温度报警器 终极版.

温度报警器

参赛者：徐维 65110412

孟小威 65110215

张博 65110206

作品类别：基础电子技术运用类

摘要

在现代化生产中，需要对周围环境的温度进行监测和控制。本小组针对温控报警问题展开思考，设计一个能根据需求在规定温度进行报警并通过液晶显示的装置。该装置使用51单片机，同时运用温度传感器，LCD1602 液晶显示等模块来实现对温度的检测和报警的功能。课题经实验验证达到设计要求，具有一定的实用价值和推广价值。该作品使用液晶显示，可以清晰地显示当前的温度，使使用者使用时不会出错，安全可靠，可用于各种食品储存室，植物养殖所，易燃物品存放处等地方，使用性很高。

目录

引言

一、方案设计1

1、方案选择

2、方案论证确定

二、总体设计 1

三、单元电路（或软件模块）设计 2

四、单元电路测试 6

五、整体测试 8

六、附录 8

七、参考文献 10

一、方案设计

1、方案选择：

为实现温度报警的功能，可用多种方式实现，在此列出三种方案以供选择。

方案一：利用温感电阻，将温度信号转化成电信号，使蜂鸣器发声。

方案二：利用温度传感装置，感应温度并传入STC51单片机，使信号转化，引起蜂鸣器发声。

方案三：对方案二的升级，通过感应温度后，利用STC51单片机使液晶读出温度，使工作人员实现对温度的精确控制，以便调试。

2、方案论证确定：

方案一简单，不需要特定装置，但对温度要求比较严格，无法实现精确控制;方案三和方案二相比有更完善的功能，但方案三能准确读出温度，故选择方案三。

二、总体设计

本装置采用STC51单片机，分成电源模块、温度传感模块、单片机控制模块、蜂鸣器发声模块四部分。

①电源模块为装置提供5V电压，5V电压用于向单片机控制模块和温度传感模块以及蜂鸣器发声模块供电；

②温度传感模块将温度信号交给单片机处理后，使液晶和蜂鸣器正常实现功能

③单片机控制模块接收到温度传感模块传来的低电平后控制LCD1602 液晶显示出温度，当温度达到27℃ 时，单片机控制蜂鸣器报警，等待人为复位，人们按键复位后可重新开始感受温度。单片机与蜂鸣器之间用CMOS器件和三极管连接，，实现单片机控制蜂鸣器发声的起止。

④蜂鸣器发声模块由5V电源供电。

装置设计总流程图：

图1

三、单元电路（或软件模块）设计

1、电源模块：

图2

电源采用220V/5V变压器，由一个2A整流桥构成一个整流电路，之后用一个1000微法和0.1微法的电容构成滤波电路，7805及周边元件构成稳压电路，再经由电容滤波输出直流电压，发光二极管构成指示灯作用（附图2）。

2、温度传感模块：

图3

低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响，产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器，高温度系数晶振随温度变化其震荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器的脉冲输入，当计数门打

开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲后进行计数，进而完成温度测量。（附图3）。

3、单片机模块：

图4

单片机模块主要包括STC51单片机最小系统（单片机+晶振电路+复位电路）、LCD1602液晶、74HC04器件3个部分组成（附图4）：

①本次采用STC51单片机，单片机是一种集成在电路芯片，是采

4

用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU 随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。单片机集成度高。单片机包括CPU、4KB 容量的ROM（8031 无）、128 B容量的RAM、 2个16位定时/计数器、4个8位并行口、全双工串口行口。系统结构简单，使用方便，实现模块化; 单片机可靠性高，可工作到10^6 ~10^7小时无故障;

处理功能强，速度快。STC公司的单片机主要是基于8051内核,是新一代增强型单片机,指令代码完全兼容传统8051,速度快8~12倍,带ADC,4路PWM,双串口,有全球唯一ID号,加密性好，抗干扰强。通常单片机有最小系统，也就是单片机可工作的最小配置，包括复位端和是终端（如图4所示）本次设计就是基于这个最小系统而设计的。

②LCD1602液晶接收STC51单片机传出的信号，来显示温度数值；

③74HC04是高速的硅栅CMOS器件,并兼容低功耗肖特基的TTL

4、蜂鸣器发声模板;

蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电,蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA”（旧标准用“FM”、“LB”、“JD”等）表示。采用压电式蜂鸣器，压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发

光二极管。（如图6）

图6

四、单元电路测试

1、电源：

电源：该电路采用7805芯片，输出直流5V电压；

调试过程中发现的主要问题有以下几个：

①整流电路进行连接时整流桥的正负两端接反，导致指示灯一直

不亮，电路无输出；

②二极管接反，导致二极管不发光，无法得知是否有电压输出，变压效果是否成功

2、温度传感：

①温度传感装置（共3个接线柱，GND，DQ，Vcc）地线和正极接反，不正常工作，蜂鸣器一直响

②三极管3个脚接错，温度传感装置失去作用，电路不随温度发生改变

3、单片机模块：

单片机采用STC89C５１，调试时遇到问题是：

①最小系统：晶振前电容先使用的是两个47pf电容，单片机不工作，经查阅资料发现电容必须为22pf～30pf，且需两个一样;使能端即31脚最初没有接高电平，导致片内ROM读不出来；

②LCD1602液晶：将单片机直接与其连接时液晶不显示数值，液晶1，3脚接的滑变电阻阻值不合适，是显示屏的对比度不合适。五、整体测试:

将各模块连接完成后进行整体测试：当在室温时，液晶正常显示度数，蜂鸣器不发声，当用手加热温度感应装置后至27 ℃后，液晶