摘 要

温度传感器是用于感测，采集，转换，传输和其他信息的功能装置，其功能越来越重要。

目前，有市面上有这几种传感器的用于测量温度：电阻式温度测量设备，热电偶温度测量设备，热敏电阻以及带数字和模拟接口的集成电路传感器。使用时，电阻式温度检测器需要使用复杂的AD转换电路。传统热电偶温度测量装置的热灵敏度极低。而数字测温I²C器件其优点有功率低，成本低，内置ADC，测量精度高。

本文设计了一个区域温度检测系统，把仓库划分为多块区域，每块区域设置三路测温传感器，将三路温度值平均以获得该区域的实时温度。系统组成包括单片机控制单元，单片机控制DS18B20测温模块，把通过单总线把温度信号从传感器输出到单片机上，同时，温度信息被输出到LCD1602LCD模块，实时显示当前温度。本系统可以实现多路温度采集和控制，当温度超过限定值时，单片机通过运算将控制信号输出至蜂鸣器和继电器以达到报警和控制的目的。研究结果表明：基于单片机的多点温度控制系统成功实现了多点温度采集，显示，超限报警和通过控制部分控制区域温度在合理范围内功能。本文的特色：多点温度采集，可控制区域温度。

关键词：单片机；DS18B20；液晶显示；继电器

Abstract

With the development of modern computer and automation technology, the function of temperature sensor is becoming more and more important as a functional device for all kinds of information such as perception, acquisition, conversion and transmission. It has become an indispensable and important technical tool for automatic detection, automatic control system and measurement test.

At present, there are four kinds of sensors used as temperature measurement in daily life, including resistance temperature detector, thermocouple, thermistor, and integrated circuit sensor with digital and analog interface. The resistance type temperature detector needs to connect the complex AD conversion circuit, and the sensitivity of the thermosensitive temperature detector is very low. So this design selects the number as the temperature detector DS18B20, which has the advantages of low power, low cost, built-in ADC, and high measurement precision.

This system includes the MCU control unit, the MCU controls the DS18B20 temperature measurement module, and outputs the temperature signal from the sensor to the single chip microcomputer through the single bus. At the same time, the temperature information is output to the LCD1602 LCD module, and the current temperature is displayed in real time. This system can achieve multi-channel temperature acquisition and control. When the temperature exceeds the limited value, the MCU outputs the control signal to the buzzer and relay to achieve the purpose of alarm and control.

The research results show that the multi-point temperature control system based on single chip microcomputer successfully realizes multi-point temperature acquisition, display, out of limit alarm, and temperature rise and fall function.

The characteristics of this article are: multi point temperature acquisition and regional temperature measurement.

Key words: single chip microcomputer; DS18B20; LCD display

目 录

第1章 绪论 1

1.1 选题背景 1

1.2国内外研究现状 1

1.3设计任务及主要内容 2

1.4论文结构 2

第2章 系统总体设计 3

2.1系统概述 3

2.2系统工作原理分析 3

2.3本章小结 3

第3章 系统的硬件设计 5

3.1单片机最小系统设计 5

3.1.1单片机选型 5

3.1.2 STC89C51的性能及应用 5

3.1.3时钟电路设计 7

3.1.4复位电路设计 7

3.2温度采集模块设计 9

3.3显示器与键盘模块设计 13

3.3.1显示模块设计 13

3.3.2按键输入模块 14

3.4报警及继电器模块 14

3.5综合功能设计 14

3.6本章小结 15

第4章 多路温度采集系统软件设计 16

4.1主程序设计 16

4.2程序设计及巡检子程序设计 17

4.3温度超限报警设计 18

4.4系统的仿真实现 21

4.5本章小结 22

第5章 总结与展望 23

参考文献 24

致 谢 25

第1章 绪论

该设计主要设计了一个多通道温度采集和检测系统，以一个低成本但成熟的STC89C51微控制器为核心。DS18B20用作温度传感器，以单总线模式长距离传输三个温度传感器的数据^[1]。以显示周期显示测量的三路温度值，通过取平均值的运算测出该区域的实际温度，并根据温度测量现场情况，设定一定范围的报警值。显示报警范围，并通过按键消除报警。液晶显示屏上可以直接显示三路温度和平均温度便于查看^[2]。本项目多路温度系统结构简单，价格低廉，测量精度高，适用范围广等优点，在多种场合具有一定的适用性。

1.1 选题背景

防潮是仓库管理的重要组成部分，也是仓库使用寿命和可靠性的参考因素之一。加强对仓库温湿度的实时监控对于保证仓库管理的顺畅运行具有重要意义^[3]。

随着集成电路技术的快速大规模发展，由于其体积小，功能强，性价比高等优点，逐渐引起人们的关注。基于单片机开发的一系列采集和控制系统逐渐受到关注^[4]。更多以微控制器为中心的项目完成温度采集要求^[5]。因此，基于微处理器的多点测温控制系统已被广泛应用于许多工业过程控制中。该产品不仅提高了产品的功能和质量，而且降低了成本，简化了设计。由微控制器设计的多通道温度测量系统可以检测，采集和显示温度。它在提高生产效率，节约能源和资源方面发挥着非常重要的作用。

1.2国内外研究现状

传统的温度监测方法不能满足温度控制表和温度接触器等高精度，高速度控制的要求。由于它主要控制接触器连接时间的比例来改变加热功率，所以它受到仪器本身的误差和交流接触器的寿命的影响^[6]。寿命有限，频率很低。例如，半导体产品厂商Dallas Semiconductor生产的可编程数字温度测量设备DS18B20具有十分便于操作的单总线接口。只需要一个通用输入/输出接口（I/O）来完成与微控制器的数据交换;精度为±0.5摄氏度，可以在-10至85摄氏度的温度范围内运行^[7]。用户可以设置9到12位的可编程分辨率。这些特性使DS18B20成为构建高精度，多点温度测量系统的理想选择。因此，它可以替代模拟温度传感器和信号处理电路，并直接与微处理器一起工作，完成温度采集和数据处理。DS18B20和AT89C51结合实现了最简单的温度检测系统。该系统结构简单，抗干扰能力强。适用于恶劣环境下的现场测温。目前，已经开发了一些色谱图来理解温度并对其进行监测。

近年来，测温控制系统的创新发展迅速。现代的对温度的检测方法早已不是原来简单的数据采集。他们的发展正从分立系统转向小型集成化，数字化，微功耗，网络化和多参数测量。并不断改进测量技术和方法，程度检测的功能集成程度已大大提高。就测温传感器而言国外已经研究出了一种电极膜沉积的丝网印刷工艺制造电容式相对湿度（RH）传感器，这种类型的传感器已经获得了非线性响应。为了线性化响应并减少外部硬件，已经使用嵌入到微控制器中的人工神经网络^[8]。

这一领域的技术在中国越来越成熟。过去的温度控制模式是通过继电器和电位器的中断来控制的^[9]。控制精度低，过冲大，滞后严重。现在使用单片机，例如：AT89C2051单片机，这种类型的单片机。该机器是一款带有2K字节闪存和可编程可擦除只读存储器芯片微处理器。该器件采用爱特梅尔的高密度非易失性存储器制造技术制造。它与工业标准通用51微处理器指令集和输出引脚兼容。多功能八位CPU和闪存位于一个芯片上。ATMEL的AT89C51是一种高效率的微控制器。将其与一些校正环节结合进行监控能够解决上述缺陷。微控制器技术和先进传感器技术的结合是温度监测的趋势。温度的测量和控制变得越来越重要。许多行业都有大量的电加热设备，如加热炉进行热处理，传统的温度采集方法，如熔化炉和各种不同用途的温度箱，不仅费时费力，而且精度也不高。单片机的出现可以解决温度采集和数据处理的问题^[10]。

因此，采用单片机控制温度不仅便于操作，应用灵活，而且可以大幅提高测温的技术指标，提高了的品质。

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