溫度檢測(cè)系統(tǒng)

1、溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 1 設(shè)計(jì)任務(wù) 測(cè)溫范圍為-55+125 數(shù)碼管顯示所測(cè)溫度值 可用按鍵設(shè)置最高/低溫度值 若所測(cè)溫度超過(guò)設(shè)置的溫度，蜂鳴器報(bào)警2 設(shè)計(jì)分析 在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程和科研工作中很多時(shí)候需要對(duì)溫度進(jìn)行測(cè)量和控制，數(shù)字式溫度測(cè)量是采用數(shù)碼管直接顯示出被測(cè)溫度值，這種數(shù)字顯示不僅直觀而且便于控制。 本課題的設(shè)計(jì)是基于DS18B20的溫度顯示系統(tǒng)。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為5個(gè)模塊：主控模塊、溫度獲取模塊、溫度顯示模塊、按鍵控制模塊和超限報(bào)警模塊。單片機(jī)從溫度傳感器獲取數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理，之后送入顯示模塊，按鍵用于設(shè)置上下限溫度，蜂鳴器用于超限報(bào)警。顯示模塊采用四個(gè)數(shù)碼管進(jìn)行顯示當(dāng)前環(huán)境溫度。 硬件電路框圖硬件電

2、路框圖 STC12C5A08S2主控模塊顯示模塊DS18B20溫度獲取報(bào)警模塊 鍵盤(pán)控制系統(tǒng)工作流程：系統(tǒng)上電后，若一切工作正常，系統(tǒng)工作流程：系統(tǒng)上電后，若一切工作正常，實(shí)實(shí)時(shí)采集溫時(shí)采集溫度數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)處理，既轉(zhuǎn)換成溫度值并通過(guò)數(shù)碼管顯示，度數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)處理，既轉(zhuǎn)換成溫度值并通過(guò)數(shù)碼管顯示，轉(zhuǎn)換的溫度與所設(shè)置的最高溫度值與最低溫度值進(jìn)行比較，如轉(zhuǎn)換的溫度與所設(shè)置的最高溫度值與最低溫度值進(jìn)行比較，如果測(cè)得當(dāng)前溫度超限，蜂鳴器就一直蜂鳴。通過(guò)按鍵可以設(shè)置果測(cè)得當(dāng)前溫度超限，蜂鳴器就一直蜂鳴。通過(guò)按鍵可以設(shè)置最高溫度和最低溫度。此系統(tǒng)可以測(cè)溫范圍最高溫度和最低溫度。此系統(tǒng)可以測(cè)溫范圍-55-

3、125。3 主要器件簡(jiǎn)介主要器件簡(jiǎn)介 DS18B20簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介 溫度傳感器DS18B20是單總線數(shù)字溫度傳感器，無(wú)需外加A/D 即可輸出數(shù)字量, 把溫度信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成串行數(shù)字信號(hào)供微機(jī)處理，并且它只有三個(gè)管腳，與單片機(jī)連接電路非常簡(jiǎn)單。該系統(tǒng)的DS18B20分辨率采用默認(rèn)值12位，精度為0.0625，溫度量值乘以精度就所測(cè)的溫度值。DS18B20特點(diǎn) 數(shù)據(jù)傳輸采用單總線(1 - Wire Bus)結(jié)構(gòu) ,無(wú)需外圍其它元件； 測(cè)溫范圍為-55+125,在-1085時(shí)精度為0.5； 以912位數(shù)字值方式讀出溫度; 兩種供電方式：寄生電源供電方式，外部電源供電方式； 具有可編程的溫度報(bào)警功能； 電源電

4、壓范圍為35. 5V； 低功耗 ，無(wú)外部供電電源也能可靠工作。Ds18b20引腳圖及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 DS18B20引腳圖 單片機(jī)簡(jiǎn)介 單片機(jī)是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。本系統(tǒng)使用單片機(jī)STC12C5A08S2。單片機(jī)STC12C5A08S2引腳圖STC12C5A08S2引腳簡(jiǎn)介 vcc（40腳）：電源正極 電源引腳

5、 gnd（20腳）：接地 XTAL1（19腳）：輸入引腳 時(shí)鐘引腳接時(shí)鐘電路 XTAL2（20腳）：輸出引腳 復(fù)位引腳：接復(fù)位電路RST/VPD(9腳) PSEN(29腳) 控制引腳-輔助控制作用 ALE/PROG(30腳)：地址鎖存允許端 EA/VPP(31腳)I/O端口引腳：連接單片機(jī)和外部設(shè)備，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸 入/ 輸出 P0.0P0.7(39腳32腳)：P0端口 P1.0P1.7(1腳8腳)：P1端口 P2.0P2.7(21腳28腳)：P2端口 P3.0P3.7(10腳17腳)：P3端口單電機(jī)最小電路復(fù)位與時(shí)鐘電路復(fù)位電路復(fù)位電路RST復(fù)位輸入。確定單片機(jī)工作的起始狀態(tài)，完成其自啟動(dòng)過(guò)程

6、。當(dāng)振蕩器工作時(shí)RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路向單片機(jī)提供一個(gè)正弦波信號(hào)作為單片機(jī)工作的時(shí)鐘電路向單片機(jī)提供一個(gè)正弦波信號(hào)作為單片機(jī)工作的時(shí)間基準(zhǔn)，決定單片機(jī)的工作速度。晶振提供的時(shí)鐘頻率時(shí)間基準(zhǔn)，決定單片機(jī)的工作速度。晶振提供的時(shí)鐘頻率越高，單片機(jī)速度就越快。越高，單片機(jī)速度就越快。STC12C5A08S2單片機(jī)的時(shí)鐘產(chǎn)生方法有兩種，內(nèi)部時(shí)鐘方單片機(jī)的時(shí)鐘產(chǎn)生方法有兩種，內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，利用芯片式和外部時(shí)鐘方式。本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，在內(nèi)部的振蕩電路，在XTAL1、XTAL2引腳上外接定時(shí)元件

7、，引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部的振蕩電路便產(chǎn)生自激振蕩。振蕩晶體可在內(nèi)部的振蕩電路便產(chǎn)生自激振蕩。振蕩晶體可在1.2MHZ到到12MHZ之間選擇。電容值無(wú)嚴(yán)格要求，但其取值對(duì)振蕩頻之間選擇。電容值無(wú)嚴(yán)格要求，但其取值對(duì)振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小、振蕩電路起振速度有少許影響，率輸出的穩(wěn)定性、大小、振蕩電路起振速度有少許影響，CX1、CX2可在可在20pF到到100pF之間取值本設(shè)計(jì)中，振蕩晶體選之間取值本設(shè)計(jì)中，振蕩晶體選擇擇12MHZ,電容選擇電容選擇30pF。總電路圖單片機(jī)單片機(jī)STC12C5A08S2主控其他模塊，通過(guò)單片機(jī)控制來(lái)采集溫度主控其他模塊，通過(guò)單片機(jī)控制來(lái)采集溫度信息，將采集到的溫

8、度信息進(jìn)行處理并用數(shù)碼管顯示所采集的當(dāng)信息，將采集到的溫度信息進(jìn)行處理并用數(shù)碼管顯示所采集的當(dāng)前溫度。如果所測(cè)當(dāng)前溫度超過(guò)設(shè)置的最高或最低報(bào)警溫度，單前溫度。如果所測(cè)當(dāng)前溫度超過(guò)設(shè)置的最高或最低報(bào)警溫度，單片機(jī)控制蜂鳴器使蜂鳴器蜂片機(jī)控制蜂鳴器使蜂鳴器蜂鳴，否則不鳴，否則不蜂鳴。通過(guò)單片機(jī)控制按蜂鳴。通過(guò)單片機(jī)控制按鍵來(lái)設(shè)置最高或最低報(bào)警溫度。鍵來(lái)設(shè)置最高或最低報(bào)警溫度。4硬件電路簡(jiǎn)介硬件電路簡(jiǎn)介主主控控模模塊塊溫度傳感器DS18B20的第一個(gè)管腳接地，第三個(gè)管腳接VCC，第二個(gè)管腳（DS18B20的數(shù)據(jù)線DQ）與單片機(jī)STC12C5A08S2的P1.5口連接，實(shí)現(xiàn)傳感器與微控制器之間的數(shù)據(jù)傳

9、輸。溫度傳感器DS18B20是單總線數(shù)字溫度傳感器，無(wú)需外加A/D 即可輸出數(shù)字量, 把溫度信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成串行數(shù)字信號(hào)供微機(jī)處理.溫溫度度獲獲取取模模塊塊本系統(tǒng)所需顯示的溫度范圍本系統(tǒng)所需顯示的溫度范圍- 55 + 125 ，所以只需四個(gè)數(shù)碼管，所以只需四個(gè)數(shù)碼管就可以，選用四個(gè)連在一塊的數(shù)碼管，共有就可以，選用四個(gè)連在一塊的數(shù)碼管，共有12個(gè)管腳，連接方便。單個(gè)管腳，連接方便。單片機(jī)片機(jī)P0口作為要顯示的數(shù)據(jù)口口作為要顯示的數(shù)據(jù)口,與數(shù)碼管與數(shù)碼管8個(gè)片選管腳對(duì)應(yīng)連接。個(gè)片選管腳對(duì)應(yīng)連接。其余四個(gè)管腳接與位選電路對(duì)應(yīng)連接。采用四個(gè)其余四個(gè)管腳接與位選電路對(duì)應(yīng)連接。采用四個(gè)PNP三級(jí)管來(lái)進(jìn)行位

10、三級(jí)管來(lái)進(jìn)行位選。三極管的發(fā)射極接選。三極管的發(fā)射極接VCC，集電極對(duì)應(yīng)連接四位數(shù)碼管的標(biāo)注為，集電極對(duì)應(yīng)連接四位數(shù)碼管的標(biāo)注為SMX（X代表代表1、2、3、4）（）（SM1為數(shù)碼管顯示最低位，為數(shù)碼管顯示最低位，SM4為數(shù)碼為數(shù)碼管顯示最高位）的管腳。每個(gè)三極管的基極先接一個(gè)管顯示最高位）的管腳。每個(gè)三極管的基極先接一個(gè)4.7K的電阻，再的電阻，再對(duì)應(yīng)連接單片機(jī)的對(duì)應(yīng)連接單片機(jī)的P2.0P2.3口?？凇販囟榷蕊@顯示示模模塊塊四個(gè)按鍵的下端都接地，上端都與單片機(jī)接。標(biāo)注為四個(gè)按鍵的下端都接地，上端都與單片機(jī)接。標(biāo)注為inter的的按鍵接單片機(jī)按鍵接單片機(jī)P3.2口（外部中斷口（外部中斷0），

11、），inter按下，就進(jìn)入中斷，按下，就進(jìn)入中斷，此時(shí)顯示已設(shè)置的最高或最低溫度值，不再變化，為后面調(diào)此時(shí)顯示已設(shè)置的最高或最低溫度值，不再變化，為后面調(diào)整超限溫度值做準(zhǔn)備。標(biāo)注為整超限溫度值做準(zhǔn)備。標(biāo)注為shi的按鍵接單片機(jī)的按鍵接單片機(jī)P1.0口口,此按此按鍵按一下，數(shù)碼管所顯示的十位溫度數(shù)字加鍵按一下，數(shù)碼管所顯示的十位溫度數(shù)字加1，十位溫度數(shù)字，十位溫度數(shù)字可在可在09之間變化。一樣，標(biāo)注為之間變化。一樣，標(biāo)注為ge的按鍵接單片機(jī)的按鍵接單片機(jī)P1.1口口,此按鍵按一下，數(shù)碼管所顯示的個(gè)位溫度數(shù)字加此按鍵按一下，數(shù)碼管所顯示的個(gè)位溫度數(shù)字加1，個(gè)位溫度，個(gè)位溫度數(shù)字可在數(shù)字可在09之間

12、變化。標(biāo)注為之間變化。標(biāo)注為stop的按鍵接單片機(jī)的按鍵接單片機(jī)P1.2口，口，如果最高或最低溫度設(shè)置完畢，就按下此鍵，退出中斷。如果最高或最低溫度設(shè)置完畢，就按下此鍵，退出中斷。按按鍵鍵模模塊塊報(bào)警電路采用三極管驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)聲報(bào)警，此報(bào)警電路采用三極管驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)聲報(bào)警，此電路連接方便，簡(jiǎn)單耐用。電阻的上端與單片電路連接方便，簡(jiǎn)單耐用。電阻的上端與單片機(jī)的機(jī)的P1.3口連接。將采集的溫度值與所設(shè)置的口連接。將采集的溫度值與所設(shè)置的最高溫度和最低溫度值進(jìn)行比較，如果所采集最高溫度和最低溫度值進(jìn)行比較，如果所采集的溫度超限，就報(bào)警。的溫度超限，就報(bào)警。 超超限限報(bào)報(bào)警警模模塊塊5 調(diào)試 硬件調(diào)試：顯示模塊，按鍵模塊，報(bào)警模 塊，溫度獲取模塊 軟件調(diào)試：在KEIL軟件中對(duì).C文件進(jìn)行調(diào)試。 軟硬聯(lián)調(diào)：將KEIL 軟件中生成的.hex 文件燒寫(xiě)到單片機(jī)中，進(jìn)行軟硬聯(lián)調(diào)，用手捏住DS18B20 管，會(huì)看到顯示屏的溫度不斷上升， 當(dāng)上升的溫度超過(guò)設(shè)定的上限報(bào)警值時(shí)，蜂鳴器會(huì)響起；用冰放在DS1