单片机温度报警系统设计.docx

1、单片机温度报警系统设计毕业设计基于单片机的温度报警系统设计 学校： 专业： 班级; 姓名： 摘 要近年来随着计算机与控制技术的蓬勃发展与广泛应用，人们从中受益良多，生活中也随处可见电子产品，自动化，智能化成为发展趋势，而以单片机为核心的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测的日新月益。本设计论述了一种以STC89C51单片机为控制单元，以DS18B20为温度传感器的温度控制系统。该控制系统可以实时存储相关的温度数据并可设置温度上下限值，实现对环境温度测量并在超出范围的情况下发出警告。系统设计了相关的硬件电路和相关应用程序。硬件电路主要包括STC89C51单片机最小系统，测温电路、LCD液

2、晶显示电路以及报警电路等。系统程序主要包括主程序，读出温度子程序，计算温度子程序、按键处理程序、LCD显示程序以及数据存储程序等。关键词：STC89C51单片机；DS18B20；LCD显示电路AbstractIn recent years, along with the computer and control technology of booming development and wide application, people benefit a lot from it, life also can be seen everywhere electronic products, aut

3、omation, intelligent become development trend, and with the single chip processor as the core application is continuously to the deepening, and push the traditional control examination on the new victims. This design is discussed in STC89C51 micro control is a control unit, with the temperature sens

4、or DS18B20 for the temperature control system. The control system can store related temperature data real-time and set up and down temperature limits, and to realize the environment temperature measurement and beyond the scope of the warning. The system design of the related hardware circuit and rel

5、ated applications. The hardware circuit STC89C51 mainly includes single chip minimize system, temperature measurement circuit, LCD display circuit, alarm circuit, etc. System program mainly includes the main program, read the temperature procedure, the calculation of temperature procedure, key proce

6、ssing program, LCD display procedures and data storage procedures, etc.key words：STC89C51 single-chip microcomputer ; DS18B20 ; LCD display circuit 1 绪论1.1 课题的背景及其意义 二十一世纪是科技高速发展的信息时代，电子技术、单片机技术更是得到广泛的应用，伴随着科学技术的发展，需要对仪器设备的各种参数进行测量。而温度涉及到生活生产的各个方面，应运而生温度测量控制也成为了生活生产中关注的热点，对温度的控制在各行各业中也发挥着重要的作用。例如在工业

7、生产之中，利用测量与控制温度来保证生产的正常运行；在农业中，用于保证蔬菜大棚的恒温生产；更具体点在生活中冰箱，空调等都需要对温度进行实时控制。温度是表征物体冷热程度的物理量，温度测量则是工农业生产过程中一个很重要而普遍的参数。温度的测量及控制对保证产品质量、提高生产效率、节约能源、生产安全、促进国民经济的发展起到非常重要的作用。由于温度测量的普遍性，温度传感器的数量在各种传感器中居首位。而且随着科学技术和生产的不断发展，温度传感器的种类还是在不断，从而满足生产生活中的各种需要。单片机温度测量控制系统中的关键是测量温度、控制温度，从而达到各种需求。因此，单片机温度测量则是对温度进行有效的测量，并

8、且能够在工业生产中得到了广泛的应用，尤其在电力工程、化工生产、机械制造、冶金工业、无线控制等重要工业领域中，扮演着重要角色。在日常生活中，也可广泛实用于空调器、电加热器等各种家居电器。1.2 课题研究的内容及要求 我的毕业设计的题目是基于单片机的温度控制报警系统设计。它是多种技术知识的结合，不仅涉及到硬件的设计，还需要软件编程，同时还要兼顾到精度、测量误差、稳定性等各种因素。电路板是从电子市场买来，要自己亲手焊接，这就要考虑如何布线，来达到外观美观，功能实现的目标。经过查阅资料发现许多应用场合原来就有测温仪器，只是随着对生产质量与生产需要的要求在不断地提高、升级。其中，有部分应用场合对精度提高

9、的幅度要求也不是特别高。因此，为了提高性价比，我所设计的系统提出在原有设计的基础上进行一些简单的修改，以此为出发点，主要阐述的是温度测量自动报警系统的实现方法。本文所要研究的课题是基于单片机的温度报警系统设计，主要是介绍了对环境温度的测量、显示、控制及报警，实现了动态温度的实时显示。温度控制部分，提出了用AT89C51单片机、DS18S20、及LCD显示的硬件电路完成对环境温度的实时检测及显示，利用DS18S20与单片机连接由软件与硬件电路配合来实现，超出设定的上下限温度，报警系统就自动报警。控制器是用89C51单片机，适合于应对多点的温度测控系统，可直接将温度转化成串行数字信号供微机处理，而

10、且每片DS18S20都有唯一的产品号，可以一并存入其ROM中，以便在构成大型温度测控系统时在单线上挂接任意多个DS18S20芯片。从DS18S20读出或写入DS18S20信息仅需要一根口线，其读写及其温度变换功率来源于数据总线，该总线本身也可以向所挂接的DS18S20供电。同时DS18S20能提供九位温度读数，它无需任何外围硬件即可方便地构成温度检测系统。而且利用本次的设计主要实现温度测试，温度显示，温度门限设定，超过设定的门限值时自动启动自动报警等功能。而且还要以单片机为主机，使温度传感器通过一根口线与单片机相连接，再加上温度控制部分和人机对话部分来共同实现温度的监测与控制。1.3 课题的研

11、究方案 温度控制系统是比较常见和典型的过程控制系统。温度是工业生产过程中重要的被控参数之一，当今计算机控制技术在这方面的应用，已使温度控制系统达到自动化、智能化，比过去单纯采用电子线路进行PID调节的控制效果要好得多，可控性方面也有了很大的提高。 本设计方案很简单，采用了STC89C51单片机系统来实现。单片机软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现各种控制算法和逻辑控制。单片机系统可以用液晶屏幕来显示环境温度的实际值，能用键盘输入设定上下线值。本方案选用了STC89C51芯片，本身存储器已够用，不需要外扩展存储器，可使系统整体结构大为简单从而大大提高了系统的智能化。2 电路设计的理论基础2.

12、1 系统设计的框架本课题设计的是一种以STC89C51单片机为主控制单元，以DS18B20为温度传感器的温度控制报警系统。该控制系统可以实时存储相关的温度数据。其主要包括：电源电路、温度采集电路、按键处理电路、LCD显示电路、报警电路以及单片机基本电路。下图（图2-1）为设计框架图。报警电路显示电路单 片 机电源电路按键调节信号采集 2.2 单片机发展史 单片机根据其基本操作处理的二进制位数主要分为：4位单片机、8位单片机、16位单片机和32位单片机。单片机的发展史可大致分为4个阶段。 第一阶段（1974年-1976年）：单片机初级阶段。因工艺限制，单片机采用双片的形式而且功能比较简单。197

13、4年12月，仙童公司推出了8位的F8单片机，实际上只包括了8位CPU、64和2个并行口。： 第二阶段（1976年-1978年）：低性能单片机阶段。1976年，Intel公司推出的MCS-48单片机（8位单片机）极大地促进了单片机的变革和发展；1977年，GI公司推出了PIC1650，但这个阶段的单片机仍然处于低性能阶段第三阶段（1978年-1983年）：高性能单片机阶段。1978年，Zilog公司推出了Z8单片机；1980年，Intel公司在MCS-48单片机的基础上推出了MCS-51系列，Motorola公司推出了6801单片机，这些产品使单片机的性能及应用跃上了一个新的台阶。此后，各公司的

14、8位单片机迅速发展起来。这个阶段推出的单片机普遍带有串行I/O口、多级中断系统、16位定时器/定时器，片内ROM、RAM容量加大，且寻址范围可达64KB,有的片内还带有A/D转换器。由于这类单片机的性能价格比高，所以被广泛应用，是目前应用数量最多的单片机。第四阶段（1983年-现在）：8位单片机巩固、发展及16位单片机和32位单片机推出阶段。16位单片机的典型产品为Intel公司生产的MCS-96系列单片机。而32位单片机除了具有更高的集成度外，其数据处理速度比16位单片机提高许多，性能比8位、16位单片机更加优越。20世纪90年代是单片机制造业大发展的时期，这个时期的Motorola、Int

15、el、ATMEL、德州仪器（TI）、三菱、日立、Philips、LG等公司也开发了一大批性能优越的单片机，极大地单片机的应用。近年来，又有不少新型的高集成度的单片机产品涌现出来，出现了单片机丰富多彩的局面。目前，除了8位单片机得到广泛用用上的展表明，80C51可能最终形成事实上的标准MCU芯片。2.3 STC89C51系列单片机介绍2.3.1 STC89C51特性STC89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMflash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。而AT89C2

16、051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。STC89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。与MCS-51 兼容 4K字节可编程闪烁存储器 寿命：1000写/擦循环数据保留时间：10年全静态工作：0Hz-24Hz三级程序存储器锁定128*8位内部RAM32位可编程I/O线两个16位定时器/计数器5个中断源 可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路 2.3.2 STC89C51系列引脚功能 STC89C51有40引