温度检测及报警系统.docx

1、温度检测及报警系统一、 选题背景及研究意义二、 总体设计2.1控制部分2.2测量部分2.3显示部分2.4报警部分三、 硬件设计四、 软件设计五、 总结与展望一、选题背景及研究意义温度是一种最基本的环境参数，人民的生活与环境的温度息息相 关，在工业生产过程中需要实时测量温度，在农业生产中也离不开温度 的测量，因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。温度是一个十分重要的物理量，对它的测量与控制有十分重要的意 义。随着现代工农业技术的发展及人们对生活环境要求的提高，人们也 迫切需要检测与控制温度：如大气及空调房中温度的高低，直接影响着 人们的身体健康；粮仓温度的检测，防止粮食发霉，最大限度地保持

2、粮 食原有新鲜品质，达到粮食保质保鲜的目的；工业易燃品的存放。 测温技术在生产过程中，在产品质量控制和监测以及节约能源等方面发 挥了着重要作用。本实验设计实现了工业测温基本功能，同时，在设计 实验过程中，运用到单片机、模电、数电、传感器和 C+程序设计等知识，这既能加强我们的理论知识与实践的结合，也能够提高我们应用交 叉学科知识进行综合设计的能力。二、总体设计 总体设计框图：控 制 部 分2.1控制部分控制部分是采用单片机STC89C522.1.1STC89C52 简介STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器的低电 压，高性能COMOS的微处理器，俗称单片机。该器件采用 AT

3、MEL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。单片机总控制电路如下图4 1:2.1.2复位操作复位操作有上电自动复位相按键手动复位两种方式。上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的， 其电路如图4-2 (a)所示。这佯，只要电源 Vcc的上升时间不超过 1ms, 就可以实现自动上电复位，即接通电源就成了系统的复位初始化。按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。其中，按键电平复 位是通过使复位端经电阻与 Vcc电源接通而实现的，其电路如图4-2 (b)所示；而按键脉冲复位则是利用 RC微分电路产生的正脉冲来实现的，其电路如图4-2 (c)所示：

4、(a)上电复位 (b)按键电平复位图4-2复位电路 上述电路图中的电阻、电容参数适用于 位信号高电平持续时间大于 2个机器周期6MHz晶振，能保证复本系统的复位电路采用图 4-2 (b)上电复位方式2.1.3STC89C52具体介绍如下：1主电源引脚(2根)VCC(Pin40):电源输入，接+ 5V电源GND(Pin20):接地线2外接晶振引脚(2根)XTAL1(Pin19):片内振荡电路的输入端XTAL2(Pin20):片内振荡电路的输出端3控制引脚(4根)RST/VPP(Pin9):复位引脚，弓I脚上出现 2个机器周期的高电平将使单片机复位。ALE/PROG(Pin30):地址锁存允许信号

5、PSEN(Pin29):外部存储器读选通信号EA/VPP(Pin31):程序存储器的内外部选通，接低电平从外部 程序存储器读指令，如果接高电平则从内部程序存储器读指令。4可编程输入/输出引脚(32根)STC89C52单片机有4组8位的可编程I/O 口，分别位 PO、P1、 P2、P3 口，每个口有 8位(8根引脚)，共 32根。POD （ Pin39 /Pin32 ） : 8 位双向 I/O口线，名称为P0.0P0.7P1 口（ Pin1 ，Pin8 ) : 8位准双向I/O口线，名称为P1.0P1.7P2 口（ Pin21Pin28 ) : 8位准双向I/O 口线，名称为P2.0 P2.7P

6、3 口（ Pin10Pin17 ) : 8位准双向I/O 口线，名称为P3.0 P3.72.1.4 STC89C52主要功能，如下表所示STC89C52主要功能主要功能特性兼容MCS51指令系统8K可反复擦写Flash ROM32个双向I/O 口256x8bit 内部 RAM3个16位可编程定时/计数 器中断时钟频率0-24MHZ2个串行中断可编程UART串行通道2个外部中断源共6个中断源2个读写中断口线3级加密位低功耗空闲和掉电模式软件设置睡眠和唤醒功能2.2测量部分测量部分我们采用美国 DALLAS公司生产的 DS18B20温度传感2.2.1 DS18B20 简介DS18B20数字温度传感

7、器，该产品采用美国 DALLAS公司生产的 DS18B20可组网数字温度传感器芯片封装而成，具有耐磨耐碰，体 积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测 温和控制领域。2.2.2封装及接线说明：DS18B20芯片封装结构：特点：独特的一线接口，只需要一条口线通信 多点能力，简化了分布式温度传感应用 无需外部元件 可用数据总线供电， 电压范围为3.0V至5.5V无需备用电源 测量温度范围为-55 C至+ 125 C。华氏相当于是 -67 F到257华氏度-10 C至+85 C范围内精度为士 0.5 C223 DS18B20控制方法DS18B20有六条控制命令：温度转换44H:启动

8、DS18B20进行温度转换读暂存器BEH：读暂存器9个字节内容写暂存器4EH :将数据写入暂存器的 TH、TL字节复制暂存器48H :把暂存器的TH、TL字节写到E2RAM中读电源供电方式 B4H :启动DS18B20发送电源供电方式的信号给主CPU2.2.4DS18B20 的初始化2.2.5DS18B20 的写操作2.2.6DS18B20 的读操作2.3显示部分显示部分是用 LCD1602液晶显示2.3.1 LCD1602 引脚说明引脚号引脚名电平输入#输岀1电源地2UCC电源（巧叩3U对比调整电压4KS0/1输入讳入数癌R/W0/1输入沪冋L叩弓入詭童或数据1=从LCD钱取皓怠aE10输入

9、使能信号，1旳诱取信息. If讯下降沿7扌命指令7BO0/1输入f输出数据line 0（最低位80/1输入f输出数据总钱iwz90/1输入f输出数据 SlineZ100B30/1；输入#输出数据DEM*0/1输入/输出-12DOS0/1输入/输出数拒总线1凶D060/1输入/输出数据总线0B7O/l输入/输出数据总lin P2八5、P2P相连；四、软件设计系统软件程序基于Keil uvsion3开发平台，采用C51语言编写。本程序 采用模块化程序方法，主要分为以下三个模块：LCD初始化显示模块DS18B20数据采集模块温度报警上下限设置模块程序流程图：主程序流程图N跳出 DS18B2 0数据采

10、集流程图进入设置模式（按键）设置温度报警上下限TH 与 TL调用DS18B20模块二 Temp=TH|Tempv=TL? N报警（LED亮，蜂鸣 器响）温度显示报警模块流程图源程序：#in clude#defi ne uchar un sig ned char#defi ne uint un sig ned intsbit DQ=P1A7; ds18b20 与单片机连接口sbit RS二卩2八4;sbit RW=P2A5;sbit EN=P2A6;sbit K仁 P2P;sbit K2=P2A1;sbit K3=P2A2;sbit LED=P1A0；sbit beep二PM5;un sig n

11、ed char code str1=temperature is:;un sig ned char code str2= ;uchar code LCD1010=0123456789;uchar data disdata16=0x00,0x00,0x00,0x2E,0x00,0xDF,0x20,0x48,0x3D,0x00,0x00,0x20,0x4C,0x3D,0x00,0x00;uint tvalue; II 温度值uchar tflag; II温度正负标志uchar flat,up nu m,dow nnu m,temp;void delay1ms( un sig ned int ms)

12、/延时 1 毫秒un sig ned int i,j; for(i=0;ims;i+) for(j=0;j0;x-) for(y=110;y0;y-);void wr_com (un sig ned char com)II写 指令 II delay1ms(1);RS=0;RW=0;EN=0;P0=com; I* LCD 数据传送口 *Idelay1ms(1);EN=1;delay1ms(1);EN=0;void wr_dat( un sig ned char dat)I写 数据 II delaylms(l);RS=1;RW=0;/* LCD数据传送口 */EN=O;P0=dat; delay1

13、ms(1);EN=1;delay1ms(1);EN=0;void lcdnit()初始化设置/ delay1ms(15);wr_com(0x38);delay1ms(5);wr_com(0x08);delay1ms(5);wr_com(0x01);delay1ms(5);wr_com(0x06);delay1ms(5); wr_com(0x0c);delay1ms(5); 一 一 void display (un sig ned char *p)显示 / while(*p!=0)wr_dat(*p);p+;delay1ms(1);ini t_play()/初始化显示 _lcdn it();wr

14、_com(0x80);display(str1);wr_com(0xC0);display(str2);*DS18B20测温模块*void delay_18B20(u nsig ned int i)/延 时 1 微秒 _while(i-);void ds1820rst() un sig ned char x=0;DQ = 1; DQ 复位delay_18B20(4); 延时DQ = 0; /DQ 拉低delay_18B20(100); /精确延时大于 480usDQ = 1; / 拉高delay_18B20(40);uchar ds1820rd() un sig ned char i=0;un

15、 sig ned char dat = 0;for (i=8;i0;i-) DQ = 0; /给脉冲信号dat=1;DQ = 1; /给脉冲信号if(DQ)dat|=0x80; delay_18B20(10);retur n(dat);void ds1820wr(uchar wdata)un sig ned char i=0;for (i=8; i0; i-) DQ = 0;DQ = wdata&0x01; delay_18B20(10);DQ = 1;wdata=1;read_temp()uchar a,b;ds1820rst(); ds1820wr(0xcc); ds1820wr(0x44

16、);ds_k82oso八dsk820w(0xcc)y/ dsk820w(0xbe)y/ aHdsk820d()八 buds1820dp fva-ueub- fva-ueAAHo?fva-ueAva-ue-Bifava-uecoxoffoff-agHO 八e-seva-ueH fva-ue+nff-agHk八fva_ueAva_ue*(p625)y/law refurnava-ue)八 void ds1820disp()畜w血和引 宀 ucha二disdaarnllfva_ue%1000/100+0x30w-Hi 選 disdaar2llfva_ue%100/10+0x30w-l?p選 disd

17、aarsAva-ue%10+0x30y/b disdas-ollLCDlsupnum/l 0 disdas-u oHLCDksupnum%6 八 d i sd as-u 4HLC D lsd own n u m/10八 disdas-u 5HLCD1sdownnum%k0八 if(ff-agHHO) /+宀disdas-0llfva-ue/1000+0x30y/iElaw引珂应選 e-se宀disdaarollox2dy/mlaw和引 m=up nu m|temp=dow nnum) beep=0;LED=0;elsebeep=1;LED=1;P函数 */*main void mai n()i

18、ni t_play();初始化显示 flat=0;upnum=30; dow nnum=9;while(1) read_temp();/读取温度ds1820disp();/湿示 key(); compare();五、总结与展望单片机是一门应用性与实践性很强的学科，如何学习单片机？ 学单片机不仅要学习理论知识，实践操作同样重要。学过单片机的 人都有这样的经历。就是把自己写的程序烧录到单片机里面的时候会发 现与自己想要的结果又很大的不同。这就是因为缺少实践操作的原因。设计本系统的过程中我们遇到了两大问题：一是软件问题。在编写 DS18B20的测量程序的过程中遇到了很多 问题，刚开始总是得不到测量数

19、据，后来仔细读 DS18B20说明资料，发现写时序的时候出了点问题，然后我们又按照着 DS18B20的通讯时序和接收时序将程序一条条重写，经过调试后，用 Proteus仿真软件可以仿真出正确的结果。但软件仿真与硬件还是有点区别，等我们把电路 板做出来的时候，把程序烧录进去，发现出错！经过再三检查，不断的 思考，最后我发现软件仿真是在硬件理想状态下运行的。因此，我对应 的将软件程序进行了一些细节修改。最后可以在我们做的硬件电路板中 进行正确的测量与显示。二是硬件问题。刚开始画 PCB时，没有联系到做实际板的问题。 做第一块板的时候遇到了如下问题： 画封装与元器件的实际封装大小不 一致；过孔的设置太小；导线设置太小；封装画反了等。因为第一块板 子的功能还不能顺利的实现，所以我们很认真的检查了电路板，通过电 路检测，发现板子的电路有些封装画反了。通过检查和检查板子出现的 情况，我们PCB的错误一点点的改正。后来，我们就是这样一点点的 检查板子的来完成我们的作品。本系统具有较强的实用性，我对 DS18B20及一些测量温度的传感 器进行了比较，DS18B20不仅测量精度高，稳定性好，体积小巧，而且 价格也比较便宜。另外，本系统还具有较高的扩展性，可以制作时钟， 计算器，温度测量于一体，具有较强的实用价值。