温度检测显示与报警系统课程设计

课程设计报告书

课设名称：温度检测、显示与报警系统年级专业及班级：

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2014年 5月4 日摘要

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。

本次课程设计介绍了以STC89C51单片机为核心的温度检测报警系统的工作原理和设计方法。温度信号由温度传感器芯片DS18B20采集，并以数字信号的方式传送给单片机，单片机再控制数码管驱动芯片74LS573驱动4位分立式数码管显示实时温度，当检测到的温度超出了给定的温度范围（默认下限为20℃，默认上限为35℃），系统将输出报警声。本系统的主要硬件电路包括：温度检测电路，数码管驱动电路，报警电路。另外本系统的软件部分占了很大的比重，主要的软件模块包括：温度传感器程序，数码管驱动及显示程序，报警程序。 系统的主要功能及工作流程 总体设计框图：

单片机STC89C51

温度采集

（DBS18B20）

阈值设定（键盘）

报警（蜂鸣器）

显示

主要功能:

1、能正确检测温度；

2、在数码管上实时显示温度；

3、当温度超过或低于设定的阈值时，蜂鸣器报警；

4、可通过矩阵键盘调整温度报警阈值；

5、默认上限报警温度为35℃，默认下限报警温度为20℃。

工作流程:

系统设计思路为以单片机为控制中心，通过实时采集温度传感器DBS18B20获得当前的温度值，通过LED显示当前温度，同时使用键盘设定温度阈值，当测定温度大于温度阈值后，利用蜂鸣器报警。系统包括包括单片机最小系统模块、LED显示模块、蜂鸣器报警模块、矩阵键盘模块、串行口下载模块和电源模块。

1、控制部分

控制部分是采用单片机STC89C52。

1.1 STC89C52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COMOS8的微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL搞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：

1.2 复位操作

本系统的复位电路采用按键电平复位方式，通过使复位端经电阻与Vcc电源接通而实现的，其电路如下图所示

上述电路图中的电阻、电容参数适用于6MHz晶振，能保证复位信号高电平持续时间大于2个机器周期。

1.3 STC89C52主要功能

如下表所示

主要功能特性

兼容MCS51指令系统8K可反复擦写Flash ROM

32个双向I/O口256x8bit内部RAM

3个16位可编程定时/计数器中断时钟频率0-24MHz 2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

STC89C52管脚介绍：

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，引脚上出现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

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，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P0、P1、P2、P3口，每个口有8位（8根引脚），共32根。

PO口（Pin39～Pin32）：8位双向I/O口线，名称为P0.0～P0.7

P1口（Pin1～Pin8）：8位准双向I/O口线，名称为P1.0～P1.7

P2口（Pin21～Pin28）：8位准双向I/O口线，名称为P2.0～P2.7

P3口（Pin10～Pin17）：8位准双向I/O口线，名称为P3.0～P3.7

2、测量部分

测量部分我们采用美国DALLAS公司生产的DS18B20温度传感器。

2.1 DS18B20简介

DS18B20数字温度传感器，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 ℃。华氏相当于是-67 °F到257华氏度-10 °C至+85 °C范围内精度为±0.5 °C

2.3 DS18B20控制方法

DS18B20有六条控制命令：

温度转换44H：启动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CPU 2.4 DS18B20的初始化

2.5 DS18B20的写操作

2.6 DS18B20的读操作

3、显示部分

内部的四个数码管共用a~dp这8根

数据线，为人们的使用提供了方便，因

为里面有四个数码管，所以它有四个公

共端，加上a~dp，共有12个引脚，下

面便是一个共阴的四位数码管的内部

结构图（共阳的与之相反）。引脚排列

依然是从左下角的那个脚（1脚）开始，

以逆时针方向依次为1~12脚，上图中的

数字与之一一对应。

4、报警部分

本系统设计三个按键，采用查询方式，一个用于选择切换设置报警温度和当前温度，另外两个分别用于设置报警温度的加和减。

见下面报警流程图模块及程序。

二、硬件电路原理描述见附录1