基于51单片机的温度报警器

兰州交通大学-杨彦平II基于 51 单片机的温度报警器摘 要如今火灾频频发生，比如电气线路短路、过载、接触电阻过大等引发高温火灾；静电产生高温火灾；雷电等强电侵入导致高温火灾；最主要是机房内电脑、空调等用电设备长时间工作，导致设备老化，空调发生故障，而不能降温；因此机房内所属的电子产品发热快，在短时间内机房温度升高超出设备正常温度，导致系统瘫痪或产生火灾，这时温度报警系统就会发挥应有的功能了。因此本课程设计将利用单片机STC89S52设计了一种数字温度计，它由单片机、DS18B20 传感器以及数码管等部件组成，本温度计属于多功能温度计,功能较强，可以设置上下限报警温度，且测量准确、误差小。当测量温度超过设定的温度上下限时，启动蜂鸣器和指示灯报警。这种温度报警器结构简单，可操作性强，应用广泛。工作时，温度测量范围为5-38。当前环境温度若超过设定的高温临界温度，由单片机发出报警信号，从而防止带来的不必要的损失。关键词：STC89C52；DS18B20 ；数码管电子技术课设ABSTRACTNow fire happen frequently, such as electrical wiring short circuit, overload, large contact resistance, high temperature fire; Electrostatic generation high temperature fire; And so on high voltage caused by lightning intruded into the lead to high temperature fire; The main electrical equipment such as computers, air conditioning is the telecom room to work long hours, cause the equipment aging, the malfunction of the air conditioning not cooling; Electronic product heat faster, so the room belong to room temperature in a short time more than a normal temperature, causing the system to crash or to produce fire, when the temperature alarm system will play their functions.Therefore this course will use the microcontroller STC89S52 design a digital thermometer, it is composed of single chip, DS18B20 sensors and digital tube parts, this belongs to the multifunctional thermometer thermometer, strong function.When measuring temperature more than set the temperature of the upper and lower limit, start the buzzer and light alarm. This temperature alarm has simple structure, strong operability, wide application. At work, temperature measurement range is 5-38 DHS C. If the current environment temperature more than set high critical temperature, send out alarm signal by single-chip microcomputer, to prevent unnecessary loss.Key words: AT89C52D,S18B20, Digital tube兰州交通大学-杨彦平III目 录第一章 设计背景及要求 .- 1 -1.1 设计意义 .- 1 -1.2 设计要求 .- 2 -1.2.1 基本功能 .- 2 -1.2.2 扩展功能 .- 2 -1.3 总体设计方案 .- 2 -1.3.1 数字温度计设计方案论证 .- 2 -1.3.2 单片机的选择 .- 3 -1.3.3 温度传感器的选择 .- 4 -1.3.4 显示模块选择 .- 8 -第二章 系统硬件电路设计 .- 10 -2.1 系统整体电路图 .- 11 -2.2 单片机最小系统 .- 11 -2.3 温度传感器系统 .- 12 -2.4 报警电路设计 .- 14 -2.5 显示电路设计 .- 15 -2.6 电源电路设计 .- 15 -第三章. 系统软件设计 .- 16 -3.1 主程序 .- 16 -3.2 读出温度子程序 .- 17 -3.3 温度转换命令子程序 .- 17 -3.4 计算温度子程序 .- 18 -3.5 键盘扫描流程图 .- 19 -第四章 测试与结果分析 .- 20 -4.1 仿真软件介绍 .- 20 -4.2 仿真结果 .- 22 -4.2.1 用 Keil 进行程序编译 .- 22 -4.2.2 在 Proteus 中仿真 .- 22 -4.3 创新设计 .- 25 -总结与致谢 .- 26 -参考文献 .- 28 -附录 .- 30 -附录一 分组表 .- 30 -附录二 程序代码 .- 30 -附录三 实物图 .- 37 -兰州交通大学-杨彦平- 1 - 1 -第一章 设计背景及要求1.1 设计意义温度是工业控制中主要的被控参数之一，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足重轻的作用。对于不同场所、不同工艺、所需温度高低范围不同、精度不同，则采用的测温元件、测温方法以及对温度的控制方法也将不同；产品工艺不同、控制温度的精度不同、时效不同，则对数据采集的精度和采用的控制算法也不同，因而，对温度的测控方法多种多样。随着电子技术和微型计算机的迅速发展，微机测量和控制技术也得到了迅速的发展和广泛的应用 1。利用微机对温度进行测控的技术，也便随之而生，并得到日益发展和完善，越来越显示出其优越性。随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它给人带来的方便也是不可否定的，其中数字温度计就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展 2。本次设计是用单片机对温度进行实时检测与控制，此次所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所或科研实验室使用，该设计控制器使用单片机 STC89C52，测温传感器使用DS18B20，用 4 位共阳极 LED 数码管以串口传送数据,实现温度显示,能准确达到设计要求。本温度计属于多功能温度计,功能较强，可以设置上电子技术课设下限报警温度，且测量准确、误差小。当测量温度超过设定的温度上下限时，启动蜂鸣器和指示灯报警。1.2 设计要求1.2.1 基本功能1.基本温度范围 0-99；2.精度误差小于 0.5；3.数码直读显示。1.2.2 扩展功能1.实现声光报警；2.可以任意设定温度的上下限报警功能。1.3 总体设计方案1.3.1 数字温度计设计方案论证1.方案一由于本设计是测温电路，根据设计要求可以使用热敏电阻之类的感温器件利用其感温效应，然后将随被测温度变化的电压或电流采集过来，经过 A/D 转换后，将数据传输到单片机进行数据的处理，然后在显示电路上显示，这样就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到 A/D 转换电路，感温电路比较麻烦。2.方案二在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，这是非常容易想到利用数字温度传感器，所以可以采用一只温度传感器 DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，然后传输给单片机进行数据处理，就可以满足设计要求。电子技术应用课程设计- 3 -从以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路设计比较简洁，软件设计也比较简单，故采用方案二。3.总体设计框图温度计电路设计总体设计方框图如图 1.1 所示，控制器采用单片机STC89C52，温度传感器采用 DS18B20，用 4 位 LED 数码管以串口传送数据实现温度显示。图 1.1 总体设计方框图1.3.2 单片机的选择1.方案一：选择 Microchip 公司的 PIC 系列单片机作为世界上最为顶尖的单片机研发与生产企业，微芯公司设计的PIC 系列单片机一度风靡全球，其优秀的性能和卓越的品质受到了许多人的青睐，其优点毋庸赘述。但是，高知名度的缺点也显而易见，价格昂贵，性价比不高是其软肋 3。2.方案二：选择德州仪器的 MSP430 系列单片机MSP430 单片机是一个 16 位的、具有精简指令集的混合型单片机，它具有极低的功耗、丰富的片内外设和方便灵活的开发手段。但是，由于 MSP430 单片机系列价格较高，比较适合于较为复杂的应用系统 4。3.方案三：选择 Atmel 公司的 STC89C52 单片机。STC89C52单片机晶振电路模块复位电路模块温度传感器 数码显示模块报警模块按键模块电子技术课设STC89C52 单片机是一个低功耗,高性能 CMOS 8 位单片机,片内含8K Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写 1000 次的 Flash 只读程序存储器,器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术制造,兼容标准 MCS-51 指令系统及 80C51 引脚结构 ,芯片内集成了通用 8 位中央处理器和 ISP Flash 存储单元,片上 Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器,在功能强大的微型计算机的 STC89C52 单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU，使得 STC89C52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案 5。STC89C52 引脚结构图如图 1.2。STC89C52 实物图如图1.3。图 1.2 AT89S52 结构图 图 1.3 STC89C52 实物图基于以上三个方案的分析，我们选择 STC89C52 单片机。1.3.3 温度传感器的选择1.DS18B20 的介绍温度传感器的种类众多，在高精度、高可靠性的场合时DALLAS（达拉斯）公司生产的 DS18B20 温度传感器很不错的。超小电子技术应用课程设计- 5 -的体积，超低的硬件开消，抗干扰能力强，精度高，附加功能强，使得 DS18B20 更受欢迎。（1）DS18B20 的主要特征1）全数字温度转换及输出；2）最高 12 位分辨率，精度可达土 0.5 摄氏度；3）12 位分辨率时的最大工作周期为 750 毫秒；4）可选择寄生工作方式；5）检测温度范围为55C+125C；6）内置 EPROM，限温报警功能。用户可定义报警设置 ；7）64 位光刻 ROM，内置产品序列号，方便多机挂接；8）多样封装形式，适应不同硬件系统；9）独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信；10）多个DS18B20 可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能；11）无须外部器件；12）可通过数据线供电，电压范围为3.05.5V；13）零待机功耗；DS18B20有64位ROM的结构，开始8位是产品类型的编号，接着是每个器件的惟一的序号，共有48位，最后8位是前面56位的CRC检验码,这也是多个DS18B20可以采用一线进行通信的原因。温度报警触发器TH和TL，可通过软件写入户报警上下限 6。另外，由于 DS18B20单线通信功能是分时完成的，它有严格的时隙概念，因此读写时序很重要。系统电子技术课设对DS18B20的各种操作按协议进行。操作协议为：初始化DS18B20 （发复位脉冲）发