課程設(shè)計(jì)報(bào)告基于-單片機(jī)溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

1、-PAGE . z 目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc298845755一前言 PAGEREF _Toc298845755 h 1HYPERLINK l _Toc298845756二根本功能與參數(shù) PAGEREF _Toc298845756 h 2HYPERLINK l _Toc2988457572.1系統(tǒng)根本功能 PAGEREF _Toc298845757 h 2HYPERLINK l _Toc2988457582.2 參數(shù) PAGEREF _Toc298845758 h 2HYPERLINK l _Toc298845759三系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) PAGEREF

2、_Toc298845759 h 2HYPERLINK l _Toc298845760四硬件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc298845760 h 3HYPERLINK l _Toc2988457614.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc298845761 h 3HYPERLINK l _Toc2988457624.1.1 電源電路 PAGEREF _Toc298845762 h 3HYPERLINK l _Toc2988457634.1.2 振蕩電路與復(fù)位電路 PAGEREF _Toc298845763 h 3HYPERLINK l _Toc2988457644.2 DS18B20

3、與單片機(jī)的接口電路 PAGEREF _Toc298845764 h 4HYPERLINK l _Toc2988457654.3獨(dú)立式鍵盤電路 PAGEREF _Toc298845765 h 4HYPERLINK l _Toc2988457664.4報(bào)警模塊 PAGEREF _Toc298845766 h 5HYPERLINK l _Toc2988457674.5 數(shù)碼管顯示模塊 PAGEREF _Toc298845767 h 5HYPERLINK l _Toc2988457684.6 proteus仿真圖 PAGEREF _Toc298845768 h 6HYPERLINK l _Toc298

4、8457694.7 DS18B20簡(jiǎn)單介紹 PAGEREF _Toc298845769 h 6HYPERLINK l _Toc298845770五軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc298845770 h7HYPERLINK l _Toc2988457715.1 主程序流程圖 PAGEREF _Toc298845771 h 8HYPERLINK l _Toc2988457725.2讀出溫度子程序 PAGEREF _Toc298845772 h 8HYPERLINK l _Toc2988457735.3溫度轉(zhuǎn)換命令子程序 PAGEREF _Toc298845773 h 9HYPERLINK l _

5、Toc2988457745.4計(jì)算溫度子程序 PAGEREF _Toc298845774 h 10HYPERLINK l _Toc2988457755.5按鍵掃描處理子程序 PAGEREF _Toc298845775 h 11HYPERLINK l _Toc298845776六心得及體會(huì): PAGEREF _Toc298845776 h 11HYPERLINK l _Toc298845777參考文獻(xiàn)： PAGEREF _Toc298845777 h 12HYPERLINK l _Toc298845778附錄元件清單 PAGEREF _Toc298845778 h 12HYPERLINK l _

6、Toc298845779附錄總體電路圖 PAGEREF _Toc298845779 h 13HYPERLINK l _Toc298845780附錄源程序 PAGEREF _Toc298845780 h 14基于單片機(jī)的溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)孟祥柱 航空航天大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院摘要：隨著時(shí)代的進(jìn)步和開(kāi)展，單片機(jī)技術(shù)已經(jīng)普及到我們生活、工作、科研等各個(gè)領(lǐng)域，已經(jīng)成為一種比擬成熟的技術(shù)。本文主要設(shè)計(jì)了一個(gè)基于AT89C51單片機(jī)的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，詳細(xì)描述了利用數(shù)字傳感器DS18B120完成監(jiān)測(cè)溫度的過(guò)程，重點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)的硬件連接，軟件編程，各模塊系統(tǒng)流程以及各局部的電路進(jìn)展了分析介紹。本設(shè)計(jì)是以AT89C51為核心，

7、通過(guò)溫度傳感器DS18B20將溫度值轉(zhuǎn)換為電量輸出，可以利用小鍵盤設(shè)定溫度的最大值和最小值，對(duì)于超過(guò)最大值或者最小值的溫度數(shù)據(jù)通過(guò)紅黃燈進(jìn)展報(bào)警，所以這個(gè)系統(tǒng)使用起來(lái)相當(dāng)方便，具有精度高、量程寬、靈敏度高、體積小、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，適合我們?nèi)粘Ｉ詈凸?、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的溫度測(cè)量，具有廣泛的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)AT89C51；溫度采集；溫度傳感器DS18B20；報(bào)警功能一前言傳統(tǒng)的溫度檢測(cè)以熱敏電阻為溫度敏感元件。熱敏電阻的本錢低，但需后續(xù)信號(hào)處理電路，而且可靠性相對(duì)較差，測(cè)溫準(zhǔn)確度低，檢測(cè)系統(tǒng)也有一定的誤差。這里設(shè)計(jì)的數(shù)字溫度計(jì)具有讀數(shù)方便，測(cè)溫圍廣，測(cè)溫準(zhǔn)確，數(shù)字顯示，適用圍寬等特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)選用

8、STC89C52型單片機(jī)作為主控制器件，DS18B20作為測(cè)溫傳感器,通過(guò)LED數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)溫度顯示。通過(guò)DS18B20直接讀取被測(cè)溫度值，進(jìn)展數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，該器件的物理化學(xué)性能穩(wěn)定，線性度較好，在0100最大線性偏差小于0.01。該器件可直接向單片機(jī)傳輸數(shù)字信號(hào)，便于單片機(jī)處理及控制。另外，該溫度計(jì)還能直接采用測(cè)溫器件測(cè)量溫度，從而簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)傳輸與處理過(guò)程。二 根本功能與參數(shù)2.1系統(tǒng)根本功能 a.實(shí)現(xiàn)溫度的實(shí)時(shí)測(cè)量與顯示。b.可手動(dòng)設(shè)置監(jiān)測(cè)溫度圍的上限和下限。c.超出溫度監(jiān)測(cè)圍，可進(jìn)展聲光報(bào)警或執(zhí)行預(yù)定操作。2.2 參數(shù)a. DS18B20 的溫度測(cè)量圍為-55C+125C，在-20C+60C 圍

9、，精度為0.5Cb.顯示溫度值準(zhǔn)確到0.1C,監(jiān)測(cè)溫度準(zhǔn)確到1Cc精度誤差小于0.5三系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的溫度測(cè)量報(bào)警系統(tǒng)以STC89C52 單片機(jī)為核心部件，外加溫度采集電路、鍵盤及顯示電路、越限報(bào)警等電路。采用數(shù)字溫度芯片DS18B20 測(cè)量溫度，輸出信號(hào)全數(shù)字化。由數(shù)字溫度計(jì)DS18B20和STC89C52單片機(jī)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)。利用STC89S52芯片控制溫度傳感器DS18B20進(jìn)展實(shí)時(shí)溫度檢測(cè)并顯示，快速測(cè)量環(huán)境溫度，并可以根據(jù)需要設(shè)定上下限溫度。系統(tǒng)框圖如圖1所示。時(shí)鐘振蕩電路STC89C52復(fù)位電路電源電路LED報(bào)警顯示LED數(shù)碼管顯示蜂鳴器報(bào)警鍵盤調(diào)

10、整控制模塊DS18B20溫度傳感器圖1 DS18B20溫度測(cè)溫系統(tǒng)框圖四硬件設(shè)計(jì)4.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1.1 電源電路圖2 電源電路4.1.2 振蕩電路與復(fù)位電路晶振采用12MHZ。復(fù)位電路采用上電加按鈕復(fù)位。圖3 振蕩電路圖4 復(fù)位電路4.2 DS18B20與單片機(jī)的接口電路圖5 DS18B20與單片機(jī)的接口電路4.3獨(dú)立式鍵盤電路圖6 獨(dú)立式鍵盤電路4.4報(bào)警模塊圖7 報(bào)警電路4.5 數(shù)碼管顯示模塊顯示電路采用4位共陰極LED數(shù)碼管，P0口由上拉電阻提高驅(qū)動(dòng)能力，作為段碼輸出并作為數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)。P2口的低四位作為數(shù)碼管的位選端。采用動(dòng)態(tài)掃描的方式顯示。圖8 數(shù)碼管顯示電路4.6 p

11、roteus仿真圖圖9 proteus仿真圖4.7 DS18B20簡(jiǎn)單介紹DS18B20 的性能特點(diǎn)如下獨(dú)特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊DS18B20支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測(cè)溫DS18B20在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路適應(yīng)電壓圍更寬，電壓圍：3.05.5V，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電溫圍55125，在-10+85時(shí)精度為0.5零待機(jī)功耗可編程的分辨率為912位，對(duì)應(yīng)的可分辨溫度分別為0.5、0.25、0.125和0

12、.0625，可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫在9位分辨率時(shí)最多在93.75ms把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字，12位分辨率時(shí)最多在750ms把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快用戶可定義報(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)警條件的器件測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，以一線總線串行傳送給CPU，同時(shí)可傳送CRC校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力負(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DS18B20部構(gòu)造主要由四局部組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置存放器。DS18B20的管腳排列、各種封裝形式如圖11所示，DQ 為數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳。開(kāi)漏單總線接口引腳。當(dāng)

13、被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源；GND為地信號(hào)；VDD為可選擇的VDD引腳。當(dāng)工作于寄生電源時(shí)，此引腳必須接地。圖10外部封裝形式五 軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)程序主要包括主程序、讀取溫度子程序、溫度轉(zhuǎn)換命令子程序、計(jì)算溫度子程序、按鍵掃描處理子程序、顯示數(shù)據(jù)子程序等。5.1 主程序流程圖主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時(shí)顯示、讀出并處理DS18B20的測(cè)量的當(dāng)前溫度值，溫度測(cè)量每1s進(jìn)展一次。這樣可以在一秒之測(cè)量一次被測(cè)溫度，其程序流程見(jiàn)圖11所示。初始化讀取溫度SET鍵是否按下讀出溫度值溫度計(jì)算處理顯示數(shù)據(jù)刷新發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開(kāi)場(chǎng)命令NY調(diào)用顯示子程序設(shè)置報(bào)警溫度圖11 主程序流程圖5.2讀出溫度子程

14、序讀出溫度子程序的主要功能是讀出RAM中的9字節(jié)，在讀出時(shí)需進(jìn)展CRC校驗(yàn)，校驗(yàn)有錯(cuò)時(shí)不進(jìn)展溫度數(shù)據(jù)的改寫。其程序流程圖如圖12所示。5.3溫度轉(zhuǎn)換命令子程序溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開(kāi)場(chǎng)命令，當(dāng)采用12位分辨率時(shí)轉(zhuǎn)換時(shí)間約為750ms，在本程序設(shè)計(jì)中采用1s顯示程序延時(shí)法等待轉(zhuǎn)換的完成。溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程圖如上圖，圖13所示。Y發(fā)DS18B20復(fù)位命令發(fā)跳過(guò)ROM命令發(fā)讀取溫度命令讀取操作，CRC校驗(yàn)9字節(jié)完.CRC校驗(yàn)正.確.移入溫度暫存器完畢NNY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)場(chǎng)命令 完畢圖12 讀溫度流程圖 圖13 溫度轉(zhuǎn)換流程圖5.4計(jì)算溫度子程序計(jì)

15、算溫度子程序?qū)AM中讀取值進(jìn)展BCD碼的轉(zhuǎn)換運(yùn)算，并進(jìn)展溫度值正負(fù)的判定，其程序流程圖如圖14所示。 開(kāi)場(chǎng)溫度零下?溫度值取補(bǔ)碼置“1標(biāo)志計(jì)算小數(shù)位溫度BCD值 計(jì)算整數(shù)位溫度BCD值 完畢置“0標(biāo)志NY圖14計(jì)算溫度流程圖5.5按鍵掃描處理子程序按鍵采用掃描查詢方式，設(shè)置標(biāo)志位，當(dāng)標(biāo)志位為1時(shí)，顯示設(shè)置溫度，否則顯示當(dāng)前溫度。如下列圖15示。SET鍵按下ADD鍵按下DEC鍵按下顯示切換標(biāo)志位是否為“0調(diào)用顯示子程序報(bào)警溫度加1報(bào)警溫度減1YNYNYN圖15 按鍵掃描處理子程序六心得及體會(huì):此次實(shí)習(xí)我用單片機(jī)做一個(gè)完整的系統(tǒng)，在完成的過(guò)程中走了很多彎路，比方由于對(duì)硬件方面的東西尚不熟，查閱資

16、料以及準(zhǔn)備材料時(shí)都沒(méi)有考慮到實(shí)踐的可行性，在這里要特別感實(shí)驗(yàn)室的教師給予了我們耐心的指導(dǎo)，并給我們提出了建立性的意見(jiàn)。在本次設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我發(fā)現(xiàn)很多的問(wèn)題，雖然以前還做過(guò)這樣的設(shè)計(jì)但這次設(shè)計(jì)真的讓我長(zhǎng)進(jìn)了很多，雖然以前寫過(guò)幾次程序，但我覺(jué)的寫好一個(gè)程序并不簡(jiǎn)單。正是通過(guò)這些彎路我們才真正學(xué)到了不少東西。在做系統(tǒng)的同時(shí)，和同學(xué)們之間的相互探討也使我獲益匪淺。我們必須學(xué)會(huì)獨(dú)立思考，用自己的能力去完成一件作品。有好多的東西，只有我們?nèi)ピ囍隽?，才能真正的掌握。參考文獻(xiàn)：1鑫. 單片機(jī)原理與應(yīng)用 電子工業(yè) 2021.12馬忠梅，凱，等. 單片機(jī)的C語(yǔ)言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)(第四版) 航空航天大學(xué) 3包建華，興

17、奎等.單片機(jī)原理實(shí)驗(yàn)與實(shí)訓(xùn)教程 東南大學(xué) 2021.94 文濤.單片機(jī)語(yǔ)言C51典型應(yīng)用設(shè)計(jì). ：人民郵電,19985 勇,宇.Vision2單片機(jī)應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)指南. ：科學(xué),19986 蔡朝洋.單片機(jī)控制實(shí)習(xí)與專題制作. ：航天航空大學(xué)出社,20007 復(fù)華. 單片機(jī)及其應(yīng)用系統(tǒng). ：清華大學(xué)，19928 為. 單片機(jī)典型系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例精講及其應(yīng)用系統(tǒng). ：電子工業(yè)，20069 斌，董慧穎. 可重組機(jī)器人研究和開(kāi)展現(xiàn)狀. 工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2000，194：23-2710 道德.單片機(jī)接口技術(shù)C51版.：水利水電，1995附錄 元件清單元件名稱型號(hào)數(shù)量單片機(jī)AT89C511電平轉(zhuǎn)換芯片74HC57

18、32數(shù)碼管7SEG-MP*4-CA1按鍵BUTTON4電阻RES2附錄總體電路圖附錄 源程序源程序如下*include*define uint unsigned int*define uchar unsigned charsbit ds = P20 ;sbit dula = P26 ;sbit wela = P27 ;sbit beep = P21 ;sbit SET1 = P22; /定義上限顯示調(diào)整鍵sbit DEC = P23; /定義增加減少鍵sbit ADD = P24; /定義增加減少鍵sbit SET2= P25; /定義下限顯示調(diào)整鍵int temp ;float f_temp

19、 ;int warn_l1 = 50 ;int warn_l2 = 0 ;int warn_h1 = 300 ;int warn_h2 = 1000 ;/*ian shi */uchar code table = 0*3f,0*06,0*5b,0*4f,0*66,0*6d,0*7d,0*07,0*7f,0*6f,0*bf,0*86,0*db,0*cf,0*e6,0*ed,0*fd,0*87,0*ff,0*ef,0*40;void delay(int z)int a,b ;for(a = 0;a z ;a+)for(b = 0;b 120; b+);void display(uchar num

20、, uchar dat)uchar i;dula = 0;wela = 0; wela = 1;i = 0*00;i = i | (0*01)0)i-;ds = 1;i = 4;while(i0)i-;uchar temp_readbit(void)uint i;bit dat;ds = 0;i+;ds = 1;i+;i+;i+;dat = ds;i = 8;while(i0)i-;return(dat);uchar temp_read(void)uchar i,j,dat;dat = 0;for(i = 0;i 8;i+)j = temp_readbit();dat = (j 1);retu

21、rn(dat);void temp_write(uchar dat)uint i;uchar j;bit testb;for(j = 1;j 1;if(testb)ds = 0;i+;i+;i+;ds = 1;i =8;while(i0)i-;elseds = 0;i = 8;while(i0)i-;ds = 1;i+;i+;void temp_change(void)ds_reset();delay(1);temp_write(0*cc);temp_write(0*44);uint get_temp()uchar a,b;EA = 0;ds_reset();delay(1);temp_wri

22、te(0*cc);temp_write(0*be);a = temp_read();b = temp_read();temp = b;temp warn_l2)&(t = warn_l1)warn(10,0*01);else if(t = warn_l2)warn(1,0*02);else if(t = warn_h1)warn(10,0*04);else if(t = warn_h2)warn(1,0*08);elsei = 40;while(i-)dis_temp(get_temp();/*報(bào) 警 監(jiān) 測(cè) 顯 示*/void bj*s(int a)int *,y,z;*=a/100; /計(jì)算得到shi位數(shù)字display(5,*); y=a/10-*10; /計(jì)算得到ge位數(shù)字display(6,y+10);z=a-*100-y*10; /計(jì)算得到*iao數(shù)display(7,z);/*鍵盤 掃描*/void key() if(SET1 = 0) delay(100);if(SET1 = 0)while(SET1 = 0)bj*s( warn_h1); if(ADD=0&SET1=0) if(ADD=0&SET1=0) while(ADD=0)bj*s( warn_h1)