溫度檢測(cè)系統(tǒng)報(bào)告

1、廣西水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院 教學(xué)做一體化課程設(shè)計(jì)報(bào)告 題 目 溫度檢測(cè)系統(tǒng) 課 程 名 稱(chēng) 微機(jī)原理 系 部 名 稱(chēng) 信息工程系 班 級(jí) 10電子信息 摘要 本系統(tǒng)以AT89S52為核心，選用符合測(cè)量溫度范圍要求的DS18B20單總線數(shù)字溫度傳感器，DS1302串行時(shí)鐘芯片，LCD12864液晶顯示器實(shí)現(xiàn)液晶顯示當(dāng)前日期、時(shí)間、星期和溫度。當(dāng)測(cè)量溫度超過(guò)設(shè)定的溫度上下限時(shí)，啟動(dòng)蜂鳴器和指示燈報(bào)警。溫度顯示穩(wěn)定，且溫度測(cè)量誤差1，溫度值小數(shù)部分保留兩位有效數(shù)字。設(shè)定了整點(diǎn)語(yǔ)音自動(dòng)播報(bào)時(shí)間溫度。一、 方案選擇與論證 根據(jù)競(jìng)賽設(shè)計(jì)任務(wù)的總體要求，本系統(tǒng)可以劃分為以下個(gè)基本模塊，針對(duì)各個(gè)模塊的功能要求，

2、分別有以下一些不同的設(shè)計(jì)方案：1、 溫度傳感器模塊方案一：采用熱敏電阻，熱敏電阻精度、重復(fù)性、可靠性較差，對(duì)于檢測(cè)1攝氏度的信號(hào)是不適用的，也不能滿(mǎn)足測(cè)量范圍。在溫度測(cè)量系統(tǒng)中,也常采用單片溫度傳感器,比如AD590,LM35等.但這些芯片輸出的都是模擬信號(hào),必須經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后才能送給計(jì)算機(jī),這樣就使得測(cè)溫系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)較復(fù)雜.另外,這種測(cè)溫系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫，也要用到復(fù)雜的算法，一定程度上也增加了軟件實(shí)現(xiàn)的難度。方案二：采用單總線數(shù)字溫度傳感器DS18B20測(cè)量溫度，直接輸出數(shù)字信號(hào)。便于單片機(jī)處理及控制，節(jié)省硬件電路。且該芯片的物理化學(xué)性很穩(wěn)定，此元件線形性能好，在0100攝氏度時(shí)，最

3、大線形偏差小于1攝氏度。DS18B20的最大特點(diǎn)之一采用了單總線的數(shù)據(jù)傳輸，由數(shù)字溫度計(jì)DS1820和微控制器AT89S52構(gòu)成的溫度測(cè)量裝置,它直接輸出溫度的數(shù)字信號(hào)到微控制器。每只DS18B20具有一個(gè)獨(dú)有的不可修改的64位序列號(hào)，根據(jù)序列號(hào)可訪問(wèn)不同的器件。這樣一條總線上可以掛接多個(gè)DS18B20傳感器，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度測(cè)量，輕松的組建傳感網(wǎng)絡(luò)。綜上分析，我們選用第二種方案.2、 顯示模塊 方案一：采用8位段數(shù)碼管，將單片機(jī)得到的數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)碼管顯示出來(lái)。該方案簡(jiǎn)單易行，但所需的元件較多，且不容易進(jìn)行操作，可讀性差，一旦設(shè)定后，很難再加入其他的功能，顯示格式受限制，且耗電量大，不宜用電池給系統(tǒng)

4、供電。方案二：采用液晶顯示器件，液晶顯示平穩(wěn)、省電、美觀，更容易實(shí)現(xiàn)題目要求，對(duì)后續(xù)的功能兼容性高，只需將軟件作修改即可，可讀性和可操作性強(qiáng)，采用LCD12864四行三十二個(gè)字符的顯示，能同時(shí)顯示日期、時(shí)間、星期、溫度，還可添加圖片，人性化強(qiáng)。綜上分析，我們采用了第二個(gè)方案。3、 時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)方案一：采用軟件實(shí)現(xiàn)，直接用單片機(jī)的定時(shí)器編程以實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘，優(yōu)點(diǎn)節(jié)省硬件，缺點(diǎn)是編程復(fù)雜程序運(yùn)行的每一步都需要時(shí)間，從而使準(zhǔn)確度降低，且每次從新上電必需重設(shè)時(shí)鐘。方案二：采用專(zhuān)用的時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘的記時(shí)，專(zhuān)用時(shí)鐘芯片記時(shí)準(zhǔn)確，容易控制，可使用電池供電，并且有時(shí)間記憶，能夠從芯片直接讀出日期、時(shí)間、星期，更符合題

5、目要求。常用的時(shí)鐘芯片有DS1302、DS12877。綜上分析，我們采用了第二個(gè)方案，我們選著用 DS1302。4、語(yǔ)音模塊方案一：采用ISD4000語(yǔ)音芯片，錄音時(shí)長(zhǎng)2 min ，只能采用SPI控制模式，功能也比較單一。方案二：采用ISD1760語(yǔ)音芯片，錄音時(shí)長(zhǎng)可根據(jù)震蕩電阻調(diào)節(jié)，有兩種控制方式，兩種錄音輸入方式，可通過(guò)按鍵完成錄、放、快進(jìn)、擦除、音量控制、直通放音和復(fù)位等功能。SPI模式為單片機(jī)控制。綜上所述，我們采用ISD1760語(yǔ)音芯片。5、微控制器模塊方案一：此方案采用AT89C51八位單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。它內(nèi)存較小，只有4K字節(jié)Flash閃速存儲(chǔ)器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32個(gè)I/O口線

6、，兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，無(wú)在線下載編程功能，也無(wú)在線仿真功能。只能通過(guò)編程器燒寫(xiě)成以.hex為后綴名的文件。方案二：此方案采用AT89S52八位單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。它內(nèi)存較大，有8K的字節(jié)Flash閃速存儲(chǔ)器，比AT89C51要多4K。它可在線編程，可在線仿真的功能，這讓調(diào)試變得方便。單片機(jī)軟件編程的自由度大，可通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)各種各樣的算術(shù)算法和邏輯控制。而且體積小，硬件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，安裝方便。綜上所述，我們采用了第二個(gè)方案，即AT89S52。二、 系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)1、 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案采用AT89S52單片機(jī)作為控制核心對(duì)溫度傳感器DS18B20控制，

7、讀取溫度信號(hào)并進(jìn)行計(jì)算處理，與設(shè)定報(bào)警限值實(shí)時(shí)比較，判斷是否報(bào)警。同時(shí)讀取時(shí)鐘芯片DS1302的時(shí)間，并送入液晶顯示器LCD12864顯示，控制語(yǔ)音芯片ISD1760整點(diǎn)自動(dòng)播報(bào)時(shí)間、溫度。系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如圖1所示單片機(jī)溫度傳感 器LCD顯示時(shí)鐘模塊 獨(dú)立按鍵語(yǔ)音模塊報(bào)警電路 圖1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖2、 系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)與主要參數(shù)計(jì)算 （1）單片機(jī)控制模塊 該模塊由AT89S52單片機(jī)做為主控制器，AT89S52的EA接高電平，其外圍電路提供能使之工作的晶振脈沖、復(fù)位按鍵，四個(gè)I/O口分別接8路的單列IP座方便與外圍設(shè)備連接。當(dāng)AT89S52芯片接到來(lái)自溫度傳感器的信號(hào)以及來(lái)自時(shí)鐘芯片的信號(hào)時(shí)，其

8、內(nèi)部程序?qū)⒏鶕?jù)信號(hào)的類(lèi)型進(jìn)行處理，并且將處理的結(jié)果送到顯示模塊、報(bào)警模塊、語(yǔ)音播報(bào)模塊，發(fā)送控制信號(hào)控制各模塊。 該模塊的硬件電路如下圖2 圖2 單片機(jī)控制模塊（2）溫度傳感器模塊DS18B20溫度傳感器是美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測(cè)溫元件相比，它能直接讀出被測(cè)溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過(guò)簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)912位的數(shù)字值讀數(shù)方式。DS18B20的性能特點(diǎn)如下：獨(dú)特的單線接口僅需要一個(gè)端口引腳進(jìn)行通信；多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在惟一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)組網(wǎng)功能；無(wú)須外部器件；可通過(guò)數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為3.05.5V；零待機(jī)功耗；溫度以9或12

9、位數(shù)字；用戶(hù)可定義報(bào)警設(shè)置；報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過(guò)程序限定溫度（溫度報(bào)警條件）的器件；負(fù)電壓特性，電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作； 它有64位ROM的結(jié)構(gòu)開(kāi)始8位是產(chǎn)品類(lèi)型的編號(hào)，接著是每個(gè)器件的惟一的序號(hào)，共有48位，最后8位是前面56位的CRC檢驗(yàn)碼，這也是控制多個(gè)DS18B20的原因。溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL，可通過(guò)軟件寫(xiě)入報(bào)警上下限。DS18B20可讀取溫度寄存器的9個(gè)字節(jié)，前兩個(gè)字節(jié)存放的是測(cè)得的溫度值，低4位為小數(shù)部分，最高5位為正負(fù)標(biāo)志位，全0為正，1為負(fù)，其余位為整數(shù)部分。第三字節(jié)為溫度報(bào)警值存放地址，通過(guò)軟件可復(fù)制到ROM可掉電保存。溫度傳感模塊硬

10、件電路如圖3 圖3 溫度傳感器模塊（3）時(shí)鐘模塊 該模塊的主要功能是向單片機(jī)提供時(shí)間的信息包括年、月、日、星期及時(shí)間。其是由DS1302、晶振、電容等組成。時(shí)鐘模塊電路圖如圖4 圖4 時(shí)鐘模塊（4）鍵盤(pán)模塊 本系統(tǒng)中用到八個(gè)按鍵，用P1的8個(gè)I/O口接8個(gè)獨(dú)立式按鍵即可滿(mǎn)足需要，軟件消抖處理，準(zhǔn)確判斷去執(zhí)行相應(yīng)的程序。鍵盤(pán)功能表 表1 鍵盤(pán)功能表鍵號(hào)功能SW1功能選擇SW2加1SW3減1SW4確定SW5報(bào)警停止 設(shè)置時(shí)間流程：在運(yùn)行狀態(tài)任何時(shí)間按下S1進(jìn)入功能選擇設(shè)置，按S2加1，按S3減1，按S4確定返回，溫度上下限自定義，當(dāng)溫度報(bào)警時(shí)，可按S5停止，等待排除障礙。（5）報(bào)警模塊 報(bào)警模塊的

11、工作原理是當(dāng)溫度傳感器檢測(cè)到的溫度高于溫度的上限或低于溫度的下限設(shè)定值時(shí)控制單片機(jī)IO口輸出高電平信號(hào)促使NPN三極管導(dǎo)通，蜂鳴器發(fā)出響聲。（6）液晶顯示模塊 LCD顯示模塊是對(duì)系統(tǒng)的溫濕度、車(chē)速等的直觀顯示，LCD液晶采用帶字庫(kù)的12864液晶來(lái)顯示，液晶顯示的優(yōu)點(diǎn)在于功耗小、顯示容量32個(gè)字符、穩(wěn)定和直觀。同時(shí)可以為擴(kuò)展模塊提供顯示的空間。（7）語(yǔ)音播報(bào)模塊 該模塊的主要功能是單片機(jī)對(duì)ISD1760控制，進(jìn)行錄放音，與時(shí)鐘相結(jié)合從而達(dá)到整點(diǎn)語(yǔ)音自動(dòng)播報(bào)時(shí)間、溫度。 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)1主程序開(kāi)機(jī)判斷按鍵（設(shè)置時(shí)間、設(shè)置報(bào)警溫度），寫(xiě)時(shí)間初始值到DS1302，讀出當(dāng)前時(shí)間，讀出當(dāng)前溫度，判斷整點(diǎn)自動(dòng)報(bào)時(shí)報(bào)溫，判斷溫度報(bào)警，時(shí)間。主程序如圖：2讀出溫度子程序讀出溫度子程序的主要功能是讀出RAM中的2字節(jié)，在讀出時(shí)需進(jìn)行CRC校驗(yàn)，校驗(yàn)有錯(cuò)時(shí)不進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的改寫(xiě)。其程序流程圖如圖10示發(fā)DS18B20復(fù)位命令發(fā)跳過(guò)ROM命令發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開(kāi)始命令結(jié)束 圖10 溫度轉(zhuǎn)換流程圖四、整體測(cè)試 經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)試，能夠長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定顯示時(shí)間和溫度，溫度誤差1，精確到一位小數(shù)，實(shí)時(shí)溫度超過(guò)設(shè)定的上