温度检测及报警系统

目录一、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：控制部分报警部分2.1控制部分控制部分是采用单片机STC89C522.1.1 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COMOS 的微处理器，俗称单片机。

该器件采用 ATMEL 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：C1+Vw V+ Gbin C1- Tlaut C2+ RimCZ Rlout V- Tlin T2ont T2inR2out11T T 2 3 4 5 6 7 ■- Orf e- -11 - ■ -■ - ■ ■BWHPPPPPP p PRESETRD WRFSEN17INTI RXDTXD_ ALSPIIO U F I -00010203040506 p p p p p p PP加21222324252627PPPPPPPP12T T(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 本系统的复位电路采用图4-2 (b )上电复位方式2.1.3 STC89C52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 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。

PO D~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 〜P2.7P3 口（ Pin10 〜Pin17 ) : 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6MHz 晶振，能保证复 WoeVer(c )按键脉冲复位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 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0-24MHZ2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GND I/O UEDPR-35封装Vcc NC NCDS18B20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CPU2.2.4 DS18B20 的初始化2.2.5 DS18B20 的写操作2.2.6 DS18B20 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2.4报警部分见下面报警流程图模块及程序三、硬件设计 电路原理图如下:DS18B20与单片机之间用单总线传输； DS18B20的数据口与单片机的P1A 7相连；液晶LCD1602的RS 、R/W 和E 分别于单片机的P A 4> 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FJFJFJR^iiKK----- ~ 24 空I -工[lA JJl 2R1 l(W程序流程图：主程序流程图N跳出--------DS18B2 0数据采集流程图进入设置模式（按键）调用DS18B20模块二Temp>=TH||Tempv=TL?N温度显示报警（LED亮，蜂鸣器响）报警模块流程图源程序：#in clude<reg51.h>#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=P2A 1; sbit K3=P2A2; sbit LED=P1A0； sbit beep 二PM5;un sig ned char code str1[]={"temperature is:"}; un sig ned char code str2[]={" "}; uchar code LCD10[10]={"0123456789"};uchar data disdata[16]={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)/延时 1 毫秒{un sig ned int i,j; for(i=0;i<ms;i++) for(j=0;j<100;j++); }void delay1( uint z) {uint x,y;for(x=z;x>0;x--) for(y=110;y>0;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 ---------- *I delay1ms(1); EN=1;delay1ms(1); EN=0; }void wr_dat( un sig ned char dat)I 写 数据 III********************* *LCD 显示模块 ***********************{ delaylms(l);;RS=1; RW=0; EN=O; P0=dat; delay1ms(1); EN=1;delay1ms(1); EN=0; }void lcd 」nit()〃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 { _lcd 」n it();wr_com(0x80); display(str1); wr_com(0xC0); display(str2); }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******************* DS18B20 测温模块 ********************** /* ---------- LCD 数据传送口 -------- */delay_18B20(4); 〃延时DQ = 0; //DQ 拉低delay_18B20(100); //精确延时大于480us DQ = 1; // 拉高delay_18B20(40);}uchar ds1820rd(){ un sig ned char i=0;un sig ned char dat = 0;for (i=8;i>0;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; i>0; i--){ DQ = 0;DQ = wdata&0x01; delay_18B20(10);DQ = 1;wdata>>=1;}}read_temp(){uchar a,b;ds1820rst(); ds1820wr(0xcc);〃ds1820wr(0x44);〃d s _k 82o 「s o 八 ds —k820w 「(0xcc)y/ ds —k820w 「(0xbe)y/ aHds —k820「d()八buds1820「dpfva-ueub-fva -u e A A H o?fva-ueAva-ue-B ifava-uecoxoffoff-agHO八 e-se□va-ueH 〜fva-ue+n ff-agH —k八f v a _u e A v a _u e *(p 625)y /»^la wrefurnava-ue)八void ds1820disp()畜w血和引宀ucha 二disdaarnllfva_ue%1000/100+0x30w-Hi 選 disdaar〔2llfva_ue%100/10+0x 30w->l?p 選 disdaarsAva-ue%10+0x30y/<b^^ disdas-ollLCDlsupnum/l 0" disdas-uo HLC D —k supnum%6 八 d isdas-u 4HL CD l sd ownn u m/10」八 disdas-u5HLCD1sdownnum%—k0」八 if(ff-agHHO)//+宀 disdas-0llfva-ue/1000+0x30y/iElaw^引珂应選e-se宀d i s d a ar o ll o x 2d y /m la w 和引m <4nwrlcom(oxco)八f or ("0x 16T +)宀wr_daf(disdafa三)八temp二tvalue/10; 〃报警温度还原}******************* /****************** 卜K日］号土显-void key(void){if(K1==O) //模式选择{delay1(5);if(K1==0){flat++;while(!K1);if(flat==1) // 上限调节{wr_com(0x80+0x40+9);wr_com(0x0c); //光标显示闪烁} _if(flat==2) // 下限{wr_com(0x80+0x40+14);} _if(flat==3) 〃退出模式{flat=0; wr_com(0x0c);} _}}if(flat!=0){if(K2==0) ////+++++++++++++++++++++{delay1(5);if(K2==0){while(!K2);if(flat==1){upnu m++;if(upnu m==65) // 最高温度值+upnum=35;wr_com(0x80+0x40+9);}if(flat==2){dow nnu m++;if(downnum==20) //最底温度值-dow nnum=3;wr_com(0x80+0x40+14);} _}} if(K3==0) //// ------------------{delay1(5);if(K3==0){while(!K3);if(flat==1){upnu m--;if(up nu m==35) //最高温度值upnum=65;wr_com(0x80+0x40+9);}if(flat==2){dow nnu m--;if(downnum==3) //最底温度值-dow nnum=20;wr_com(0x80+0x40+14);} _}void compare(void){if(temp>=up nu m||temp<=dow nnum) {beep=0;LED=0;}else{beep=1;LED=1;}}P函^数************************* /************************main voidmai n(){ini t_play();〃初始化显示flat=0;upnum=30;downnum=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。