基于单片机的温度报警系统设计(附件)【字数：11060】
摘 要本文介绍了一种新的温度报警装置，该装置把STC89C52设为主芯片，将DS18B20的最小系统作为温度采集模块，主芯片把采集的信息转化后通过nRF24L01进行无线发送，并通过1602液晶显示屏将发送的信息进行显示。此设计的温度测量范围为-50℃～120℃，其测量精度0.5℃。报警上、下限值可由用户通过按键随时自定义，一旦温度不在这个范围内，系统就会自动开启报警模式。这个装置具有测量范围广、传送距离远、灵活、可靠和自动报警等功能，因此在实际应用中，应用的场合也比较多。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题的背景 1
1.2研究的意义 1
第二章 总体方案设计 2
2.1系统总框图 2
2.2按键电路模块 2
2.3显示电路模块 2
2.4电源模块方案 3
第三章 主要芯片介绍 4
3.1STC89C52单片机简介 4
3.2温度采集模块 5
3.2.1DS18B20的介绍 6
3.2.2单总线引入 6
3.2.3DS18B20的工作原理 7
3.3无线收发模块 9
3.3.1nRF24L01概述 9
3.3.2引脚功能及描述 9
3.3.3工作模式 10
3.3.4工作原理 11
3.3.5配置字 12
第四章 硬件系统的设计 14
4.1硬件系统设计总体方案 14
4.2主机模块设计 16
4.3从机模块设计 19
第五章 软件系统的设计与系统功能实现 20
5.1软件设计原则及编程思路 20
5.2从机部分 20
5.2.1发射部分总体流程图 20
5.2.2无线发射软件流程图 21
5.3主机部分 21
5.3.1接收部分总体流程图 21
5.3.2无线接收软件流程图 22
5.3.3温度传感DS18B20 23
5.3.4显示模块软件设计 24
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
第六章 调试与实验结果 25
6.1硬件的组装和焊接 25
6.2步骤演示 26
6.3实验结果 32
结束语 34
致 谢 35
参考文献 36
第一章 绪论
1.1课题的背景
随着科技的飞速发展，很多温度数据的采集都已经通过无线的方式实现。在工业生产领域，由于恶劣的环境，员工不能在现场停留太长时间来观察设备是否正常工作，就要通过设备来采集现场的数据，然后再传输到其他房间，如果选择传统的有线数据传送方法来解决这个问题，就需要占用更多的空间，这在一定程度上会浪费资源，操作起来也不方便，出现问题以后排查不方便也不容易。并且对于运动的数据采集处，有线装置就更加不适用了，这时无线传输方式就比较适合了。
农业生产对温室的温度进行监测，或粮仓管理，都是通过人工的方式，这样不仅工作负荷大而且缺乏可靠性。这些场所占地面积大，分散的也比较广，因此需要较多的监测点，从而传统的人工监测已经不能满足当前农业发展的需要。这种情况下，无线通信技术使得温度采集测量的结果精确，操作简单方便。
随着生活水平的提高，现代社会人们的生活方式更加的智能化。很多人在家里都安装了控制室内温度的装置，通过无线数据传输技术，然后检测室内温度的变化，远程控制并自动调节空气温度，湿度，从而改善人们的生活条件。
这些都是平时生产生活中可能遇到的几个例子，在现实生活中，类似的无线温度监测系统已经成功地应用于农业、工业、军事、环境和其他重要的领域，系统中所采用的无线通信网络模块，已经广泛应用于军事和民用领域，凡是不适用有线方式的场所，都可以采用无线方式。因此，对性能稳定、可靠的无线数据通信的研究，就显得更为重要。
1.2研究的意义
随着科学技术的迅速发展，高性能设备越来越多，而温度又是工农业生产中重要的参数之一。传统的温度监测模式主要还是通过人工来收集和记录环境状况信息。这样不仅人工成本高、效率低下，而且人才资源得不到充分利用，并且很多事故都是人为疏忽遗漏引起的，而温度报警系统就可以解决这样资源浪费，问题发现不及时的情况，因为它可以24小时对环境进行监测，一旦出现问题，装置就会在第一时间被触发并发出报警信号。通常情况下，造成高温火灾的原因有以下几个方面：静电反应、雷电干扰、空间内设备长时间运转，使用年限过高以后，设备老化，这时发生故障就不能及时降温，设备温度很快升高，一旦超出设备正常温度，就会导致设备瘫痪，当温度长时间过高就会引发火灾，这时温度报警系统就会发挥作用。
第二章 总体方案设计
2.1系统总框图
本设计使用STC89C52作为主要控制芯片，选用DS18B20作为测温的传感器，用nRF24L01作为信号发射器。该设计可以检测的温度范围最低可达零下50℃，最高可达120℃，分辨率也较高，最高可达0.0625℃，其信号传递和控制的最远距离可达100米。
STC89C52和DS18B20之间相互传递信息，主要是通过三线制的方法进行连接的，这样即可以简化整个电路，又使整个设计的成本降低并提升实用性，发送接收芯片nRF24L01有能循环识别数据包和检查CRC能力，此芯片若工作在Shock BurstTM模式下，在同一时间即可实现重发功能又能接收信息，但所有的操作都是在芯片内部即可实现，并不会给MCU增加负荷能力。
本次设计共由五个部分组成：发送电路、显示器、报警电路、测温电路和接收电路等。其结构如图21所示。
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目 录
第一章 绪论 1
1.1课题的背景 1
1.2研究的意义 1
第二章 总体方案设计 2
2.1系统总框图 2
2.2按键电路模块 2
2.3显示电路模块 2
2.4电源模块方案 3
第三章 主要芯片介绍 4
3.1STC89C52单片机简介 4
3.2温度采集模块 5
3.2.1DS18B20的介绍 6
3.2.2单总线引入 6
3.2.3DS18B20的工作原理 7
3.3无线收发模块 9
3.3.1nRF24L01概述 9
3.3.2引脚功能及描述 9
3.3.3工作模式 10
3.3.4工作原理 11
3.3.5配置字 12
第四章 硬件系统的设计 14
4.1硬件系统设计总体方案 14
4.2主机模块设计 16
4.3从机模块设计 19
第五章 软件系统的设计与系统功能实现 20
5.1软件设计原则及编程思路 20
5.2从机部分 20
5.2.1发射部分总体流程图 20
5.2.2无线发射软件流程图 21
5.3主机部分 21
5.3.1接收部分总体流程图 21
5.3.2无线接收软件流程图 22
5.3.3温度传感DS18B20 23
5.3.4显示模块软件设计 24
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
第六章 调试与实验结果 25
6.1硬件的组装和焊接 25
6.2步骤演示 26
6.3实验结果 32
结束语 34
致 谢 35
参考文献 36
第一章 绪论
1.1课题的背景
随着科技的飞速发展，很多温度数据的采集都已经通过无线的方式实现。在工业生产领域，由于恶劣的环境，员工不能在现场停留太长时间来观察设备是否正常工作，就要通过设备来采集现场的数据，然后再传输到其他房间，如果选择传统的有线数据传送方法来解决这个问题，就需要占用更多的空间，这在一定程度上会浪费资源，操作起来也不方便，出现问题以后排查不方便也不容易。并且对于运动的数据采集处，有线装置就更加不适用了，这时无线传输方式就比较适合了。
农业生产对温室的温度进行监测，或粮仓管理，都是通过人工的方式，这样不仅工作负荷大而且缺乏可靠性。这些场所占地面积大，分散的也比较广，因此需要较多的监测点，从而传统的人工监测已经不能满足当前农业发展的需要。这种情况下，无线通信技术使得温度采集测量的结果精确，操作简单方便。
随着生活水平的提高，现代社会人们的生活方式更加的智能化。很多人在家里都安装了控制室内温度的装置，通过无线数据传输技术，然后检测室内温度的变化，远程控制并自动调节空气温度，湿度，从而改善人们的生活条件。
这些都是平时生产生活中可能遇到的几个例子，在现实生活中，类似的无线温度监测系统已经成功地应用于农业、工业、军事、环境和其他重要的领域，系统中所采用的无线通信网络模块，已经广泛应用于军事和民用领域，凡是不适用有线方式的场所，都可以采用无线方式。因此，对性能稳定、可靠的无线数据通信的研究，就显得更为重要。
1.2研究的意义
随着科学技术的迅速发展，高性能设备越来越多，而温度又是工农业生产中重要的参数之一。传统的温度监测模式主要还是通过人工来收集和记录环境状况信息。这样不仅人工成本高、效率低下，而且人才资源得不到充分利用，并且很多事故都是人为疏忽遗漏引起的，而温度报警系统就可以解决这样资源浪费，问题发现不及时的情况，因为它可以24小时对环境进行监测，一旦出现问题，装置就会在第一时间被触发并发出报警信号。通常情况下，造成高温火灾的原因有以下几个方面：静电反应、雷电干扰、空间内设备长时间运转，使用年限过高以后，设备老化，这时发生故障就不能及时降温，设备温度很快升高，一旦超出设备正常温度，就会导致设备瘫痪，当温度长时间过高就会引发火灾，这时温度报警系统就会发挥作用。
第二章 总体方案设计
2.1系统总框图
本设计使用STC89C52作为主要控制芯片，选用DS18B20作为测温的传感器，用nRF24L01作为信号发射器。该设计可以检测的温度范围最低可达零下50℃，最高可达120℃，分辨率也较高，最高可达0.0625℃，其信号传递和控制的最远距离可达100米。
STC89C52和DS18B20之间相互传递信息，主要是通过三线制的方法进行连接的，这样即可以简化整个电路，又使整个设计的成本降低并提升实用性，发送接收芯片nRF24L01有能循环识别数据包和检查CRC能力，此芯片若工作在Shock BurstTM模式下，在同一时间即可实现重发功能又能接收信息，但所有的操作都是在芯片内部即可实现，并不会给MCU增加负荷能力。
本次设计共由五个部分组成：发送电路、显示器、报警电路、测温电路和接收电路等。其结构如图21所示。
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