单片机的温度报警系统设计(附件)
摘 要温度报警系统随时随地存在于人们的日常生活和工业中，使人们的生活发生了巨大的改变。所以随着科技水平的不断进步以及单片机技术的应用和发展，对温度的检测报警方面已经开始走向智能化，人性化。这些变化也是具有现实意义的，在一定程度上推动了社会的进步。而基于单片机设计的温度报警，具有准确的精度，功能能够准确的扩展等特点，所以有巨大的发展潜力，有一定的市场前景。本文设计的是以AT89C51单片机为核心器件，实现对温度控制以及当超过温度范围时的自动报警。此系统的主要组成部分有：AT89C51单片机，智能温度传感器DS18B20，LCD温度显示电路，自动报警电路，键盘控制温度调节电路。主要通过LCD1602显示温度，按键来调节设置温度的上下限，温度超过上下限值的情况下发出警告，以此来实现了一个小型温度报警系统，具有使用方便，成本低，系统稳定及制作简单等优点。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究背景及意义 1
1.2国内外研究现状 1
1.3课题研究内容及思路 1
第二章 系统总体设计 3
2.1系统设计的总体框架 3
2.2系统设计的任务要求 3
第三章 系统的硬件设计 5
3.1单片机最小系统模块 5
3.1.1单片机AT89C51的介绍 5
3.1.2时钟电路 8
3.1.3复位电路 8
3.2显示电路模块 9
3.2.1LCD1602概述 9
3.2.2LCD1602的时序与接口 10
3.3温度采集模块 12
3.3.1温度传感器DS18B20介绍 12
3.3.2DS18B20内部结构图 13
3.3.3DS18B20内部存储器 14
3.3.4DS18B20的ROM和存储器操作命令 15
3.3.5DS18B20的数据通信协议 15
3.4温度报警模块 17
3.5键盘按键模块 17
第四章 系统的软件设计 19
4.1主程序软件设计 19
4.2数据采集软件设计 20<
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
br /> 4.3显示软件设计 20
4.4温度报警的软件设计 21
4.5温度获取软件设计 22
第五章 系统的调试与仿真 24
5.1Protues软件简介 24
5.2Keil软件程序编译 25
5.3仿真电路原理图及结果 25
5.3.1仿真步骤 25
5.3.2仿真原理实物图 26
结束语 30
致 谢 31
参考文献 32
附录A 33
附录B 34
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
温度作为对当前环境进行监测的重要物理量之一，广泛存在于人们的日常生活、加热制冷、工业制造等领域。而它被人们作为一种参考因素来保证各项工作能够正常运作，比如冷冻库和粮仓温度的调节和监控，纺织机、空调等较狭小空间工业设备的测温及其控制，火灾的及时报警和通过太阳能供热等，因此温度报警及其控制系统被人们广泛的开发和使用。传统上的温度采集方式是通过热电偶和热电阻测出电压，再转换成相应的温度，但是需要较多的硬件电路，其采集到的温度精度低，实时性也比较差，既费时又费力。而美国DALLAS半导体公司生产的智能温度传感器具有体积小、结构简单、使用灵活方便等特点，有多种多样的封装形式，对于需要在狭小空间进行数字测温和控制的设备来说，是很适合的。并且因为单片机技术日益的成熟，应用范围逐渐扩大，以单片机和温度传感器为核心的温度控制系统被应用到生产生活的方方面面，不仅使控制的效果和精度在很大程度上有了提高，还克服了温度控制系统中存在的时间拖延问题，即节省了人力物力，也保证了生产的安全以及产品的质量和产量，使得生产力大大提升了[1]。
1.2 国内外研究现状
（1）国外温度测控系统的研究
国外在20世纪70年代就开始对温度测控技术进行研究。现如今，国外对温度测控技术很重视，都开始大力发展，并且在很多方面取得了有成效的成果。而发达国家的技术更是领先世界，它们生产出来的仪器在各行各业被广泛应用。一些国家也并不满足于此，它们的一些产品已经开始能够实现完全自动化，无人化。
（2）国内温度测控系统的研究
虽然我国的温度控制系统在国内行业中的应用已经非常广泛了，但与发达国家相比，仍然存在比较大的差距。目前，我国在测控方面技术水平还达不到世界水平，生产出的产品很难控制复杂滞、时变温度系统。而且这种现状还会持续一段时间，主要使实际的生产中还有很多困难的问题阻碍着我们，比如工厂化的程度较低，配套的装备能力较差，软件与硬件之间的资源不能完全共享，控制环境的能力相比于国外大大落后和产品的可靠性较差等缺点[2]。
1.3 课题研究内容及思路
本课题是基于AT89C51单片机，采用温度传感器DS18B20来实现温度的采集显示和智能报警。组成部分主要包括单片机主板电路，DS18B20的数据采集电路，LCD显示电路，温度上下限设置及存储电路，超温报警电路等。并且能够在了解了单片机温度报警系统的原理之后，得到温度测控及报警电路相对应模块的实现思路，在protues中能够设计出相应的电路图并加以仿真，最终实现此次设计的功能。重点研究的是该系统中各个模块详细的设计方案，并分析，然后得出结论。
第二章 系统总体设计
2.1 系统设计的总体框架
本课题是以51单片机为核心设计的一种温度报警系统，其中系统所需要的主要的硬件电路模块有：单片机主板电路模块、温度采集电路模块、LCD显示电路模块、按键电路模块、报警电路模块、电源电路、时钟电路、复位电路。
其系统框架图如下图所示。
图11 温度报警系统原理框图
各单元模块的主要功能分别是：
温度采集功能：选择的是DS18B20，这是一种智能温度传感器，相比于传统的热电偶和热电阻等测温元件，能把所测的温度直接读出来，然后将温度传给单片机。
温度显示功能：采用LCD1602，把收到的温度显示出来，便于操作和观测。
温度报警功能：选用蜂鸣器，通过单片机I/O口发出的脉冲对不在上下限之内的温度进行声光报警，起提示作用。
按键功能：通过按键来设置温度报警的上下限。
电源功能：依靠单片机的控制模块来提供电源，具有成本低，使用简便的优点；相比于独立电源，虽然独立模块稳定可靠，但是如果给每个模块都独立供电，将复杂电路，可能会影响电路的水平。
单片机模块功能：单片机是整个系统的心脏，它是用协调个功能模块，使它们正常工作，考虑到性价比，选择的是AT89C51。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究背景及意义 1
1.2国内外研究现状 1
1.3课题研究内容及思路 1
第二章 系统总体设计 3
2.1系统设计的总体框架 3
2.2系统设计的任务要求 3
第三章 系统的硬件设计 5
3.1单片机最小系统模块 5
3.1.1单片机AT89C51的介绍 5
3.1.2时钟电路 8
3.1.3复位电路 8
3.2显示电路模块 9
3.2.1LCD1602概述 9
3.2.2LCD1602的时序与接口 10
3.3温度采集模块 12
3.3.1温度传感器DS18B20介绍 12
3.3.2DS18B20内部结构图 13
3.3.3DS18B20内部存储器 14
3.3.4DS18B20的ROM和存储器操作命令 15
3.3.5DS18B20的数据通信协议 15
3.4温度报警模块 17
3.5键盘按键模块 17
第四章 系统的软件设计 19
4.1主程序软件设计 19
4.2数据采集软件设计 20<
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
br /> 4.3显示软件设计 20
4.4温度报警的软件设计 21
4.5温度获取软件设计 22
第五章 系统的调试与仿真 24
5.1Protues软件简介 24
5.2Keil软件程序编译 25
5.3仿真电路原理图及结果 25
5.3.1仿真步骤 25
5.3.2仿真原理实物图 26
结束语 30
致 谢 31
参考文献 32
附录A 33
附录B 34
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
温度作为对当前环境进行监测的重要物理量之一，广泛存在于人们的日常生活、加热制冷、工业制造等领域。而它被人们作为一种参考因素来保证各项工作能够正常运作，比如冷冻库和粮仓温度的调节和监控，纺织机、空调等较狭小空间工业设备的测温及其控制，火灾的及时报警和通过太阳能供热等，因此温度报警及其控制系统被人们广泛的开发和使用。传统上的温度采集方式是通过热电偶和热电阻测出电压，再转换成相应的温度，但是需要较多的硬件电路，其采集到的温度精度低，实时性也比较差，既费时又费力。而美国DALLAS半导体公司生产的智能温度传感器具有体积小、结构简单、使用灵活方便等特点，有多种多样的封装形式，对于需要在狭小空间进行数字测温和控制的设备来说，是很适合的。并且因为单片机技术日益的成熟，应用范围逐渐扩大，以单片机和温度传感器为核心的温度控制系统被应用到生产生活的方方面面，不仅使控制的效果和精度在很大程度上有了提高，还克服了温度控制系统中存在的时间拖延问题，即节省了人力物力，也保证了生产的安全以及产品的质量和产量，使得生产力大大提升了[1]。
1.2 国内外研究现状
（1）国外温度测控系统的研究
国外在20世纪70年代就开始对温度测控技术进行研究。现如今，国外对温度测控技术很重视，都开始大力发展，并且在很多方面取得了有成效的成果。而发达国家的技术更是领先世界，它们生产出来的仪器在各行各业被广泛应用。一些国家也并不满足于此，它们的一些产品已经开始能够实现完全自动化，无人化。
（2）国内温度测控系统的研究
虽然我国的温度控制系统在国内行业中的应用已经非常广泛了，但与发达国家相比，仍然存在比较大的差距。目前，我国在测控方面技术水平还达不到世界水平，生产出的产品很难控制复杂滞、时变温度系统。而且这种现状还会持续一段时间，主要使实际的生产中还有很多困难的问题阻碍着我们，比如工厂化的程度较低，配套的装备能力较差，软件与硬件之间的资源不能完全共享，控制环境的能力相比于国外大大落后和产品的可靠性较差等缺点[2]。
1.3 课题研究内容及思路
本课题是基于AT89C51单片机，采用温度传感器DS18B20来实现温度的采集显示和智能报警。组成部分主要包括单片机主板电路，DS18B20的数据采集电路，LCD显示电路，温度上下限设置及存储电路，超温报警电路等。并且能够在了解了单片机温度报警系统的原理之后，得到温度测控及报警电路相对应模块的实现思路，在protues中能够设计出相应的电路图并加以仿真，最终实现此次设计的功能。重点研究的是该系统中各个模块详细的设计方案，并分析，然后得出结论。
第二章 系统总体设计
2.1 系统设计的总体框架
本课题是以51单片机为核心设计的一种温度报警系统，其中系统所需要的主要的硬件电路模块有：单片机主板电路模块、温度采集电路模块、LCD显示电路模块、按键电路模块、报警电路模块、电源电路、时钟电路、复位电路。
其系统框架图如下图所示。
图11 温度报警系统原理框图
各单元模块的主要功能分别是：
温度采集功能：选择的是DS18B20，这是一种智能温度传感器，相比于传统的热电偶和热电阻等测温元件，能把所测的温度直接读出来，然后将温度传给单片机。
温度显示功能：采用LCD1602，把收到的温度显示出来，便于操作和观测。
温度报警功能：选用蜂鸣器，通过单片机I/O口发出的脉冲对不在上下限之内的温度进行声光报警，起提示作用。
按键功能：通过按键来设置温度报警的上下限。
电源功能：依靠单片机的控制模块来提供电源，具有成本低，使用简便的优点；相比于独立电源，虽然独立模块稳定可靠，但是如果给每个模块都独立供电，将复杂电路，可能会影响电路的水平。
单片机模块功能：单片机是整个系统的心脏，它是用协调个功能模块，使它们正常工作，考虑到性价比，选择的是AT89C51。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/2886.html
