温度报警课程设计报告
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
该系统利用STC89C52芯片控制温度传感器DS18B20进行实时温度检测并显示，能够实现快速测量环境温度并可以根据需要设定上下限报警温度进行报警和相应的控制处理。该系统扩展性很强，它可以利用键盘来进行温度范围调整，利用AT24C02芯片作为存储器件，获得的数据可以通过I2C总线协议与AT24C02通信而把温度范围数据储存起来，方便应用中的实时调整以及关机重启后加载数据。
(1) DS18B20的性能特点如下：
1) 独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信；
2) 多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能；
3) 无须外部器件；
4) 可通过数据线供电，电压范围为3.0～5.5V；
5) 零待机功耗；
6) 温度以3位数字显示；
7) 用户可定义报警设置；
8) 报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件；
Byte7
预留（IOH）
Byte8
循环冗余码校验（CRC）
2)非挥发的温度报警触发器TH和TL，可通过软件写入用户报警上下限值。
2
2.1系统方案选择
采用数字温度芯片DS18B20测量温度，输出信号全数字化。便于单片机控制及处理，省去传统测温方法的很多外围电路。且该芯片的性能比较稳定，线形较好，在0—100°C时，最大线性偏差小于1°C。DS18B20采用了单总线的数据传输，由DS18B20和微控制器STC89C52构成的温度测量装置，它直接输出温度的数字信号，可直接与单片机连接。这样，测温系统的结构就比较简单，体积也不大。采用51单片机控制，软件编程的自由度很大，可通过C语言编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制，而且硬件实现简单，安装方便。另外51单片机在工业控制上也有着广泛的应用，编程技术及外围功能电路的配合使用都很成熟。
表2－2 DS18B20内部存储器结构
Byte0
温度测量值LSB（50H）
Byte1
温度测量值MSB（50H）
E2PROM
Byte2
TH高温寄存器
----
TH高温寄存器
Byte3
TL低温寄存器
----
TL低温寄存器
Byte4
配位寄存器
----
配位寄存器
Byte5
预留（FFH）
Byte6
预Biblioteka Baidu（0CH）
3. 用户按键
用户按键采用4位独立按键，能够对温度上下限进行设置。
4. 蜂鸣器报警电路
当前温度超出设定的温度上下限时，蜂鸣器报警。
5. 温度测量电路
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。这一部分主要完成对温度信号的采集和转换工作，由DS18B20数字温度传感器及其与单片机的接口部分组成。数字温度传感器DS18B20把采集到的温度通过数据引脚传到单片机的P1.4口。此部分只用到DS18B20和单片机，硬件很简单。
9) 负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。
(2) DS18B20的内部结构
DS18B20采用3脚PR－35封装，如图1.2所示；DS18B20的内部结构，如图3所示。
图2－2 DS18B20封装
(3) DS18B20内部结构主要由四部分组成：
1) 64位光刻ROM。开始8位是产品类型的编号，接着是每个器件的惟一的序号，共有48位，最后8位是前56位的CRC校验码，这也是多个DS18B20可以采用一线进行通信的原因。64位闪速ROM的结构如下.
题目：基于DS18B20的温度测量及报警系统设计
姓名：崔银海
学号：1210702103
专业：电子信息工程
指导老师：沈兆军曹瑞
设计时间：2015年 6月
/信息工程学院
基于
1
1.1
温度是一个很重要的物理量，它直接影响化学反应、发酵、煅烧、浓度、蒸馏、结晶以及空气流动等物理及化学过程。温度控制失误就可能引起生产安全、质量和产量等一系列问题。温度测量无论是在工业生产过程中，还是在日常生活中都起着非常重要的作用。传统的温度采集方法不仅费时费力，而且精度差，而单片机的出现使得温度的采集和数据处理问题能够得到很好的解决。特别是在环境恶劣或温度较高等场合下，为了保证生产过程正常安全地进行，提高产品的质量和数量，以及减轻工人的劳动强度、节约能源，要求对加热炉内温度进行测量、显示、报警及控制，使之达到工艺标准，以单片机为核心设计的温度测量系统，可以对温度进行实时测量，并将温度数据进行显示和报警以及进行相应控制。
1.2
本设计是对温度进行实时监测与控制，设计的温度控制系统实现了基本的温度控制功能：当温度低于设定下限温度时，蜂鸣器报警，同时红灯亮，模拟加热过程，使温度上升；当温度高于设定上限温度时，蜂鸣器报警，同时绿灯亮，模拟制冷过程，使温度下降；温度在上下限温度之间时，蜂鸣器和红绿灯不动作；LCD1602实时时显示温度，精确到小数点一位；通过独立按键可以设置温度的控制范围。
2.2系统的电路设计方框图
在本系统的电路设计方框图如图2.1所示，它由五部分组成:
图2－1 温度计电路总体设计方案
1.控制部分
单片机AT89S52具有低电压供电和体积小等特点，它所具有的资源能足够满足此次电路系统的设计需要，并且很适合便携手持式产品的设计使用。
2. 显示部分
显示电路采用LCD1602，第一行显示当前温度，第二行显示控制温度范围。
表2－1 ROM结构
8b检验CRC
48b序列号
8b工厂代码（10H）
MSB LSB MSB LSB MSB LSB
图2－3 DS18B20内部结构
2)非挥发的温度报警触发器TH和TL，可通过软件写入用户报警上下限值。
3)高速暂存存储，可以设置DS18B20温度转换的精度。
DS18B20温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的E2PRAM。高速暂存RAM的结构为8字节的存储器，结构如图1.3所示。头2个字节包含测得的温度信息，第3和第4字节TH和TL的拷贝，是易失的，每次上电复位时被刷新。第5个字节，为配置寄存器，它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率。DS18B20工作时寄存器中的分辨率转换为相应精度的温度数值。它的内部存储器结构和字节定义如图1.3所示。低5位一直为１，TM是工作模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式。
(1) DS18B20的性能特点如下：
1) 独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信；
2) 多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能；
3) 无须外部器件；
4) 可通过数据线供电，电压范围为3.0～5.5V；
5) 零待机功耗；
6) 温度以3位数字显示；
7) 用户可定义报警设置；
8) 报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件；
Byte7
预留（IOH）
Byte8
循环冗余码校验（CRC）
2)非挥发的温度报警触发器TH和TL，可通过软件写入用户报警上下限值。
2
2.1系统方案选择
采用数字温度芯片DS18B20测量温度，输出信号全数字化。便于单片机控制及处理，省去传统测温方法的很多外围电路。且该芯片的性能比较稳定，线形较好，在0—100°C时，最大线性偏差小于1°C。DS18B20采用了单总线的数据传输，由DS18B20和微控制器STC89C52构成的温度测量装置，它直接输出温度的数字信号，可直接与单片机连接。这样，测温系统的结构就比较简单，体积也不大。采用51单片机控制，软件编程的自由度很大，可通过C语言编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制，而且硬件实现简单，安装方便。另外51单片机在工业控制上也有着广泛的应用，编程技术及外围功能电路的配合使用都很成熟。
表2－2 DS18B20内部存储器结构
Byte0
温度测量值LSB（50H）
Byte1
温度测量值MSB（50H）
E2PROM
Byte2
TH高温寄存器
----
TH高温寄存器
Byte3
TL低温寄存器
----
TL低温寄存器
Byte4
配位寄存器
----
配位寄存器
Byte5
预留（FFH）
Byte6
预Biblioteka Baidu（0CH）
3. 用户按键
用户按键采用4位独立按键，能够对温度上下限进行设置。
4. 蜂鸣器报警电路
当前温度超出设定的温度上下限时，蜂鸣器报警。
5. 温度测量电路
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。这一部分主要完成对温度信号的采集和转换工作，由DS18B20数字温度传感器及其与单片机的接口部分组成。数字温度传感器DS18B20把采集到的温度通过数据引脚传到单片机的P1.4口。此部分只用到DS18B20和单片机，硬件很简单。
9) 负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。
(2) DS18B20的内部结构
DS18B20采用3脚PR－35封装，如图1.2所示；DS18B20的内部结构，如图3所示。
图2－2 DS18B20封装
(3) DS18B20内部结构主要由四部分组成：
1) 64位光刻ROM。开始8位是产品类型的编号，接着是每个器件的惟一的序号，共有48位，最后8位是前56位的CRC校验码，这也是多个DS18B20可以采用一线进行通信的原因。64位闪速ROM的结构如下.
题目：基于DS18B20的温度测量及报警系统设计
姓名：崔银海
学号：1210702103
专业：电子信息工程
指导老师：沈兆军曹瑞
设计时间：2015年 6月
/信息工程学院
基于
1
1.1
温度是一个很重要的物理量，它直接影响化学反应、发酵、煅烧、浓度、蒸馏、结晶以及空气流动等物理及化学过程。温度控制失误就可能引起生产安全、质量和产量等一系列问题。温度测量无论是在工业生产过程中，还是在日常生活中都起着非常重要的作用。传统的温度采集方法不仅费时费力，而且精度差，而单片机的出现使得温度的采集和数据处理问题能够得到很好的解决。特别是在环境恶劣或温度较高等场合下，为了保证生产过程正常安全地进行，提高产品的质量和数量，以及减轻工人的劳动强度、节约能源，要求对加热炉内温度进行测量、显示、报警及控制，使之达到工艺标准，以单片机为核心设计的温度测量系统，可以对温度进行实时测量，并将温度数据进行显示和报警以及进行相应控制。
1.2
本设计是对温度进行实时监测与控制，设计的温度控制系统实现了基本的温度控制功能：当温度低于设定下限温度时，蜂鸣器报警，同时红灯亮，模拟加热过程，使温度上升；当温度高于设定上限温度时，蜂鸣器报警，同时绿灯亮，模拟制冷过程，使温度下降；温度在上下限温度之间时，蜂鸣器和红绿灯不动作；LCD1602实时时显示温度，精确到小数点一位；通过独立按键可以设置温度的控制范围。
2.2系统的电路设计方框图
在本系统的电路设计方框图如图2.1所示，它由五部分组成:
图2－1 温度计电路总体设计方案
1.控制部分
单片机AT89S52具有低电压供电和体积小等特点，它所具有的资源能足够满足此次电路系统的设计需要，并且很适合便携手持式产品的设计使用。
2. 显示部分
显示电路采用LCD1602，第一行显示当前温度，第二行显示控制温度范围。
表2－1 ROM结构
8b检验CRC
48b序列号
8b工厂代码（10H）
MSB LSB MSB LSB MSB LSB
图2－3 DS18B20内部结构
2)非挥发的温度报警触发器TH和TL，可通过软件写入用户报警上下限值。
3)高速暂存存储，可以设置DS18B20温度转换的精度。
DS18B20温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的E2PRAM。高速暂存RAM的结构为8字节的存储器，结构如图1.3所示。头2个字节包含测得的温度信息，第3和第4字节TH和TL的拷贝，是易失的，每次上电复位时被刷新。第5个字节，为配置寄存器，它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率。DS18B20工作时寄存器中的分辨率转换为相应精度的温度数值。它的内部存储器结构和字节定义如图1.3所示。低5位一直为１，TM是工作模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式。