温度检测报警器

目录

摘要 (1)

1．引言 (1)

1.1课题背景 (1)

1.2研究内容和意义 (2)

2．芯片介绍 (3)

2.1 DS18B20概述 (3)

2.2 AT89C51概述 (5)

3．系统硬件设计 (6)

3.1 单片机最小系统的设计 (6)

3.2 温度采集电路 (6)

3.3 液晶模块简介 (7)

4.设计框图 (7)

4.1程序流程图 (7)

4.2电路仿真图 (8)

5.仿真与测试 (8)

5.1低于下限 (8)

5.2高于上限 (9)

6.实物图 (9)

6.1整体连接图 (9)

6.2实体测试图 (10)

总结 (10)

致谢 (11)

参考文献 (11)

附录 (12)

附录A：原器件清单 (12)

附录B：源程序 (12)

温度检测报警器

摘要随着时代的进步和发展，温度的测试已经影响到我们的生活、工作、科研、各个领域，已经成为了一种非常重要的事情，因此设计一个温度测试的系统势在必行。本次课程设计主要介绍基于AT89C51单片机的数字温度报警器系统。DS18B20与AT89C51结合实现简单温度报警系统，该系统结构简单，抗干扰能力强，适合于恶劣环境下进行现场温度测量，有广泛的应用前景。

利用数字温度传感器DS18B20开发测温系统的过程，重点对传感器在单片机下的硬件连接，软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析，对各部分的电路也一一进行了介绍，该系统可以方便的实现温度的采集和报警，并可以根据需要调节上下限报警温度（0~99℃，精度为1℃），它使用起来相当方便，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点，适合于我们日常生活和工、农业生产中的温度测量，也可以当作温度处理模块潜入其他系统中，作为其他主系统的辅助扩展。

关键字：AT89C51单片机温度传感器DS18B20 温度测量

1．引言

1.1课题背景

温度是工业对象中主要的被控参数之一，如冶金、机械、食品、化工各类工业生产中，广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等，对工件的温度处理要求严格控制。随着科学技术的发展，要求温度测量的范围向深度和广度发展，以满足工业生产和科学技术的要求。

基于AT89C51单片机提高了系统的可移植性、扩展性，利于现代测控、自动化、电气技术等专业实训要求。以单片机为核心设计的温度报警器，具有安全可靠、操作简单方便、智能控制等优点。

温度对于工业生产如此重要，由此推进了温度传感器的发展。温度传感器主要经过了三个发展阶段：

（1）模拟集成温度传感器。该传感器是采用硅半导体集成工艺制成，因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器。此种传感器具有功能单一(仅测量温度)、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等特点，适合远距离测温、控温，不需要进行非线性校准，外围电路简单。它是目前在国内外应用最为普遍的一种集成传感器，典型产品有AD590、AD592、TMP17、LM135等；

（2）模拟集成温度控制器。模拟集成温度控制器主要包括温控开关、可编程温度控制器，典型产品有LM56、AD22105和MAX6509。某些增强型集成温度控制器(例如TC652/653)中还包含了A/D转换器以及固化好的程序，这与智能温度传感器有某些相似之处。但它自成系统，工作时并不受微处理器的控制，这是二者的主要区别；

（3）智能温度传感器 (亦称数字温度传感器)。智能温度传感器是在20世纪90年代中期问世的，其内部都包含温度传感器、A/D转换器、信号处理器、存储器(或寄存器)和接口电路。有的产品还带多路选择器、中央控制器(CPU)、随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。智能温度传感器的特点是能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器(MCU)；并且它是在硬件的基础上通过软件来实现测试功能的，其智能化程度也取决于软件的开发水平。

1.2研究内容和意义

本温度报警器以AT89C51单片机为控制核心,由一数字温度传感器DS18B20测量被控温度。当被测量值超出预设范围1℃则发出警报，适用于大多数工业生产以及教育教学领域。

温度是一种最基本的环境参数，它是与人类的生活、工作关系最密切的物理量，也是各门学科与工程研究设计中经常遇到和必须精确测量的物理量。从工业炉温、环境气温到人体温度；从空间、海洋到家用电器，各个技术领域都离不开测温和控温。因此，研究温度的测量和控制方法具有重要的意义。

图1设计原理

2．芯片介绍

2.1 DS18B20概述

DS18B20是Dallas公司继DS1820后推出的一种改进型智能数字温度传感器，与传统的热敏电阻相比，只需一根线就能直接读出被测温度值，并可根据实际需求来编程实现9~12位数字值的读数方式。

2.1.1 DS18B20封装形式及引脚功能

图2 DS18B20封装形式和引脚功能

如图2所示，DS18B20的外形如一只三极管，引脚名称及作用如下：

GND:接地端。

DQ：数据输入/输出脚，与TTL电平兼容。

VDD：可接电源，也可接地。因为每只DS18B20都可以设置成两种供电方式，即数据总线供电方式和外部供电方式。采用数据总线供电方式时VDD接地，可以节省一根传输线，但完成数据测量的时间较长；采用外部供电方式则VDD接+5V，多用一根导线，但测量速度较快。

2.1.2 DS18B20供电方式

DS18B20可以采用外部电源供电和寄生电源供电两种模式。外部电源供电模式是将DS18B20的GND直接接地，DQ与但单总线相连作为信号线，VDD与外部电源正极相连。

2.1.3 DS18B20的测温原理

DS18B20的测温原理如图3所示, 其主要由斜率累加器、温度系数振荡器、减法计数器、温度存储器等功能部件组成。

图3 DS18B20的测温原理

DS1820 是这样测温的：用一个高温度系数的振荡器确定一个门周期，内部计数器在这个门周期内对一个低温度系数的振荡器的脉冲进行计数来得到温度值。计数器被预置到对应于-55℃的一个值。如果计数器在门周期结束前到达0，则温度寄存器（同样被预置到-55℃）的值增加，表明所测温度大于-55℃。同时，计数器被复位到一个值，这个值由斜坡式累加器电路确定，斜坡式累加器电路用来补偿感温振荡器的抛物线特性。然后计数器又开始计数直到0，如果门周期仍未结束，将重复这一过程。