89C52单片机的温度实时监测与远程报警系统设计
在生产、科研和日常生活中，人们常需要对某一具体事物或空间（如加热炉、蔬菜大棚、工厂车间等）的温度进行实时地监测，但由于一些现实原因，可能无法一直在现场进行监测，另外，为了节省人力资源和生产成本，需要设计出一种温度实时监测与远程报警系统。 M000197
本文介绍了一种基于89C52单片机的温度实时监测与远程短信报警系统。该系统采用温度传感器DS18B20作为测温元件，测温范围为0℃~100℃，使用LCD1602液晶屏显示温度，能设置报警温度值，当测量到的温度达到或超过报警温度值时，能进行声光报警，而且能通过GSM模块进行远程报警。正文着重给出了该系统的软硬件设计，介绍了温度传感器DS18B20和GSM无线通信模块的原理，并且分析了89C52单片机的功能和应用。该系统设计新颖、结构简单、功能强大。
关键词：单片机 DS18B20 GSM 远程报警
In the production, scientific research and everyday life, people often need to monitor the real-time temperature of a specific thing or space (such as furnaces, vegetable greenhouse, workshop, etc.). However, due to some practical reasons, people may not monitor the temperature at the scene all the time. In addition, in order to save human resources and production costs, a real-time temperature monitoring and remote alarming system needs to be designed.
This paper introduces a real-time temperature monitoring and remote SMS alarming system based on 89C52 microcontroller. The system uses a temperature sensor DS18B20 as the temperature measurement device. The temperature which it measures ranges from 0℃ to 100℃. It uses LCD1602 to display the temperature, and it can set the value of the alarm temperature. When the measured temperature reaches or exceeds the alarm temperature, it can sound and light the alarms, and it can alarm remotely through the GSM module. The paper focuses on providing the designs of software and hardware of the system, and introduces the principle of the temperature sensor DS18B20 and the GSM wireless communication module. The design of the system is novel. It has a simple structure and is powerful.
Key Words: Microcontroller; DS18B20; GSM; Remote Alarming
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1. 引言 1
1.1 课题背景及研究意义 1
1.2 国内外研究现状 2
1.3 课题的主要内容 3
2. 系统总体方案 4
2.1 系统组成 4
2.2 系统方案 5
2.3 系统设计原理 5
2.4 本章小结 5
3. 系统硬件设计 6
3.1 单片机最小系统设计 6
3.1.1 单片机最小系统工作原理 6
3.1.2 STC89C52单片机简介 7
3.1.3 STC89C52单片机主要参数 7
3.2 温度测量电路设计 7
3.2.1 温度测量电路工作原理 7
3.2.2 DS18B20简介 8
3.2.3 DS18B20引脚介绍 8
3.2.4 DS18B20功能特性 9
3.3 温度显示电路设计 9
3.3.1 温度显示电路工作原理 9
3.3.2 LCD1602简介 10
3.3.3 LCD1602引脚介绍 10
3.3.4 LCD1602功能特性 10
3.3.5 LCD1602操作时序 11
3.4 声光报警电路设计 11
3.5 GSM通信电路设计 12
3.5.1 GSM通信电路工作原理 12
3.5.2 西门子TC35简介 13
3.5.3 西门子TC35引脚介绍 14
3.5.4 西门子TC35的功能特性 14
3.6 本章小结 15
4. 系统软件设计 16
4.1 主程序设计 16
4.2 DS18B20初始化 17
4.3 西门子TC35初始化 18
4.4 GSM初始化简介 18
4.5 本章小结 21
5. 调试过程及结果 22
5.1 硬件实物制作过程 22
5.2 调试过程及现象 22
5.3 本章小结 25
结语 26
参考文献 27
致谢 28
附录一 单片机控制部分原理图 29
附录二 西门子TC35原理图 30
附录三 单片机控制部分PCB板线路图 31
附录四 程序清单 32
1.1 课题背景及研究意义 查看完整请+Q:351916072获取
随着单片机技术的发展和普及，单片机的开发和应用已经渗透到社会生产生活的各个领域。
温度的测量与监控对社会生产生活有着极其重要的意义，对温度进行测量是温度控制的基础，现在一般都采用温度传感器测量温度。传感器已成为现代信息技术应用的前沿产品，特别是温度传感器，它在科研、生产和生活等领域都有着非常广泛的应用，并且在数量上占有绝对优势。传统的测温元件测出的一般都是电压，再通过A/D转换将电压转换成对应的温度值，这种方法比较复杂，需要较多的外部硬件支持。而且测温精度与测温元件的工艺密切相关，工艺越好，测温精度越高。因此，传统的温度测量方式已不能适应实际应用系统中的稳定性、快速性以及准确性要求。在这种背景下，智能温度传感器应运而生。智能温度传感器是在模拟传感器和控制器的基础上发展而成的第三代温度传感器。它的内部包含了温度传感器、A/D转换器、信号处理器、存储器和接口电路。它以数字量的形式直接输出温度数据和相关的温度控制量，具有测量误差小、分辨率高、抗干扰能力强、能够远程传输数据、带有微机接口等优点，适用于各种微控制器，而且它是在硬件的基础上通过软件程序来实现测温显示功能的，其智能化程度也取决于对软件的应用开发水平。智能温度传感器是计算机技术、微电子技术和自动测试技术的结晶。它的诞生为温度控制系统的快速发展提供了必要条件，自此温度控制系统及其仪表朝着高精度、小型化、智能化的方向快速发展。
随着通信技术与传感器技术、计算机控制技术的融合与发展，实时监测、远程报警以及无人值守在很多行业领域都得到了广泛应用，并成为控制技术的发展趋势。要实现远程报警，远程通信是其关键，本设计采用的是基于GSM网络的短消息通信方式。现在GSM已成为国内应用最广泛的移动电话标准。它具有强大的保密性、抗干扰性、通话稳定性和音质清晰性，并且具有容量大、接口开放、功能强大、频率利用率高等优点。利用GSM模块开发的无线远程临界控制系统可以监控几十里甚至几千公里以外的设备及现场，不必在现场进行监控，从而节省了大量的人力和财力资源。短消息是GSM系统应用最广泛的通信方案，把需要发送的信息加上接收地址发送到短消息服务中心，再由服务中心转发给接收地址，这种方案大大降低了通信成本，并且实现方式简单、保密性强。因此利用GSM模块设计出基于GSM无线通信网络的短消息报警系统，可以将报警信号以短消息方式发送到任何GSM网络可以覆盖到的地方，具有使用成本低、报警范围大、报警速度快、系统灵活性和可靠性强的特点。
1.2 国内外研究现状
单片机又被称作微控制器，是指集成在一块芯片上的完整计算机控制系统。它具备一个完整计算机所需的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线结构，现在大部分单片机还有外存，同时集成了诸如定时器、通讯接口等外围设备。我国已于1982年开始使用单片机，经过几十年的发展，已经深入到我们生活的各个领域，从智能IC卡到轿车的安全保障系统，从工业自动化过程的各种仪表的控制到导弹的导航装置，这些都运用了单片机技术。现在单片机系统的开发和应用已不再局限于裸机环境，大量的专用嵌入式操作系统正被广泛应用在单片机上，一些先进的单片机甚至可以直接使用专用的Linux和Windows操作系统。
温度测量技术现已广泛应用于社会生产生活的各个领域，如农业、医疗、化工、材料等。虽然数字式温度传感器已在国内各行各业得到了广泛应用，但其对温度测量的稳定性和准确性并不高，而且偶尔会出现测量滞后的情况。国外对温度的测量研究较早，起初是采用模拟式组合仪表在现场采集温度信息，目前正在研发计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统，一些发达国家的温度检测技术已经向着完全自动化、无人化的方向发展。我国对温度测量技术的研究起步较晚，在学习了国外先进的温度测量技术的基础上，才掌握了温度的室内微机测量技术，目前该技术在应用上以单片机控制的单参数单回路系统居多，与发达国家相比仍有很大差距，而且该技术在实际应用中存在着很多问题，如装备配套能力差、软硬件资源不能共享，所以还远没有达到工厂化应用的水平。虽然现在的温度测量技术在理论上已经趋于成熟，但在实际测量中，如何确保准确快速地对温度进行采样并对数据进行传送，而且保证整个过程的快速及时，仍是目前亟须解决的课题。
GSM通信系统的出现使远程报警的距离问题得到了解决。GSM无线数字移动通信系统起源于欧洲，现在已经在世界很多地方得到了广泛应用。现在全世界的GSM通信系统的直接使用者已经超过了15亿，覆盖的国家或者地区超过140个。现在世界上很多技术突出的电子测量仪器公司都在致力于GSM通信系统的开发和调试，它们为GSM通信系统的应用和发展做出了重大贡献。1992年，我国开始着手创建GSM通信系统，并开始调试和演示，终于在1993年9月份正式投入使用，现已建成覆盖全国的数字蜂窝式移动通信网络。GSM短消息业务是移动通信部门提供的基于数据分组交换的一项增值业务。该业务以其快捷、方便、价格便宜等特点广泛应用于各个领域。
1.3 课题的主要内容
本课题的重点是设计出一种基于89C52单片机的温度实时监测与远程报警系统。该系统能够控制温度传感器对温度进行实时测量，并通过显示模块显示温度。当温度超过报警值时，该系统能够进行声光报警，并能通过GSM模块进行远程报警。用户可以通过发送短信的形式解除报警，并能通过短信设置报警温度。
主要技术参数：
温度检测范围：0℃~100℃，测量精度：±0.5℃，温度报警范围：≥30℃（可根据具体要求设定），温度显示方式：液晶屏显示，报警方式：声光报警（二极管和蜂鸣器）及短信报警。
本论文的第1章介绍了课题背景、研究意义以及国内外研究现状。第2章阐述了系统总体方案，分别介绍了系统组成、系统方案以及系统设计原理。第3章介绍了系统硬件设计，依次从单片机最小系统、温度测量电路、温度显示电路、声光报警电路以及GSM通信电路五个方面阐述了该系统的硬件设计。第4章介绍了系统软件设计，包括主程序的设计和各模块的初始化。第5章介绍了系统的调试过程。
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本文介绍了一种基于89C52单片机的温度实时监测与远程短信报警系统。该系统采用温度传感器DS18B20作为测温元件，测温范围为0℃~100℃，使用LCD1602液晶屏显示温度，能设置报警温度值，当测量到的温度达到或超过报警温度值时，能进行声光报警，而且能通过GSM模块进行远程报警。正文着重给出了该系统的软硬件设计，介绍了温度传感器DS18B20和GSM无线通信模块的原理，并且分析了89C52单片机的功能和应用。该系统设计新颖、结构简单、功能强大。
关键词：单片机 DS18B20 GSM 远程报警
In the production, scientific research and everyday life, people often need to monitor the real-time temperature of a specific thing or space (such as furnaces, vegetable greenhouse, workshop, etc.). However, due to some practical reasons, people may not monitor the temperature at the scene all the time. In addition, in order to save human resources and production costs, a real-time temperature monitoring and remote alarming system needs to be designed.
This paper introduces a real-time temperature monitoring and remote SMS alarming system based on 89C52 microcontroller. The system uses a temperature sensor DS18B20 as the temperature measurement device. The temperature which it measures ranges from 0℃ to 100℃. It uses LCD1602 to display the temperature, and it can set the value of the alarm temperature. When the measured temperature reaches or exceeds the alarm temperature, it can sound and light the alarms, and it can alarm remotely through the GSM module. The paper focuses on providing the designs of software and hardware of the system, and introduces the principle of the temperature sensor DS18B20 and the GSM wireless communication module. The design of the system is novel. It has a simple structure and is powerful.
Key Words: Microcontroller; DS18B20; GSM; Remote Alarming
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1. 引言 1
1.1 课题背景及研究意义 1
1.2 国内外研究现状 2
1.3 课题的主要内容 3
2. 系统总体方案 4
2.1 系统组成 4
2.2 系统方案 5
2.3 系统设计原理 5
2.4 本章小结 5
3. 系统硬件设计 6
3.1 单片机最小系统设计 6
3.1.1 单片机最小系统工作原理 6
3.1.2 STC89C52单片机简介 7
3.1.3 STC89C52单片机主要参数 7
3.2 温度测量电路设计 7
3.2.1 温度测量电路工作原理 7
3.2.2 DS18B20简介 8
3.2.3 DS18B20引脚介绍 8
3.2.4 DS18B20功能特性 9
3.3 温度显示电路设计 9
3.3.1 温度显示电路工作原理 9
3.3.2 LCD1602简介 10
3.3.3 LCD1602引脚介绍 10
3.3.4 LCD1602功能特性 10
3.3.5 LCD1602操作时序 11
3.4 声光报警电路设计 11
3.5 GSM通信电路设计 12
3.5.1 GSM通信电路工作原理 12
3.5.2 西门子TC35简介 13
3.5.3 西门子TC35引脚介绍 14
3.5.4 西门子TC35的功能特性 14
3.6 本章小结 15
4. 系统软件设计 16
4.1 主程序设计 16
4.2 DS18B20初始化 17
4.3 西门子TC35初始化 18
4.4 GSM初始化简介 18
4.5 本章小结 21
5. 调试过程及结果 22
5.1 硬件实物制作过程 22
5.2 调试过程及现象 22
5.3 本章小结 25
结语 26
参考文献 27
致谢 28
附录一 单片机控制部分原理图 29
附录二 西门子TC35原理图 30
附录三 单片机控制部分PCB板线路图 31
附录四 程序清单 32
1.1 课题背景及研究意义 查看完整请+Q:351916072获取
随着单片机技术的发展和普及，单片机的开发和应用已经渗透到社会生产生活的各个领域。
温度的测量与监控对社会生产生活有着极其重要的意义，对温度进行测量是温度控制的基础，现在一般都采用温度传感器测量温度。传感器已成为现代信息技术应用的前沿产品，特别是温度传感器，它在科研、生产和生活等领域都有着非常广泛的应用，并且在数量上占有绝对优势。传统的测温元件测出的一般都是电压，再通过A/D转换将电压转换成对应的温度值，这种方法比较复杂，需要较多的外部硬件支持。而且测温精度与测温元件的工艺密切相关，工艺越好，测温精度越高。因此，传统的温度测量方式已不能适应实际应用系统中的稳定性、快速性以及准确性要求。在这种背景下，智能温度传感器应运而生。智能温度传感器是在模拟传感器和控制器的基础上发展而成的第三代温度传感器。它的内部包含了温度传感器、A/D转换器、信号处理器、存储器和接口电路。它以数字量的形式直接输出温度数据和相关的温度控制量，具有测量误差小、分辨率高、抗干扰能力强、能够远程传输数据、带有微机接口等优点，适用于各种微控制器，而且它是在硬件的基础上通过软件程序来实现测温显示功能的，其智能化程度也取决于对软件的应用开发水平。智能温度传感器是计算机技术、微电子技术和自动测试技术的结晶。它的诞生为温度控制系统的快速发展提供了必要条件，自此温度控制系统及其仪表朝着高精度、小型化、智能化的方向快速发展。
随着通信技术与传感器技术、计算机控制技术的融合与发展，实时监测、远程报警以及无人值守在很多行业领域都得到了广泛应用，并成为控制技术的发展趋势。要实现远程报警，远程通信是其关键，本设计采用的是基于GSM网络的短消息通信方式。现在GSM已成为国内应用最广泛的移动电话标准。它具有强大的保密性、抗干扰性、通话稳定性和音质清晰性，并且具有容量大、接口开放、功能强大、频率利用率高等优点。利用GSM模块开发的无线远程临界控制系统可以监控几十里甚至几千公里以外的设备及现场，不必在现场进行监控，从而节省了大量的人力和财力资源。短消息是GSM系统应用最广泛的通信方案，把需要发送的信息加上接收地址发送到短消息服务中心，再由服务中心转发给接收地址，这种方案大大降低了通信成本，并且实现方式简单、保密性强。因此利用GSM模块设计出基于GSM无线通信网络的短消息报警系统，可以将报警信号以短消息方式发送到任何GSM网络可以覆盖到的地方，具有使用成本低、报警范围大、报警速度快、系统灵活性和可靠性强的特点。
1.2 国内外研究现状
单片机又被称作微控制器，是指集成在一块芯片上的完整计算机控制系统。它具备一个完整计算机所需的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线结构，现在大部分单片机还有外存，同时集成了诸如定时器、通讯接口等外围设备。我国已于1982年开始使用单片机，经过几十年的发展，已经深入到我们生活的各个领域，从智能IC卡到轿车的安全保障系统，从工业自动化过程的各种仪表的控制到导弹的导航装置，这些都运用了单片机技术。现在单片机系统的开发和应用已不再局限于裸机环境，大量的专用嵌入式操作系统正被广泛应用在单片机上，一些先进的单片机甚至可以直接使用专用的Linux和Windows操作系统。
温度测量技术现已广泛应用于社会生产生活的各个领域，如农业、医疗、化工、材料等。虽然数字式温度传感器已在国内各行各业得到了广泛应用，但其对温度测量的稳定性和准确性并不高，而且偶尔会出现测量滞后的情况。国外对温度的测量研究较早，起初是采用模拟式组合仪表在现场采集温度信息，目前正在研发计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统，一些发达国家的温度检测技术已经向着完全自动化、无人化的方向发展。我国对温度测量技术的研究起步较晚，在学习了国外先进的温度测量技术的基础上，才掌握了温度的室内微机测量技术，目前该技术在应用上以单片机控制的单参数单回路系统居多，与发达国家相比仍有很大差距，而且该技术在实际应用中存在着很多问题，如装备配套能力差、软硬件资源不能共享，所以还远没有达到工厂化应用的水平。虽然现在的温度测量技术在理论上已经趋于成熟，但在实际测量中，如何确保准确快速地对温度进行采样并对数据进行传送，而且保证整个过程的快速及时，仍是目前亟须解决的课题。
GSM通信系统的出现使远程报警的距离问题得到了解决。GSM无线数字移动通信系统起源于欧洲，现在已经在世界很多地方得到了广泛应用。现在全世界的GSM通信系统的直接使用者已经超过了15亿，覆盖的国家或者地区超过140个。现在世界上很多技术突出的电子测量仪器公司都在致力于GSM通信系统的开发和调试，它们为GSM通信系统的应用和发展做出了重大贡献。1992年，我国开始着手创建GSM通信系统，并开始调试和演示，终于在1993年9月份正式投入使用，现已建成覆盖全国的数字蜂窝式移动通信网络。GSM短消息业务是移动通信部门提供的基于数据分组交换的一项增值业务。该业务以其快捷、方便、价格便宜等特点广泛应用于各个领域。
1.3 课题的主要内容
本课题的重点是设计出一种基于89C52单片机的温度实时监测与远程报警系统。该系统能够控制温度传感器对温度进行实时测量，并通过显示模块显示温度。当温度超过报警值时，该系统能够进行声光报警，并能通过GSM模块进行远程报警。用户可以通过发送短信的形式解除报警，并能通过短信设置报警温度。
主要技术参数：
温度检测范围：0℃~100℃，测量精度：±0.5℃，温度报警范围：≥30℃（可根据具体要求设定），温度显示方式：液晶屏显示，报警方式：声光报警（二极管和蜂鸣器）及短信报警。
本论文的第1章介绍了课题背景、研究意义以及国内外研究现状。第2章阐述了系统总体方案，分别介绍了系统组成、系统方案以及系统设计原理。第3章介绍了系统硬件设计，依次从单片机最小系统、温度测量电路、温度显示电路、声光报警电路以及GSM通信电路五个方面阐述了该系统的硬件设计。第4章介绍了系统软件设计，包括主程序的设计和各模块的初始化。第5章介绍了系统的调试过程。
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