温度报警电路的设计
1设计要求
1. 报警器的报警温度可调，温度测量范围：15℃～30℃
2. 具有超出上下限报警功能
3. 允许误差±1℃
4. 利用数码管显示温度值
2 系统方案比较、设计与论证
2.1 总体设计框图
该设计框图由七个部分组成，其关系如下图1所示 图1
2.2 主控制器模块 方案1：
采用可编程逻辑器件CPLD 作为控制器。CPLD 可以实现各种复杂的逻辑功能、规模大、密度高、体积小、稳定性高、IO 资源丰富、易于进行功能扩展。采用并行的输入输出方式，提高了系统的处理速度，适合作为大规模控制系统的控制核心。但本系统不需要复杂的逻辑功能，对数据的处理速度的要求也不是非常高。且从使用及经济的角度考虑我们放弃了此方案。 方案2：
采用STC89C52单片机作为整个系统的核心，用其控制温度报警功能，以实现其既定的性能指标。充分分析我们的系统，其关键在于实现温度的自动显示并报警功能，而在这一点上，单片机就显现出来它的优势——控制简单、方便、快捷。这样一来，单片机就可以充分发挥其资源丰富、有较为强大的控制功能及可位寻址操作功能、价格低廉等优点。STC89C52单片机具有功能强大的位操作指令，I/O 口均可按位寻址，程序空间多达8K ，对于本设计也绰绰有余，更可贵的是STC89C52单片机价格非常低廉。
温度传感器
按键控制 复位电路 单
片机
报警电路 数码管显示屏 蜂鸣报警器
2.3 温度测量
方案1：
采用数字温度芯片DS18B20 测量实际温度，输出信号全数字化。便于单片机处理及控制，省去传统的测温方法的很多外围电路。且该芯片的物理化学性很稳定，它能用做工业测温元件，此元件线形较好。在0—100 摄氏度时，最大线形偏差小于1 摄氏度。DS18B20 的最大特点之一采用了单总线的数据传输，由数字温度计DS18B20和微控制器STC89C52构成的温度测量装置,它直接输出温度的数字信号,可直接与计算机连接。这样,测温系统的结构就比较简单,体积也不大。采用51 单片机控制，软件编程的自由度大，可通过编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制，而且体积小，硬件实现简单，安装方便。既可以单独对多DS18B20控制工作，还可以与PC 机通信上传数据，另外STC89C52在工业控制上也有着广泛的应用，编程技术及外围功能电路的配合使用都很成熟。
方案2:
采用热电偶温差电路测温，温度检测部分可以使用低温热偶，热电偶由两个焊接在一起的异金属导线所组成（如下图），热电偶产生的热电势由两种金属的接触电势和单一导体的温差电势组成。通过将参考结点保持在已知温度并测量该电压，便可推断出检测结点的温度。数据采集部分则使用带有A/D 通道的单片机，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D 转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来。热电偶的优点是工作温度范围非常宽，且体积小，但是它们也存在着输出电压小、容易遭受来自导线环路的噪声影响以及漂移较高的缺点，并且这种设计需要用到A/D 转换电路，感温电路比较麻烦。
图2 热电偶电路图
从以上两种方案，容易看出方案二的测温装置可测温度范围宽、体积小，但是线性误差较大。方案一的测温装置电路简单、精确度较高、实现方便、软件设计也比较简单，故本次设计采用了方案一。
2.4 设置温度
方案1：
采用键盘输入设置温度，键盘则可以用4个按键，一个复位键，一个功能设定键，一个加减一个减键。四个键比较常用，而且用到的接口得到了极好的利用，仅需要4个接口。
方案2:
可采用4*4矩阵键盘，该键盘需要8个接口，而我们不需这么多键。
综上所述，我们选择第一种方案。
2.5 显示模块
方案1：
用数码管进行显示。数码管由于显示速度快，使用简单，显示效果简洁明了而得到了广泛应用。
方案 2：
用LCD液晶进行显示。LCD由于其显示清晰，显示内容丰富、清晰，显示信息量大，使用方便，显示快速而得到了广泛的应用。单对于此系统我们不需要显示丰富的内容，而且LCD液晶价格贵，因此我们选择了此方案。
综上所述我们选择方案1
2.6电源选取
由于本系统采用电池供电，我们考虑了如下几种方案为系统供电。
方案1：
采用5V蓄电池为系统供电。蓄电池具有较强的电流驱动能力以及稳定的电压输出性能。但是蓄电池的体积过于庞大，在小型电动车上使用极为不方便。因此我们放弃了此方案。
方案2：
采用3节1.5 V干电池共4.5V做电源，经过实验验证系统工作时，单片机、传感器的工作电压稳定能够满足系统的要求，而且电池更换方便。
综上所述采用方案2
3 系统器件选择
温度传感器的选择
由于传统的热敏电阻等测温元件测出的一般都是电压，再转换成对应的温度，需要比较多的外部元件支持，且硬件电路复杂，制作成本相对较高。这里采用DALLAS公司的数字温度传感器DS18B20作为测温元件。
图3外部封装形式图4 传感器电路图
4 硬件实现及单元电路设计
4.1 主控制模块
主控制最系统电路如图4所
图5 单片主控电路
4.2 显示模块电路
显示采用四位数码管显示，当位选打开时，送入相应的段码，则相应的数码管打开，关掉位选，打开另一个位选，送入相应的段码，则数码管打开，而每次打开关掉相应的位选时，时间间隔低于20ms，从人类视觉的角度上看，就仿佛是全部数码管同时显示的一样。显示电路如图5
图6 数码管显示
4.3 数码管显示驱动电路
三极管8550来驱动4位数码管，不仅简单，而且价格便宜。
图7 驱动电路
4.4 温度传感器(DS18B20)电路
4.4.1DS18B20基本介绍
DS18B20是美国DALLAS半导体公司推出的第一片支持“一线总线”接口的温度传感器，它具有微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强、易配微处理器等优点，可直接将温度转化成串行数字信号处理器处理。
DS18B20进行精确的温度转换，I/O线必须保证在温度转换期间提供足够的能量，由于每个DS18B20在温度转换期间工作电流达到1mA，当几个温度传感器挂在同一根I/O线上进行多点测温时，只靠4.7K上拉电阻就无法提供足够的能量，会造成无法转换温度或温度误差极大。
因此，下图电路只适应于单一温度传感器测温情况下使用，不适宜采用电池供电系统中。并且工作电源VCC必须保证在5V，当电源电压下降时，寄生电源能够汲取的能量也降低，会使温度误差变大。
图8 温度传感器电路引脚图
4.4.2DS18B20控制方法
DS18B20有六条控制命令：
1温度转换 44H 启动DS18B20进行温度转换
2读暂存器 BEH 读暂存器9个字节内容
3写暂存器 4EH 将数据写入暂存器的TH、TL字节
4复制暂存器 48H 把暂存器的TH、TL字节写到E2RAM中
5重新调E2RAM B8H 把E2RAM中的TH、TL字节写到暂存器TH、TL字节
6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
4.4.3 DS18B20供电方式
DS18B20可以采用两种方式供电，一种是采用电源供电方式，此时DS18B20的1脚接地，2脚作为信号线，3脚接电源。另一种是寄生电源供电方式，如图3.1所示单片机端口接单线总线，为保证在有效的DS18B20时钟周期内提供足够的电流，可用一个三极管来完成对总线的上拉。本设计采用电源供电方式， P2.2口接单线总线为保证在有效的DS18B20时钟周期内提供足够的电流，可用一个上拉电阻和STC89C52的P2.2来完成对总线的上拉。当DS18B20处于写存储器操作和温度A/D变换操作时，总线上必须有强的上拉，上拉开启时间最大为10 μs。采用寄生电源供电方式是VDD和GND端均接地。由于单线制只有一根线，因此发送接收口必须是三状态的。主机控制DS18B20完成温度转换必须经过3个步骤：
●初始化。
●ROM操作指令。
●存储器操作指令。
4.6 声光报警电路
电路如图8主要是用来设定温度报警温度的、有高温和低温报警。
图9 蜂鸣器、发光二极管驱动引脚图
5 系统软件设计
5.1 程序结构分析
主程序调用了3个子程序，分别是数码管显示程序、温度信号处理程序、按键设定报警温度程序。温度信号处理程序：对温度芯片送过来的数据进行处理，进行判断和显示。数码管显示程序：向数码管的显示送数，控制系统的显示部分。按键设定程序：可以设定低温和高温报警可精确到0.1度。
5.2 系统程序框图
主程序的主要功能是负责温度的实时显示、读出并处理DS18B20的测量的当前温度值，温度测量每1s进行一次。这样可以在一秒之内测量一次被测温度，主程序的主要功能是负责温度的实时显示，读出并处理DS18B20的当前温度值，与
设定的报警温度比较，其程序流程见图9所示。
通过调用读温度子程序把存入内存储中的整数部分与小数部分开分存放在不的的两个单元中，然后通过调用显示子程序显示出来。
初始化
调用显示子程序
1s到？
初次上电
读出温度值
温度计算处理
显示数据刷新
发温度转换开始命令
图10 DS18B20温度流程图
5.2.1 DS18B20初始化程序流程图
在DS18B20工作之前需要进行初始化，流程图如下：
发复位命令
发跳过ROM命令
初始化成功
结束
图11 初始化程序流程图
5.2.2 读温度子程序流程图
读温度子程序的主要功能是从DS18B20中读出温度数据，移入温度暂存器保存。其程序流程图如下：
发复位命令
发跳过ROM命令
发读取温度命令
移入温度暂存器
结束
图12 温度子程序流程图
6 课程设计总结
通过这次的课程设计的过程，我自己对整个电路系统的结果还是比较满意，也是自己第一次没有依靠整体的从网络上进行复制粘贴，而是自己去设计连图并且进行测试，最后的功能大致是实现了，并且七段数码管达到了更换显示循环数。并且在高温的时候控制了两个LED灯组的开关问题，但是整个的电路设计上也存在很多的缺点，比图整个的电路过于繁琐，需要两个热敏电阻，增加了电路制作的成本，并且七段数码管没能在自后红的LED亮起来的时候进行清零。并且整个的电路接线过多，元器件过多，链接复杂所以我自己认为我的这个设计还需要再加改进。
7 课程设计心得
自这次的课程设计的作业过程中，自己从最先开始的对整个的课题开始构思再到整个课题的模块分析，到最后的借助protel这款软件进行电路绘制，这也是自己第一次完全靠自己而不依赖于网络的一次课程设计，在这个期间我觉得自己还是学到了很多的知识，想了很多的办法并且在这期间对自己所学的几门电路的知识进行了巩固。但是整个的电路在设计的时候也存在很多的不足，整个的电路过于复杂，并且需要两套不同的温控感应装置使得实际成本会增高，而且最后的再超高温的时候数码显像管没能达到清零的作用，所以还是很遗憾，不过相信在以后更多的见到电路以后可以克服这个问题，使得整个的电路可以更加的简洁，更加的实用。
参考文献
1 单片机原理及应用(第二版). 北京:电子工业出版社,2002
2 单片机高级教程. 北京:北京航空大学出版社,2000
3 传感器技术与应用.北京机械工业出版社,2002
4 51单片机C语言应用开发技术大全，北京：人民邮电出版社，2008
5 C程序设计．北京：清华大学出版社，2007；
6 MCS-51 单片机原理及嵌入式系统应用[M]．西安：西安电子科技大学出版社
附录1 整体电路原理图
附录2 部分源程序
#include
#include "eepom52.h"
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
//数码管段选定义0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 uchar code smg_du[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,
0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e,0xff};
//数码管位选定义
uchar code smg_we[]={0xef,0xdf,0xbf,0x7f};
uchar dis_smg[8] = {0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8};
uchar smg_i = 3; //显示数码管的个位数
sbit dq = P2^4; //18b20 IO口的定义
sbit beep = P2^5; //蜂鸣器IO口定义
uchar a_a;
uint temperature ; //
bit flag_300ms ;
uchar key_can; //按键值的变量
uchar menu_1; //菜单设计的变量
uint t_high = 300,t_low = 100;
bit flag_lj_en; //按键连加使能
bit flag_lj_3_en; //按键连3次连加后使能加的数就越大了
uchar key_time,flag_value; //用做连加的中间变量
bit key_500ms ;
uchar flag_clock;
uchar zd_break_en,zd_break_value; //自动退出设置界面
/***********************1ms延时函数*****************************/ void delay_1ms(uint q)
{
uint i,j;
for(i=0;i for(j=0;j<120;j++); } /***********************小延时函数*****************************/ void delay_uint(uint q) { while(q--); } /***********************数码显示函数*****************************/ void display() { uchar i; for(i=0;i { P3 = smg_we[i]; //位选 P1 = dis_smg[i]; //段选 delay_1ms(1); P3 = 0xff; //位选 P1 = 0xff; //消隐 } } /******************把数据保存到单片机内部eepom中******************/ void write_eepom() { SectorErase(0x2000); byte_write(0x2000, t_high % 256); byte_write(0x2001, t_high / 256); byte_write(0x2002, t_low % 256); byte_write(0x2003, t_low / 256); byte_write(0x2055, a_a); } /******************把数据从单片机内部eepom中读出来*****************/ void read_eepom() { t_high = byte_read(0x2001); t_high <<= 8; t_high |= byte_read(0x2000); t_low = byte_read(0x2003); t_low <<= 8; t_low |= byte_read(0x2002); a_a = byte_read(0x2055); } /***********************18b20初始化函数*****************************/ void init_18b20() { bit q; dq = 1; //把总线拿高 delay_uint(1); //15us dq = 0; //给复位脉冲 delay_uint(80); //750us dq = 1; //把总线拿高等待 delay_uint(10); //110us q = dq; //读取18b20初始化信号 delay_uint(20); //200us dq = 1; //把总线拿高释放总线 } /*************写18b20内的数据***************/ void write_18b20(uchar dat) { uchar i; for(i=0;i<8;i++) { //写数据是低位开始 dq = 0; //把总线拿低写时间隙开始 dq = dat & 0x01; //向18b20总线写数据了 delay_uint(5); // 60us dq = 1; //释放总线 dat >>= 1; } } /*************读取18b20内的数据***************/ uchar read_18b20() { uchar i,value; for(i=0;i<8;i++) { dq = 0; //把总线拿低读时间隙开始 value >>= 1; //读数据是低位开始 dq = 1; //释放总线 if(dq == 1) //开始读写数据 value |= 0x80; delay_uint(5); //60us 读一个时间隙最少要保持60us的时间} return value; //返回数据 } /*************读取温度的值读出来的是小数***************/ uint read_temp() { uint value; uchar low; //在读取温度的时候如果中断的太频繁了，就应该把中断给关了，否则会影响到18b20的时序 init_18b20(); //初始化18b20 write_18b20(0xcc); //跳过64位ROM write_18b20(0x44); //启动一次温度转换命令 delay_uint(50); //500us init_18b20(); //初始化18b20 write_18b20(0xcc); //跳过64位ROM write_18b20(0xbe); //发出读取暂存器命令 EA = 0; low = read_18b20(); //读温度低字节 value = read_18b20(); //读温度高字节 EA = 1; value <<= 8; //把温度的高位左移8位 value |= low; //把读出的温度低位放到value的低八位中 value *= 0.625; //转换到温度值小数 return value; //返回读出的温度带小数 } /*************定时器0初始化程序***************/ void time_init() { EA = 1; //开总中断 TMOD = 0X01; //定时器0、定时器1工作方式1 ET0 = 1; //开定时器0中断 TR0 = 1; //允许定时器0定时 } /****************独立按键处理函数************************/ void key() { static uchar key_new = 0,key_old = 0,key_value = 0; if(key_new == 0) { //按键松开的时候做松手检测 if((P2 & 0x0f) == 0x0f) key_value ++; else key_value = 0; if(key_value >= 10) { write_eepom(); key_value = 0; key_new = 1; flag_lj_en = 0; //关闭连加使能 flag_lj_3_en = 0; //关闭3秒后使能 flag_value = 0; //清零 } } else { if((P2 & 0x0f) != 0x0f) key_value ++; //按键按下的时候 else key_value = 0; if(key_value >= 7) { key_value = 0; key_new = 0; flag_lj_en = 1; //连加使能 zd_break_en = 1; //自动退出设置界使能 zd_break_value = 0; //自动退出设置界变量清零} } key_can = 20; if(key_500ms == 1) { key_500ms = 0; zd_break_en = 1; //自动退出设置界使能 zd_break_value = 0; //自动退出设置界变量清零 key_new = 0; key_old = 1; } if((key_new == 0) && (key_old == 1)) { switch(P2 & 0x0f) { case 0x0e: key_can = 4; break; //得到k1键值 case 0x0d: key_can = 3; break; //得到k2键值 case 0x0b: key_can = 2; break; //得到k3键值 case 0x07: key_can = 1; break; //得到k4键值} } key_old = key_new; } /****************按键处理数码管显示函数***************/ void key_with() { if(key_can == 4) { menu_1 ++; if(menu_1 >= 3) { menu_1 = 0; } if(menu_1 == 0) { dis_smg[0] = smg_du[temperature % 10]; //取温度的小数显示 dis_smg[1] = smg_du[temperature / 10 % 10] & 0x7f; //取温度的个位显示 dis_smg[2] = smg_du[temperature / 100 % 10] ; //取温度的十位显示 smg_i = 3; } if(menu_1 == 1) { dis_smg[0] = smg_du[t_high % 10]; //取小数显示 dis_smg[1] = smg_du[t_high / 10 % 10] & 0x7f; //取个位显示 dis_smg[2] = smg_du[t_high / 100 % 10] ; //取low十位显示 dis_smg[3] = 0x89; smg_i = 4; } if(menu_1 == 2) { dis_smg[0] = smg_du[t_low % 10]; //取low小数显示 dis_smg[1] = smg_du[t_low / 10 % 10] & 0x7f; //取个位显示 dis_smg[2] = smg_du[t_low / 100 % 10] ; //取十位显示 dis_smg[3] = 0xc7; smg_i = 4; } } if(menu_1 == 1) //设置高温报警 { if(key_can == 3) { if(flag_lj_3_en == 0) t_high ++ ; //按键按下未松开自动加三次 else t_high += 10; //按键按下未松开自动加三次之后每次自动加10 if(t_high > 990) t_high = 990; dis_smg[0] = smg_du[t_high % 10]; //取小数显示 dis_smg[1] = smg_du[t_high / 10 % 10] & 0x7f; //取个位显示 dis_smg[2] = smg_du[t_high / 100 % 10] ; //取十位显示 dis_smg[3] = 0x89; //H } if(key_can == 1) { if(flag_lj_3_en == 0) t_high -- ; //按键按下未松开自动加三次 else t_high -= 10; //按键按下未松开自动减三次之后每次自动减10 if(t_high <= t_low) t_high = t_low + 1; dis_smg[0] = smg_du[t_high % 10]; //取小数显示 dis_smg[1] = smg_du[t_high / 10 % 10] & 0x7f; //取个位显示 dis_smg[2] = smg_du[t_high / 100 % 10] ; //取十位显示 dis_smg[3] = 0x89; //H } // write_eepom(); } if(menu_1 == 2) //设置低温报警 { if(key_can == 3) { if(flag_lj_3_en == 0) t_low ++ ; else t_low += 10; if(t_low >= t_high) t_low = t_high - 1; dis_smg[0] = smg_du[t_low % 10]; //取小数显示 dis_smg[1] = smg_du[t_low / 10 % 10] & 0x7f; //取个位显示 dis_smg[2] = smg_du[t_low / 100 % 10] ; //取十位显示 dis_smg[3] = 0xc7; //L } if(key_can == 1) { if(flag_lj_3_en == 0) t_low -- ; else t_low -= 10; if(t_low <= 10) t_low = 10; dis_smg[0] = smg_du[t_low % 10]; //取小数显示 dis_smg[1] = smg_du[t_low / 10 % 10] & 0x7f; //取个位显示 dis_smg[2] = smg_du[t_low / 100 % 10] ; //取十位显示 dis_smg[3] = 0xc7; //L } // write_eepom(); } } /****************报警函数***************/ void clock_h_l() { if((temperature <= t_low) || (temperature >= t_high)) { flag_clock = 1; } else { flag_clock = 0; beep = 1; } } void main() { temperature = read_temp(); //先读出温度的值 time_init(); //初始化定时器 read_eepom(); if(a_a == 0xff) //新的单片机初始单片机内问EEPOM { t_high = 300; t_low = 100; a_a = 1; write_eepom(); } delay_1ms(650); temperature = read_temp(); //先读出温度的值 dis_smg[0] = smg_du[temperature % 10]; //取温度的小数显示 dis_smg[1] = smg_du[temperature / 10 % 10] & 0x7f; //取温度的个位显示dis_smg[2] = smg_du[temperature / 100 % 10] ; //取温度的十位显示while(1) { display(); //显示函数 key(); //按键程序 if(key_can < 10) 单片机原理与应用 课程设计报告 课程设计名称：温度报警器设计 专业班级：13计转本 学生姓名：张朝柱肖娜 学号：20130566140 20130566113 指导教师：高玉芹 设计时间：2016-11—2017-12 成绩： 信电工程学院 摘要 2009年6月14日随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活、工作、科研、各个领域，已经成为一种比较成熟的技术。 本文主要介绍了一个基于AT89C52单片机的测温系统，详细描述了利用液晶显示器件传感器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，特别是数字温度传感DS18B20的数据采集过程。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实现温度采集和显示，并可根据需要任意设定上下限报警温度，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嵌入其它系统中，作为其他主系统的辅助扩展。DS18B20与AT89C52结合实现最简温度检测系统，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。 关键词：单片机AT89C51；DS18B20温度传感器；液晶显示LCD1602。 目录 1绪论 (1) 1.1温度报警器简介 (1) 1.2温度报警器的背景与研究意义 (1) 1.3温度报警器的现状及发展趋势 (1) 2 系统整体方案设计 (2) 2.1 设计目标 (2) 2.2系统的基本方案 (2) 2.2.1 系统方案选择 (2) 2.2.2 各模块方案选择 (3) 2.3主要元器件介绍 (3) 2.3.1 STC89C52的简介 (3) 2.3.2 DS18B20的简介 (4) 3 系统的硬件设计与实现 (5) 3.1 系统硬件概述 (5) 3.2主要单元电路的设计 (5) 3.2.1键盘扫描模块电路的设计 (5) 3.2.2单片机控制模块电路的设计 (5) 3.2.3报警模块电路的设计 (6) 3.2.4 LCD1602显示模块电路的设计 (7) 4 系统的软件设计与实现 (8) 4.1 KEIL软件介绍 (8) 4.2系统程序设计流程图 (8) 4.2.1 主程序软件设计 (8) 4.2.2 按键软件设计 (9) 4.2.3 密码设置软件设计 (9) 4.2.4 开锁软件设计 (10) 5 系统仿真设计 (12) 5.1 Proteus 软件介绍 (12) 5.2 Proteus 仿真图 (12) 5.3 硬件调试 (13) 5.4 调试结果 (13) 6 结论 (14) 电子与信息工程系 课程设计报告书 课程名称：温度上下限报警电路 班级：通信工程 学号姓名：^^^^^^^^^^^^^^^ 指导教师：^^^^^^^^^^^^^ 二○一二年六月 一、设计内容 设计并制作完成一个温度上下限报警电路，分设计/仿真和实验/制作两部分完成。 二、技术指标与要求 当被测温度达到或高于上限设定值时，一支红色发光二极管亮；当被测温度达到或低于下限设定值时，另一支绿色发光二极管亮。三、可供主要元件 每台实验箱里内有功能电路和元器件，如差动放大电路，振荡电路，反馈放大电路等可供使用。 四、实验目的 （1）掌握集成运算放大器的工作原理、性能、指标及选择标准和使用方法。 （2）掌握比较器及其辅助电路的组成、工作原理。 （3）掌握气体敏感元件的一般原理、性能、指标及选择标准和使用方法。 （4）掌握简单桥式测量电路的原理、构造。 （5）掌握简单报警电路的构造和原理。 （6）掌握以上电路的设计原则及设计方法并能正确运用。 （7）掌握实际电子线路印刷板的设计原则和方法。 （8）掌握电子线路的一般调试、测试方法 五、实验原理 温度上下限报警电路实验原理图 如图所示，热敏电阻的阻值会随着温度的增加而减小，随着温度的降低而增大。所以随着温度的改变负载电阻R3两端电压也会随着改变，从而进入运放的温变负载电阻R3两端电压也会随着改变，从而进入运放的温度比较电压也发生变化。该设计中我们通过电位器来改变设定电阻R2的阻值从 而改变运放一端输入电压的门限值，设定电阻R2的阻值从而改变运放一端输入电压的门限值，来设定我们所需要的温度检测范围。 (1)LM358相关知识的介绍 LM358 内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。 LM358端口图： （2）电压比较器的工作原理 电压比较器将一个模拟量电压信号和一个参考固定电压相比较，在二者幅度相等的附近，输出电压将产生跃变，相应输出高电平或低电平。 反相型迟滞比较器见下图 温度报警器设计报告 一、设计任务与要求： （1）温度报警器方案设计 温度0~100±1℃可测,小于10℃或大于30℃报警（LED亮） ①将被测温度（0～100℃）转换为电压值； ②小于10℃或大于30℃声、光报警（LED亮）； ③可采用箔电阻组成测量电桥； 二、设计过程： 1．设计思路 设计中首先利用基于热电偶效应的温度传感器LM35采集温度后，转变为相应的电压值，再经过运算放大器LM358，将待测电压值放大、输出，以便于检测、显示及控制。显示电路是由A/D转换器及Led显示器构成的数字电路，控制电路是通过五个电压比较器与数字控制电路的组合来实现。报警电路以555振荡电路及扬声器等器件为基础构成组成。 2．方案设计 图1系统设计框图 如图1所示，系统由以下几部分构成： 温度测量电路、放大电路、电压比较电路、A/D转换电路、译码显示电路。 各部分电路的工作原理如下。 2.1对温度进行测量 首先通过温度传感器采集温度，将温度值转换为相应的电压值输出。 2.2温度控制 传感器的输出电压作为放大器输入信号，经同相运算放大电路进行放大后分别输出给多路电压比较器。 将要控制的温度所对应的电压值作为基准电压V REF，用实际测量值v i与 V REF进行比较，比较结果（输出状态）输入数字控制电路，调节系统温度。 本题对温度的限定较多，需采用四个电压比较器，配合数字控制电路，实现由输出电平的变化来控制数模转换电路。 。 3．单元电路设计 3.1温度传感器 LM35是电压输出型集成温度传感器，LM35集成温度传感器是利用一个热电阻检测相应的温度。LM35无需外部校准或微调，可以提供±1/4℃的常用的室温精度。 ?工作电压：直流4～30V； ?精度：0.5℃精度（在+25℃时）； ?比例因数：线性+10.0mV/℃； ?非线性值：±1/4℃； ?使用温度范围：-55～+150℃额定范围。 引脚介绍：①正电源Vcc；②输出；③输出地/电源地。 传感器电路采用核心部件是LM35，供电电压为直流15V时，工作电流为120mA，功耗极低，在全温度范围工作时，电流变化很小。电压输出采用差动信号方式，由2、3引脚直接输出，电阻R为18K普通电阻，VD为1N4148。如图1。此电路适用于测温范围为-55～+150℃场合。LM35的线性度良好。 图2传感器电路原理图 西安文理学院物理与机械电子工程学院课程设计任务书 目录 摘要 (3) 1 引言 (3) 1.1课题背景 (3) 1.2研究内容和意义 (5) 2 芯片介绍 (5) 2.1 DS18B20概述 (5) 2.1.1 DS18B20封装形式及引脚功能 (6) 2.1.2 DS18B20内部结构 (6) 2.1.3 DS18B20供电方式 (9) 2.1.4 DS18B20的测温原理 (10) 2.1.5 DS18B20的ROM命令 (11) 2.2 AT89C52概述 (13) 2.2.1单片机AT89C52介绍 (13) 2.2.2功能特性概述 (13) 3 系统硬件设计 (13) 3.1 单片机最小系统的设计 (13) 3.2 温度采集电路的设计 (14) 3.3 LED显示报警电路的设计 (15) 4 系统软件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 4.1 流程图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 4.2 温度报警器程序．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16 4.3 总电路图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 19 5总结 (20) 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。 本文主要介绍了一个基于AT89C52单片机的数字温度报警器系统。详细描述了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，并可以根据需要任意上下限报警温度，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，也可以当做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。DS18B20与AT89C52结合实现最简温度报警系统，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。 关键词：单片机；温度检测；AT89C52;DS18B20; 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]： （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)、 8路巡回检测、报警系统 一、摘要 随着电子技术的发展，家用电器和办公设备的智能化、系统化已成为发展趋势，而这些高性能几乎都要通过电子电路实现。同时，温度作为与我们生活息息相关的一个环境参数，对其的测量和研究也变得极为重要。本实验基于数字、模拟电子电路相关知识，实现了8路温度巡回检测、报警系统。此系统包括555时钟电路、计数与译码显示电路、拨码开关和数据选择电路、蜂鸣报警电路、电压比较电路、Pt100测温电路等模块。各模块焊接前均用Multisim软件对电路进行了仿真。8路通道中，有6路采用拨码开关实现对通道的工作状态模拟，1路采用滑动变阻器与窗口比较器实现通道的工作状态模拟，还有1路为热电阻Pt100的测温电路，且后两路通道均设置两个阈值，可检测系统工作状态是否处于正常范围之内。该系统能够对多个通道的工作状态（如温度）是否正常进行巡回检测。当某一通道出现故障（如超温）时，由巡回检测系统发出报警并显示故障的通道号，故障排除后，系统可继续进行巡回检测。 二、设计任务 2.1 设计选题 选题八：8路巡回检测、报警系统的设计与实现 2.2 设计任务要求 （1）基本要求：用十进制计数器、数据选择器、显示译码器和适当门电路设计一个8路循环检测报警器，循环检测周期不超过8秒。当某一路出现故障（如超温）时停止检测，并且发出报警和显示故障的通道号； （2）扩展要求1：电源电压模拟：要求采用滑动变阻器设计与实现2路电源电压输出的模拟。电压比较器可设定上、下限电压报警值； （3）扩展要求2：实现1路热电阻Pt100的测温电路。 三、方案设计与论证 接通电源后，555芯片在3口输出10Hz的时钟信号，在此信号的控制下，74ls160开始在0~7内循环计数，通过QA，QB，QC，QD输出BCD码到74ls47和74ls151的A，B，C端口。八路通道的电压输出值送入74LS151八路数据选择器的D0~D7端，74LS151的Y和~W互为反码形式输出，Y接74LS160的控制端ENT，~W接蜂鸣器。正常情况下，~W输出为低电平，无法驱动三极管，蜂鸣器不响。当有某一路或多路出现故障时，Y端输出为低电平，计数器74LS160停止计数，QA，QB,QC输出数据保持为出现故障时接受的二进制码，通过译码器在共阳数码管上显示的是一个不变的值，即故障通道号，~W端输出一个高电平，三极管导通，蜂鸣器响。系统方框图见图1： 图1 系统方框图 此系统全部使用硬件搭建，未使用单片机，无需编程，芯片采用了74系列，在 设计要求：设计一个温度监测和显示报警电路，电路包括：温度监测、显示报警和供电电源3个部分。 1）设计温度监测电路。温度监测范围：0～100℃；对应输出电压0～10V（参考值）。2）设计窗口比较器电路。上下限可调整；为窗口比较器设计状态指示灯，超过上限红灯亮、低于下限绿灯亮、上下限之间黄灯亮；超限时有报警提示音。 3）为上述电路设计配套供电电源。 4）确定上述电路中所有元器件的型号或参数。电阻要给出阻值和功率；电容要给出容量和耐压；变压器要给出输出电压和功率。 5）关键元器件的参数选择要说明计算公式。如放大倍数、工作电流、设定电压等。 1、电路图 电源部分 温度检 测和显 示报警 部分 2、元器 件选择 及参数 计算 （1）变 压器 UI=（整 流输出 +稳压 器压降）×（阻抗压降）×（电源波动） 取整流输出为12V（即VCC），因此UI=（12+3）××。取UI为18V。变压器次级电压为U2=UI/~=15V.电源电路电流约为60mA，取100mA。变压器功率为12×100mA=。所以变压器可选15V/3W。 （2）整流二极管 电源输出电流按计算 桥式电路中每只二极管电流为Id=1/2Iomax=。每只二极管承受的最大反压U(M)==24V。可选用1N4001，其参数为Io=1A,Urm=100V。 （3）滤波电容 一般来说，充电时间常数RC是其充电周期的（2~5）倍。 对于桥式整流电路，滤波电容的充电周期是其交流电源周期的一半，即RC≥(2~5)T/2=(2~5)/2f。取倍，C=830μF，取C=1000μF。考虑电容的耐压值，电网电压最高为Ucmax=×=。综合考虑，C1可选1000μF/50V的电解电容。C2、C3为μF的瓷片电容，用于滤去高频纹波。 （4）NTC热敏电阻的选择 测温电路输出电压Uo=R1×Vcc/(R1+RNTC)，根据要测的温度范围和设定的温度电压范围， 目录 一、设计任务与设计要求 (1) 二、设计原理 (1) 2.1 主要硬件介绍 (1) 2.1.1 DS18B20数字温度传感器 (1) 2.1.2 AT89C51单片机芯片 (3) 2.2 系统原理结构 (3) 三、设计方案 (4) 3.1 硬件部分 (4) 3.1.1 温度测量模块 (4) 3.1.2 LED数码管显示模块 (4) 3.1.3 按键模块 (5) 3.1.4 系统整体结构仿真图 (5) 3.2 软件部分 (5) 3.2.1DS18B20传感器程序 (5) 3.2.2键盘读取及确认程序 (7) 3.2.3DS18B20操作流程图 (8) 四、调试与性能分析 (9) 4.1 proteus仿真结果 (9) 4.2实物测试 (9) 4.2.1正常情况 (9) 4.2.2报警状态 (10) 五、心得体会 (10) 六、成品展示 (11) 七、附录部分 (12) 附件一、电路设计原理图 (12) 附件二、系统设计原始代码程序 (13) 一、设计任务与设计要求 本设计主要利用单片机AT89C51 芯片和以美国MAXIM/DALLAS半导体公司的单总线温度传感器DS18B20相结合来实现装置周围温度的采集，其中以单片机AT89C51 芯片为核心，辅以温度传感器DS18B20和LED数码管及必要的外围电路，构成一个结构简单、测温准确、具有一定控制功能的温度监视警报装系统。 功能要求： 添加温度报警功能，通过4个按键来设置温度的上下限值，当用DS18B20 测得的温度不在所设置的温度范围内，蜂鸣器开始鸣报。 二、设计原理 2.1 主要硬件介绍 2.1.1 DS18B20数字温度传感器 DS18B20 数字温度传感器提供9~12 位摄氏温度的测量，拥有非易失性用户可编程最高与最低触发点告警功能。DS18B20 通过单总线实现通信，单总线通常是DS18B20连接到中央微控制器的一条数据线（和地）。它能够感应温度的范围为-55℃~+125℃，在-10℃~+85℃的测量的精度是±0.5℃，而且DS18B20 可以直接从数据线上获取供电（寄生电源）而不需要一个额外的外部电源。 DS18B20 使用DALLAS 独有的单总线（1—wire）协议使得总线通信只需要一根控制线，控制线需要一个较小的上拉电阻，因为所有的期间都是通过三态或开路端口连接在总线上的（DS18B20 是这种情况）。在这种总线系统中，微控制器（主器件）识别和寻址挂接在总线上具有独特64 位序列号的器件。因为每个器件拥有独特的序列号，因此挂接到总线上的器件在理论上是不受限制的，单总线（1-wire）协议包括指令的详细解释和“时隙”。这个数据表包含在单总线系统（1-WIRE BUS SYSTEM）部分。DS18B20 的另外一个特征是能够在没有外部供电的情况下工作。当总线为高的时候，电源有上拉电阻通过DQ 引脚提供，高总线信号给内部电容（Cpp）充电，这就使得总线为的时候给器件提供电源，这种从单总线上移除电源的方法跟寄生电源有关，作为一种选择，DS8B20 也可以采用引脚VDD 通过外部电源给器件供电。 DS18B20 引脚定义： (1) GND为电源地； (2) DQ为数字信号输入/输出端； (3)VDD 为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地） 图2.1.1 DS18B20 引脚排列图 温度控制报警器第一章：序论 1.1温控警报器的原理 1.2温控警报器的广泛运用 1.3温控警报器的主要功能介绍 第二章：主要元器件的介绍 2.1温度传感器的原理 2.2温度传感器的发展及运用 2.3单片机的选用及其功能介绍 2.3.1单片机引脚介绍 2.3.2单片机工作原理 2.4 DS18B20温度传感器的介绍 2.4.1引脚介绍 2.4.2DS19B20的内部结构 2.4.3DS18B20的工作原理 2.4.4DS18B20的测温原理 2.4.5DS18B20的ROM命令 2.5四位数码管工作原理 第三章：温控警报器系统硬件主要模块 3.1单片机的最小系统 3.2温度采集模块 3.3温度显示模块 3.4键盘输入控制模块 3.5输出报警模块 第四章：单片机程序设计 4.1温度采集程序 4.2温度显示程序 4.3键盘输入程序 4.4输出报警程序 总结 致谢 参考文献 附录A 总电路图 附录B 元器件清单 附录C 温控报警器总程序 第一章 1.1温控报警器的工作原理 本温控报警器由一个DS18B20温度传感器采集外部温度，然后将采集到的温度信息传送到单片机内，单片机通过处理，将信息输出到数码管上，使数码管显示当前温度传感器采集到的温度，我们通过外设键盘，可设置报警的温度范围，如果传感器采集到的温度高于设置的温度，或者低于设置的温度，单片机自动处理，输出一个警报信号，发出叫声并且红灯闪烁！ 1.2温控警报器的运用 温控警报器用于防火 在炎热的夏天或者是干燥的冬天，火灾都都是人们不可小视的灾难，因此预防火患可以提高人们生活的安全性，我们将温控报警器安置在恰当的位置，如果温度过高，温控报警器就自动报警，让人们知道哪里哪里可能即将发生火灾，人们好尽快的将火灾灭杀在襁褓之中，极大的减小了火灾的可能！ 温控警报器在电子产品上得运用 电子产品由于过于精密，很多电子产品只能工作于一定的温度条件下，如果环境温度高于或者是低于某个温度值，产品的性能就达不到最好，对于一些精密的测量，就会有很大的影响，反之，如果用温控警报器加以监控，就可以知道这些电子产品的工作是否正常，测量的值是否该加以修正，或者该去改变这些电子产品的工作环境！比如：温度通过影响电源中的电容和半导体元器件，进而影响到电源的性能：温度变化会引起输出电压变化，即通常讲的温飘。温度对AC/DC电源影响大是因为大部分AC/DC 电源都大量使用铝电解电容（如滤波电容、储能电容、启动电容），铝电解电容除了容量大、耐高压外无任何优点，若电脑电源使用质量差的铝电解电容，可能发生低温不启动、高温容易坏（铝电解电容中电解液干枯所致）。温度对DC/DC电源影响不大也是因为电容，DC/DC电源中不是使用铝电解而大多使用钽电容、瓷片电容等，当然他们的价格也不会是同一个档次。温度对电容的影响如下：一般情况下，电容的寿命随温度的升高而缩短，最明显的是电解电容器。一个极限工作温度为85℃的电解电容器，在温度为20℃的条件下工作时，一般可以保证180000小时的正常工作时间，而在极限温度 电子技术综合课程 设计 课程：电子技术综合课程设计 题目：温度报警器 所属院(系) 专业班级 姓名学号： 指导老师 完成地点 2010年9月20日至10月8日 课程设计任务书 温度报警器的设计与制作 一、任务和要求： 设计并制作一个温度报警器，要求如下： 1、用压电陶瓷蜂鸣器作为电声元件； 2、当温度在10℃至30℃范围内（允许误差±1℃）时报警器不发 声响，当温度超过这范围时，报警器发出声响，并根据不同 音调区分温度的高低，即： （1）当温度高于30时，报警器发出两种频率交替的“嘀—嘟” 声响，即加到蜂鸣器上的电压波形如资料中3D （2）当温度低于10时，报经区发出单频率声响，如资料中附录3D。 3、温度传感器输出电压可由直流信号源模拟，以0℃为0mv，温 度每上升1℃，递增2mv； 4、设计并制作电路所用直流电源。 前言 电子技术综合课程设计是大学生必须掌握的重要实践，是针对模拟电子技术，数字逻辑电路及电路分析课程的要求，对我们进行综合性实践训练的实践学习环节，它包括选择课程、电子电路设计、组装。调试和编写总结报告等实践内容。通过课程设计实现以下三个目标:第一，让学生初步掌握电子线路的试验、设计方法。即学生根据设计要求和性能参数，查阅文献资料，收集、分析类似电路的性能，并通过组装调试等实践活动，使电路达到性能指标；第二，课程设计为后续的毕业设计打好基础。毕业设计是系统的工程设计实践，而课程设计的着眼点是让学生开始从理论学习的轨道上逐渐引向实际运用，从已学过的定性分析、定量计算的方法，逐步掌握工程设计的步骤和方法，了解科学实验的程序和实施方法。第三，培养勤于思考的习惯，同时通过设计并制作电子产类品，增强学生这方面的自信心及兴趣。 本课程设计介绍的是数字逻辑电路中以TTL集成电路为基础的数显，声响倒计时器，以电路的基本理论为基础，着重介绍电路的设计装调及性能参数的调试方法. 本课程设计应达到如下基本要求： （1）综合运用电子技术课程中所学的理论知识独立完成一个数显、声响倒计时器的设计。 （2）通过查阅手册和参考文献资料，培养独立分析和解决实际问题的能力。 摘要：随着传感器在生产生活中更加广泛的应用，一种新型的数字式温度传感器实现对温度的测试与控制得到了更快的开发。本文设计了一种基于单片机AT89C52的温度检测及报警系统。该系统将温度传感器DS18B20接到单片机的一个端口上，单片机对温度传感器进行循环采集。将采集到的温度值与设定的上下限进行比较，当超出设定范围的上下限时，通过单片机控制的报警电路就会发出报警信号，从而实现了本次课程设计的要求。该系统设计和布线简单、结构紧凑、体积小、重量轻、抗干扰能力较强、性价比高、扩展方便，在工农业等领域的温度检测中有广阔的应用前景。本次课程设计的测量范围为0℃--99℃，测量误差为±2℃。 关键字：温度传感器、单片机、报警、数码管显示 一、概述 本次设计可以应用到许多我们用过的软件设计，将前面所学的知识融汇在一起实现温度监测及其报警的功能，来提醒农民当前大棚内温度是否适合农作物的生长。 电子技术是在十九世纪末、二十世纪初开始发展起来的新兴技术，在二十世纪发展最迅速，应用最广泛，成为近代科学技术发展的一个重要标志。 随着电子技术的飞速发展，电子技术在日常生活中得到了广泛的应用，各类转换电路的不断推出以及电子产品的快速更新，电子技术已成为世界发展和人们生活中必不可少的工具。 本次课设应用Protues软件设计一个温度检测报警系统，用温度传感器DS18B20采集大棚内的温度，当大棚内的温度高于30℃。或低于15℃。时，电路发出报警信号并显示当前温度，达到提醒农民的效果。 本次课设要求设计一个温度监测报警显示电路，要求温度范围：0℃--99℃；测量误差为±2℃；报警下限温度为：15℃；报警上限温度为：30℃。 二、方案论证 设计一个用于温室大棚温度监测系统。大棚农作物生长时，其温度不能太低，也不能太高，太低或太高均不适合农作物生长。该系统可实时测量、显示大棚的温度，当大棚温度超过农作物生长的温度范围时，报警提醒农民。 方案一： 方案一原理框图如图1所示。 图1 大棚温度检测系统的原理框图 方案二： 方案二原理框图如图2所示。 温度控制电路设计一、设计任务 设计一温度控制电路并进行仿真。 二、设计要求 基本功能：利用AD590作为测温传感器，T L 为低温报警门限温度值，T H 为高 温报警门限温度值。当T小于T L 时，低温警报LED亮并启动加热器；当T大于 T H 时，高温警报LED亮并启动风扇；当T介于T L 、T H 之间时，LED全灭，加热器 与风扇都不工作（假设T L ＝20℃，T H ＝30℃）。 扩展功能：用LED数码管显示测量温度值（十进制或十六进制均可）。 三、设计方案 AD590是美国ANALOG DEVICES公司的单片集成两端感温电流源，其输出电流与绝对温度成比例。在4V至30V电源电压范围内，该器件可充当一个高阻抗、恒流调节器，调节系数为1μA/K。AD590适用于150℃以下、目前采用传统电气温度传感器的任何温度检测应用。低成本的单芯片集成电路及无需支持电路的特点，使它成为许多温度测量应用的一种很有吸引力的备选方案。应用AD590时，无需线性化电路、精密电压放大器、电阻测量电路和冷结补偿。 主要特性：流过器件的电流(μA) 等于器件所处环境的热力学温度(K) 度数；AD590的测温范围为- 55℃~+150℃；AD590的电源电压范围为4～30 V，可以承受44V正向电压和20V反向电压，因而器件即使反接也不会被损坏；输出电阻为710mΩ；精度高，AD590在-55℃~+-150℃范围内，非线性误差仅为±0.3℃。 基本使用方法如右图。 AD590的输出电流是以绝对温度零度（-273℃）为基准， 每增加1℃，它会增加1μA输出电流，因此在室温25℃时，其 输出电流I out =（273+25）=298μA。 V o 的值为I o 乘上10K，以室温25℃而言，输出值为 10K×298μA=2.98V 。 测量V o 时，不可分出任何电流，否则测量值会不准。 温度控制电路设计框图如下： 温度控制电路框图 由于Multisim中没有AD590温度传感器，根据它的工作特性，可以采用恒流源来替代该传感器，通过改变电流值模拟环境温度变化。通过温度校正电路得 第１章绪论 1.1 引言 温度检测在自动控制系统电路设计中的使用是相当广泛的，系统往往需要针对控制系统内部以及外部环境的温度进行检测，并根据温度条件的变化进行必要的处理，如：补偿某些参数、实现某种控制和处理、进行超温告警等。因此，对所监控环境温度进行精确检测是非常必要的，尤其是一些对温度检测精度要求很高的控制系统更是如此。良好的设计可以准确的提取系统的真实温度，为系统的其他控制提供参考；而相对不完善的电路设计将给系统留下极大的安全隐患，对系统的正常工作产生非常不利的影响。本文结合实践经验给出两种在实际应用中验证过的设计方案。 1.2 设计要求 1.确定设计方案画出电路图 2.完成所要求的参数计算 3.对电路进行焊接与组装 4.对电路进行调试 5.写出使用说明书 1.2.1 设计题目和设计指标 设计题目：温度检测电路 技术指标：1. 量程：0-30摄氏度 2. 两位数码管显示 1.2.2 设计功能 1. 温度检测 2. 信号调理 3. 数码显示 1.2.3 硬件设计 1.传感器可选择LM35（因为热敏电阻的精度不高）。 2.模数转换，译码可选择集成芯片ICL7107芯片。 3.显示电路可以选择数码管三位显示室温。 1.3 需要做的工作 1.器件选型 2.原理图绘制 3.各个流程设计 4.仿真之后做出实物 第２章电路的方框图 2.1 数字温度计电路原理系统方框图 数字温度计电路原理系统方框图，如图1-1所示。 图1-1 电路原理方框图 2.2 方框图工作流程介绍 通过温度传感器采集到温度信号，经过放大电路送到A/D 转换器，然后通过译码器驱动数码管显示温度。在温度采集过程中我们选择多种传感器进行比较，但我们最终选择LM35温度传感器，因为它校准方式简单，使用温度范围适中。在A/D转换和译码的过程中，我们选择了ICL7107芯片，因为他集模数转换与译码器于一体，使得外围电路简单，易于焊接，而且抗干扰能力强。 湖南工学院 《模拟电子技术》课程设计说明书 温度报警器 学生姓名： 专业：电气工程及其自动化 班级： 学号： 完成时间：2015年7月 学院：电气与信息工程学院 学院：电气与信息工程学院 摘要 随着技术的不断开发和应用，电子技术的发展十分迅速，不断运用到生活的各个方面。设计结合温度传感器技术，集成运算放大器，以及电压比较器，和发光二极管组成的非常灵敏的温度报警器。设计采用热敏电阻作为温度传感器，相比传统的热传感器更具抗干扰能力，利用电压比较技术，更加强了电路的稳定性。附带LED发光二极管报警技术，使报警效果更明显，在被测温度大于50度时，发光二极管被点亮，可实现其报警功能，完全能满足设计要求。稳压直流电源采用变压器降压电路，二极管整流桥整流，滤波电路和稳压电路组成，可稳定输出+5V和-5V，+12V和-12V的直流电压。 关键词：热敏电阻；集成运算放大器；二极管整流桥；二极管报警 目录 1温度报警器的设计 (1) 1.1温度报警器的设计方案 (1) 1.2热敏电阻传感电路的设计 (1) 1.3 放大电路的设计 (2) 1.4比较电路和报警电路的设计 (2) 2直流稳压电源的设计 (4) 2.1设计方案和原理 (4) 2.2电源模块的设计 (4) 2.3 直流稳压电路整体图 (6) 2.4元器件选择及计算 (6) 3电路的仿真（Multisim） (8) 4实物测试与调试 (10) 5设计总结与体会 (14) 参考文献 (15) 致谢 (16) 附录 (17) 附录A直流稳压电源原理图 (17) 附录B温度报警器原理图 (18) 附录C直流稳压电源pcb图 (19) 附录D温度报警器的PCb图 (20) 附录E直流稳压电源和温度报警器实物图 (21) 附录F直流稳压电源元件清单 (22) 附录G温度报警器的元件清单 (22) 中北大学 课程设计说明书 学生姓名：学号： 学生姓名：学号： 学生姓名：学号： 学院：信息商务学院 专业：电子信息工程 题目：电子综合应用实践： 温度控制系统的设计 指导教师：张敏娟职称: 讲师 2013 年 1 月 6 日 中北大学 课程设计任务书 12/13 学年第一学期 学院：信息商务学院 专业： 学生姓名：学号： 课程设计题目：温度控制系统的设计 起迄日期：2013年1月7 日～2013年1月18日课程设计地点：无损楼201，510 指导教师：张敏娟 系主任：王明泉 下达任务书日期: 2013 年1月7 日 设计说明书应包括以下主要内容： （1）封面：课程设计题目、班级、姓名、指导教师、时间 （2）设计任务书 （3）目录 （4）设计方案简介 （5）设计条件及主要参数表 （6）设计主要参数计算 （7）设计结果 （8）设计评述,设计者对本设计的评述及通过设计的收获体会 （9）参考文献 前言 ?综合电子设计与实践是集电路分析、模拟电子技术、数字电子技术以及电路实验、模拟电子技术实验、数字电子技术实验等课程之后的一门理论与实践相结合的综合设计性课程。 ?它的开展是为了提高和增强学生对电子技术知识的综合分析与应用能力。这对于提高学生的电子工程素质和科学实验能力非常重要，是电子技术人才培养成长的必由支路。 ?这次课题的设计任务要求是完成一个温度报警器的制作，并实现当温度高于30℃时发出双音报警，温度低于10℃时发出单音报警的功能要求。本设计中充分展示了模拟电子技术的优点，利用放大电路、窗口比较器进行温度的判定，再结合数字电子技术的优点，充分利用单元电路的功能来实现报警，将模电、数电紧密结合，综合应用，不但对知识有了更进一步的掌握，也极大地提高了动手能力，并让学生对于实际电子产业有了初步的认识，对于以后的就业打下一定的基础。 目录 1.实验目的 (1) 2.设计要求 (1) 3.设计方案简介 (1) 4. 温湿度控制器设计报告 本设计研究单片机数字温湿度控制器，通过全数字型温湿度传感器测量宽范围的温湿度数据，用来满足恒温湿车间控制、大棚温湿度控制等工农业生产领域需要，要求温湿度测量响应时间快、长期稳定性好，抗干扰能力强，具有较高的应用价值。 一、性能特点 ●配用全数字型温湿度传感器DHT11，温度测量范围0℃--100℃，湿度测 量范围0%RH—90%RH，可以满足一般需要。若要求更宽测量范围，只需 更换温湿度传感器型号，硬件电路及软件程序全兼容。 ●温湿度测量响应时间快、长期稳定性好。 ●采用先进的专用微处理器芯片STC89C52，可靠性高，抗干扰能力强。 ●配用EEPROM芯片A T24C04，使存储的温度上下限和湿度上下限可以 掉电永久保存。 ●可以通过四个按键方便地实现温湿度上下限的调整。 ●当温度或湿度超限后，报警信号点亮相应报警灯。 ●配用三极管和继电器，可以通过驱动继电器打开或切断风机、加热器等 外部设备。 二、功能说明 1、实时测量当前温度值和湿度值，在液晶屏动态显示。 2、可以显示当前允许温度范围，在液晶屏显示，如“20-45”表示允许温度范围为20摄氏度至45摄氏度。 3、可以显示当前允许湿度范围，在液晶屏显示，如“15-60”表示允许湿度范围为15%至60%。 4、当温度低于温度下限时，低温报警灯亮，控制继电器动作。 5、当温度高于温度上限时，高温报警灯亮，控制继电器动作。 6、当湿度低于湿度下限时，低湿报警灯亮，控制继电器动作。 7、当湿度高于湿度上限时，高湿报警灯亮，控制继电器动作。 8、可以通过键盘调整温度上下限和湿度上下限，具体方法是连续按设置键直至温度下限、温度上限、湿度下限、湿度上限相应的位置闪烁，再通过Up键和Down键调整数值，调整完毕继续按设置键进入正常状态。 9、可以保存设置参数至EEPROM中，具体方法是按保存键，此时当前设置参数存盘，重新上电显示新的设置值。如果不按保存键，所调整的设置参数只在此次运行有效，关电后恢复原先设定值。 三、硬件设计 1、设计框图 本研究设计的温湿度控制器框图如图1所示。 图1 温湿度控制器方框图 图中STC89C52单片机每2秒钟从DHT11温湿度传感器中读入温度和湿度，在液晶屏上即时显示。 液晶屏上同时可以显示温湿度上下限值，该上下限设置值保存外外部EEPROM存储器中，掉电不失，并且可以通过四只按键上调或下调。 当温度或湿度值超过上下限值时，报警信号点亮相应报警灯。同时该报警信号通过三极管驱动继电器，以控制外部风机或加热器。 温度监测及报警电路（热敏电阻+LM324）姓名：_____孔亮______ 学号：____0928401116____ 一、元件介绍： 1、热敏电阻MF53-1： 2、LM324： LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装，lm324原理图如图所示。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。 每一组运算放大器可用图1所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。lm324引脚图见图2。 图一图二由于LM324四运放电路具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等优点，因此被广泛应用在各种电路中。 3、LED——发光二极管 LED(Light-Emitting-Diode中文意思为发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的半导体，它改变了白炽灯钨丝发光与节能灯三基色粉发光的原理，而采用电场发光。据分析，LED的特点非常明显，寿命长、光效高、无辐射与低功耗。LED的光谱几乎全部集中于可见光频段，其发光效率可超过150lm/W（2010年）。 一般LED工作时，加10mA足以使之正常工作，故电阻值为V o/10mA，即为外加电阻的值，如+5V的电压下可以使用500欧姆的电阻。 二、设计原理： 检测电路采用热敏电阻RT(MF53-1)作为测温元件；采用LM324作比较电路；用发光二极管实现自动报警。 报警分三级：温度>20O C，一个灯亮； 温度>40O C，二个灯亮； 温度>60O C，三个灯亮。 目录 1 概述 (2) 1.1 研究背景 (2) 1.2 设计思想及基本功能 (2) 2 总体方案设计 (3) 2.1 方案选取 (3) 2.2 系统框图 (5) 2.3 总体方案设计 (6) 3 硬件电路设计 (6) 3.1 电源电路设计 (6) 3.2 晶振电路 (7) 3.3 复位电路 (7) 3.4 矩阵键盘电路 (8) 3.5 温度检测电路 (9) 3.6 液晶显示电路 (10) 3.7 蜂鸣器报警电路 (11) 4 系统软件设计 (12) 4.1 主程序软件设计 (12) 4.2 键盘扫描程序设计 (14) 4.3 温度上下限设定程序设计 (15) 4.4 延时程序设计 (16) 5系统调试 (16) 6总结 (18) 参考文献 (18) 附录1 系统原理图 (19) 附录2 程序清单 (20) 1 概述 1.1 研究背景 温度作为一种最基本的环境参数，和人们的安全、生活，工农业生产有着紧密的联系，因此在某些场合对温度进行检测，并且在温度超过期待范围后进行报警便显得尤为重要，对能实现温度检测并报警的装置的设计和研发也就有了特别的意义。 单片机作为一种微控制器，由于具有体积小，质量轻，功耗低，价格便宜，可靠性高，功能强大等特点，已经进入人们生活，工业生产的各个领域，现在很难在某个领域看不到单片机的痕迹。在智能仪表领域，由于单片机的上述优点，用单片机作为控制平台，结合不同类型的传感器，可以很容易地对温度，湿度，流量等物理量进行检测。 针对在日常生活和工业生产中对温度进行检测和监控的需求，本课题以AT89C51单片机为核心设计了一种温度报警器，它可以通过键盘对温度进行上下限设置，用液晶进行温度显示，并且在超出温度设定范围后发声报警。本设计也具有一定的扩展性，例如可以再加一个烟尘传感器和光电传感器，扩展为火灾报警器。 1.2 设计思想及基本功能 本课题对温度报警器进行设计时，在满足温度检测和报警功能的基础上，为了增加其应用的灵活性，采用了矩阵键盘电路，从而可以对温度报警范围进行设定，以适应对温度有检测需求的不同应用场合。为了增加人机交互性，采用了功耗低的字符型液晶显示汉字和温度。 该温度报警器具有以下基本功能： （1）手动设定温度范围：该功能使用户可以根据不同场合设定温度报警范围，增强了该设计的应用性。 （2）温度采集：采用了数字温度传感器对现场温度在-55℃到+125℃范围内的应用场合进行温度采集。 （3）液晶显示：通过常用的液晶模块对当前温度传感器采集的温度进行显示。 （4）蜂鸣器报警：当温度传感器采集的温度不在设定范围内时，使蜂鸣器发 毕业设计论文 基于DS18B20的温度报警器设计 系电子信息工程系 专业电子信息工程技术姓名康志凌 班级电子信息122 学号1201043206 指导教师徐敏N 职称讲师 设计时间2014.10.08－2015.04.08 基于DS18B20的温度报警器设计 摘要 本设计以AT89C51单片机为核心，设计了一个温度测量报警系统，可以方便的实现温度采集和显示。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中的温度测量及报警。本设计由AT89C51单片机、DS18B20温度传感器和LED显示器组成，可以直观的显示测量的温度。本设计运行过程中，如果外界温度低于-20℃或高于70℃，系统将出发蜂鸣器，产生报警声音，且对应的LED同步闪烁。 关键词：AT89C51，DS18B20，传感器，温度报警器 江苏信息职业技术学院毕业设计（论文） 目录 摘要 ................................................................................................................................................... I 目录 ................................................................................................................................................. II 第1章引言.. (1) 第2章方案设计 (2) 第3章 DS18B20简介 (3) 3.1 DS18B20性能指标 (3) 3.2 DS18B20的封装及内部结构 (4) 3.3 DS18B20工作原理及应用 (4) 3.4 控制器对DS18B20操作流程 (5) 第4章硬件电路设计 (7) 4.1 AT89C51 (8) 4.2 晶振电路 (9) 4.3 复位电路 (9) 4.4 报警电路 (10) 4.5 74LS245 (10) 4.6 显示电路 (11) 第5章软件设计 (12) 5.1 主程序模块 (12) 5.2 程序说明 (12) 第6章仿真结果 (21) 参考文献 (23) 致谢 (24)单片机课程设计报告——温度报警器
温度上下限报警电路文档
温度报警器设计
基于51单片机的温度警报器的设计
8路温度巡回检测、报警系统
设计一个温度监测和显示报警电路
温度监测报警系统设计报告
温度控制报警器设计
温度报警器的设计与制作
基于51单片机的数字温度报警器
温度控制电路设计---实验报告
温度检测电路
温度报警器的设计解析
《温度报警器设计》任务书
温湿度控制器(上下限继电器)设计报告
温度监测及报警电路(热敏电阻+LM324)
基于51的温度报警器设计..
基于DS18B20的温度报警器设计