温度监控系统课程设计报告

温度监控系统课程设计报告

1 设计背景

1.1 设计目的及意义

随着现代计算机和自动化技术的发展，作为各种信息的感知、采集、转换、传输相处理的功能器件，温度传感器的作用日益突出，成为自动检测、自动控制系统和计量测试中不可缺少的重要技术工具，其应用已遍及工农业生产和日常生活的各个领域。本设计就是为了满足人们在生活生产中对温度测量系统方面的需求。

（1）在学习了课程后，为了加深对理论知识的理解，学习理论知识在实际中的运用，培养动手能力和解决实际问题的经验。

（2）通过实验提高对单片机的认识，提高软件调试能力。

（3）进一步熟悉和掌握单片机的结构及工作原理，通过课程设计，掌握以单片机核心的电路设计的基本方法和技术。

（4）通过实际程序设计和调试，逐步掌握模块化程序设计方法和调试技术。

（5）熟悉温度控制的工作原理，选择合适的元件，绘制系统电路原理图，运用单片机原理及其应用，进行软硬件系统的设计和调试，加深对单片机的了解和运用，进而提高自己的应用知识能力、设计能力和调试能力。

1.2 总体设计思路

本设计以单片机为基础，温度监控系统大致上可以分为以下几个步骤：

1.2.1系统分析过程

（1）根据系统的目标，明确所采用温度监控系统的目的和任务。

（2）确定系统所在的工作环境。

（3）根据系统的工作要求，确定系统的基本功能和方案。

1.2.2 系统设计内容

(1）构思设计温度监控系统的工作流程。

（2）对要求设计的系统进行功能需求分析，考虑多种设计方案，比较各方案的特点，并确定合理可行的方案，并设计相应的功能结构。

（3）根据系统的控制要求，选择合适型号的芯片及元器件。

(4) 设计以单片机为核心的控制程序。

(5) 电路板及其结构的设计。

(6) 进行系统的调试，完成最终的设计。

2 总体设计方案设计

2.1 系统框图

本设计为无线电控制电路，系统框图如下所示： 图1-1 系统框图

2.2 系统功能

此设计以单片机为核心的温度监控系统，其功能是：平常状态下可以做温度计使用。当温度超过预设温度时二极管会闪烁报警，当温度降下时二极管则停止闪烁。

电路设计及功能如下所述：

本设计大体可分为三个部分，即温度采集，数码显示，报警电路。温度采集部分利用DS18B20进行温度采集，感知温度，后数码显示出温度，若温度超过了预设温度报警电路则启亮发光二极管，闪烁。整体电路图如下所示：

图2-5 温度监控系统电路图

复位电路 晶振电路 报警电路 单片机AT89C51 温度传感器 显示电路

3 系统的软件结构设计

3.1 设计的流程图

3.2 系统部分程序设计及分析

3.2.1 复位子程序

(1)主机将信号线置为低电平，时间为480-960uS。

(2)主机将信号线置为高电平，时间为15-60uS。

(3)DS18B20发出60-240uS的低电平作为应答信号，主机收到此信号才操作。

复位子程序如下所示：

char fuwei(void)

{

unsigned char i;

s=0;

for(i=255;i>0;i--);

s=1;

for(i=200;i>0;i--);

}

3.2.2 读子程序

(1)主机将信号线从高电平拉至低电平1uS以上，再升为高电平，产生读起始信号。

(2)从主机将信号线从高电平拉至低电平15-60uS的时间内，DS18B20将数据放到信号线上,完成1个读周期。

(3)在开始另一个读周期前，必须有1uS以上的高电平恢复期。

读子程序如下所示：

unsigned char duchu(void)

{

unsigned char i,j,t=0,w=1;;

for(i=0;i<8;i++)

{

t=t>>1;

s=0;

_nop_();

_nop_();

s=1;

for(j=10;j>0;j--);

if(s==1)

t=t|0x80;

else

t=t|0x00;

for(j=100;j>0;j--);

}

return(t);

}

3.2.3 写子程序

(1)主机将信号线从高电平拉至低电平，产生写起始信号。

(2)从信号线的下降沿开始，在15-60uS的时间内，DS18B20对信号线检测，如高则写1，低则写0，完成1个写周期。

(3)在开始另一个写周期前，必须有1uS以上的高电平恢复期。

写子程序如下所示：

unsigned char xieru(unsigned char o)

{

char i,j;

for(i=0;i<8;i++)

{

if((o&0x01)==0)

{

s=0;

for(j=35;j>0;j--);

s=1;

}

else

{

s=0;

for(j=2;j>0;j--);

s=1;

for(j=33;j>0;j--);

}

o=o>>1;

}

}

3.2.4 其他程序

本设计中除了上述三个子程序外，还涉及到显示程序，数据处理程序，中断程序和延时程序等，由于篇幅原因不作具体介绍.

4 结论

通过这次毕业设计，提升了我的自学能力，通过不断的查阅资料，通过老师的不断讲解，来解决其中遇到的困难，比如如何解决DS18B20控制问题，如何解决报警问题等。

本文所讨论的设计采用了AT89C51单片机作为系统的中央控制单元，DS18B20作为温度采集器，并结合软件编程，实现温度传感电路与单片机的结合。该系统具有更高速、更灵敏、更简捷地获取被分析、检测、控制对象的温度信息的能力，同时具有良好的抗干扰及环境适应能力（测温范围-55 ℃~+ 125 ℃）。因其体积小，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，且系统结构较为简单，可大规模的采用，成本低廉。