基于AT89C51单片机温度报警系统设计与制作.docx
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基于AT89C51单片机温度报警系统设计与制作
一、摘要
我们介绍的是一种基于单片机控制的数字温度报警，本温度系统具有多功能性，即可以当数字温度计使用，显示当前环境温度，又可以作为报警器使用，设置报警温度，当温度不在设置范围内时，可以报警，并采取措施使温度下降。
该温度报警系统控制器使用单片机AT89C51，测温传感器使DS18B20，用2位共阳极LED数码管,实现温度显示,能准确达到以上要求。
二、设计方案
1、方案一
由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路，感温电路比较麻烦。
2、方案二
进而考虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常容易想到的，所以可以采用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。
从以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计也比较简单，故采用了方案二。
温度报警系统电路设计总体设计方框图如图1所示
LED显示
温度传感器器
蜂鸣器报警
小风扇转动
图1 总体设计方框图
三、模块功能分析
1、单片机主板电路
单片机AT89C51具有低电压供电和体积小等特点，该模块包括中央处理CPU-AT89C51、时钟电路及复位电路；
图2复位电路图3时钟电路
2、DS18B20温度传感器与单片机的接口电路
DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，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。
DS18B20是采用电源供电方式，此时DS18B20的1脚接地，2脚作为信号线，3脚接电源。
该电路完成了信号的采集、转换和传输。
图4
3、上下限报警调整电路
分别调整温度的上下限报警设置，有“+“、”“-”、“确定”等键
图5上下限报警调整电路
4、温度显示电路
显示当前测得的温度，数码管采用74LS247驱动
图6温度显示电路
5、报警电路
当环境温度超过设定温度时，蜂鸣器鸣叫，红灯点亮，发生报警；当人员发现警报时，可按图8中的按钮，暂时中断蜂鸣器的鸣叫。
图7蜂鸣器、亮灯报警电路图8中断电路
6、控制电路
该电路的作用是：
当测量温度超过设定温度时，小风扇以下转动，加快仪器散热，使温度保持在设定温度以下。
图9控制电路
四、整体构造及功能
整体电路图如下：
图10整体电路图
实现的总体功能：
●实现对环境温度的测量和显示
●能通过按键设置报警温度
●温度超过设置值时，产生光声报警
●报警同时系统自带小风扇转动以降低温度
主程序
主程序的主要功能是负责温度的实时显示、读出并处理DS18B20的测量的当前温度值，温度测量每1s进行一次。
这样可以在一秒之内测量一次被测温度，其程序流程见下图所示
附录：
源程序
/*******************************************************************/
/*温度报警器*/
/*******************************************************************/
#include
#include
#defineucharunsignedchar
#defineTubeP0//数码管端口
#defineKeyP1//键盘端口
sbitDQ=P1^4;//温度传感器DS18B20数据传输端
sbitBUZZER=P1^5;//蜂鸣器端口
sbitRUN=P1^6;//运行指示灯端口
sbitSET=P1^7;//设置指示灯端口
sbitFeng=P3^3;//风扇端口
bitStatus;//设置状态标志位
bitWarning;//警报标志位
bitInt;//外部中断标志位
ucharOP1L;//原P1端低4位状态
ucharNP1L;//现P1端低4位状态
ucharFinT;//最终测得温度
ucharLimT;//警报温度下限
ucharCount;//定时器计数
/*******************************************************************/
#include"Delay.h"
#include"Display.h"
#include"Initialize.h"
#include"Error.h"
#include"KeyScan.h"
#include"Measure.h"
#include"Interrupt.h"
/*******************************************************************/
/*主程序*/
/*******************************************************************/
voidmain（）
{
Initialize（）;//初始化
do{//开机自检，跳过默认初始的85℃
Measure（）;
}while（FinT==0X55）;
while
（1）{
KeyScan（）;//键盘扫描
Measure（）;//获取测量温度
Display（）;//显示
}
}
/*******************************************************************/
/*初始化*/
/*******************************************************************/
voidInitialize（）
{
Status=0;//初始化设置状态标志位
Warning=0;//初始化警报标志位
BUZZER=1;//初始化蜂鸣器状态
RUN=0;//初始化运行指示灯
SET=1;//初始化设置指示灯
Feng=1;//初始化风扇端口
OP1L=0X00;//初始化原P1低4位
NP1L=0X00;//初始化新P1低4位
LimT=0X1B;//初始化警报温度下限为27℃
Count=0X00;//初始化定时器计数单元
EA=1;//开总中断
EX0=1;//开外部中断0中断允许
IT0=1;//设置外部中断0为边沿触发方式
}
/*******************************************************************/
/*温度测量*/
/*******************************************************************/
voidInitDS18B20（）;//初始化DS18B20
voidWriteDS18B20（ucharch）;//写DS18B20数据
ucharReadDS18B20（）;//读DS18B20数据
voidMeasure（）
{
ucharTemH;//保存传感器发送数据高8位
ucharTemL;//保存传感器发送数据低8位
InitDS18B20（）;
WriteDS18B20（0XCC）;//跳过ROM
_nop_（）;
InitDS18B20（）;
WriteDS18B20（0XCC）;//跳过ROM
_nop_（）;
WriteDS18B20（0X44）;//发送温度转换指令
Delay1ms（25）;
Delay1ms（25）;
Delay1ms（25）;
Delay1ms（25）;//等待1s转换
InitDS18B20（）;
WriteDS18B20（0XCC）;//跳过ROM
WriteDS18B20（0XBE）;//发送温度转换指令
TemL=ReadDS18B20（）;//读低位温度值
TemH=ReadDS18B20（）;//读高位温度值
Delay1ms
（2）;
TemH=（TemH<<4）|（TemL>>4）;//保留温度值整数部分
FinT=TemH;
if（FinT>LimT）{//判断是否警报
Warning=1;
}
else{
Warning=0;
}
}
ucharReadDS18B20（）//读DS18B20数据
{
ucharch;
ucharq;
for（q=0;q<8;q++）{
ch=ch>>1;
DQ=0;
_nop_（）;
DQ=1;
_nop_（）;
_nop_（）;
_nop_（）;
_nop_（）;
if（DQ==1）{
ch=ch|0X80;
}
else{
ch=ch&0X7f;
}
Delay15us（3）;
DQ=1;
}
return（ch）;
}
voidWriteDS18B20（ucharch）//写DS18B20数据
{
uchari;
for（i=0;i<8;i++）
{
DQ=0;
Delay15us
（1）;
DQ=ch&0X01;
Delay15us（3）;
DQ=1;
ch=ch>>1;
_nop_（）;
}
}
voidInitDS18B20（）//初始化DS18B20
{
DQ=0;
Delay15us（33）;//至少延时480us
DQ=1;
Delay15us（10）;//至少延时100us
}
/*******************************************************************/
/*显示*/
/*******************************************************************/
voidDisplay（）
{
ucharT;
if（Status==1）{//判断状态
T=LimT;
}
else{
T=FinT;
}
T=T%10+T/10*16;//将2进制码转化为BCD码
Tube=T;//数码管显示
RUN=Warning;//运行指示灯显示
BUZZER=!
Warning||Int;//蜂鸣器
Feng=!
Warning;//风扇
SET=!
Status;//设置指示灯显示
Delay1ms（20）;
}
/*******************************************************************/
/*键盘扫描*/
/*******************************************************************/
voidKeyScan（）
{
NP1L=Key;//读取按键状态
NP1L=NP1L&0X0F;
NP1L=NP1L^0X0F;
if（NP1L!
=OP1L）{
switch（NP1L）{//判断按键
case0X01:
//按键为“设置”
Status=1;//进入设置状态
break;
case0X02:
//按键为“+1”
if（Status==1）{//判断是否为设置状态
LimT++;//警报温度下限+1
LimT=LimT%100;//超过99清零
Delay1ms（255）;
}
else{
Error（）;
}
break;
case0X04:
//按键为“-1”
if（Status==1）{//判断是否为设置状态
LimT--;//警报温度下限-1
if（LimT<0）{
LimT=0X63;//低于0变为99
}
Delay1ms（255）;
}
else{
Error（）;
}
break;
case0X08:
//按键为“确认”
Status=0;//返回测温状态
break;
default:
//多键按下
Error（）;//出错复位
break;
}
NP1L=0X00;//重新初始化
}
}
/*******************************************************************/
/*中断服务*/
/*******************************************************************/
voidInt0（void）interrupt0
{
Int=1;//外部中断标志位置1
EX0=0;//关外部中断0中断允许
TMOD=0X01;//设置定时器0工作在模式1
TH0=0X3C;
TL0=0XB0;//为T0赋初值，令其定时50ms
Count=0X3C;//设置计数次数
ET0=1;//开T0中断允许
TR0=1;//开T0中断
}
/*******************************************************************/
voidTimer0（void）interrupt1
{
if（Count==0）{//判断定时计数是否结束
ET0=0;//关T0中断允许
TR0=0;//关T0中断
Int=0;//外部中断标志位置0
EX0=1;//开外部中断0中断允许
}
else{
TL0=0XB0;//重新赋T0初值
TH0=0X3C;
Count--;//定时计数减1
}
}
/*******************************************************************/
/*延迟函数*/
/*******************************************************************/
voidDelay15us（ucharn）//延迟n*15us
{
do{
_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;
_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;
_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;
_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;
_nop_（）;
n--;
}while（n）;
}
voidDelay1ms（uchardelay）//延迟delay*1ms
{
uchari;
while（delay--）
{
for（i=0;i<124;i++）;
}
}
/*******************************************************************/
/*报错复位*/
/*******************************************************************/
voidError（）
{
Tube=0XAA;//出错显示
BUZZER=0;//鸣蜂鸣器
RUN=1;//LED警报
Delay1ms（255）;//延迟
Delay1ms（255）;
Delay1ms（255）;
Delay1ms（255）;
Delay1ms（255）;
（*（void（*）（））0）（）;//软复位
}
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