温度采集报警系统的设计.docx
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温度采集报警系统的设计
课程设计
课程名称单片机课程设计
题目名称温度采集报警系统的设计
学生学院物理科学与工程技术学院
专业班级xx
学号1034301114
学生姓名xx
2013年11月12日
目录
一、设计任务与要求2
二、方案设计与论证2
1、单片机的选取2
2、温度传感器的选取2
3、显示器的选取2
4、温度采集显示系统电路的总体设计框图3
三、电路基本原理及单元电路设计3
四、调试和仿真：
7
六、总结9
七、附录10
温度采集报警系统的设计
一、设计任务与要求
1、可以显示被测的温度并存储
2、可以设置报警温度
3、到达报警温度时声光报警
二、方案设计与论证
1、单片机的选取
本系统采用简答的51单片机为控制核心优点突出，，它能够运行各种程序，综合考虑单片机的各部分资源，，且因为我们学习的是51单片机，因此此次设计选用AT89C51单片机作为核心处理器。
2、温度传感器的选取
方案一：
采用温度传感器AD590K。
AD590K具有较高精度和重复性，良好的非线性保证±0.1℃的测量精度。
加上软件非线性补偿可以实现高精度测量。
AD590将温度转化为电流信号，因此要加相应的调理电路，将电流信号转化为电压信号。
送入8位A/D转换器，可以获得255级的精度，基本满足题目要求。
方案二：
采用数字温度传感器DS18B20。
DS18B20为数字式温度传感器，无需其他外加电路，直接输出数字量。
可直接与单片机通信，读取测温数据，电路简单。
基于以上分析和现有器件所限，温度采集模块选用方案二。
DS18B20能够直接读出被测温度并且可根据实际要求通过简单的编程实现9～12位的数字值读数方式。
并且从DS18B20读出的信息或写入DS18B20的信息仅需要一根口线（单线接口）读写,因而使用DS18B20可使系统结构更趋简单，可靠性更高。
他在测温精度、转换时间、传输距离、分辨率等方面带来了令人满意的效果
3、显示器的选取
显示系统是单片机控制系统的重要组成部分，主要用于显示各种参数的值，常用的显示器有CRT、LED、LCD等。
方案一：
采用LED数码管显示。
颜色鲜艳，经济实惠，由于本设计显示的内容较多，过多地增加数码管显然不行，进行轮流显示则控制复杂，占用较多的I/O资源，加上数码管需要较多连线，使得电路复杂，功耗较大。
若采用Max7219驱动，可以减少占用的接口数目，但是数码管只能显示有限的数字和符号，不能直观地显示出本设计的内容。
方案二：
采用1604液晶显示。
其内置128个5*7点ASCII字符集,可以直观地显示出较多内容，利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成较好人机交互图形界面，使得显示内容丰富，易于人机交流，并且节约了I/O口资源。
由于本设计要求用1604显示，在本设计中采用1604作为显示模块，不仅可以显示温度值，而且可以显示英文字符，比数码管具有明显的优越性，所以本系统采用方案二
4、温度采集显示系统电路的总体设计框图
如图1：
三、电路基本原理及单元电路设计
本设计使系统可以检测0~99℃范围内的温度，考虑到测温精度，设置显示数值精确到1℃，并且设置温度的上下限，当温度值超过上下限温度时，报警电路中的蜂鸣器鸣响，报警灯闪。
根据AT89C51的引脚特性，本设计中采用P2.0~P2.2和P0口作为1604的驱动引脚，P1.0~P1.3作为按键的输入，P1.4，P1.5分别作声光报警输出。
P1.7负责与DS18B20的IO连接。
RST作为复位输入，当振荡器工作时，RST引脚出现2个机器周期以上高电平使单片机复位。
XTAL1振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。
XTAL2振荡器反相放大器的输出端。
1、总电路图
如下图2示：
图2：
电路总图
2、晶振电路
瓷片电容C1、C2是用来驱动晶振Y1的，因为晶振的大小是16M，所以选用20P的电容，如下图3示。
图3：
晶振电路
3、复位电路
复位电路选用了1uF的电解电容和10K的电阻，如下图4示。
图4：
复位电路
4、按键电路电路
如下图5示：
图5：
按键电路
按键SET用来设置，BACK键用于返回，INC键用于调整，每按一次加一，MOVE键用于移动。
5、显示电路
显示采用16*4字符LCD，如下图6示
图6：
显示电路
5、蜂鸣器和发光二极管
如图7:
图7：
声光报警电路
三极管NPN采用9013是作为蜂鸣器的驱动的作用的，R6、R4作为限流电阻使用。
6、实现上述任务的控制器整体流程图
如图8所示：
图8：
整体流程图
四、调试和仿真：
1、调试
选划分系统的功能，按单元一个一个调试正确后，组成整个电路。
2、仿真
部分仿真图如下：
图10，主界面未报警
图11，主界面已报警
图12，设置界面
图13，设置成功界面
图14，设置不成功界面
六、总结
这次课程设计是自己第一次设计一个系统，包括前期的方案选取，原理图的绘制，程序的编写和PROTUES仿真等等，使我对之前的理论知识有了较好的巩固，同时也提高了自己的动手能力，然而也发现自己在理论知识方面存在很多不足，比如说，对单片机的中断控制系统的掌握还不够，和对LCD的菜单界面编程能力不足。
今后，我将更加努力地学习，提高自己的专业水平。
七、附录
1.1602接口程序
/****************************************
**filename:
1602.h
****************************************/
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
#defineIOP0
sbitRS=P2^0;
sbitRW=P2^1;
sbitE=P2^2;
voidcheck_busy（void）;
voidwrite_cmd（ucharcom）;
voidwrite_data（uchardat）;
voidLCD_init（void）;
voidwrite_str（ucharx,uchary,uchar*s）;
voidlcd_test（void）;
voiddelay（uint）;
//1ms延时程序
voiddelay（uintj）
{
uchari;
for（;j>0;j--）
for（i=0;i<100;i++）;
}
//查忙程序
voidcheck_busy（void）
{
uchardt;
do
{
dt=0xff;E=0;RS=0;
RW=1;E=1;dt=IO;
}while（dt&0x80）;
E=0;
}
//写控制指令
voidwrite_cmd（ucharcom）
{
check_busy（）;
E=0;RS=0;RW=0;IO=com;
E=1;_nop_（）;E=0;
delay
（1）;
}
//写数据指令
voidwrite_data（uchardat）
{
check_busy（）;
E=0;RS=1;RW=0;
IO=dat;E=1;_nop_（）;
E=0;delay
（1）;
}
//数据指令
/*
ucharread_data（ucharaddress）
{
uchardat;
write_cmd（address）;
check_busy（）;
//IO=0xff;
E=0;
delay（20）;
RS=1;
RW=1;
delay
（1）;E=1;dat=IO;delay（5）;
_nop_（）;E=0;delay
（2）;
returndat;
}
*/
//液晶屏初始化
voidLCD_init（void）
{
write_cmd（0x38）;//8位总线,双行显示，5X7的点阵字符
write_cmd（0x0C）;//开整体显示,光标关，无黑块
write_cmd（0x06）;//光标右移
write_cmd（0x01）;//清屏
delay
（1）;
}
voidset_xy（ucharx,uchary）
{
if（x==0）x=0x80+y;
if（x==1）x=0xc0+y;
if（x==2）x=0x94+y;
if（x==3）x=0xd4+y;
write_cmd（x）;
}
voidwrite_str（ucharx,uchary,uchar*s）
{
set_xy（x,y）;
while（*s）
{
write_data（*s）;
s++;
}
}
2.DS18B20接口程序
/****************************************
*文件名：
温度采集DS18B20.h
*描述:
该文件定义温度传感器件DS18B20相关函数。
************************************/
unsignedcharReadOneChar（void）;
voidWriteOneChar（uchardat）;
voidReadTemp（void）;还回Temp[5]
#ifndefDS18B20_H
#defineDS18B20_H
#defineuintunsignedint
#defineucharunsignedchar
sbitDQ=P1^7;//温度传送数据IO口
inttemp_value;//温度值
unsignedcharTemp[6];//存放温度的各个位的值
inttemp_dot;//温度小数部分
/*******ds18b20延时子函数（晶振12MHz***/
voiddelay_18B20（unsignedinti）
{
while（i--）;
}
/**********ds18b20初始化函数************/
voidInit_DS18B20（void）
{
unsignedcharx=0;
DQ=1;//DQ复位
delay_18B20（8）;//稍做延时
DQ=0;//单片机将DQ拉低
delay_18B20（80）;//精确延时大于480us
DQ=1;//拉高总线
delay_18B20（14）;
x=DQ;//稍做延时后如果x=0则初始化成功x=1则初始化失败
delay_18B20（20）;
}
/***********ds18b20读一个字节**********/
unsignedcharReadOneChar（void）
{
uchari=0;
uchardat=0;
for（i=8;i>0;i--）
{
DQ=0;//给脉冲信号
dat>>=1;
DQ=1;//给脉冲信号
if（DQ）
dat|=0x80;
delay_18B20（4）;
}
return（dat）;
}
/*************ds18b20写一个字节********/
voidWriteOneChar（uchardat）
{
unsignedchari=0;
for（i=8;i>0;i--）
{
DQ=0;
DQ=dat&0x01;
delay_18B20（5）;
DQ=1;
dat>>=1;
}
}
/**************读取ds18b20当前温度******/
voidReadTemp（void）
{
unsignedchara=0;
unsignedcharb=0;
unsignedchart=0;
Init_DS18B20（）;
WriteOneChar（0xCC）;//跳过读序号列号的操作
WriteOneChar（0x44）;//启动温度转换
delay_18B20（100）;//thismessageisweryimportant
Init_DS18B20（）;
WriteOneChar（0xCC）;//跳过读序号列号的操作
WriteOneChar（0xBE）;//读取温度寄存器等（共可读9个寄存器）前两个就是温度
delay_18B20（100）;
a=ReadOneChar（）;//读取温度值低位
b=ReadOneChar（）;//读取温度值高位
temp_value=b<<4;
temp_value+=（a&0xf0）>>4;//温度整数部分
temp_dot=a&0x0f;//温度小数部分
}
voidtemp_to_1602（）//温度数据转换成液晶字符显示
{
ReadTemp（）;
Temp[0]=temp_value/10+'0';//十位
Temp[1]=temp_value%10+'0';//个位
Temp[2]='.';
Temp[3]=temp_dot*0.625+'0';
Temp[4]=0xdf;
Temp[5]='\0';
}
#endif
3.主程序
/***************************************
**filename:
BJQ.C
****************************************/
#include
#include"1602.h"
#includesbitKEY_SET=P1^0;
sbitKEY_BACK=P1^1;
sbitKEY_INC=P1^2;
sbitKEY_MOVE=P1^3;
sbitALART=P1^4;
sbitSHK=P1^5;
bitSET_FLAG=0;//SETflag，whenflag1isonSETmode
bitOVER_FLAG=0;
ucharCURRENT_MENU=0;
ucharcodeMESSAGE[2][4]={"NO","YES"};
ucharcodeMENU1[]="*****Welcome******";
ucharcodeMENU2[]="****SETMODER****";
ucharcodeMENU3[2][20]={"**Setsucess!
**","Yousetisilleage"};
ucharcodeWARING[]="WARING:
";
ucharcodeTEM[]="TEMP:
";
ucharcodeSET[]="->SET";
ucharcodeBACK[]="->BACK";
ucharcodeHIGHS[]="HIGHT:
";
ucharcodeLOWS[]="LOW:
";
ucharHIGHT=40,LOW=10;
ucharmove,base;
uchardis_temp[6];
bitMENU_FLAG3;
voiddelay_100us（ucharx）
{
uchary;
while（x--）for（y=0;y<100;y++）;
}
voidbuzzer（）
{
ALART=0;
delay_100us（4）;
ALART=1;
delay_100us（4）;
}
voidlight（）
{
uchari;
for（i=0;i<20;i++）
{
buzzer（）;
SHK=0;
}
for（i=0;i<20;i++）
{
buzzer（）;
SHK=1;
}
}
voiddisslove（）
{
dis_temp[0]=HIGHT/100;
dis_temp[1]=HIGHT/10%10;
dis_temp[2]=HIGHT%10;
dis_temp[3]=LOW/100;
dis_temp[4]=LOW/10%10;
dis_temp[5]=LOW%10;
}
voidassemble（）
{
HIGHT=dis_temp[0]*100+dis_temp[1]*10+dis_temp[2];
LOW=dis_temp[3]*100+dis_temp[4]*10+dis_temp[5];
}
voidkey_scan（）
{
uchartem,adjust;
if（KEY_BACK==0）
{
delay_100us（140）;
if（KEY_BACK==0）
{
LCD_init（）;
move=0;
if（CURRENT_MENU!
=0）CURRENT_MENU-=1;
if（CURRENT_MENU==2）SET_FLAG=1;
elseSET_FLAG=0;
}
while（!
KEY_BACK）;
}
if（KEY_SET==0）
{
delay_100us（140）;
if（KEY_SET==0）
{
LCD_init（）;
SET_FLAG=0;
move=0;
if（CURRENT_MENU==1）
{
assemble（）;//合成
if（HIGHTelseMENU_FLAG3=0;
}
if（CURRENT_MENU==0）disslove（）;//分解
if（CURRENT_MENU!
=2）CURRENT_MENU+=1;
elseCURRENT_MENU=0;
}
while（!
KEY_SET）;
}
if（KEY_INC==0）
{
delay_100us（140）;
if（KEY_INC==0&&SET_FLAG==1）
{
if（move==0）adjust=5;
elseadjust=move-1;
tem=dis_temp[adjust];
tem++;
if（tem>9）tem=0;
dis_temp[adjust]=tem;
if（adjust<3）base=0xc7;
elsebase=0x98;
write_cmd（base+adjust）;
write_data（tem+'0'）;
write_cmd（base+adjust）;
}
while（!
KEY_INC）;
}
if（KEY_MOVE==0）
{
delay_100us（140）;
if（KEY_MOVE==0）
{
if（CURRENT_MENU==1）
{
SET_FLAG=1;
}
if（SET_FLAG==1）
{
move++;
if（move<4）base=0xc6;
elsebase=0x97;
write_cmd（base+move）;
if（move==6）move=0;
}
}
while（!
KEY_MOVE）;
}
}
voiddisplay（）
{
if（CURRENT_MENU==0）
{
//LCD_init（）;
write_str（0,0,MENU1）;
write_str（1,0,TEM）;
write_str（1,8,Temp）;
write_str（2,0,WARING）;
write_str（2,8,MESSAGE[OVER_FLAG]）;
write_str（3,0,SET）;
}
elseif（CURRENT_MENU==1）
{
if（!
SET_FLAG）
{
write_str（0,0,MENU2）;
write_str（1,0,HIGHS）;
write_str（2,0,LOWS）;
write_str（3,0,SET）;
write_str（3,6,"->MOVE"）;
write_str（3,14,BACK）;
write_str（2,14,"+:
INC"）;
set_xy（1,7）;
write_data（HIGHT/100+'0'）;
write_data（HIGHT/10%10+'0'）;
write_data（HIGHT%10+'0'）;
write_data（0xdf）;
write_data（'C'）;
set_xy（2,7）;
write_data（LOW/100+'0'）;
write_data（LOW/10%10+'0'）;
write_data（LOW%10+'0'）;
write_data（0xdf）;
write_data（'C'）;
write_cmd（0xc6）;
//write_cmd（0x0f）;
}
else
{
write_cmd（0x0f）;
}
}
else
{
write_str（0,0,MENU3[MENU_FLAG3]）;
write_str（3,0,"->OK"）;
write_str（3,12,BACK）;
}
}
voidmain（）
{
LCD_init（）;
while
（1）
{
key_scan（）;
display（）;
temp_to_1602（）;
if（temp_value>HIGHT||temp_value{
light（）;
OVER_FLAG=1;
}
elseOVER_FLAG=0;
}
}
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