优点: 传感器主要特点包括工作电压低，可在 1.5V 电压 下工作；工作电压范围宽-1.55.5V；末级为推挽输出，有50A 输出电流的能力；有 四种灵敏度供用户选择；测量范围为-50+150；静态电流低，典型值为 5.4

26、A；精 度（与测量范围有关）：2040为 1.5；-70-50为1.8；-5090为 2.1；-50150为2.7；采用小尺寸 SO70 封装缺点： LM94022 数字温度传感器缺点：结构复杂，连线较多，需要 A/D 转换，编程较为 基于单片机的温度采集系统 3 复杂，并且测量温度范围较窄，制作成本高昂。 DS18B20 数字温度传感器优点：DS18B20 可以直接读出被测温度值，而且采用三 线制与单片机相连，减少了外部的硬件电路，具有低成本和易使用的特点。 DS18B20 数字温度传感器缺点：单片机所挂芯片数量有限（少于 8 个），单片机 与温度传感芯片连线距离受限（少于 10 米）。 由

27、于本课题属于小型项目，信息处理量不大，要求简洁易行，如果选择 LM94022 数字温度传感器显然不太合适，同时成本较高，开发过程复杂等情况，本项目也不能 发挥该芯片的有效功能。基于以上优缺点的分析我选择了第 2 种设计方案。选用美国 DALLAS 半导体公司的 DS18B20 作为温度传感芯片，成本低，开发周期短，设计简单 易行，并且能较好的完成设计所需的功能。 1.3 论文内容安排论文内容安排 在参阅相关资料的基础上完成温度采集系统的基本功能。硬件设计方面，有温度 转换芯片外围电路实现对温度的转换和存储，单片机、数码管、独立按键共同实现对 采集温度的显示和报警设置；软件设计方面，采用 C 语

28、言编写了 DS18B20 的温度转换 读取，数码管显示和中断按键报警温度设置模块。论文主要分为六个章节： 第一章绪论主要阐述了题目的背景及现状、论文的构思，对比各种方案的优缺点， 点明论文的设计方向； 第二章硬件设计阐述了温度采集系统的硬件设计和各个模块的简介； 第三章对 DS18B20 芯片做了详细的介绍，包括管脚的功能说明和内部结构以及硬 件连接图； 第四章主要介绍了 AT89S52 单片机控制 DS18B20 芯片的软件设计流程； 第五章阐述了在设计中遇到的问题和解决的方案，以及最总结果； 第六章结论。 基于单片机的温度采集系统 4 第二章第二章 硬件设计硬件设计 目前单片机渗透到我们生

29、活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪 迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业 自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能 IC 卡，民用豪华轿车的安全 保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等， 这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械以及各 种智能机械了。因此，学好并熟练掌握单片机的开发与应用就显得尤为重要，也是后 续学习嵌入式系统的基础。 本次设计的课题是“基于单片机的温度采集系统”， 设计中利用 DS18B20 及数 码管显示模块实现即时采集温度的显示，AT89S52 单片

30、机是通过对中断的设置，利用 独立按键，控制报警温度的上下限，并由定时器检测采集温度。 本次设计以 Keil S52 开发环境为编程平台进行代码的编译和运行，并最终 AT89S52 单片机上调试成功。 2.1 系统框图系统框图 本电路系统的内容主要包括 AT89S52 单片机控制模块，独立按键控制，显示电路 和 DS18B20 芯片等部分。系统框图如图 2-1： 图 2-1 系统框图 整个电路工作流程是：当系统加上工作电压后 ，首先初始化单片机和 DS18B20 芯片，然后启动温度转换器 DS18B20，接着读取采集温度数据，通过独立按键设置工 基于单片机的温度采集系统 5 作模式（三种工作模式

31、） ，模式一为采集即时温度，模式二为设置报警上限温度，模 式三为设置报警下限温度，通过定时器检测采集温度是否达到报警温度 ，由中断按 键完成上下限报警温度值的增加或减少。 2.2 模块简介模块简介 电路原理图是利用 Protel 99 SE 绘制完成的。整个电路原理图应用到的器件有 DS18B20 温度传感芯片、AT89S52 单片机、按键、晶振、三极管以及电阻电容数码管 等。 整个硬件电路细分为四个部分：1.单片机控制部分；2.DS18B20 芯片电路；3.数 码管显示部分；4.外围部分（包括独立按键和蜂鸣器部分等） 。总原理图如图 2-2 所示。 图 2-2 总原理图 电源部分：系统所需电

32、源为 5V 左右，由 AT89S52 单片机 USB 接电脑 I/O 口供 电。 主控部分：此部分由 AT89S52 单片机及其外围电路组成。具体电路图如图 2-3 所示。此部分的设计思路是单片机的 P0 口连接数码管段选，显示系统的温度数据 由 DS18B20 高速暂存 RAM 存储，需要单片机从中读取，然后进行处理再送到 数码 管显示。单片机的 P3.4 到 P3.7 连接数码管的片选。单片机 P2.7，P2.1，P1.2，P3.2，P3.3 分别连接 DS18B20 温度输入口，蜂鸣器，模式转换 按键，调下限，跳上限按键。 基于单片机的温度采集系统 6 图 2-3 AT89S52 单片机

33、原理图 DS18B20 可以采用两种方式供电：一种是采用电源供电方式，此时 DS18B20 的第 1 脚接地，第 2 脚作为信号线，第 3 脚接电源；另一种是寄生电源供电方式，如图 2-4 所示。 独特的一线接口，只需要一条口线通信多点能力，简化了分布式温度传感应用 无 需外部元件 可用数据总线供电，电压范围为 3.0 V 至 5.5 V 无需备用电源 测量温度 范围为-55 C 至+125 。华氏相当于是-67 F 到 257 华氏度 -10 C 至+85 C 范围内 精度为0.5 C。 温度传感器可编程的分辨率为 912 位 温度转换为 12 位数字格式最大值为 750 毫 秒 用户可定义

34、的非易失性温度报警设置 应用范围包括恒温控制，工业系统，消费电 子产品温度计，或任何热敏感系统 描述该 DS18B20 的数字温度计提供 9 至 12 位（可编程设备温度读数。信息被发 送到 DS18B20 通过 1 线接口，所以中央为处理器与 DS18B20 只有一个一条口线连接。 为读写以及温度转换可以从数据线本身获得能量，不需要外接电源。 因为每一个 DS18B20 的包含一个独特的序号，多个 DS18B20 可以同时存在于一条总线。这使得温 度传感器放置在许多不同的地方。它的用途很多，包括空调环境控制，感测建筑物内 温设备或机器，并进行过程监测和控制。DS18B20 温度转换电路如图

35、2-4 所示。 基于单片机的温度采集系统 7 图 2-4 DS18B20 温度转换电路 数码管显示部分。此部分由数码管和 PNP 型三极管组成。数码管为共阳数码管， 基极输出低电平，发射极和集电极为高电平， 可增加数码管输入端的电流强度 。图 2-5 为数码管显示的原理图: 图 2-5 数码管显示原理图 外围部分。外围部分包括独立按键电路（左图）和蜂鸣器电路（右图），如图 2-6 所示。SW19 为降低报警温度上下限值按键， JPDL 中 1 管脚接 P3.2 管脚（外部 中断 0） ，当检测到 SW19 键按下（及 P3.2 管脚有低电平时） ，响应外部中断 0（及 降低报警温度上下限值）

36、；SW20 为增加报警温度上下限值按键， JPDL 中 3 管脚接 P3.3 管脚（外部中断 1） ，当检测到 SW20 键按下（及 P3.3 管脚有低电平时） ，响应 基于单片机的温度采集系统 8 外部中断 1（及增加报警温度上下限值） ；SW21 为调整工作模式按键，当按下 SW21 键时，增加标记变量的值，当为 3 时将其置 0（共三种工作模式，对应标记变量 0，1,2 三种值） 。蜂鸣器为低电平有效，在定时器 0 中对采集温度进行报警检测。 图 2-6 外围部分电路原理图 基于单片机的温度采集系统 9 第三章第三章 系统中选用的几种器件的介绍系统中选用的几种器件的介绍 单片机是一种集成

37、在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能 力的中央处理器 CPU 随机存储器 RAM、只读存储器 ROM、多种 I/O 口和中断系统、 定时器/定时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、 A/D 转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。目前电子 元器件产业除了微处理器、嵌入式系统器件外，大多是围绕现代电子系统配套的元器 件产业，例如满足人机交互用的按键，LED/LCD 显示驱动、LED/LCD 显示单元、语 音集成器件等，满足数据采集通道要求的数字传感器、ADC、数据采集模块、信号调 理模块等。 本次设计是以 AT89S52 为控制

38、核心，采用 DS18B20 芯片实现温度采集和转换， 由数码管显示模块进行采集温度的显示，并由中断独立按键实现报警温度的设置，以 下是对各个器件的详细介绍。 3.1 AT89S52 单片机单片机 AT89S52 是一种低功耗、高性能 CMOS 8 位微控制器，具有 8K 在系统可编程 Flash 存储器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产品 指令和引脚完全兼容。片上 Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。 在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程 Flash，使得 AT89S52 在众多嵌入 式控制应用系统中得到广泛应用

39、。 3.1.1 AT89S52 特性特性 （1）与 MCS-51 单片机产品兼容； （2）8K 字节在系统可编程 Flash 存储器； （3）1000 次擦写周期； （4）全静态操作：0Hz-33MHz； （5）三级加密程序存储器； （6）32 个可编程 I/O 口线； （7）三个 16 位定时器/计数器； （8）六个中断源； （9）全双工 UART 串行通道； （10）低功耗空闲和掉电模式； （11）掉电后中断可唤醒； （12）看门狗定时器； 基于单片机的温度采集系统 10 （13）双数据指针； （14）掉电标识符 。 3.1.2 MCS-51 单片机单片机中中断断系系统统 a.中断系统的内

40、部结构 MCS-51 单片机的中断系统由与中断有关的特殊功能寄存器、中断入口、顺序查询 逻辑电路组成。中断系统的内部结构图如图 3-1 所示。 图 3-1 中断系统的内部结构图 b.中断源 MCS-51 中断系统提供了 5 个中断源，其中 INT0、INT1 为外中断，T0、T1、串行口 中断（RXD、TXD）为内中断。 5 个中断源的符号、名称及产生的条件如下。 INT0：外部中断 0，由 P32 端口线引入，低电平或下跳沿引起。 INT1：外部中断 1，由 P33 端口线引入，低电平或下跳沿引起。 T0：定时器计数器 0 中断，由 T0 计满回零引起。 T1：定时器计数器 l 中断，由 T

41、1 计满回零引起。 TIRI：串行 IO 中断，串行端口完成一帧字符发送接收后引起。 c.中断控制寄存器 MCS-51 中断系统在 4 个特殊功能寄存器控制下工作。这 4 个特殊功能寄存器是定 时/计数器控制寄存器（TCON） 、串行口控制寄存器（SCON） 、中断允许控制寄存器 （IE）和中断优先级控制寄存器（IP） 。通过对这 4 个特殊功能寄存器的相应位进行置 位或复位操作，可实现各种中断控制功能。 基于单片机的温度采集系统 11 TCON 定时/计数器控制寄存器。控制定时/计数器 T0 和 T1 的溢出中断、外中断 的触发方式和锁存外中断请求标志位。TCON 寄存器如图 3-2 所示。

42、 用于定时用于定时/计数器计数器用于外中断用于外中断 图 3-2 TCON 寄存器 IT0（TCON.0）外部中断 INT0 触发方式控制位。当 IT0=0 时，低电平触发方式。 有效信号至少一个机器周期有效。当 IT0=1 时，为边沿触发方式（下降沿有效） 。有效 信号至少两个机器周期。 IE0（TCON.1） ，外部中断 0 中断请求标志位。当 INT0 引脚输入有效中断信号时 IE0 由硬件置 1。CPU 响应中断后自动清零。 IT1：外部中断 INT1 中断方式控制位。与 IT0 类同。 IE1：外部中断 INT1 的中断请求标志。与 IE0 类似。 TF0：片内定时/计数器 T0 溢

43、出中断请求标志。定时/计数器的核心为加法计数器， 当定时/计数器 T0 发生定时或计数溢出时，由硬件置位 TF0 或 TF1，向 CPU 申请中断， CPU 响应中断后，会自动清零 TF0 或 TF1。 TF1：片内定时/计数器 1 溢出中断请求标志。与 TF0 类同 SCON 中的中断请求标志位，如下图 3-3 SCON 寄存器。 图 3-3 SCON 寄存器 TI：串行口发送中断请求标志位。CPU 将一个数据写入发送缓冲器 SBUF 时，就 启动发送，每发送完一帧串行数据后，硬件置位 TI。但 CPU 响应中断时，并不清除 TI 中断标志，必须在中断服务程序中由软件对 TI 清 0。 RI

44、：串行口接收中断请求标志位。在串行口允许接收时，每接收完一帧数据，由 硬件自动将 RI 位置为 1。CPU 响应中断时，并不清除 RI 中断标志，也必须在中断服 务程序中由软件对 TI 标志清 0。 IE 中断允许寄存器，如下图 3-4 IE 寄存器。 基于单片机的温度采集系统 12 图 3-4 IE 寄存器 EA：总中断允许控制位。当 EA=0 时，屏蔽所有的中断；当 EA=1 时，开放所有 的中断。 ES：串行口中断允许控制位。当 ES=0 时，屏蔽串行口中断；当 ES=1，开放串行 口中断。 ET1：定时/计数器 T1 的中断允许控制位。当 ET1=0 时，屏蔽 T1 的溢出中断；当 E

45、T1=1，开放 T1 的溢出中断。 EX1：外中断 1 的中断允许控制位。EX1=0 时，屏蔽外部中断 1 的中断；EX1=1 ，开放外部中断 1 的中断。 ET0：T0 中断允许控制位。功能与 ET1 相同。 EX0：INT0 中断允许控制位。功能与 EX1 相同。 3.2 DS18B20 温度转换芯片温度转换芯片 a. 数字温度传感器 DS18B20 介绍 DS18B20 是美国 DALLAS 半导体公司继 DS1820 之后推出的一种改进型智能温度传感 器，作为检测元件，测温范围为-55125，最高分辨率可达 0.0625。与传统的热敏 电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根

46、据实际要求通过简单的编程 实现 912 位的数字值读数方式。 b. DS18B20 内部结构 DS18B20 内部结构主要由四部分组成：64 位光刻 ROM、温度传感器、非挥发的 温度报警触发器 TH 和 TL、配置寄存器。该装置信号线高的时候，内部电容器 储存 能量通由 1 线通信线路给片子供电，而且在低电平期间为片子供电直至下一个高电平 的到来重新充电。 DS18B20 的电源也可以从外部 3V-5 .5V 的电压得到。 数据存储在 DS18B20 的存储器。一个控制功能指挥指示 DS18B20 的演出测温。 测量结果将被放置在 DS18B20 内存中，并可以让阅读发出记忆功能的指挥，阅读

47、内容 的片上存储器。温度报警触发器 TH 和 TL 都有一字节 EEPROM 的数据。如果 DS18B20 不使用报警检查指令，这些寄存器可作为一般的用户记忆用途。在片上还载 有配置字节以理想的解决温度数字转换。写 TH,TL 指令以及配置字节利用一个记忆功 能的指令完成。通过缓存器读寄存器。所有数据的读，写都是从最低位开始。 DS18B20 内部结构图如图 3-2 所示。 基于单片机的温度采集系统 13 图 3-2 DS18B20 内部结构图 c. DS18B20 引脚定义 (1) DQ 为数字信号输入/输出端；(2)GND 为电源地； (3)VDD 为外接供电电源输入 端（在寄生电源接线方

48、式时接地）。DS18B20 有 3 个管脚，每个管脚对应相应的功能， 具体见下表对各个管脚的描述，DS18B20 的管脚图如图 3-1 所示。 图 3-1 DS18B20 管脚 d. DS18B20 工作原理 DS18B20 的读写时序和测温原理与 DS1820 相同，只是得到的温度值的位数因分 辨率不同而不同，且温度转换时的延时时间由 2s 减为 750ms。 DS18B20 测温原理如 图 3 所示。图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉 冲信号送给计数器 1。高温度系数晶振 随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号 作为计数器 2 的脉冲输入。计数器 1 和温度寄存器被预置在55所对应的一个基数 值。计数器 1 对 低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器 1 的预置值 减到 0 时，温度寄存器的值将加 1，计数器 1 的预置将重新被装入，计数器 1 重新开始 对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器 2 计数到 0 时，停 基于单片机的温度采集系统 14 止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即 为所测温度。图 3 中的斜率累加 器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正计数器 1