基于單片機C52的溫度報警系統(tǒng)

1、 畢業(yè)設(shè)計（論文）中文摘要（題目）：基于單片機C52的溫度報警系統(tǒng)摘要：溫度是一種最基本的環(huán)境參數(shù)，人們的生活與環(huán)境溫度息息相關(guān)，隨著現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展以及人們對于生活環(huán)境的要求的提高，也迫切需要檢測和控制溫度。因此對溫度的測量與控制具有十分重要的意義。本文把多功能顯示系統(tǒng)和單片機有機結(jié)合起來，并且在C語言程序的支持下，設(shè)計出實時溫度顯示報警電路。以AT89C52單片機為核心，由溫度傳感器、時間芯片、液晶、報警器等作為單片機的外圍器件。它是一種多功能的數(shù)字式電路，它可顯示年、月、日、小時、分鐘等時間信息，同時也可以顯示周圍環(huán)境等溫度信息。單片機通過時鐘芯片DS1302獲取時間數(shù)據(jù)和溫度傳感器

2、DS18B20采集溫度，對數(shù)據(jù)處理后送到液晶1602顯示輸出。電路采用LCD作為顯示器，具有界面良好，功耗低等特點。軟件采用C語言來編寫目標系統(tǒng)軟件，會大大的縮短開發(fā)周期，且明顯地增加軟件的可讀性，便于改進和擴充，以研制出規(guī)模更大、性能更完備的系統(tǒng)。經(jīng)過軟硬件結(jié)合，所設(shè)計的溫度控制報警器能完成實時顯示以及超溫報警功能。關(guān)鍵詞:DS18B20AT89C52單片機報警器畢業(yè)設(shè)計（論文）外文摘要Title:TheTemperatureAlarmsystembasedonSingleChipC52Abstract：Temperatureisoneofthefundamentalenvironmenta

3、lparameters,ourlifeisrelatedtotheenvironmentaltemperature.Withthedevelopmentofmodernagricultureandindustrytechnologiesandincreasingrequestofourlivingenvironment,thetemperaturedetectionandcontrolareneeded.Sothetemperaturemeasurementandcontrolhavevitalsignificance.Inthisdesign,themultifunctionaldispla

4、ysystemandsinglechipmicrocomputer,havecombinedtogether,arealtimetemperaturedisplayalarmingcircuitisdesignedwiththeuseofClanguageprogram.ThisdesigniscomposedofthesinglechipAT89C52,temperaturesensors,timechip,LCD,alarmdevice,etc.Itisamulti-functiondigitalcircuit,itcandisplayyear,month,day,hourandminut

5、etimeinformation,etc.Alsocandisplayenvironmenttemperatureinformation,etc.DS1302chipmicrocontrollerthroughclockgaintimedataandtemperaturesensorDS18B20collectionofdataprocessingtemperature,LCDdisplayoutputdeliveredafter1602.CircuitadoptsLCDdisplay,aswithlowconsumptionandgoodinterface.SoftwareClanguage

6、isusedtowritethetargetsystemsoftwareinordertoshortenthedevelopmentcycle,andincreasethereadabilityofthesoftwareobviously,moreover,easyforimprovementandexpansionanddeveloplargerandmorecompletesystem.Throughthedesignofhardwareandsoftware,thetemperaturecontrolandalarmsystemcanperformrealtimedisplayandov

7、ertemperaturealarmfunction.keywords:DS18B20AT89C52SCMalarm目錄TOC o 1-5 h z目錄3 HYPERLINK l bookmark6 1引言1 HYPERLINK l bookmark8 背景及研究內(nèi)容1 HYPERLINK l bookmark10 方案比較與選擇1 HYPERLINK l bookmark12 2主要元器件介紹及電路設(shè)計軟件介紹3 HYPERLINK l bookmark14 AT89C52單片機主要特性及引腳功能介紹3 HYPERLINK l bookmark16 DS18B20溫度傳感器特性及引腳功能介紹5

8、 HYPERLINK l bookmark18 DS1302時鐘芯片特性及引腳功能介紹6 HYPERLINK l bookmark20 LCD1602芯片特性及引腳功能介紹8 HYPERLINK l bookmark22 KEILC51軟件介紹9 HYPERLINK l bookmark24 PROTEL99SE簡介10 HYPERLINK l bookmark26 Proteus軟件的簡介11 HYPERLINK l bookmark28 3硬件電路設(shè)計12 HYPERLINK l bookmark30 設(shè)計思路12 HYPERLINK l bookmark32 單元電路設(shè)計12單片機最小系

9、統(tǒng)12溫度傳感電路13時鐘控制電路13報警及顯示電路.14 HYPERLINK l bookmark34 4系統(tǒng)軟件設(shè)計14 HYPERLINK l bookmark36 軟件設(shè)計思路14 HYPERLINK l bookmark38 主控程序流程圖15 HYPERLINK l bookmark40 部分子程序流程框圖15led顯示子程序流程圖15時間程序流程圖17y18溫度報警子程序流程圖18R2-D1?_i1,0T-400.4*=：TET-.LED-BLUE.；.；._.護-B2磁-R3.-.-:-11110-.LED-RED.LST.?TEXT.SFEAKEF：DS18B20溫度子程序流

10、程圖19R44K.；氏19TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark46 5系統(tǒng)調(diào)試與分析19 HYPERLINK l bookmark48 硬件調(diào)試19 HYPERLINK l bookmark50 軟件調(diào)試20 HYPERLINK l bookmark52 系統(tǒng)調(diào)試20 HYPERLINK l bookmark54 參考文獻20 1引言背景及研究內(nèi)容溫度是一種最基本的環(huán)境參數(shù)，人們的生活與環(huán)境溫度息息相關(guān)，隨著現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展以及人們對于生活環(huán)境的要求的提高，人們也迫切需要檢測和控制溫度，對它的測量與控制具有十分重要的意義。例如機房內(nèi)的電腦、空調(diào)等用電設(shè)備長時

11、間通電工作，導(dǎo)致設(shè)備老化，發(fā)生故障使機房內(nèi)的電子產(chǎn)品發(fā)熱，在短時間內(nèi)機房溫度升高至超出設(shè)備正常溫度，導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓或產(chǎn)生火災(zāi)，這時溫控報警器就發(fā)揮應(yīng)有的功能。溫控報警器使用簡單方便，若采用人工測溫，不僅勞動強度大，且效果不明顯、效率不高。因此采用溫控報警器順應(yīng)了現(xiàn)代社會發(fā)展的要求。本文介紹的溫控報警器可實現(xiàn)的功能如下：1溫度測量：能夠?qū)崟r顯示當(dāng)前的環(huán)境溫度；2時鐘功能：能夠作為時鐘使用，顯示當(dāng)前時間；3.超溫報警：當(dāng)環(huán)境溫度高于45度或者低于-5度時蜂鳴器報警。方案比較與選擇對于溫控電路，可以有很多種設(shè)計方案來實現(xiàn)超溫報警。下面是經(jīng)過初步的分析所羅列出來的兩個方案。方案一：該溫度報警器的電路如圖

12、1-1所示。時基電路IC、電位器R、電p阻R和熱敏電阻R組成溫度檢測觸發(fā)電路。R是一種負溫度系數(shù)熱敏電阻，阻1TT值隨溫度的升高而逐漸減小IC是一種音響集成電路KD9561，能產(chǎn)生4種模擬2聲，即報警車聲、消防車聲、救護車聲和機槍聲。IC為音頻功率放大器，可將3微弱的音頻信號放大，推動揚聲器B發(fā)聲。具體工作過程如下：溫度未達到預(yù)定值時，由于溫度傳感器RT的阻值大于1/2(R+R)，IC的p11觸發(fā)端2腳電位高于1/3G(2V)，使得IC的3腳為低電平，二極管VD截止，IC12因得不到供電電壓而無音頻信號輸出，揚聲器B無聲。當(dāng)溫度升高到預(yù)定值時，RT的阻值將小于1/2(R+R)，IC1的觸發(fā)器2

13、腳電位低于1/3G(2V)，IC的輸p11出端3腳從低電平跳變到高電平，二極管VD導(dǎo)通，輸出約5V(200mA)的直流電壓。該直流電壓經(jīng)電容C濾波后供給IC。這時，IC產(chǎn)生的警笛信號由OUT22端輸出，經(jīng)C耦合至IC的輸入端3腳進行功率放大。放大后的音頻信號從IC33的5腳進行功率放大。放大后的音頻信號從IC的5腳輸出，最后經(jīng)電容C驅(qū)動36揚聲器B發(fā)出響亮的警笛報警聲。方案二：以AT89C52單片機為核心，由溫度傳感器、時間芯片、液晶、報警器等作為單片機的外圍器件組成。在AT89C52單片機內(nèi)部有一個高增益的反向放大器，其輸入端(XTAL1)和輸出端(XTAL2)用于外接石英晶體和微調(diào)電容，構(gòu)

14、成振蕩器。當(dāng)電源接通時RST端電位與VCC相同，為高電平，隨后RC電路開始充電,RST端的電逐漸下降，經(jīng)過一段時間后，降到低電平，只要令RC電路的參數(shù)選擇適當(dāng)，就可以使RST端得到足夠長時間的高電平，從而完成復(fù)位。溫度傳感器通過接口將信號送入單片機中，時鐘芯片則是通過、接口將信號送入。通過程序的控制將信號以溫度和時間的形式從,，端口送入LCD以顯示。原理框圖如1-2所示：通過以上二種方案的比較，我選擇了方案二，因為它選用單片機芯片使電路硬件連接更加簡單化。2主要元器件介紹及電路設(shè)計軟件介紹AT89C52單片機主要特性及引腳功能介紹AT89C52是51系列單片機的一個型號，是由ATMEL公司生產(chǎn)

15、的。AT89C52是一個低電壓，高性能CMOS8位單片機，片內(nèi)含8kbytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲器和256bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM）,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，功能強大的AT89C52單片機可應(yīng)用在許多需要較復(fù)雜的系統(tǒng)控制場合。AT89C52有40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內(nèi)含2個外中斷口，3個16位可編程定時計數(shù)器，2個全雙工串行通信口，2個讀寫口線，AT89C52可以按照常規(guī)方法進行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Fla

16、sh存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的Flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本。主要功能特性：兼容MCS51指令系統(tǒng)8k可反復(fù)擦寫（1000次）FlashROM2個串行中斷2個雙向I/O口3個16位可編程定時/計數(shù)器中斷時鐘頻率0-24MHz共6個中斷源低功耗空閑和掉電模式2個外部中斷源3級加密位可編程UART串行通2個讀寫中斷口線256x8bit內(nèi)部RAM軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能1S-P旳211nYi1IT-AP；立UHJP3J.-T；ODP；JAUOPiJ-iUTLPJ+-Xfl嗆ppip;-!?Ql|*7jtsss*-S+-EPJP1EP1E圖2-1AT89C52引腳圖LASMSUITERP

17、ChTTTEIHJ戶亠Hl.H尸RQQFWMDQ1ESSFEGI3TERFSEfi斗訶幺*FPO-幵蘆pomMira=ispcnrltjftvms|t-iiOilFTWF2TMF1ihCiRIzWfWTEH圖2-2AT89C52結(jié)構(gòu)圖DS18B20溫度傳感器特性及引腳功能介紹DS18B20是DALLAS公司生產(chǎn)的單總線式數(shù)字溫度傳感器，具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強、易配處理器等優(yōu)點，特別適用于多點溫度測控系統(tǒng),可直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號（提供9位二進制數(shù)字）送給單片機處理，且在同一總線上可以掛接多個傳感器芯片。它具有3引腳TO-92小體積封裝形式，溫度測量范圍為一55C+125

18、C,可編程為9位12位A/D轉(zhuǎn)換精度，測溫分辨率可達。C,被測溫度用符號擴展的16位數(shù)字量方式串行輸出，其工作電源既可在遠端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生，多個DS18B20可以并聯(lián)到3根或2根線上,CPU只需一根端口線就能與多個DS18B20通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。以上特點使DS18B20非常適用于遠距離多點溫度檢測系統(tǒng)。MCNCYunV1J圖2-3DS18B20外形及管腳排列圖在T0-92和SO-8的封裝中引腳有所不同，具體差別請查閱PDF手冊，在TO-92封裝中引腳分配如下：1(GND)：地；2(DQ)：單線運用的數(shù)據(jù)輸入輸出引腳；3(VDD)：可選的電

19、源引腳DS1302時鐘芯片特性及引腳功能介紹DS1302是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗的實時時鐘芯片，附加31字節(jié)靜態(tài)RAM，采用SPI三線接口與CPU進行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號和RAM數(shù)據(jù)。實時時鐘可提供秒、分、時、日、星期、月和年，一個月小與31天時可以自動調(diào)整，且具有閏年補償功能。工作電壓寬達。采用雙電源供電(主電源和備用電源)，可設(shè)置備用電源充電方式，提供了對后背電源進行細電流充電的能力。DS1302的外部引腳分配如圖2-4所示，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2-5所示。DS1302用于數(shù)據(jù)記錄，特別是對某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)點的記錄上，能實現(xiàn)數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)

20、據(jù)的時間同時記錄，因此廣泛應(yīng)用于測量系統(tǒng)中。各引腳的功能為：Vcc1：主電源；Vcc2:備份電源。當(dāng)Vcc2Vcc1+時，由Vcc2向DS1302供電，當(dāng)Vcc2t4Ki-r圖2-6C51工具包整體結(jié)構(gòu)C51編譯器的控制指令分為三類：源文件控制類，目標文件控制類及列表控制類。源文件控制類：NOEXTEND：C51源文件不允許使用ANSIC擴展功能。DEFINE(DF):定義預(yù)處理(在C51命令行)。目標文件(Object)控制類：COMPACTLARGESMALL選編譯模式DEBUG(DB)包含調(diào)試信息，以供仿真器或dSCope51使用。NOAMAKE(NOAM)禁止AutoMake信息記錄。

21、NOREGPARMS禁止用寄存器傳遞參數(shù)。OBJECTEXTEND(OE)Object文件包含附加變量類型信息。OPTIMIZE(OT)指定優(yōu)化級別。REGFILE(RF)指定一個寄存器使用的文件以供整體優(yōu)化用。REGISTERBANK(RB)指定一個供絕對寄存器訪問的寄存器區(qū)名。SRC不生成目標文件只生成匯編源文件。列表文件(listing)控制類：CODE(CD):向列表文件加入?yún)R編列表；LISTINCLUDE(LC):顯示indude文件；SYMBOLS(SB):列表文件包括模塊內(nèi)所有符號的列表；WARNINGLEVEL(WL)：選擇“警告”級別。protel99SE簡介Protel99

22、SE主要由原理圖設(shè)計系統(tǒng)、印制電路板設(shè)計系統(tǒng)兩大部分組成。原理圖設(shè)計系統(tǒng)這是一個易于使用的具有大量元件庫的原理圖編輯器，主要用于原理圖的設(shè)計。它可以為印制電路板設(shè)計提供網(wǎng)絡(luò)表。該編輯器除了具有強大的原理圖編輯功能以外，其分層組織設(shè)計功能、設(shè)計同步器、豐富的電氣設(shè)計檢驗功能及強大而完善的打印輸出功能，使用戶可以輕松完成所需的設(shè)計任務(wù)。印制電路板設(shè)計系統(tǒng)它是一個功能強大的印制電路板設(shè)計編輯器，具有非常專業(yè)的交互式布線及元件布局的特點，用于印制電路板（PCB）的設(shè)計并最終產(chǎn)生PCB文件，直接關(guān)系到印制電路板的生產(chǎn)。Protel99SE的印制電路板設(shè)計系統(tǒng)可以進行多達32層信號層、16層內(nèi)部電源/接地

23、層的布線設(shè)計，交互式的元件布置工具極大地減少了印制板設(shè)計的時間。同時它還包含一個具有專業(yè)水準的PCB信號完整性分析工具、功能強大的打印管理系統(tǒng)、一個先進的PCB三維視圖預(yù)覽工具。此外，Protel99SE還包含一個功能強大的基于SPICE3f5的模/數(shù)混合信號仿真器，使設(shè)計者可以方便地在設(shè)計中對一組混合信號進行仿真分析。同時，它還提供了一個高效、通用的可編程邏輯器件設(shè)計工具。運行Protel99SE的推薦配置CPU：三PentiumII400及以上PC機內(nèi)存：64M顯卡：支持800X600X16位色以上顯示光驅(qū)：三24倍速運行環(huán)境WindowsNT/95/98及以上版本操作系統(tǒng)。由于系統(tǒng)在運行

24、過程中要進行大量的運算和存儲，所以對機器的性能要求也比較高，配置越高越能充分發(fā)揮它的優(yōu)點。Proteus軟件的簡介Proteus軟件是由英國Labcenterelectronics公司出版的EDA工具軟件。它不僅具有其他EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機以及外圍器件。它是目前仿真單片機以及外圍器件最好的工具。盡管在中國剛起步，但已受到單片機愛好者以及從事教育工作者的青睞。Proteus具有豐富的單片機和外圍器件的資源，而且還有許多像示波器這樣的測繪工具，在經(jīng)濟有限的學(xué)生時代更是受到青睞。它的仿真也是和KEIL軟件結(jié)合起來使用的，把KEIL軟件生成HEX文件直接導(dǎo)入到單片機中進行仿真。3硬

25、件電路設(shè)計設(shè)計思路系統(tǒng)硬件的設(shè)計思想是力求結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、適應(yīng)教學(xué)要求、性能價格比高。本次設(shè)計是以單片機來控制溫度報警系統(tǒng)的。采用單片機c語言編制程序，通過單片機控制顯示時間等數(shù)據(jù)以及超溫報警。本系統(tǒng)硬件設(shè)計由單片機(AT89C52)、溫度傳感器DS18B20、LCD1602、時鐘芯片DS1302四個模塊所組成。本次設(shè)計采用單片機AT89C52作為整機的控制單元，溫度傳感器通過接口將信號送入單片機中，時鐘芯片則是通過、接口將信號送入。通過程序的控制將信號以溫度和時間的形式從,，端口送入并用LCD顯示。采用軟件來控制時間的顯示以及超過設(shè)定溫度的報警功能，使系統(tǒng)硬件更加簡潔，各類功能易于實現(xiàn)。

26、單元電路設(shè)計單片機最小系統(tǒng)在AT89C52單片機內(nèi)部有一個高增益的反向放大器，其輸入端(XTAL1)和輸出端(XTAL2)用于外接石英晶體和微調(diào)電容，構(gòu)成振蕩器，再由內(nèi)部的時鐘發(fā)生器對振蕩信號進行二分頻,構(gòu)成晶振電路。圖中C、C對振蕩頻率起微調(diào)作用。其12中，C、C使用的是30pF的原片電容，晶振為12MHz,以滿足高速運行。當(dāng)電源12接通時RST端電位與VCC相同，為高電平，隨后RC電路開始充電,RST端的電逐漸下降，經(jīng)過一段時間后，降到低電平，因為時間常數(shù)等于RC的乘積，所以只要令RC電路的參數(shù)選擇適當(dāng)，就可以使RST端得到足夠長時間的高電平，從而完成復(fù)位。C選用10nF的瓷片電容，R為1

27、0K。所以充電時間常數(shù)為:。此時，電路復(fù)31位完成，進入工作狀態(tài)。KIJCL3.圖3-1單片機最小系統(tǒng)?THJkj-.TTFIP*AJJfn.Fl.1XI21TX_M!*MTHT:n*Ml7PA42V-.AIL呼Jl溫度傳感電路GNDDflSKO此處采用的是DS18B20溫度傳感器。將溫度經(jīng)傳感器GND端安全接地,VCC端接電源DQ端接入單片機的端口，由溫度傳感器將感應(yīng)的溫度傳入單片機。21tl2J21-if巴0加巴丄期H沁3-2溫度傳感電路時鐘控制電路DS1302與單片機的連接也僅需要3條線：CE引腳、SCLK串行時鐘引腳、I/O串行數(shù)據(jù)引腳，Vcc2為備用電源，外接晶振，為芯片提供計時脈沖

28、。電路中分別在CE端、SCLK端以及1/O端接入10K的限流電阻。時鐘電路的作用是當(dāng)主電源斷電后，為保持時間繼續(xù)工作，仍有3V電源向其供電，復(fù)電之后時鐘芯片將信號傳入單片機、端口，經(jīng)單片機轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號顯示于液晶顯示器。報警及顯示電路溫度傳感器通過接口將信號送入單片機中，通過程序的控制將信號以溫度和時間的形式從,，端口送入LCD以顯示。將蜂鳴器一端接入單片機端口，另一端接電源，當(dāng)端口為高電平時蜂鳴器就可以工作。4-口.htySTTV3-4報警及顯示電路D.-A.011Am3扎口FlQQL.-iiirrcvn.anjFl+Pl5V*1inhr1.*a33*f7l十4系統(tǒng)軟件設(shè)計軟件設(shè)計思路為了使

29、控制系統(tǒng)各種硬件設(shè)備能夠正常運行，有效地實現(xiàn)實時控制和管理，除了要設(shè)計合理的硬件電路，還要有高質(zhì)量的軟件支持。充分的考慮到軟件和硬件的結(jié)合，使系統(tǒng)達到更好的效果。系統(tǒng)軟件設(shè)計采用單片機應(yīng)用軟件。單片機軟件采用c語言編寫。單片機主要實現(xiàn)了過程控制、信號處理、數(shù)據(jù)讀取、通信處理等功能；在系統(tǒng)的軟件設(shè)計中我也采用了模塊化設(shè)計，將系統(tǒng)的各部分功能編寫成子模塊的形式，這樣增強了系統(tǒng)軟件的可讀性和可移植性。本系統(tǒng)是以AT89C52為核心的單片機控制方案，利用單片機靈活的編程設(shè)計和豐富的I/O端口，及其控制的準確性，實現(xiàn)一系列的功能。系統(tǒng)主要由溫度采集、時間采集、液晶顯示、超溫報警等模塊組成。主程序進行系統(tǒng)初始化設(shè)定，包括I/O口、各數(shù)據(jù)緩沖區(qū)初始化，輸出顯示信息并對系統(tǒng)進行監(jiān)控等待中斷。若干子程序主要是采集周圍環(huán)境的溫度并把讀到的16位二進制轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的溫度值，將轉(zhuǎn)換好的溫度寫到液晶顯示屏上顯示，并實現(xiàn)高溫報警等功能。主控程序流程圖4-1主控程序流程圖部分子程序流程框圖led顯示子程序流程圖圖4-2led顯示子程序流程圖時間程序流程圖圖4-3時間程序流程圖溫度報警子程序流程圖圖4-4溫度報警子程序流程圖BR2-_11D1、_9亠.400-.L