温度检测报警

单片机原理及应用

综合训练项目三

题目温度测量报警系统设计

专业测控技术与仪器

班级测控12-2

姓名学号王治国 1205070219

邱微 1205070214

于凤燕 1205070222

吴斌 1205070220 任课教师王焱

摘要

该温度报警系统以AT89C51单片机为核心控制芯片，实现温度检测报警功能的方案。该系统能实时采集周围的温度信息进行显示，程序内部设定有报警上下限，根据应用环境不同可设定不同的报警上下限。该系统实现了对温度的自动监测，为设备的正常运行提供了条件，在工业中具有一定的实用价值和广泛的应用前景。另外该方案显示部分采用LED数码管来显示温度

关键词：蜂鸣器；温度检测；LED数码管；

目录

综述

一．工程描述

二．方案分析及程序框图

三．温度检测报警硬件设计方案

四．温度检测报警设计方案

五．温度检测报警系统的调试

六．设计总结和心得

附录

综述

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。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用必须重视。

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。在控制领域中，对温度的控制有着举足轻重的作用。例如陶瓷的烧烤，只有控制住温度的适度，才能制作出一件完美的艺术品，否则只是一件废品；还有如酿酒的过程，也需要对温度进行控制。可见，在生活的许多方方面面都有着对温度进行感知和控制的需要。

本次设计的目的就是基于AT89C51单片机设计一个温度检测,报警的系统，该系统能实时采集周围的温度信息进行显示，程序内部设定有报警上下限，根据应用环境不同可设定不同的报警上下限。该系统实现了对温度的自动监测，为设备的正常运行提供了条件，在工业中具有一定的实用价值和广泛的应用前景。

一：工程描述

（1）实时温度检测并显示其对应的值。

( 2 ) 具有温度报警功能。

( 3 )可以设报警置温度上下限。

控制模块设定

报温度

LED显示模块

三：温度检测报警硬件方案的设计

3．1控制模块的设计

本系统控制器芯片采用AT89C51单片机，其管脚图如图3所示。

AT89C51单片机

AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器，是低电压，高性能

CMOS8位微处理器，俗称单片机。如图4单片机电路连接图。

图3 管脚图图 4 单片机电路连接图

AT89C51管脚介绍:

VCC：供电电压。

GND：接地。

P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。

P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。图2.2.2（1） AT89C51管脚

P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL 门电流。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口。

RST：复位输入。

ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。

/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。

XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。

XTAL2：来自反向振荡器的输出。

3．2数码管显示模块

图5为液晶显示电路模块，图中为一个四位八段数码管，其接法为共阴极接法。

图5数码管显示电路

3．3 A/D转换模块

图6 A/D 转换电路图

图7 DAC0808引脚图

A/D 转换电路图、ADC0808引脚图分别如图6、7所示。 DAC0808各引脚功能

ADC0808是采样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行模/数转换的器件。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D 转换。

ADC0808芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如右图所示。各引脚功能如下： 1～5和26～28（IN0～IN7）：8路模拟量输入端。 8、14、15和17～21：8位数字量输出端。

22（ALE ）：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。 6（START ）：A ／D 转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns 宽）

使其启动（脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D转换）。

9（OE）：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A／D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。

10（CLK）：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。

12（VREF（+））和16（VREF（-））：参考电压输入端

11（Vcc）：主电源输入端。

13（GND）：地。

23～25（ADDA、ADDB、ADDC）：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路

四、数字电子钟的软件设计方案

本系统程序包括主程序、键盘扫描子程序、发送键码子程序、发送数据子程序、接收命令子程序等。主程序用于系统初始化，子程序调度等。键盘扫描子程序用于扫描键盘状态，将被按键的位置号存入缓冲器中。发送键码子程序用于将缓冲区键的接通码或断开码发送给单片机接口。发送数据子程序用于将数据发给单片机接口。接收命令子程序用于接收单片机接口发来的键盘命令。

4.1主程序设计

主程序流程图如图8所示。

开始

设置定时器

启动AD 转换器

转换完成

读取转换结果

低于下限

高于上限

FLAG 清零

FLAG 置一

调用报警程序显示转换值

图8 主程序流程图

4.2 仿真软件简介

Proteus 是英国Labcenter 公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows 操作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路，该软件的特点是：

（1）实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。

（2）支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有：

ARM7(LPC21xx)、 8051/52系列、AVR系列、PIC10/12/16/18系列、HC11系列以及多种外围芯片。

（3）提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如Keil C51 uVision2、MPLAB等软件。

（4）具有强大的原理图绘制功能。

总之，该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件，功能极其强大。

Proteus是目前最好的模拟单片机外围器件的工具，可以仿真51系列、AVR、PIC等常用的MCU及其外围电路（如LCD、RAM、ROM、键盘、马达、LED、AD/DA、部分SPI器件、部分IIC器件等）。

软件编译采用KEIL C51软件，Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。用过汇编语言后再使用C

来开发，体会更加深刻。

Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到Keil C51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。

4.3 仿真结果

4.3.1 正常情况

数码管显示的数字在77—153范围内，且报警等都不亮，蜂鸣器不发出声音，结果如图9.

图9 正常情况

4.3.2 低于温度下限

数码管显示温数字低于77，P3.1为低电平，故在这路上的LED灯亮，蜂鸣器发出声音，结果如图10。.

图10 低于下限

4.3.3 高于温度上限

数码管显示数字高于153，P3.0为低电平，故在这路上的LED灯亮，蜂鸣器发出声音，结果如图11。.

图11 高于上限

4.4 系统调试

在调试过程中主要是对程序的修改，特别是延时子程序。开始延时较短时，三个数码管同时显示但不稳定的显示这些温度。如果延时较长则温度数字不会同时显示出来。通过修改程序，将延时调到适中，系统正常工作。

4.5 误差分析

产生误差的因素主要有一下几点：

（1）在参数选择的时候没有完全匹配；

（2）数字电压表只能读出3位有效数字；

（3）基准电压设定不适中；

（4）转换位数不高。

五:温度检测报警系统的调试

本次设计中，选用Keil软件来调试程序通过的单步或跟踪调试，使程序逐渐满足要求。仿真部分采用protus7.8软件，打开protus7.8软件后，在元件中找到要用的所有元件，然后进行原理图的绘制；绘制好以后在选择Keil中已经编译好的*.hex文件，选择运行，观察结果，根据显示的结果和课题的要求在修改程序，在运行检查，直到满足要求为止。

六：设计总结和心得

通过学习，我觉得自己单片机知识的匮乏，有一种书到用时方恨少的感觉。现在用它来设计自己的电路，才知道知识的欠缺。我们此次学到的不仅仅是书本上的知识，更多的是我们真实的动手操作能力。在别人的原有的程序设计上添加自己的成分，其实并不是一件易事，我们要对原有电路十分了解，并且逐渐消化知识点，学习程序是如何运转的，并通过自己的能力更改程序，让其功能可以为我们所用。综合训练期间虽然出现了不少问题，感觉到自己不论是做电路，还是调试程序都能在犯错后学到不少知识。

附录一：

王治国程序改写

邱微仿真画图

于凤燕调试

吴斌报告

protues仿真

附录二源程序汇编程序与c语言

c语言

#include

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

uchar code DSY_CODE[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x 6f};

uchar Temperature[]={0,0,0};

sbit ST= P2^5;

sbit OE= P2^7;

sbit EOC =P2^6;

sbit CLK =P2^4;

sbit H_LED=P3^0;

sbit L_LED=P3^1;

sbit BEEP = P3^7;

uchar t=0;

/******延迟程序******/

void DelayMS(uint x)

{

uchar i;

while(x--)

for(i = 0;i< 120; i++);

}

/***************/

void Show_Temperature()

{

uchar i,DSY_IDX[]= {0xF7,0xFB,0xFD}; for (i = 0;i < 3; i++)

{

P0 = DSY_CODE[Temperature[i]];

P2 = DSY_IDX[i];

DelayMS(5);

P2 |= 0x0F;

}

}

/**************/

void main()

{

uchar d;

IE = 0x8a;

TMOD = 18;

TH0 = 245;

TL0 = 0;

TH1 = (65536 -1000) /256;

TL1 = (65536 -1000) %256;

TR0 = 1;

H_LED = L_LED = 1;

while(1) {

ST = 0; ST = 1; ST = 0;

while(1) {

if(EOC == 1) {

OE = 1;

d = P1;

OE = 0;

Temperature[2] = d/100;

Temperature[1] = d%100/10; Temperature[0] = d%10;

/********显示温度*******/

Show_Temperature();

if(d < 60)

{

TR1 = 1;

L_LED = !H_LED;

} else if(d > 160)

{

TR1 = 1; H_LED = !L_LED; } else {

TR1 = 0; H_LED = L_LED = 1; } break;

}

}

}

}

/*****************************/

void T0_INT() interrupt 1

{

CLK = ~CLK;

}

void T1_INT() interrupt 3

{

TL1 = (65536 -1000) % 256;

BEEP = ~BEEP;

{

if (++t !=150 ) return;

else

{ if (++t !=60 ) return;

}

t = 0; DelayMS(20);

}

}

汇编程序

LED_0 EQU 30H

LED_1 EQU 31H

LED_2 EQU 32H

ADC EQU 35H

TCNTA EQU 36H

TCNTB EQU 37H

H_TEMP EQU 38H ;温度上限

L_TEMP EQU 39H ;温度下限FLAG BIT 00H

H_ALM BIT P3.0

L_ALM BIT P3.1

SOUND BIT P3.7

CLOCK BIT P2.4

ST BIT P2.5

EOC BIT P2.6

OE BIT P2.7

ORG 00H

SJMP START

ORG 0BH

LJMP INT_T0

ORG 1BH

LJMP INT_T1

START: MOV LED_0,#00H

MOV LED_1,#00H

MOV LED_2,#00H

MOV DPTR,#TABLE

MOV H_TEMP,#180

MOV L_TEMP,#40

MOV TMOD,#12H

MOV TH0,#245

MOV TL0,#0

MOV TH1,#(65536-1000)/256

MOV TL1,#(65536-1000)MOD 256

MOV IE,#8aH

CLR C

SETB TR0 ;为ADC0808提供时钟

WAIT: SETB H_ALM

SETB L_ALM

CLR ST

SETB ST

CLR ST ;启动转换

JNB EOC,$

SETB OE

MOV ADC,P1 ;读取AD转换结果

CLR OE

MOV A,ADC

SUBB A,#40 ;判断是否低于下限

JC LALM

MOV A,H_TEMP

MOV R0,ADC

SUBB A,R0 ;判断是否高于上限

JC HALM

CLR TR1

LJMP PROC1

LALM: ;低温报警

CLR L_ALM

SETB TR1

CLR FLAG

LJMP PROC1

HALM: ;高温报警CLR H_ALM

SETB TR1

SETB FLAG

LJMP PROC1

PROC1: MOV A,ADC ;数值转换

MOV B,#100

DIV AB

MOV LED_2,A

MOV A,B

MOV B,#10

DIV AB

MOV LED_1,A

MOV LED_0,B

LCALL DISP

SJMP WAIT

INT_T0: CPL CLOCK ;提供ADC0808时钟

RETI

INT_T1: MOV TH1,#(65536-1000)/256

MOV TL1,#(65536-1000)MOD 256

CPL SOUND

INC TCNTA

MOV A,TCNTA

JB FLAG,I1 ;判断是高温警报还是低温警报

CJNE A,#30,RETUNE ;低温警报声

SJMP I2

I1: CJNE A,#20,RETUNE ;高温警报声

I2: MOV TCNTA,#0

INC TCNTB

MOV A,TCNTB

CJNE A,#25,RETUNE

MOV TCNTA,#0

MOV TCNTB,#0

LCALL DELAY2

RETUNE: RETI

DISP: MOV A,LED_0 ;数码显示子程序

MOVC A,@A+DPTR

CLR P2.3

MOV P0,A

LCALL DELAY

SETB P2.3

MOV A,LED_1

MOVC A,@A+DPTR