單片機(jī)溫度監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng).doc

本科生開(kāi)放實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí) 驗(yàn) 項(xiàng) 目：?jiǎn)纹瑱C(jī)實(shí)時(shí)溫度監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)學(xué) 生 姓 名： 韋銳濤 學(xué) 號(hào)： 2009051138 學(xué) 院： 信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院 學(xué) 系： 電子工程系 專 業(yè)： 電子科學(xué)與技術(shù) 指 導(dǎo) 教 師： 黃偉英、潘小萍 暨南大學(xué)教務(wù)處2010 年 12月 25日單片機(jī)實(shí)時(shí)溫度監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)摘要：本著熟悉單片機(jī)編程，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的，增強(qiáng)動(dòng)手合作能力，選擇了做單片機(jī)實(shí)時(shí)溫度監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)這個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。本開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)主要由AT89S52芯片、1602液晶顯示器、DS18B20數(shù)字式溫度傳感器、HK4100繼電器、蜂鳴器等組成。通過(guò)編程，利用單片機(jī)芯片自身的定時(shí)器和中斷做一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘，可以記下發(fā)生事故時(shí)間，通過(guò)溫度傳感器實(shí)時(shí)采集環(huán)境溫度顯示在液晶屏上，并經(jīng)過(guò)單片機(jī)處理，設(shè)置兩個(gè)上限溫度報(bào)警值，經(jīng)過(guò)繼電器控制外圍線路。本系統(tǒng)可用于智能家居溫控報(bào)警，車(chē)間溫控等，具有一定推廣價(jià)值。關(guān)鍵字：溫度報(bào)警 溫度上下限 AT89S52單片機(jī) 液晶LCD1602 溫度傳感器DS18B20 目錄一、課程任務(wù)1.1功能說(shuō)明二、整體設(shè)計(jì)方案2.1整體框架及各模塊功能三、硬件電路主要模塊設(shè)計(jì)3.1 各模塊設(shè)計(jì)3.1.1傳感器的選擇3.1.2單片機(jī)的選擇3.1.3液晶的選擇3.2各模塊分析3.2.1 單片機(jī)89S52管腳圖3.2.2 DS18B20引腳及管腳功能介紹3.2.3 LCD1602液晶顯示介紹四、控制軟件主要模塊設(shè)計(jì)及電路圖4.1 單片機(jī)模塊電路圖及分析4.2液晶顯示模塊電路圖及分析4.3溫度傳感器模塊電路圖及分析五、系統(tǒng)調(diào)試及所遇到問(wèn)題六、個(gè)人總結(jié)七、參考文獻(xiàn)八、附錄 一 課程設(shè)計(jì)任務(wù)1.1功能說(shuō)明1. 完成溫度進(jìn)行測(cè)量，理論測(cè)量范圍0C+125C2. 可以通過(guò)按鍵進(jìn)行溫度上限兩個(gè)報(bào)警值設(shè)定并實(shí)現(xiàn)功能；3. 將溫度測(cè)量值和上限兩個(gè)溫度在LCD液晶顯示模塊顯示；4. 當(dāng)溫度大于上限的較小值時(shí)會(huì)亮綠燈燈并長(zhǎng)聲報(bào)警，大于較大值時(shí)會(huì)亮紅綠燈并自動(dòng)斷開(kāi)繼電器所控制回路。5. 通過(guò)定時(shí)器編一個(gè)時(shí)鐘實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前時(shí)間,在繼電器斷開(kāi)外圍電路時(shí)會(huì)停止時(shí)間，記下事故發(fā)生時(shí)間。二 整體設(shè)計(jì)方案2.1整體框架及各模塊功能本系統(tǒng)共分為七個(gè)模塊。1、單片機(jī)模塊，這部分主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理，輸出執(zhí)行，報(bào)警設(shè)置功能（主要模塊）2、液晶顯示模塊可以分別顯示實(shí)時(shí)溫度值，溫度上下限。(主要模塊)3、溫度傳感模塊的主要功能是通過(guò)DS18B20的強(qiáng)大功能實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的采集。(主要模塊)4、繼電器模塊可以控制外圍其他線路，如家居電線總開(kāi)關(guān)。5、蜂鳴器模塊可以發(fā)出報(bào)警聲。6、LED燈模塊可以顯示報(bào)警信號(hào)7、按鍵可以設(shè)置時(shí)間和上限的兩個(gè)溫度值溫度讀取液晶顯示繼電器控制AT89S52控制器鍵盤(pán)掃描并設(shè)置蜂鳴器LED燈 圖1 整體框圖 圖2 溫度報(bào)警器總電路圖開(kāi)始液晶、定時(shí)器、變量初始化鍵盤(pán)掃描、按鍵處理時(shí)鐘顯示、溫度轉(zhuǎn)化并顯示Yes溫度小于較低溫度值正常工作NoYes溫度大于較低且小于溫度值綠燈亮，有長(zhǎng)報(bào)警聲No溫度大于較高溫度值紅綠燈亮，有短報(bào)警聲，繼電器控制開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，停止時(shí)鐘YesNo結(jié)束單片機(jī)溫度實(shí)時(shí)監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)流程圖三 硬件電路設(shè)計(jì)（由于繼電器、蜂鳴器、LED燈、按鍵模塊結(jié)果和線路較為簡(jiǎn)單，下面主要以單片機(jī)控制、液晶顯示、溫度采集模塊為主來(lái)分析）3.1各模塊設(shè)計(jì)3.1.1傳感器的選擇采用DALLAS最新單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20。新的“一線器件”體積更小、適用電壓更寬、更經(jīng)濟(jì)。一線總線獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。DS18B20“一線總線”數(shù)字化溫度傳感器也支持“一線總線”接口，測(cè)量溫度范圍為 -55C+125C，在-10+85C范圍內(nèi),精度為0.5C。現(xiàn)場(chǎng)溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過(guò)程控制、測(cè)溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。DS18B20的特性：DS18B20可以程序設(shè)定912位的分辨率，精度為0.5C?？蛇x更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍。分辨率設(shè)定，及用戶設(shè)定的報(bào)警溫度存儲(chǔ)在EEPROM中，掉電后依然保存。DS18B20的性能是新一代產(chǎn)品中最好的！性能價(jià)格比也非常出色！繼“一線總線”的早期產(chǎn)品后，DS1820開(kāi)辟了溫度傳感器技術(shù)的新概念。DS18B20使電壓、特性及封裝有更多的選擇，讓我們可以構(gòu)建適合自己的經(jīng)濟(jì)的測(cè)溫系統(tǒng)。3.1.2單片機(jī)的選擇AT89S52 是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。3.1.3液晶的選擇采用LCD1602液晶顯示模塊，有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧等優(yōu)點(diǎn)，在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。目前字符型液晶顯示模塊已經(jīng)是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)中最常用的信息顯示器件。它可以顯示兩行，每行16個(gè)字符，采用單5V電源供電，外圍電路配置簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，具有很高的性價(jià)比。3.2各模塊分析3.2.1單片機(jī)89S52管腳圖注：引腳說(shuō)明：電源引腳Vcc（40腳）：典型值5V。Vss（20腳）：接低電平。外部晶振X1、X2分別與晶體兩端相連接。當(dāng)采用外部時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，X2接振蕩信號(hào)，X1接地。輸入輸出口引腳：P0口：I/O雙向口。作輸入口時(shí)，應(yīng)先軟件置“ 1”。P1口：I/O雙向口。作輸入口時(shí)，應(yīng)先軟件置“ 1”。P2口：I/O雙向口。作輸入口時(shí)，應(yīng)先軟件置“ 1”。P3口：I/O雙向口。作輸入口時(shí)，應(yīng)先軟件置“ 1”?？刂埔_：RST/Vpd、ALE/-PROG、-PSEN、-EA/Vpp組成了MSC-51的控制總線。RST/Vpd（9腳）：復(fù)位信號(hào)輸入端（高電平有效）。第二功能：加+5V備用電源，可以實(shí)現(xiàn)掉電保護(hù)RAM信息不丟失。ALE/-PROG(30腳）：地址鎖存信號(hào)輸出端。第二功能：編程脈沖輸入。-PSEN（29腳）：外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。-EA/Vpp(31腳）：外部程序存儲(chǔ)器使能端。第二功能：編程電壓輸入端（+21V）。3.2.2 DS18B20引腳及管腳功能介紹注DQ：數(shù)字信號(hào)輸入輸出端。GND：電源地端。VDD：外接供電電源輸入端(在寄生電源接線時(shí)此腳應(yīng)接地)。3.2.3 LCD1602液晶顯示介紹管腳功能1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口第1腳：VSS為電源地第2腳：VDD接5V電源正極第3腳：V0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平1時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時(shí)選擇指令寄存器。 第5腳：RW為讀寫(xiě)信號(hào)線，高電平(1)時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平(0)時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。 第6腳：E(或EN)端為使能(enable)端。 第714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)端。 第1516腳：空腳或背燈電源。15腳背光正極，16腳背光負(fù)極。四 控制軟件主要模塊設(shè)計(jì)及電路圖4.1單片機(jī)模塊電路圖及分析 圖3 單片機(jī)接線圖P0接液晶數(shù)據(jù)口，P2.2和P2.3接2個(gè)發(fā)光二極管，P3接8個(gè)按鈕，P2.4接蜂鳴器，P2.5接繼電器，P2.6接液晶的RS，P2.7接液晶的EN，P1.2接溫度傳感器，其他按單片機(jī)最小系統(tǒng)連接。4.2液晶顯示模塊電路圖及分析 圖3 液晶接線圖液晶顯示模塊的子程序：void write_com(uchar com)/寫(xiě)液晶命令函數(shù)rs=0;lcden=0;P0=com;delay(3);lcden=1;delay(3);lcden=0;void write_date(uchar date)/寫(xiě)液晶數(shù)據(jù)函數(shù)rs=1;lcden=0;P0=date;delay(3);lcden=1;delay(3);lcden=0;void write_sfm(uchar add,char date)/1602液晶刷新時(shí)分秒函數(shù)1為時(shí)，4為分，7為秒 char shiwei,gewei;shiwei=date/10;gewei=date%10;write_com(0x80+add);write_date(0x30+shiwei);write_date(0x30+gewei);void write_nyr(uchar add,char date)/1602液晶刷新年月日函數(shù)3為年，6為分，9為秒char shiwei,gewei;shiwei=date/10;gewei=date%10;write_com(0xc0+add);write_date(0x30+shiwei);write_date(0x30+gewei);4.3溫度傳感器模塊電路圖及分析 圖4溫度傳感器接線圖溫度傳感器讀取溫度以及顯示溫度的子程序：void dsreset(void) /18B20復(fù)位，初始化函數(shù) uint i; ds=0; i=103; while(i0)i-; ds=1; i=4; while(i0)i-;bit tempreadbit(void) /讀1位函數(shù) uint i; bit dat; ds=0;i+; /i+ 起延時(shí)作用 ds=1;i+;i+; dat=ds; i=8;while(i0)i-; return (dat);uchar tempread(void) /讀1個(gè)字節(jié) uchar i,j,dat; dat=0; for(i=1;i=8;i+) j=tempreadbit(); dat=(j1); /讀出的數(shù)據(jù)最低位在最前面，這樣剛好一個(gè)字節(jié)在DAT里 return(dat);void tempwritebyte(uchar dat) /向18B20寫(xiě)一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù) uint i; uchar j; bit testb; for(j=1;j1; if(testb) /寫(xiě) 1 ds=0; i+;i+; ds=1; i=8;while(i0)i-; else ds=0; /寫(xiě) 0 i=8;while(i0)i-; ds=1; i+;i+; void tempchange(void) /DS18B20 開(kāi)始獲取溫度并轉(zhuǎn)換 dsreset(); delay(1); tempwritebyte(0xcc); / 寫(xiě)跳過(guò)讀ROM指令 tempwritebyte(0x44); / 寫(xiě)溫度轉(zhuǎn)換指令uint get_temp() /讀取寄存器中存儲(chǔ)的溫度數(shù)據(jù) uchar a,b; dsreset(); delay(1); tempwritebyte(0xcc); tempwritebyte(0xbe); a=tempread(); /讀低8位 b=tempread(); /讀高8位 temp=b; temp=8; /兩個(gè)字節(jié)組合為1個(gè)字 temp=temp|a; f_temp=temp*0.0625; /溫度在寄存器中為12位 分辨率位0.0625 temp=f_temp+0.5; /加0.5是四舍五入 return temp; /temp是浮點(diǎn)型 五 系統(tǒng)調(diào)試及遇到的問(wèn)題開(kāi)始我們只是做溫度報(bào)警，因?yàn)闇囟葌鞲衅鬟x擇的是數(shù)字式溫度傳感器，感覺(jué)這樣做下來(lái)比較簡(jiǎn)單，所以我們就增加了按鍵可以調(diào)整上下限溫度值，聽(tīng)取了老師的建設(shè)，如果能改進(jìn)了下，可以做智能家居溫度報(bào)警，這樣就要外加一個(gè)繼電器，可以控制家里的線路，但是如果我們有事出外，有時(shí)發(fā)生事故，我們還希望記下發(fā)生事故的時(shí)間，所以就增加了用定時(shí)做一個(gè)時(shí)鐘的功能，這樣，就構(gòu)成了今天這個(gè)課題的內(nèi)容啦。以下是我們?cè)谡{(diào)試過(guò)程序遇到的問(wèn)題以及解決方案：1、由于沒(méi)有去仔細(xì)看實(shí)驗(yàn)?zāi)脕?lái)的三外接口的封裝，以為和我自己買(mǎi)的單片機(jī)板上的是一樣的，導(dǎo)致我們做出來(lái)的板焊盤(pán)和實(shí)際的管腳根本就對(duì)不是，幸好我畫(huà)的是三個(gè)口的，而那個(gè)實(shí)際封裝比較大，用了外面兩個(gè)口，這樣就只能控制一路線，本來(lái)設(shè)計(jì)是可以控制兩路的。2、雖然我對(duì)單片機(jī)的原理算是比較熟悉的，但是真正當(dāng)我自己去做一個(gè)系統(tǒng)的時(shí)候，有些細(xì)節(jié)性的地方就沒(méi)有注意到啦，比如說(shuō)LED燈的控制，它的正向應(yīng)該是接電源的，因?yàn)閱纹瑱C(jī)IO口是弱上拉的，當(dāng)有驅(qū)動(dòng)負(fù)載的時(shí)候，它就會(huì)變成低電平，達(dá)不到驅(qū)動(dòng)LED燈的效果，而且還要接一個(gè)1K的電阻，但是我就直接把正向接到IO口啦，這樣調(diào)試的時(shí)候燈總是不亮，找了好久才找到原因。3、1620的顯示程序，我本來(lái)是有放在中斷服務(wù)程序一部分，而在主程序有溫度的顯示程序，但是實(shí)際上溫度的轉(zhuǎn)換時(shí)間和時(shí)鐘的顯示時(shí)間有很大差別，導(dǎo)致液晶屏上存在亂碼現(xiàn)象，這個(gè)花了我一個(gè)上午的時(shí)間還沒(méi)有找出來(lái)，最后我干脆把溫度顯示也放在中斷程序里面，這樣問(wèn)題就解決啦。六 個(gè)人小結(jié)剛開(kāi)始的時(shí)候我altium designer一點(diǎn)都不會(huì)，可是要畫(huà)這么復(fù)雜的電路圖，有些封裝還要自己畫(huà)，擱了很久都沒(méi)有做，借了一些關(guān)于altiumDesigner 的書(shū)也沒(méi)怎么看，可以前幾周老師突然說(shuō)要結(jié)題啦，才拼命地學(xué)，看來(lái)人的潛力真的是逼出來(lái)，通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)，學(xué)會(huì)很多東西，一個(gè)系統(tǒng)從畫(huà)圖到做板到完成調(diào)試。還有很多東西看似很簡(jiǎn)單，但是理論與實(shí)際總是存著差距，只有在實(shí)踐中你才能發(fā)現(xiàn)很多細(xì)節(jié)的問(wèn)題，才能不斷地進(jìn)步。七 參考文獻(xiàn)1. 單片機(jī)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)100例 編著 彭 偉2. 流行單片機(jī)實(shí)用子程序及應(yīng)用實(shí)例 編著 楊振江 杜鐵軍 李 群 3. C51基礎(chǔ)與應(yīng)用實(shí)例 編著 常喜茂 孔英會(huì) 付小寧4. 單片機(jī)原理與接口技術(shù) 編著 劉 軍5. 單片機(jī)原理與C51編程 編著 宋彩利 孫友倉(cāng) 吳宏岐6. 51單片機(jī)開(kāi)發(fā)入門(mén)與經(jīng)典實(shí)例 編著 王守中7. 51單片機(jī)C語(yǔ)言教程 編著 郭天祥8. 單片機(jī)程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用 編著 楊將新 李華軍 劉東駿9. 51單片機(jī)應(yīng)用實(shí)例詳解 編著 楊 欣 王玉鳳 劉湘黔 張延強(qiáng)10. 百度文庫(kù) 八 附錄1、 實(shí)物圖和PCB圖2、器材清單名稱型號(hào)數(shù)量液晶顯示屏LCD1602c1數(shù)字溫度傳感器DS18B201單片機(jī)AT89S521二極管IN41481按鍵9電容110uF1發(fā)光二極管3電容230pF2電源開(kāi)關(guān)1電位器20K1晶振12MHz1繼電器HK4100蜂鳴器1接口兩口1三極管S90122電阻11K5電阻2101電阻310k2排阻1電源接口13、總程序#define uchar unsigned char #define uint unsigned intsbit rs=P26;sbit lcden=P27;sbit jidianqi=P25;sbit s1=P30;/功能鍵sbit s2=P31;/增加鍵sbit s3=P33;/減小鍵sbit beep=P23;/蜂鳴器sbit led1=P21;sbit led2=P22;sbit ds=P12; /溫度傳感器uint warnl=35; /下限溫度uint warnh=40; /上限溫度uint temp;/整形溫度數(shù)據(jù)float f_temp;/浮點(diǎn)型溫度數(shù)據(jù)uchar count,stop,s1num,s2num;/其它變量定義char miao,shi,fen;uchar code table= : : T: ;/液晶固定顯示內(nèi)容uchar code table1= L: H: ;#include#includevoid delay(uint z)/延時(shí)函數(shù)uint x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=124;y0;y-) ;void di() /蜂鳴器報(bào)警聲音beep=0;delay(100);beep=1; /*=液晶操作=*/void write_com(uchar com)/寫(xiě)液晶命令函數(shù)rs=0;lcden=0;P0=com;delay(3);lcden=1;delay(3);lcden=0;void write_date(uchar date)/寫(xiě)液晶數(shù)據(jù)函數(shù)rs=1;lcden=0;P0=date;delay(3);lcden=1;delay(3);lcden=0;void write_sfm(uchar add,char date)/1602液晶刷新時(shí)分秒函數(shù)1為時(shí)，4為分，7為秒 char shiwei,gewei;shiwei=date/10;gewei=date%10;write_com(0x80+add);write_date(0x30+shiwei);write_date(0x30+gewei);void write_nyr(uchar add,char date)/1602液晶刷新年月日函數(shù)3為年，6為分，9為秒char shiwei,gewei;shiwei=date/10;gewei=date%10;write_com(0xc0+add);write_date(0x30+shiwei);write_date(0x30+gewei);/*=*/*=ds18B20程序=*/void dsreset(void) /18B20復(fù)位，初始化函數(shù) uint i; ds=0; i=103; while(i0)i-; ds=1; i=4; while(i0)i-;bit tempreadbit(void) /讀1位函數(shù) uint i; bit dat; ds=0;i+; /i+ 起延時(shí)作用 ds=1;i+;i+; dat=ds; i=8;while(i0)i-; return (dat);uchar tempread(void) /讀1個(gè)字節(jié) uchar i,j,dat; dat=0; for(i=1;i=8;i+) j=tempreadbit(); dat=(j1); /讀出的數(shù)據(jù)最低位在最前面，這樣剛好一個(gè)字節(jié)在DAT里 return(dat);void tempwritebyte(uchar dat) /向18B20寫(xiě)一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù) uint i; uchar j; bit testb; for(j=1;j1; if(testb) /寫(xiě) 1 ds=0; i+;i+; ds=1; i=8;while(i0)i-; else ds=0; /寫(xiě) 0 i=8;while(i0)i-; ds=1; i+;i+; void tempchange(void) /DS18B20 開(kāi)始獲取溫度并轉(zhuǎn)換 dsreset(); delay(1); tempwritebyte(0xcc); / 寫(xiě)跳過(guò)讀ROM指令 tempwritebyte(0x44); / 寫(xiě)溫度轉(zhuǎn)換指令uint get_temp() /讀取寄存器中存儲(chǔ)的溫度數(shù)據(jù) uchar a,b; dsreset(); delay(1); tempwritebyte(0xcc); tempwritebyte(0xbe); a=tempread(); /讀低8位 b=tempread(); /讀高8位 temp=b; tempwarnh)jidianqi=0;TR0=0;led1=0;di();delay(200);di();delay(100); if (twarnl&t=warnh)led2=0;di();delay(400);di();