单片机的智能温度监控报警系统设计
单片机的智能温度监控报警系统设计[20200131184614]
摘 要
本文以单片机为中心器件，由温度传感器DS18B20来识别外部的温度信号，转换成数字信号传递给单片机，再由驱动电路实现数码管的显示，然后由单片机智能系统对温度值进行判断，看温度值在哪个范围内，高了或是低了都会有相应的闪烁报警，同时蜂鸣器也会报警，通过观察报警灯进行调节相应的加温或者降温装置，从而实现控温的目的。本系统的温度报警设计中，实用性强，操作简单，扩展性强。
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关键字:智能温度监控,温度传感器,驱动器,蜂鸣器
一、引言 5
二、设计方案 5
三、硬件设计 6
（一）单片机主控电路 6
（二）温度传感电路 7
（三）报警电路 7
（四）蜂鸣电路 8
（五）控温电路 8
（六）驱动电路 9
（七）显示电路 9
（八）总电路 10
四、软件设计 12
（一）系统总流程 12
（二）判断子流程 13
五、总结 13
六、参考文献 15
七、致谢 16
附录：程序 17
一、引言
温度是与人类的生活和工作关系最密切的物理量，也是各门学科与工程研究设计中经常遇到的和必须测定的物理量，随着单片机技术的应用和发展，对于温度的检测已经开始向智能化方向发展。本系统就是利用单片机所具有的智能测控特点，设计制作了基于单片机的温度报警系统。该系统主要针对储存物品需要在某个范围内设定，若是温度低于或者高于这个范围都会自动报警，通过闪烁灯和蜂鸣器，来警醒管理人员进行对温度调控，实现温度保持在合理的范围内。该系统主要用了温度传感器DS18B20进行温度的检测，时时监控，对温度进行预警，通过观看闪烁的灯很容易判断是进行加温或是降温处理。本结构相对比较简单，容易理解与处理，实用且能保证经济，只要对管理人员简单的说明该如何处理出现相应的闪烁灯，基本就能驾驭这个操作了。随着生活质量的提高，基本上家庭里都会有很多食物，所以了储藏在我们的生活中已经显得很重要，要是没有控温装置，许多东西不能存放太久，本设计就是基于这个想法而设计的，实际上生活中的冰箱也是这样的，只不过它不报警而已，只要温度不在范围时，它就会自动调整。温度报警装置能很好的解决我们身边的这些麻烦，有很好的经济效益，资源效益，所以了开始了它的设计。
二、设计方案
设计框图如图1所示。
图1 系统设计框图
该系统主要通过单片机与温度传感器实现某个值时的温度预警，通过闪烁灯和蜂鸣器引起管理人员的注意，从而进行有效的处理。本系统中首先系统会进行初始化处理，所有的电路器件进行到工作状态中，温度传感器DS18B20对某个特定的区域进行采样，识别温度的模拟信号，然后传送给单片机，单片机再通过驱动电路驱动数码管显示具体的温度值。若是温度不在设定的范围内，蜂鸣器就会报警，从而引起管理人员注意；若是低于预设温度，低温闪烁灯就会闪烁；若是高于预设温度，高温闪烁就会闪烁。管理人员只要看是哪种类型的灯闪烁，就可以调节相应的加温或是降温装置，从而实现温度的处理，保证在某个范围内。在这个整个系统中DS18B20所处关键核心，它的主要性能为独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。测温范围 －55℃～+125℃，固有测温分辨率0.5℃。支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，最多只能并联8个，实现多点测温，如果数量过多，会使供电电源电压过低，从而造成信号传输的不稳定。
三、硬件设计
（一）单片机主控电路
单片机主控电路，如图2所示。
图2 单片机主控电路
在这个主控电路中主要是晶振电路和复位电路。晶振电路：单片机系统里晶振的作用非常大，它结合单片机内部的电路，产生单片机所必须的时钟频率，单片机一切指令的执行都是建立在这个基础上的，晶振提供的十种频率越高，单片机运行的速度也就越快。单片机的晶振频率低于40MHz，本设计中采用的晶振频率为1MHz。复位电路：复位电路的基本功能是系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。
（二）温度传感电路
温度传感电路，如图3所示。
图3 温度传感电路
温度传感电路通过DS18B20传感器来实现它的功能，温度传感器对特定的区域进行采样，通过将所得的模拟信号传给单片机，由此温度的具体值就可以得到确认，从而你可以很好的判断温度是否在先前设定的某个范围内。
（三）报警电路
报警电路，如图4所示。
图4 报警电路
在这个报警电路中，有俩种报警方式。当温度高于预设的温度时，高温闪烁灯就会亮起来；相反，当温度低于预设温度时，低温闪烁就会亮起来，直到温度在预设的范围内时，报警灯才不会亮起来，处于不工作状态。
（四）蜂鸣电路
蜂鸣电路，如图5所示。
图5 报警电路
在整个系统中蜂鸣器的作用就是当温度不在设定的范围内时进行报警，不论是温度低于预设的或者是高于预设的，蜂鸣器都会报警，以引起工作人员的注意，从而能很好的将温度控制的某个设定的范围内，有效保证质量。
（五）控温电路
控温电路，如图6所示。
图6 控温电路
控温电路在整个系统中作用相当的大，当温度不在预设的范围时，通过根据闪烁的灯进行判断是温度高了或者是温度低了，管理人员通过调节加热或者是散热装置就行对温度的调节，从而实现控温，达到规定的要求。
（六）驱动电路
驱动电路，如图7所示。
图7 驱动电路
驱动电路是实现数码管显示必不可少的电路，单片机通过将信号传递到驱动电路中，通过驱动才能实现数码管的显示。驱动电路就是实现将数字信号出现在数码管中。
（七）显示电路
显示电路，如图8所示。
图8 显示电路
在这个系统中显示温度使用了6位分立式数码管，如：-17.5℃具体对应相应的数码管。数码管显示的温度直接影响到下面的许多电路的运作，若是不在预设的温度范围内，他就会促使报警装置运转，相应控温电路也会运转。数码管显示由驱动电路驱动将单片机的模拟信号转换成数字信号传输到数码管中，从而实现具体的温度值出现在荧屏上，清晰可见。
（八）总电路
总电路，如图9所示。
图9 总电路
四、软件设计
（一）系统总流程
系统总流程图，如图10所示。
图10 系统流程图
本系统中当开始时，系统首先会进行初始化处理，确认所有的电路能够运转，然后由温度传感器DS18B20进行取样，读取当前的温度信号，传递给单片机，由单片机再将信号传递到驱动电路，实现驱动，最后将数字信号传递给6位数码管进行显示。有数码管显示的值单片机智能系统识别温度是否在预设的范围内，若是不在预设的温度范围内，报警系统就会启动，管理员根据相应闪烁灯对温度进行调控，加温或是降温，达到预设温度时系统恢复正常。
（二）判断子流程
判断流程图，如图11所示。
图11 判断子流程
在这个温度判断系统中，单片机系统会进行智能识别温度处在预设范围的哪个具体值，所对应的电路进行运转。若是温度在预设的范围内，则报警不会运转；若是温度低于预设的温度时，低温闪烁就会亮起来，同时蜂鸣器也会同步运转；若是温度高于预设的温度时，高温闪烁灯就会亮起来，蜂鸣器同样也会同步运转，从而实现报警。最终通过一定的处理实现温度在预设的范围时系统又会恢复正常。
五、总结
在本次毕业设计的过程中，发现很多的问题，虽然以前做过这样类似的实验，但这次毕业设计从中学会了很多，对软件的使用更加有所体会，同时还学会了一些其它软件的使用，可以说是意外的收获。在这个整体设计中，学习温度传感器DS18B20，单片机等一系列整体电路器件所能产生的作用，相互的结合才能完成对温度的预警。通过温度温度传感器读取温度，将信号传递给单片机，再由驱动电路实现数码管的显示，直观的温度值就能看见，然后由单片机智能系统进行对温度值所处范围的判断，是否不在预设范围内，哪种报警装置改闪烁，随后由管理人员进行降温或是加温处理，直到温度在预设范围内时报警才会取消，系统又会恢复到正常工作状态，即温度传感器继续识别温度的信号。
摘 要
本文以单片机为中心器件，由温度传感器DS18B20来识别外部的温度信号，转换成数字信号传递给单片机，再由驱动电路实现数码管的显示，然后由单片机智能系统对温度值进行判断，看温度值在哪个范围内，高了或是低了都会有相应的闪烁报警，同时蜂鸣器也会报警，通过观察报警灯进行调节相应的加温或者降温装置，从而实现控温的目的。本系统的温度报警设计中，实用性强，操作简单，扩展性强。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:智能温度监控,温度传感器,驱动器,蜂鸣器
一、引言 5
二、设计方案 5
三、硬件设计 6
（一）单片机主控电路 6
（二）温度传感电路 7
（三）报警电路 7
（四）蜂鸣电路 8
（五）控温电路 8
（六）驱动电路 9
（七）显示电路 9
（八）总电路 10
四、软件设计 12
（一）系统总流程 12
（二）判断子流程 13
五、总结 13
六、参考文献 15
七、致谢 16
附录：程序 17
一、引言
温度是与人类的生活和工作关系最密切的物理量，也是各门学科与工程研究设计中经常遇到的和必须测定的物理量，随着单片机技术的应用和发展，对于温度的检测已经开始向智能化方向发展。本系统就是利用单片机所具有的智能测控特点，设计制作了基于单片机的温度报警系统。该系统主要针对储存物品需要在某个范围内设定，若是温度低于或者高于这个范围都会自动报警，通过闪烁灯和蜂鸣器，来警醒管理人员进行对温度调控，实现温度保持在合理的范围内。该系统主要用了温度传感器DS18B20进行温度的检测，时时监控，对温度进行预警，通过观看闪烁的灯很容易判断是进行加温或是降温处理。本结构相对比较简单，容易理解与处理，实用且能保证经济，只要对管理人员简单的说明该如何处理出现相应的闪烁灯，基本就能驾驭这个操作了。随着生活质量的提高，基本上家庭里都会有很多食物，所以了储藏在我们的生活中已经显得很重要，要是没有控温装置，许多东西不能存放太久，本设计就是基于这个想法而设计的，实际上生活中的冰箱也是这样的，只不过它不报警而已，只要温度不在范围时，它就会自动调整。温度报警装置能很好的解决我们身边的这些麻烦，有很好的经济效益，资源效益，所以了开始了它的设计。
二、设计方案
设计框图如图1所示。
图1 系统设计框图
该系统主要通过单片机与温度传感器实现某个值时的温度预警，通过闪烁灯和蜂鸣器引起管理人员的注意，从而进行有效的处理。本系统中首先系统会进行初始化处理，所有的电路器件进行到工作状态中，温度传感器DS18B20对某个特定的区域进行采样，识别温度的模拟信号，然后传送给单片机，单片机再通过驱动电路驱动数码管显示具体的温度值。若是温度不在设定的范围内，蜂鸣器就会报警，从而引起管理人员注意；若是低于预设温度，低温闪烁灯就会闪烁；若是高于预设温度，高温闪烁就会闪烁。管理人员只要看是哪种类型的灯闪烁，就可以调节相应的加温或是降温装置，从而实现温度的处理，保证在某个范围内。在这个整个系统中DS18B20所处关键核心，它的主要性能为独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。测温范围 －55℃～+125℃，固有测温分辨率0.5℃。支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，最多只能并联8个，实现多点测温，如果数量过多，会使供电电源电压过低，从而造成信号传输的不稳定。
三、硬件设计
（一）单片机主控电路
单片机主控电路，如图2所示。
图2 单片机主控电路
在这个主控电路中主要是晶振电路和复位电路。晶振电路：单片机系统里晶振的作用非常大，它结合单片机内部的电路，产生单片机所必须的时钟频率，单片机一切指令的执行都是建立在这个基础上的，晶振提供的十种频率越高，单片机运行的速度也就越快。单片机的晶振频率低于40MHz，本设计中采用的晶振频率为1MHz。复位电路：复位电路的基本功能是系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。
（二）温度传感电路
温度传感电路，如图3所示。
图3 温度传感电路
温度传感电路通过DS18B20传感器来实现它的功能，温度传感器对特定的区域进行采样，通过将所得的模拟信号传给单片机，由此温度的具体值就可以得到确认，从而你可以很好的判断温度是否在先前设定的某个范围内。
（三）报警电路
报警电路，如图4所示。
图4 报警电路
在这个报警电路中，有俩种报警方式。当温度高于预设的温度时，高温闪烁灯就会亮起来；相反，当温度低于预设温度时，低温闪烁就会亮起来，直到温度在预设的范围内时，报警灯才不会亮起来，处于不工作状态。
（四）蜂鸣电路
蜂鸣电路，如图5所示。
图5 报警电路
在整个系统中蜂鸣器的作用就是当温度不在设定的范围内时进行报警，不论是温度低于预设的或者是高于预设的，蜂鸣器都会报警，以引起工作人员的注意，从而能很好的将温度控制的某个设定的范围内，有效保证质量。
（五）控温电路
控温电路，如图6所示。
图6 控温电路
控温电路在整个系统中作用相当的大，当温度不在预设的范围时，通过根据闪烁的灯进行判断是温度高了或者是温度低了，管理人员通过调节加热或者是散热装置就行对温度的调节，从而实现控温，达到规定的要求。
（六）驱动电路
驱动电路，如图7所示。
图7 驱动电路
驱动电路是实现数码管显示必不可少的电路，单片机通过将信号传递到驱动电路中，通过驱动才能实现数码管的显示。驱动电路就是实现将数字信号出现在数码管中。
（七）显示电路
显示电路，如图8所示。
图8 显示电路
在这个系统中显示温度使用了6位分立式数码管，如：-17.5℃具体对应相应的数码管。数码管显示的温度直接影响到下面的许多电路的运作，若是不在预设的温度范围内，他就会促使报警装置运转，相应控温电路也会运转。数码管显示由驱动电路驱动将单片机的模拟信号转换成数字信号传输到数码管中，从而实现具体的温度值出现在荧屏上，清晰可见。
（八）总电路
总电路，如图9所示。
图9 总电路
四、软件设计
（一）系统总流程
系统总流程图，如图10所示。
图10 系统流程图
本系统中当开始时，系统首先会进行初始化处理，确认所有的电路能够运转，然后由温度传感器DS18B20进行取样，读取当前的温度信号，传递给单片机，由单片机再将信号传递到驱动电路，实现驱动，最后将数字信号传递给6位数码管进行显示。有数码管显示的值单片机智能系统识别温度是否在预设的范围内，若是不在预设的温度范围内，报警系统就会启动，管理员根据相应闪烁灯对温度进行调控，加温或是降温，达到预设温度时系统恢复正常。
（二）判断子流程
判断流程图，如图11所示。
图11 判断子流程
在这个温度判断系统中，单片机系统会进行智能识别温度处在预设范围的哪个具体值，所对应的电路进行运转。若是温度在预设的范围内，则报警不会运转；若是温度低于预设的温度时，低温闪烁就会亮起来，同时蜂鸣器也会同步运转；若是温度高于预设的温度时，高温闪烁灯就会亮起来，蜂鸣器同样也会同步运转，从而实现报警。最终通过一定的处理实现温度在预设的范围时系统又会恢复正常。
五、总结
在本次毕业设计的过程中，发现很多的问题，虽然以前做过这样类似的实验，但这次毕业设计从中学会了很多，对软件的使用更加有所体会，同时还学会了一些其它软件的使用，可以说是意外的收获。在这个整体设计中，学习温度传感器DS18B20，单片机等一系列整体电路器件所能产生的作用，相互的结合才能完成对温度的预警。通过温度温度传感器读取温度，将信号传递给单片机，再由驱动电路实现数码管的显示，直观的温度值就能看见，然后由单片机智能系统进行对温度值所处范围的判断，是否不在预设范围内，哪种报警装置改闪烁，随后由管理人员进行降温或是加温处理，直到温度在预设范围内时报警才会取消，系统又会恢复到正常工作状态，即温度传感器继续识别温度的信号。
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