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1 绪论

1.1选题意义

温度计是测量仪器中的一种，测量仪器是国家法定计量器具，是国计民生、国防建设、科学研究、医疗体系不可缺少的计量设备，测量仪器产品技术水平的高低，将直接影响各行各业的现代化水平和社会经济效益的提高。温度计量装置不仅是提供数据的单体仪表，而且作为工业控制系统和商业管理系统的一个组成部分，推进了工业生产的自动化和管理的现代化，它起到了缩短作业时间、改善操作条件、降低能源和材料的消耗、提高产品质量以及加强企业管理、改善经营管理等多方面的作用。温度检测装置的应用已遍及到国民经济各领域，取得了显著的经济效益。因此，温度检测技术的研究和测量仪器工业的发展各国都非常重视。

1.2 国内外现状及水平

50年代中期电子技术的渗入推动了温度计制造业的发展。60年代初期出现机电结合式电子测量仪器以来，经过40多年的不断改进与完善，我国电子测量仪器从最初的机电结合型发展到现在的全电子型和数字智能型。现今电子测量仪器制造技术及应用得到了新发展。电子测量技术从静态温度测量向动态测量发展：计量方法从模拟测量向数字测量发展；测量特点从单参数测量向多参数测量发展，特别是对快速温度测量和动态温度测量的研究与应用。通过分析近年来电子测量仪器产品的发展情况及国内外市场的需求，电子测量仪器总的发展趋势是小型化、模块化、集成化、智能化；其技术性能趋向是速率高、准确度高、稳定性高、可靠性高；其功能趋向是温度测量控制信息和非控制信息并重的“智能化”功能；其应用性能趋向于综合性和组合性。温度计是电子测量仪器中的一种，测量仪器是国家法定计量器具，是国计民生、国防建设、科学研究、内外贸易不可缺少的计量设备，测量仪器产品技术水平的高低，将直接影响各行各业的现代化水平和社会经济效益的。

近年来，温度计已愈来愈多地参与到数据处理和过程控制中。现代温度测量技术和数据系统已经成为工艺技术、储运技术、预包装技术、收货业务及商业销售领域中不可缺少的组成部分。随着温度测量传感器各项性能的不断突破，为温度计的发展奠定了其础，国外如美国、西欧等一些国家在2 0世纪6 0年代就出现了0 .1%称量准确度的温度计，并在7 0年代中期约对75%的传统温度计进行了机电结合式的电子化改造。

目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强

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大。采用单片机设计的温度测量设备会越来越适应社会的发展，响应经济的要求。

1.3 论文实现目标

本设计最终目的是实现电子数显温度计，改设计是以51单片机为核心控制器，以DS18B20传感器为温度采集设备，通过程序的数模转换，将测量温度实时显示在数码管上，当温度超过设定上限，蜂鸣器会发出警报。具体完成以下任务：

1、确定单片机、温度传感器选型； 2、确定整个系统的供电方案； 3、完成系统程序调试和硬件调试； 4、将温度检测误差控制在1%以内； 5、完成硬件焊接，并将设计内容形成论文；

本课题主要是实现烟雾报警和火灾发生时的报警及控制，下面分别对系统功能要求、系统技术要求及系统实现方案总体阐述。

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2 系统的功能要求

本课题主要是实现温度监测和温度过高时的报警及控制，下面分别对系统功能要求、系统技术要求及系统实现方案总体阐述。

2.1系统功能要求

本系统的研制主要包括以下几项功能：

(1)温度探测功能：为了提高温度检测的准确性和及时性，温度检测系统需要使用各种方法进行温度探测。在实际使用中，根据不同的测试场所，用户可以选用温度探测法、特殊材料体检测法及传统温度探测法等合适的温度探测方法，来有效的探测温度参数；

(2)温度过高报警功能：当被检测物体温度过高、故障等异常情况发生时，报警器要进行灯光报警。

2.2 系统的技术要求

在了解这个系统的工作原理以及功能之后，我们就可以基本确定系统的技术要求。系统采用的单片机处理器成本都比较低，可以满足批量生产和各类工程的需求。对于完整的一个系统而言，为提高市场的竞争力，这个系统应符合体积小、功耗低、数传性能可靠和成本低廉等技术要求。具体指标和参数如下:

(1)体积小：探测器的体积要尽可能的小，这样占用的空间才能减少，使用和更换才会方便；

(2)功耗低：系统可以采用三节5号干电池供电或5v电源供电。

(3)可靠性高:由于不确定的电磁干扰可能存在在系统工作环境中，为了保证系统长时间的可靠工作，以及减少误报次数，所以选择多指示灯，指示不同的状态。

2.3 系统的组成及方案设计

本设计主要由烟雾探测传感器电路、单片机、灯光报警电路、负载驱动电路、控制程序和编解码程序等组成。

图2.1系统的组成结构图

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DS18B20温度采集模块 数码显示模按键模块 复位电路 晶振电路 单 片 机 声光报警提示 控制模块 江苏城市职业学院南通办学点

3 系统的硬件设计

3.1 单片机的IO口概述

AT89S51是以MCS-51位内核的，属于51系列单片机，所以具有51系列单片机的所有资源。包括一个8位CPU内核，4对标准八位并行I/O口，共有32口，两个定时器/计数器，拥有5个中断源的中断管理控制系统（包括设置中断开关，优先级等的操作），RAM（数据存储器），ROM（程序存储器），一个全双工的串口，一个片内振荡器等资源。AT89S51单片机的4对IO口并不是完全相同的。

P0口（真正的双向口）具有两个功能：当P0口作为普通IO口使用时，不但具有双向功能，而且由于在芯片内部其已经集成了一个锁存器，所以其外部并不需要另外加一个锁存器，所以当从P0口输出数据时，在硬件电路上必须加上拉电阻（一般采用10K的上拉电阻），输出的数据可以得到锁存（数据可以暂时得到保存），而当数据从P0口输入时，一定的数据可以得到缓冲。P0 口的第二个作用是其可以作为地址的低八位来使用，这种功能在单片机外扩功能时，可以使对外围设备的操作大大的简化，使用户编写程序时对单片机资源的利用一目了然。

P1口（准双向口）只有一个功能，即作为普通IO口进行数据的传输，P1口是单片机唯一一个只有一种功能的IO口。

P2口（准双向口）也有两个功能，第一种是作为普通的IO口使用，第二种功能是与P0口一样作为地址使用，不过P2口是作为地址的高八位使用，所以51单片机有16位的地址位，如果需要扩展存储空间，AT89S51总共可以扩展65536K的存储空间。

P3口（准双向口）也有两个功能。第一种是做为普通IO口使用，第二种是控制功能。其中8个引脚的功能都是各不相同的。包括串口的接受端和发送端，两个定时器/计数器的输入端，两个外部中断的输入端，外部器件的读/写控制端。

单片机的各IO口除了各自有不同功能以外，都有一个共同的特点，就是它们的输出电流都是比较的小的。

从以上对AT89S51单片机各IO口的介绍可得出，对于AT89S51单片机只有P1口是纯粹的IO口，其他的三对IO口都有其第二功能，所以当需要对单片机进行外扩功能时，最好是将一些电子器件（按键，发光二极管等）接在P1口，对其进行控制。

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