❶ 基於單片機的溫度數據採集系統設計
單片機課程設計任務書
題目：基於單片機的溫度數據採集系統設計
一．設計要求
1．被測量溫度范圍：0~500℃，溫度解析度為0.5℃。
2．被測溫度點：4個，每2秒測量一次。
3．顯示器要求：通道號1位，溫度4位（精度到小數點後一位）。
顯示方式為定點顯示和輪流顯示。
4．鍵盤要求：
（1）定點顯示設定；（2）輪流顯示設定；（3）其他功能鍵。
二．設計內容
1．單片機及電源管理模塊設計。
單片機可選用AT89S51及其兼容系列，電源管理模塊要實
現高精密穩壓輸出，為單片機及A/D轉換器供電。
2．感測器及放大器設計。
感測器可以選用鎳鉻—鎳硅熱電偶（分度號K），放大器要實現熱電偶輸出的mV級信號到A/D輸入V級信號放大。
3．多路轉換開關及A/D轉換器設計。
多路開關可以選用CD4052，A/D可選用MC14433等。
4．顯示器設計。
可以選用LED顯示或LCD顯示。
5．鍵盤電路設計。
實現定點顯示按鍵；輪流顯示按鍵；其他功能鍵。
6．系統軟體設計。
系統初始化模塊，鍵盤掃描模塊，顯示模塊，數據採集模塊，標度變換模塊等。
引言：
在生產和日常生活中，溫度的測量及控制十分重要，實時溫度檢測系統在各個方面應用十分廣泛。消防電氣的非破壞性溫度檢測，大型電力、通訊設備過熱故障預知檢測，各類機械組件的過熱預警，醫療相關設備的溫度測試等等都離不開溫度數據採集控制系統。
隨著科學技術的發展，電子學技術也隨之迅猛發展，同時帶動了大批相關產業的發展，其應用范圍也越來越廣泛。近年來單片機發展也同樣十分迅速，單片機已經滲透到工業、農業、國防等各個領域，單片機以其體積小，可靠性高，造價低，開發周期短的特點被廣泛推廣與應用。傳統的溫度採集不僅耗時而且精度低，遠不能滿足各行業對溫度數據高精度，高可靠性的要求。溫度的控制及測量對保證產品質量、提高生產效率、節約能源、生產安全、促進國民經濟的發展起到重要作用。在單片機溫度測量系統中關鍵是測量溫度，控制溫度和保持溫度。溫度測量是工業對象的主要被控參數之一。本此題目的總體功能就是利用單片機和熱敏原件實現溫度的採集與讀數，利用五位LED顯示溫度讀數和所選通道號，實現熱電轉化，實現溫度的精確測量。本設計是以Atmel公司的AT89S51單片機為控制核心，通過MC14433模數轉換對所測的溫度進行數字量變化，且通過數碼管進行相應的溫度顯示。採用微機進行溫度檢測，數字顯示，信息存儲及實時控制，對於提高生產效率和產品質量、節約能源等都有重要作用。
目錄：
一、系統總體功能及技術指標的描述........................................ 5
二、各模塊電路原理描述............................................................. 5
2.1單片機及電源模塊設計...................................................... 5
2.2、AT89S51引腳說明.......................................................... 7
2.3、數據採集模塊設計........................................................ 11
2.4、多路開關......................................................................... 12
2.5、放大器............................................................................. 15
2.6、A/D轉換器..................................................................... 16
2.7、顯示器設計..................................................................... 21
2.8、鍵盤電路設計................................................................. 22
2.9、電路總體設計圖........................................................... 22
三、軟體流程圖 ...................................................................... 24
四、程序清單.............................................................................. 25
五、設計總結及體會.................................................................... 31
六、參考資料................................................................................ 32
一、系統總體功能及技術指標的描述
1. 系統的總體功能：
溫度數據採集系統，實現溫度的採集與讀書，利用五位LED顯示溫度讀數和所選通道號，實現熱電轉化的原理過程。
被測量溫度范圍：0~500℃，溫度解析度為0.5℃。被測溫度點4個，每2秒測量一次。顯示器要求：通道號1位，溫度4位（精度到小數點後一位）。顯示方式為定點顯示和輪流顯示，可以通過按鍵改變顯示方式。
2. 技術指標要求：
1．被測量溫度范圍：0~500℃，溫度解析度為0.5℃。
2．被測溫度點：4個，每2秒測量一次。
3．顯示器要求：通道號1位，溫度4位（精度到小數點後一位）。
顯示方式為定點顯示和輪流顯示。
4．鍵盤要求：
（1）定點顯示設定；（2）輪流顯示設定；（3）其他功能鍵。
二、各模塊電路原理描述
2.1單片機及電源模塊設計
如圖所示為AT89S51晶元的引腳圖。兼容標准MCS-51指令系統的AT89S51單片機是一個低功耗、高性能CHMOS的單片機，片內含4KB在線可編程Flash存儲器的單片機。它與通用80C51系列單片機的指令系統和引腳兼容。
AT89S51單片機片內的Flash可允許在線重新編程，也可用通用非易失性存儲編程器編程；片內數據存儲器內含128位元組的RAM；有40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）埠;具有兩個16位可編程定時器；中斷系統是具有6個中斷源、5個中斷矢量、2級中斷優先順序的中斷結構；震盪器頻率0到33MHZ，因此我們在此選用12MHZ的晶振是比較合理的；具有片內看門狗定時器；具有斷電標志POF等等。AT89S51具有PDIP、TQFP和PLCC三種封裝形式[8]。
圖5.1-1 AT89S51引腳圖
上圖就是PDIP封裝的引腳排列，下面介紹各引腳的功能。
2.2、AT89S51引腳說明
P0口：8位、開漏級、雙向I/O口。P0口可作為通用I/O口，但須外接上拉電阻；作為輸出口，每各引腳可吸收8各TTL的灌電流。作為輸入時，首先應將引腳置1。P0也可用做訪問外部程序存儲器和數據存儲器時的低8位地址/數據匯流排的復用線。在該模式下，P0口含有內部上拉電阻。在FLASH編程時，P0口接收代碼位元組數據；在編程效驗時，P0口輸出代碼位元組數據(需要外接上拉電阻)。
P1口：8位、雙向I/0口，內部含有上拉電阻。P1口可作普通I/O口。輸出緩沖器可驅動四個TTL負載；用作輸入時，先將引腳置1，由片內上拉電阻將其抬到高電平。P1口的引腳可由外部負載拉到低電平，通過上拉電阻提供電流。在FLASH並行編程和校驗時，P1口可輸入低位元組地址。在串列編程和效驗時，P1.5/MO-SI，P1.6/MISO和P1.7/SCK分別是串列數據輸入、輸出和移位脈沖引腳。
P2口：具有內部上拉電阻的8位雙向I/O口。P2口用做輸出口時，可驅動4各TTL負載；用做輸入口時，先將引腳置1，由內部上拉電阻將其提高到高電平。若負載為低電平，則通過內部上拉電阻向外部輸出電流。CPU訪問外部16位地址的存儲器時，P2口提供高8位地址。當CPU用8位地址定址外部存儲時，P2口為P2特殊功能寄存器的內容。在FLASH並行編程和校驗時，P2口可輸入高位元組地址和某些控制信號。
P3口：具有內部上拉電阻的8位雙向口。P3口用做輸出口時，輸出緩沖器可吸收4各TTL的灌電流；用做輸入口時，首先將引腳置1，由內部上拉電阻抬位高電平。若外部的負載是低電平，則通過內部上拉電阻向輸出電流。在與FLASH並行編程和校驗時，P3口可輸入某些控制信號。P3口除了通用I/O口功能外，還有替代功能，如表5.3-1所示。
表5.3-1 P3口的替代功能
引腳
符號
說明
P3.0
RXD
串列口輸入
P3.1
TXD
串列口輸出
P3.2
/INT0
外部中斷0
P3.3
/INT1
外部中斷1
P3.4
T0
T0定時器的外部的計數輸入
P3.5
T1
T1定時器的外部的計數輸入
P3.6
/WR
外部數據存儲器的寫選通
P3.7
/RD
外部數據存儲器的讀選通
RST：復位端。當振盪器工作時，此引腳上出現兩個機器周期的高電平將系統復位。
ALE/ ：當訪問外部存儲器時，ALE（允許地址鎖存）是一個用於鎖存地址的低8位位元組的書粗脈沖。在Flash 編程期間，此引腳也可用於輸入編程脈沖（）。在正常操作情況下，ALE以振盪器頻率的1/6的固定速率發出脈沖，它是用作對外輸出的時鍾，需要注意的是，每當訪問外部數據存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如果希望禁止ALE操作，可通過將特殊功能寄存器中位地址為8EH那位置的「0」來實現。該位置的「1」後。ALE僅在MOVE或MOVC指令期間激活，否則ALE引腳將被略微拉高。若微控制器在外部執行方式，ALE禁止位無效。
：外部程序存儲器讀選取通信號。當AT89S51在讀取外部程序時， 每個機器周期 將PSEN激活兩次。在此期間內，每當訪問外部數據存儲器時，將跳過兩個信號。
/Vpp：訪問外部程序存儲器允許端。為了能夠從外部程序存儲器的0000H至FFFFH單元中取指令，必須接地，然而要注意的是，若對加密位1進行編程，則在復位時，的狀態在內部被鎖存。
執行內部程序應接VCC。不當選擇12V編程電源時，在Flash編程期間，這個引腳可接12V編程電壓。
XTAL1：振盪器反向放大器輸入端和內部時鍾發生器的輸入端。
XTAL2：振盪器反相放大器輸出端[9]。
電源模塊設計
在影響單片機系統可靠性的諸多因素中，電源干擾可謂首屈一指，據統計，計算機應用系統的運行故障有90％以上是由電源雜訊引起的。為了提高系統供電可靠性，交流供電應採用交流穩壓器，防止電源的過壓和欠壓，直流電源抗干擾措施有採用高質量集成穩壓電路單獨供電，採用直流開關電源，採用DC-DC變換器。本次設計決定採用MAXim公司的高電壓低功耗線性變換器MAX 1616作為電壓變換，採用該器件將輸入的24V電壓變換為5V電壓，給外圍5V的器件供電。MAX1616具有如下特點：
1.4~28V電壓輸入范圍。
2.最大80uA的靜態工作電流。
3.3V/5V電壓可選輸出。
4.30mA輸出電流。
5.2％的電壓輸出精度。
電源管理模塊電路圖如下：
本電路採用該器件將輸入的24V電壓變成5V電壓，給外圍5V的器件供電，其中二極體D1是保護二極體，防止輸入電壓接反可能帶來的對電路的影響和破壞。
❷ 基於單片機的溫度控制系統設計
第一章 緒論 1. 1 選題背景 防潮、防霉、防腐、防爆是倉庫日常工作的重要內容，是衡量倉庫管理質量的重要指標。它直接影響到儲備物資的使用壽命和工作可靠性。為保證日常工作的順利進行，首要問題是加強倉庫內溫度與濕度的監測工作。但傳統的方法是用與濕度表、毛發濕度表、雙金屬式測量計和濕度試紙等測試器材，通過人工進行檢測，對不符合溫度和濕度要求的庫房進行通風、去濕和降溫等工作。這種人工測試方法費時費力、效率低，且測試的溫度及濕度誤差大，隨機性大。因此我們需要一種造價低廉、使用方便且測量准確的溫濕度測量儀。1．2 設計過程及工藝要求 一、基本功能~ 檢測溫度、濕度~ 顯示溫度、濕度~ 過限報警 二、主要技術參數 ~ 溫度檢測范圍 ： -30℃-+50℃~ 測量精度 ： 0.5℃~ 濕度檢測范圍 ： 10%-100%RH~ 檢測精度 ： 1%RH~ 顯示方式 ： 溫度：四位顯示 濕度：四位顯示~ 報警方式 ： 三極體驅動的蜂鳴音報警 第二章 方案的比較和論證 當將單片機用作測控系統時，系統總要有被測信號懂得輸入通道，由計算機拾取必要的輸入信息。對於測量系統而言，如何准確獲得被測信號是其核心任務；而對測控系統來講，對被控對象狀態的測試和對控制條件的監察也是不可缺少的環節。感測器是實現測量與控制的首要環節，是測控系統的關鍵部件，如果沒有感測器對原始被測信號進行准確可靠的捕捉和轉換，一切准確的測量和控制都將無法實現。工業生產過程的自動化測量和控制，幾乎主要依靠各種感測器來檢測和控制生產過程中的各種參量，使設備和系統正常運行在最佳狀態，從而保證生產的高效率和高質量。2. 1溫度感測器的選擇 方案一：採用熱電阻溫度感測器。熱電阻是利用導體的電阻隨溫度變化的特性製成的測溫元件。現應用較多的有鉑、銅、鎳等熱電阻。其主要的特點為精度高、測量范圍大、便於遠距離測量。鉑的物理、化學性能極穩定，耐氧化能力強，易提純，復制性好，工業性好，電阻率較高，因此，鉑電阻用於工業檢測中高精密測溫和溫度標准。缺點是價格貴，溫度系數小，受到磁場影響大，在還原介質中易被玷污變脆。按IEC標准測溫范圍-200～650℃，網路電阻比W（100）=1.3850時，R0為100Ω和10Ω，其允許的測量誤差A級為±（0.15℃+0.002 |t|），B級為±（0.3℃+0.005 |t|）。銅電阻的溫度系數比鉑電阻大，價格低，也易於提純和加工；但其電阻率小，在腐蝕性介質中使用穩定性差。在工業中用於-50～180℃測溫。 方案二：採用AD590，它的測溫范圍在-55℃～+150℃之間，而且精度高。M檔在測溫范圍內非線形誤差為±0.3℃。AD590可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，因而器件反接也不會損壞。使用可靠。它只需直流電源就能工作，而且，無需進行線性校正，所以使用也非常方便，借口也很簡單。作為電流輸出型感測器的一個特點是，和電壓輸出型相比，它有很強的抗外界干擾能力。AD590的測量信號可遠傳百餘米。綜合比較方案一與方案二，方案二更為適合於本設計系統對於溫度感測器的選擇。 2. 2 濕度感測器的選擇 測量空氣濕度的方式很多，其原理是根據某種物質從其周圍的空氣吸收水分後引起的物理或化學性質的變化，間接地獲得該物質的吸水量及周圍空氣的濕度。電容式、電阻式和濕漲式濕敏原件分別是根據其高分子材料吸濕後的介電常數、電阻率和體積隨之發生變化而進行濕度測量的。方案一：採用HOS-201濕敏感測器。HOS-201濕敏感測器為高濕度開關感測器，它的工作電壓為交流1V以下，頻率為50HZ～1KHZ，測量濕度范圍為0～100%RH，工作溫度范圍為0～50℃，阻抗在75%RH（25℃）時為1MΩ。這種感測器原是用於開關的感測器，不能在寬頻帶范圍內檢測濕度，因此，主要用於判斷規定值以上或以下的濕度電平。然而，這種感測器只限於一定范圍內使用時具有良好的線性，可有效地利用其線性特性。方案二：採用HS1100/HS1101濕度感測器。HS1100/HS1101電容感測器，在電路構成中等效於一個電容器件，其電容量隨著所測空氣濕度的增大而增大。不需校準的完全互換性，高可靠性和長期穩定性，快速響應時間，專利設計的固態聚合物結構，由頂端接觸（HS1100）和側面接觸（HS1101）兩種封裝產品，適用於線性電壓輸出和頻率輸出兩種電路，適宜於製造流水線上的自動插件和自動裝配過程等。相對濕度在1%---100%RH范圍內；電容量由16pF變到200pF，其誤差不大於±2%RH；響應時間小於5S；溫度系數為0.04 pF/℃。可見精度是較高的。綜合比較方案一與方案二，方案一雖然滿足精度及測量濕度范圍的要求，但其只限於一定范圍內使用時具有良好的線性，可有效地利用其線性特性。而且還不具備在本設計系統中對溫度-30～50℃的要求，因此，我們選擇方案二來作為本設計的濕度感測器。2. 3 信號採集通道的選擇 在本設計系統中，溫度輸入信號為8路的模擬信號，這就需要多通道結構。方案一、採用多路並行模擬量輸入通道。這種結構的模擬量通道特點為：（1） 可以根據各輸入量測量的餓要求選擇不同性能檔次的器件。總體成本可以作得較低。（2） 硬體復雜，故障率高。（3） 軟體簡單，各通道可以獨立編程。方案二、採用多路分時的模擬量輸入通道。 這種結構的模擬量通道特點為：（1） 對ADC、S/H要求高。（2） 處理速度慢。（3） 硬體簡單，成本低。（4） 軟體比較復雜。綜合比較方案一與方案二，方案二更為適合於本設計系統對於模擬量輸入的要求，比較其框圖，方案二更具備硬體簡單的突出優點，所以選擇方案二作為信號的輸入通道。本文來源於： http://www.waibaowang.net/dianzi/
❸ 基於MCS-51單片機的精密溫度控制系統的設計與實現
上傳內容
僅供學習與參考
摘要
本檢測系統硬體設計以AT89C51單片機為核心，用溫度感測器DS18B20實現溫度控制，用數碼管顯示實際溫度和預設溫度，製作數字溫度計，並可以實現溫度預警控制。
單片機系統的軟體編程採用單片機匯編進行編程。應用軟體採用KEIL和PROTEUS模擬軟體模擬實現控制過程。
溫度控制系統是基於單片機的計算機檢測技術的軟硬體開發和面向對象的高級可視化程序開發的有機結合。對溫度控制的發展有很大的好處。如果投入生產，不僅會創造良好的經濟效益，還可提高溫控的簡單化。
關鍵詞 單片機；DS18B20；調節；溫度
Abstract
This examination system hardware design take at89C51 monolithic integrated circuit as a core, realizes the temperature control with temperature sensor DS18B20, Demonstrates the actual temperature and the preinstall temperature with the nixie tube，manufactures the simple intelligence temperature control system - - digit thermometer，And may realize the temperature early warning control.
. The monolithic integrated circuit system's software programming uses the monolithic integrated circuit assembly to carry on the programming. The superior machine application software uses KEIL and the PROTEUS simulation software simulation realizes the controlled process.
This article develops the intelligence temperature control system is based on monolithic integrated circuit's computer examination technology software and hardware development and face the object high-level visualization procere development organic synthesis. Has the very big advantage to temperature control's development. If place in operation, not only will create the good economic efficiency, but may also propose the simplification which the high temperature will control.
Keywords microcontroller;DS18B20;measure;temperture
目錄
摘要 I
Abstract II
第1章 緒論 4
1.1 溫度感測器發展概述 4
1.2 單片機技術簡介 4
1.3 溫度檢測技術的發展 5
第2章 溫度感測器的選擇 8
2.1 測溫方法 8
2.2 DS18B20簡介 9
第3章 軟硬體設計 10
3.1 單片機的選擇 10
3.2 溫度感測器的選擇 10
3.3 模擬軟體的選擇 11
3.4 編譯軟體的選擇 11
3.5 PROTEUS 模擬電路圖 12
第4章 匯編語言程序 13
4.1 主程序和溫度值轉換成顯示值子程序的流程圖 13
4.2 DS18B20溫度子程序和顯示子程序的流程圖 14
4.3 匯編語言源程序 14
第1章 緒論
1.1 溫度感測器發展概述（略）
1.2 單片機技術簡介（略）
1.3 溫度檢測技術的發展（略）
第2章 溫度感測器的選擇
2.1 測溫方法
溫度是一個很重要的物理參數，鋼鐵的冶煉、石油的分餾、塑料的合成以
及農作物的生長等等都必須在一定的溫度范圍內進行，各種構件、材料的體積、電阻、強度以及抗腐蝕等物理化學性質，一般也都會隨溫度而變化。人們利用各種能源為人類服務，也往往是使某些介質通過一定的溫度變化來實現的。所以在生產和化學試驗中，人們經常會碰到溫度測量的問題。
溫度感測器是檢測溫度的器件，其種類最多，應用最廣，『發展最快。眾所周知，日常使用的材料及電子元件大部分都隨溫度而變化，資料【5】中介紹了作為實用感測器必須滿足的一些條件:
(1)在使用溫度范圍內溫度特性曲線要求達到的精度能符合要求:為了能
在較寬的溫度范圍內進行檢測，溫度系數不宜過大，過大了就難以使用，但對
於狹窄的溫度范圍或僅僅定點的檢測，其溫度系數越大，檢測電路也能越簡單。
(2)為了將它用於電子線路的檢測裝置，要具有檢測便捷和易於處理的特
性。隨著半導體器件和信號處理技術的進步，對溫度感測器所要求的輸出特性
應能滿足要求。
(3)特性的偏移和蠕變越小越好，互換性要好。
(4)對於溫度以外的物理量不敏感。
(5)體積小，安裝方便:為了能正確地測量溫度，感測器的溫度必須與被
測物體的溫度相等。感測器體積越小，這個條件越能滿足。
(6)要有較好的機械、化學及熱性能。這對於使用在振動和有害氣體的環
境中特別重要。
(7)無毒、安全以及價廉、維修、更換方便等。
溫度測量的方法很多，根據溫度感測器的使用方式，通常分為接觸式測溫
法與非接觸式測溫法兩類。
(1)接觸式測溫法
由熱平衡原理可知，兩個物體接觸後，經過足夠長時間的熱交換達到熱平
衡，則它們的溫度必然相等。如果其中之一為溫度計，就可以用它對另一個物體實現溫度測量，這種測溫方式稱為接觸式測溫法。接觸式測溫的優點顯而易
見，它簡單，可靠，測量精度高，但同時也存在不足:溫度計要與被測物體有
良好的熱接觸，並充分換熱，從而產生了測溫滯後現象;測溫組件可能與被測
物體發生化學反應;由於受到耐高溫材料的限制，接觸式測溫儀表不可能應用
於很高溫度的測量。
(2)非接觸式測溫法
由於測量組件與被測物體不接觸，利用物體的熱輻射能隨溫度變化的原理
測定物體溫度。因而測量范圍原則上不受限制，測溫速度較快，還可以在運動
中測量。這種測溫方式稱為非接觸式測溫法。它的特點是:不與被測物體接觸，也不改變被測物體的溫度分布，熱慣性小。從原理上看，用這種方法測溫無上限。通常用來測定1000℃以上的移動、旋轉或反應迅速的高溫物體的溫度或表面溫度。
2.2 DS18B20簡介
2.2.1技術性能描述
單線介面方式，DS18B20在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現微處理器與DS18B20的雙向通訊。測溫范圍 －55℃～＋125℃，固有測溫解析度0.5℃。支持多點組網功能，多個DS18B20可以並聯在唯一的三線上，實現多點測溫。工作電源: 3~5V直流電源。
在使用中不需要任何外圍元件，測量結果以9~12位數字量方式串列傳送。適用於DN15~25, DN40~DN250各種介質工業管道和狹小空間設備測溫。
2.2.2應用范圍
該產品適用於冷凍庫，糧倉，儲罐，電訊機房，電力機房，電纜線槽等測溫和控制領域,軸瓦，缸體，紡機，空調，等狹小空間工業設備測溫和控制。
2.2.3接線說明
特點有一線介面，只需要一條口線通信 多點能力，簡化了分布式溫度感測應用 無需外部元件 可用數據匯流排供電，電壓范圍為3.0 V至5.5 V 無需備用電源 測量溫度范圍為-55 ° C至+125 ℃ 。華氏相當於是-67 ° F到257華氏度 -10 ° C至+85 ° C范圍內精度為±0.5 ° C。
溫度感測器可編程的解析度為9~12位 溫度轉換為12位數字格式最大值為750毫秒 用戶可定義的非易失性溫度報警設置 應用范圍包括恆溫控制，工業系統，消費電子產品溫度計，或任何熱敏感系統描述該DS18B20的數字溫度計提供9至12位（可編程設備溫度讀數。信息被發送到/從DS18B20 通過1線介面，所以中央微處理器與DS18B20隻有一個一條口線連接。為讀寫以及溫度轉換可以從數據線本身獲得能量，不需要外接電源。 因為每一個DS18B20的包含一個獨特的序號，多個DS18B20可以同時存在於一條匯流排。這使得溫度感測器放置在許多不同的地方。它的用途很多，包括空調環境控制，感測建築物內溫設備或機器，並進行過程監測和控制。【6】
第3章 軟硬體設計
3.1 單片機的選擇
單片機系統由單片機AT89C51、74HC245等晶元構成，完成數據採集、處理、通訊以及所有的功能，是整個系統的核心模塊。
單片機是整個系統的核心，對系統起監督、管理、控製作用，並進行復雜的信號處理，產生測試信號及控制整個檢測過程。所以在選擇單片機時，參考了以下標准。
(1)運行速度。單片機運行速度一般和系統匹配即可。
(2)存儲空間。單片機內部存儲器容量，外部可以擴展的存儲器(包括1/0口)空間。
(3)單片機內部資源。單片機內部存儲資源越多，系統外接的部件就越少，這可提高系統的許多技術指標。
(4)可用性。指單片機是否能很容易地開發和利用，具體包括是否有合適的開發工具，是否適合於大批量生產:、性能價格比，是否有充足的資源，是否有現成的技術資源等。
(5)特殊功能。一般指可靠性、功耗、掉電保護、故障監視等。
從硬體角度來看，與MCS-51指令完全兼容的新一一代AT89CXX系列機，比在片外加EPROM才能相當的8031-2單片機抗干擾性能強，與87C51-2單片機性能相當，但功耗小。程序修改直接用+5伏或+12伏電源擦除，更顯方便、而且其工作電壓放寬至2.7伏一6伏，因而受電壓波動的影響更小，而且4K的程序存儲器完全能滿足單片機系統的軟體要求。故AT89C51單片機是構造本檢測系統的更理想的選擇。本系統選用ATMEL生產的AT89C51單片機，其特性如下:
(1) 4K位元組可編程閃速程序存儲器;1000次循環寫/擦
(2)全靜態工作:OHz-24MHz
(3)三級程序存儲器鎖定
(4) 128 X 8位內部數據存儲器，32條可編程1/0線
(5)兩個十六位定時器/計數器，六個中斷源
(6)可編程串列通道，低功耗閑置和掉電模式
該器件採用了ATMEL的高密度非易失性的存儲器工藝，並且可以與工業標準的MCS-51指令集和輸出管腳兼容。由於將多功能8位CPU與閃速式存儲器組合在單個晶元中，AT89C51是一種高效的微控制器，為很多嵌入式系統提供了高靈活性且價廉的方案。
3.2 溫度感測器的選擇
DS18B20是美國達拉斯半導體公司的產品，與其他產品相比較它的性能有如下特點：①採用單匯流排專用技術，既可通過串列口線，也可通過其它I/O口線與微機介面，無須經過其它變換電路，直接輸出被測溫度值（9位二進制數，含符號位），②測溫范圍為-55℃-+125℃，測量解析度為0.0625℃,③內含64位經過激光修正的只讀存儲器ROM，④適配各種單片機或系統機，⑤用戶可分別設定各路溫度的上、下限，⑥內含寄生電源。所以在本設計中，我採用了DS18B20作為溫度感測器。【8】
3.3 模擬軟體的選擇
Proteus 是英國Labcenter公司開發的電路分析與實物模擬軟體。它運行於Windows操作系統上，可以模擬、分析(SPICE)各種模擬器件和集成電路，該軟體的特點是：
①實現了單片機模擬和SPICE電路模擬相結合。具有模擬電路模擬、數字電路模擬、單片機及其外圍電路組成的系統的模擬、RS232動態模擬、I2C調試器、SPI調試器、鍵盤和LCD系統模擬的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發生器等。
②支持主流單片機系統的模擬。目前支持的單片機類型有：ARM7(LPC21xx)、 8051/52系列、AVR系列、PIC10/12/16/18系列、HC11系列以及多種外圍晶元。
③提供軟體調試功能。在硬體模擬系統中具有全速、單步、設置斷點等調試功能，同時可以觀察各個變數、寄存器等的當前狀態，因此在該軟體模擬系統中，也必須具有這些功能；同時支持第三方的軟體編譯和調試環境，如Keil C uVision2、MPLAB等軟體。【9】
3.4 編譯軟體的選擇
KEIL C51標准C編譯器為8051微控制器的軟體開發提供了C語言環境,同時保留了匯編代碼高效,快速的特點。C51編譯器的功能不斷增強，使你可以更加貼近CPU本身，及其它的衍生產品。C51已被完全集成到uVision2的集成開發環境中，這個集成開發環境包含：編譯器，匯編 器，實時操作系統，項目管理器，調試器。uVision2 IDE可為它們提供單一而靈活的開發環境。
C51 V7版本是目前最高效、靈活的8051開發平台。它可以支持所有8051的衍生產品，也可以支持所有兼容的模擬器，同時支持其它第三 方開發工具。因此，C51 V7版本無疑是8051開發用戶的最佳選擇。
uVision2集成開發環境具有如下功能：
一、項目管理
工程(project)是由源文件、開發工具選項以及編程說明三部分組成的。
一個單一的uVision2工程能夠產生一個或多個目標程序。產生目標程序的源文件構成「組」。開發工具選項可以對應目標，組或單個文件。
uVision2包含一個器件資料庫(device database)，可以自動設置匯編器、編譯器、連接定位器及調試器選項，來滿足用戶充分利用特定 微控制器的要求。此資料庫包含：片上存儲器和外圍設備的信息，擴展數據指針(extra data pointer)或者加速器(math accelerator)的特 性。
uVision2可以為片外存儲器產生必要的連接選項：確定起始地址和規模。
二、集成功能
uVision2的強大功能有助於用戶按期完工。
1.集成源極瀏覽器利用符號資料庫使用戶可以快速瀏覽源文件。用詳細的符號信息來優化用戶變數存儲器。
2.文件尋找功能：在特定文件中執行全局文件搜索。
3.工具菜單：允許在V2集成開發環境下啟動用戶功能。
4.可配置SVCS介面：提供對版本控制系統的入口。
5.PC－LINT介面：對應用程序代碼進行深層語法分析。
6.Infineon的EasyCase介面：集成塊集代碼產生。【10】
3.5 PROTEUS 模擬電路圖
圖1是基於單片機的智能溫度檢測系統電路原理圖。控制加熱熱水器電源電路用LED燈模擬代替，取消無水報警電路。裝上水後接通電源，下方LED數碼管顯示當前水溫。上方LED數碼管顯示預設水溫。操作「個位」鍵和「十位」鍵可預設水溫（如99℃）控制點。該電路具有如下功能：
（1） 測量水溫，精度為1℃，范圍為0~99℃；
（2） 三位數碼管實時顯示水溫；
（3） 可預設水溫（如99℃）控制點，當水加熱到該水溫時自動斷電，當水溫低於該水溫時自動上電加熱；
（4） 無水自動斷電和報警功能（略）。
圖1 基於單片機的智能溫度檢測系統電路原理圖
第4章 匯編語言程序
4.1 主程序和溫度值轉換成顯示值子程序的流程圖
4.2 DS18B20溫度子程序和顯示子程序的流程圖
4.3 匯編語言源程序
ORG 0
LJMP MAIN1
ORG 0003H
LJMP ZINT0
ORG 13H
LJMP ZINT1
TMPH: EQU 28H
FLAG1: EQU 38H
DATAIN: BIT P3.7
MAIN1: SETB IT0
SETB EA
SETB EX0
SETB IT1
SETB EX1
SETB P3.6
SETB P3.2
MOV 74H,#0
MOV 75H,#0
MOV 76H,#0
MOV 77H,#0
MAIN: LCALL GET_TEMPER
LCALL CVTTMP
LCALL DISP1
AJMP MAIN
INIT_1820:
SETB DATAIN
NOP
CLR DATAIN
MOV R1,#3
TSR1: MOV R0,#107 ;保持642ms
DJNZ R0,$
DJNZ R1,TSR1
SETB DATAIN ;釋放DS18B20匯流排
NOP
NOP
NOP
MOV R0,#25H
TSR2: JNB DATAIN,TSR3
DJNZ RO,TSR2
CLR FLAG1
SJMP TSR2
TSR3: SETB FLAG1 ;標志位置1，證明DS18b20存在
CLR P1.7
MOV R0,#117
TSR6: DJNZ R0,$
TSR7: SETB DATAIN
RET ；延時254us
GET_TEMPER:
SETB DATAIN
LCALL INIT_1820
JB FLAG1,TSS2
NOP
RET ；DS18B20檢測程序
TSS2: MOV A,#0CCH ；跳過ROM,使用存儲器
LCALL WRITE_1820
MOV A,#44H ；對RAM操作，開始溫度轉換
LCALL WRITE_1820
ACALL DISP1
LCALL INIT_1820
MOV A,#0CCH
LCALL WRITE_1820
MOV A,#0BEH
LCALL WRITE_1820
LCALL READ_1820；讀暫存器中的溫度數值
RET
WRITE_1820:
MOV R2,#8
CLR C
WR1: CLR DATAIN
MOV R3,#6
DJNZ R3,$
RRC A
MOV DATAIN,C
MOV R3,#23
DJNZ R3,$
SETB DATAIN
NOP
DJNZ R2,WR1
SETB DATAIN
RET
READ_1820:
MOV R4,#2
MOV R1,#29H
RE00: MOV R2,#8
RE01: CLR C
SETB DATAIN
NOP
NOP
CLR DATAIN
NOP
NOP
NOP
SETB DATAIN
MOV R3,#9
RE10: DJNZ R3,RE10
MOV C,DATAIN
MOV R3,#23
RE20: DJNZ R3,RE20
RRC A
DJNZ R2,RE01
MOV @R1,A
DEC R1
DJNZ R4,RE00
RET
CVTTMP: MOV A,TMPH
ANL A,#80H ；判斷溫度正負，正不變，負則取反加1
JZ TMPC1
CLR C
MOV A,TMP1
CPL A
ADD A,#1
MOV TMP1,A
MOV A,TMPH
CPL A
ADDC A,#0
MOV TMPH,A
MOV 73H,#0BH
SJMP TMPC11
TMPC1: MOV 73H,#0AH
TMPC11: MOV A,TMP1
ANL A,#0FH
MOV DPTR,#TMPTAB
MOVC A,@A+DPTR
MOV 70H,A
MOV A,TMP1
ANL A,#0FH
SWAP A
ORL A,TMPL
B2BCD: MOV B,#100
DIV AB
JZ B2BCD1
MOV 73H,A
B2BCD: MOV A,#10
XCH A,B
DIV AB
MOV 72H,A
MOV 71H,B
TMPC12: NOP
DISBCD: MOV A,73H
ANL A,#0FH
CJNE A,#1,DISBCD0
SJMP DISBCD1
DISBCD0: MOV A,72H
ANL A,#0FH
JNZ DISBCD1
MOV A,73H
MOV 72H,A
MOV 73H,#0AH
DISBCD1: RET
TMPTAB: DB 0,1,1,2,3,3,4,4,5,6,6,7,8,8,9,9
DISP1: MOV R1,#70H
MOV R0,#74H
MOV R5,#0FEH ;顯示實際溫度
PLAY: MOV P1,#0FFH
MOV A,R5
MOV P2,A
MOV A,@R1
MOV DPTR,#TAB
MOVC A,@A+DPTR
MOV P1,A
MOV P1,A
MOV A,@R0
MOVC A,@A+DPTR
MOV P0,A
MOV A,R5
JB ACC.1,LOOP1
JB P1.7
CLR P1.7
CLR P0.7 ;顯示小數點
LOOP1： LCALL DL1MS
INC R1
INC R0
MOV A,R5
JNB ACC.3,ENDOUT
RL A
MOV R5,A
MOV A,73H
CJNE A,#1,DD2
SJMP LEDH
DD2: MOV A,72H
CJNE A,72H,DDH
SJMP DD1
DDH: JNE PLAY1
LEDH: CLR P3.6
SJMP PLAY
PLAY1: SETB P3.6
SJMP PLAY
ENDOUT: MOV P1,#0FFH
MOV P2,#0FFH
RET
TAB: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H
DB 92H,82H,0F8H,80H,90H,0FFH,0BFH
DL1MS： MOV R6,#14H
DL1: MOV R7,#100
DJNZ R7,$
DJNZ R6,DL1
RET
ZINT0: PUSH A
INC 75H
MOV A,,75H
CJNE A,#10,ZINT01
MOV 75H,#0
ZINT01: POP A
RETI
ZINTT1: PUSH A
INC 76H
MOV A,76H
CJNE A,#10,ZINT11
MOV 76H,#0
ZINT11: POP A
RETI
❹ 鏅鴻兘娓╁害鎺у埗緋葷粺鐮旂┒鐩鐨勫拰鎰忎箟鍙婂彂灞
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3. 鏅鴻兘娓╁害鎺у埗緋葷粺鐨勮捐℃牳蹇冩槸璁板綍娓╁害鍜岀浉鍏寵懼囪繍琛屾暟鎹錛岄氳繃瀹炴椂鐩戞帶鍜岃皟鏁達紝紜淇濈幆澧冩俯搴︾淮鎸佸湪璁懼畾鍊箋
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5. 鎵╁睍璧勬枡鏄劇ず錛屾櫤鑳芥俯搴︽帶鍒剁郴緇熷叿澶囬珮鏅鴻兘鍖栥佹槗鎿嶄綔鐨勪漢鏈虹晫闈銆佺畝媧佺殑紜浠惰捐°佷綆鎴愭湰鍜屽氬姛鑳芥х瓑鐗圭偣銆傚畠閫傜敤浜庡箍娉涚殑娓╁害鑼冨洿(-55鈩冭嚦125鈩)錛屽叿鏈夎緝楂樼殑瀹炵敤浠峰箋
6. 緋葷粺鐨勫惎鍔ㄨ繃紼嬫秹鍙婂叏灞鍙橀噺瀹氫箟銆丷AM鍚鍔ㄣ佺壒孌婂姛鑳藉瘎瀛樺櫒鍚鍔ㄥ拰澶栭儴璁懼囧惎鍔ㄧ瓑澶氫釜姝ラゃ傚叏灞鍙橀噺瀹氫箟紜淇濅簡涓庡崟鐗囨満榪炴帴鐨勫栭儴鎺ュ彛鍜屽唴瀛樺崟浣嶇殑姝ｇ『璁劇疆銆
7. 鍙傝冭祫鏂欒〃鏄庯紝鏅鴻兘娓╁害鎺у埗緋葷粺鍦ㄥ氫釜棰嗗煙閮芥湁騫挎硾鐨勫簲鐢錛屽叾綺懼害鍜屽彲闈犳у緱鍒頒簡涓氱晫鐨勮ゅ彲銆