温度报警系统软件毕业设计.doc

内蒙古师范大学论文毕 业 论 文 目 录第1章.绪论21.1 中国现在的状况及火灾的危害21.2 本设计的目的和功能31.3 论文的章节安排及内容4第二章系统的电路设计42.1 报警系统详细功能介绍42.2 报警系统电路设计5第3章系统软件设计63.1 系统软件设计流程63.2 软件设计流程图73.3 软件设计（参考仿真及硬件设计图）73.3.1时序控制程序73.3.2 ds18b20控制程序73.3.3 液晶显示器1602控制程序93.3.4 单片机控制主程序12第四章设计总结12主要参考文献14 全文共 14 页 5880 字温度报警系统软件设计计算机与信息工程学院 2007级3（1）班 刘冰冰 200618336指导教师 智敏 副教授摘 要 本设计实现由at89c51单片机控制程序实现将ds18b20数字温度传感器采集及控制转化后的温度信息传递到1602液晶显示器，由显示器相关控制指令对该值处理后显示到液晶屏的过程。对温度的报警范围可以自由通过程序控制，使得高低温都能够报警，体现微控制的优越性。关键字 温度采集；温度信息传递；ds18b20温度传感器1602液晶显示器第1章.绪论1.1 中国现在的状况及火灾的危害在20世纪90年末期，我国已进入人口老年化的国家的行列。据联合国统计：在2002年，我国60岁以上的老年人人口达1.34亿，几乎占我国总人口数的10；预计到2050年，我国60岁以上的老年人口会达到4.37亿，约占我国总人口数的30。将会带来诸多老年人的社会问题。老有所终，老有所养，是中华民族的传统美德，也是全社会的共同责任。但是近年来，老年人却而屡屡成为火灾的受害者，面对这样的事情我们很伤心，但是作为子女的我们应该怎么办呢？值得我们深思。2001年5月2日凌晨1时32分，江苏省江阴市澄江镇胜利路14号工艺器小商店因电线短路引起火灾，住在店内的两位老人全被烧死；2002年1月23日晚10时，南京市栖霞区尧化街道吴边村一龚姓老人因为吸烟引发火灾，致使龚某死亡。其实导致许多火灾中老人死亡的最主要原因是无人照顾，用火用电不慎，又缺乏必要的防火常识，自救能力差所致。老年人为社会奉献了一生。他们含辛茹苦地将自己的子女抚养成人，为了社会和家庭，他们夙夜不寐，风雨兼程，任岁月的风霜在脸上镌刻下逝去年华的印记。“春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干”。风烛残年，本应享受人间的欢乐和生活的温馨，却不幸遭受火灾，在烈火的灼烤煎熬中远离为之奔波和眷恋着的家人。近年来，我国许多女性工作于劳动密集型产业和饮食、娱乐服务业中，她们虽然以工作勤奋、细心周到赢得许多男性所不能从事的工作岗位，但是，由于许多女性心理较男性脆弱，体力较男性单薄，加上火灾防范意识较差，缺少消防安全的常识和技能，屡屡成为火灾的直接受害者。在火灾面前，许多女性的确是火灾的弱者和受害者，她们虽然能承载繁重的社会和家庭的负荷，但却承载不了火灾的侵犯。1994年9月18日8时许，大连市一医院的高压氧舱发生火灾，致使11名病人烧死；同年8月26日，山东省烟台市又一高压氧舱发生火灾，致使7人死亡；1998年8月26日，常州市第一人民医院发生火灾，致使14人死亡，14人受伤；2000年10月26日上午9时42分，北京协和医院北配楼地下一层因工人违章电焊而发生火灾，致使 3人死亡。而医院，本应是病人的庇护所，承担着救死扶伤的职责。白色是宁静安详的象征，启动着生命的航程。有多少人带着期盼的目光，充满着对生命的渴望住进这座白衣天使的宫殿。但他们中有的人许多却很不幸，在忍受病魔无情折磨的同时，却又进了火的炼狱。火魔的光顾比病魔的纠缠更可怕!当脆弱的生命之舟驶进停泊生命港湾的时候，他们能坚强地与病魔抗争着，却不堪抵御火魔疯狂的扼杀。1.2 本设计的目的和功能本设计利用51单片机、ds18b20智能温度传感器、1602液晶显示屏等，在当室内温度高于或低于程序预设温度的范围时能及时发出报警警报提醒居民调节温度，防止火灾的发生，减少财产及人员的损失。51单片机火灾报警系统的功能：(1) 声音报警功能。报警时喇叭发出警报，便于引起人们的注意。(2) 异常报警功能。当环境出现异常 (如温度较高或较低)时，能发出异常报警信号，引起人们注意，尽可能避免火灾或者其他事故的发生。这样的设计极大地减少了人为干预，提高了工作效率，有效的节约能源，保护各电器设备。而且是智能化的，实现了现代人智能家居的理念。1.3 论文的章节安排及内容第一章为绪论，首先介绍了中国现在的状况及火灾的危害，然后介绍了本设计的目的及功能，最后给出了论文的章节安排及主要内容。第二章为系统的电路设计及系统的工作原理。第三章为系统软件设计，主要说明系统器件的指令及编程语句的含义及作用。第四章为设计总结，简要说明设计新的体会。 第二章系统的电路设计2.1 报警系统详细功能介绍为了给居民创造安宁的生活环境，我们设计了本本智能报警系统，本系统电路包括：探测电路和单片机控制电路和报警显示电路。当温度正常（在23-73摄氏度之间）时，液晶显示屏显示即时温度；当温度高于73摄氏度时，喇叭发出报警警报，提醒居民调节温度，同时液晶显示屏显示即时温度；当温度低于23度时，喇叭发出报警警报，提醒居民调节温度，同时液晶屏显示即时温度。报警温度可以根据自己的需要自行调整。报警系统仿真图如下图所示，整个报警系统分为三部分，分别为：探测器部分、单片机控制部分、显示部分。此装置可以根据居民的需要放在家里的任何部位，以达到发现异常，及时、迅速报警的目的。1602显示屏的数据、命令端都选用1端口进行读入或读出。单片机的芯片具有可擦出行，重复多次利用。 18b20独特的一线接口，只需一条口线通信，简化了温度传感器，无需外部原件。 图1 系统整体仿真电路设计2.2 报警系统电路设计本系统探测器使用数字温度传感器ds18b20，它是将温度传感器和信号调理电路集成在一块芯片上，单片机控制电路使用at89c51单片机，它的芯片具有可擦除性，显示电路使用液晶显示屏。2.3 报警系统工作原理本系统中的数字温度传感器ds18b20将温度信号转换成电流信号，再转换成电压信号，经低通滤波滤掉干扰信号后送入放大器，最后送入a/d变换器中，输出bcd码送入at89c51单片机中，运算控制器根据接收数据进行处理，同时会将数据保存，通过软件对所测电压进行数字非线性校正，同时液晶显示屏实时显示即时温度。根据报警系统程序的控制，当所测当时温度高于73摄氏度或低于23摄氏度时报警装置会发出报警。图2 报警系统结构框图第3章系统软件设计3.1 系统软件设计流程 本系统软件设计采用的是c语言，利用模数转换芯片把把外界采集到的温度信息转换为系统所需的电压信号，输出bcd码送入at89c51单片机中，运算控制器根据接收数据把接收的数据进行处理，同时进行数据保存，通过软件对所测电压进行数字非线性校正，同时液晶显示屏显示当时温度，根据系统程序控制，所测温度高于73摄氏度或低于23摄氏度时发出警报。3.2 软件设计流程图图3 软件设计流程图3.3 软件设计（参考仿真及硬件设计图）3.3.1时序控制程序（1）延时20毫秒 介于单片机时钟电路中的石英晶体选用12m，所以机器周期为1us,上述程序即为此原理编写，所用编程方法为循环嵌套，共耗时为两层循环的最大值相乘，算法即20*60。是基于硬件的循环嵌套程序。(2)微秒级延时介于单片机时钟电路中的石英晶体选用12m，所以机器周期为1us,上述程序即为此原理编写，所用编程方法为单层循环，共耗时为循环的变量值减一，算法即num-1。是基于硬件的单层循环程序，同时体现了调用函数的随机变化的灵活性。3.3.2 ds18b20控制程序15（1） 初始化ds1820此段程序的编写按照ds18b20的控制要求来进行的，即：1. 先将数据线置高电平“1”。2. 延时（该时间要求的不是很严格，但是尽可能的短一点）3. 数据线拉到低电平“0”。4. 延时750微秒（该时间的时间范围可以从480到960微秒）。5. 数据线拉到高电平“1”。6. 延时等待（如果初始化成功则在15到60毫秒时间之内产生一个由ds18b20所返回的低电平“0”。据该状态可以来确定它的存在，但是应注意不能无限的进行等待，不然会使程序进入死循环，所以要进行超时控制）。7. 若cpu读到了数据线上的低电平“0”后，还要做延时，其延时的时间从发出的高电平算起（第（5）步的时间算起）最少要480微秒。8. 将数据线再次拉高到高电平“1”后结束。该程序段调用了前述的时序控制子程序，体现了程序设计统一性。（2）ds18b20写操作程1. 数据线先置低电平“0”。2. 延时确定的时间为15微秒。3. 按从低位到高位的顺序发送字节（一次只发送一位）。4. 延时时间为45微秒。5. 将数据线拉到高电平。6. 重复上（1）到（6）的操作直到所有的字节全部发送完为止。7. 最后将数据线拉高。所用算法为：在写一个字节的程序段中，将采集的八位二进制温度信息与二进制数0x01与后只保留最低位，结合ds18b20写操作规定，即写入数据是由低位到高位进行。所以，将与后保留的最低位赋值给变量后按位写入ds18b20，每一位写入后数据向右移一位，整个字节的写入过程循环进行8次，完成一个字节的写入操作。（3）ds18b20读操作程序程序基于控制要求如下：1.将数据线拉高“1”。2.延时2微秒。3.将数据线拉低“0”。4.延时15微秒。5.将数据线拉高“1”。6.延时15微秒。7.读数据线的状态得到1个状态位，并进行数据处理。8.延时30微秒。所用算法如下：读一位数据根据ds1820的读操作时序进行。读一个字节时也为由低到高的顺序读出，读出一位后将二进制数据左移后再与零或，保证左移八次后所得数据为ds1820内温度数据，此思想借鉴汇编语言中移位思路。（4）ds1820温度采集程序程序基于控制要求如下：ds18b20在出厂时以配置为12位，读取温度时共读取16位，所以把后11位的2进制转化为10进制后在乘以0.0625便为所测的温度，还需要判断正负。前5个数字为符号位，当前5位为1时，读取的温度为负数；当前5位为0时，读取的温度为正数。16位数字摆放是从低位到高位。写入各指令分别代表：44h 度转换启动ds18b20进行温度转换 beh 读暂存器读暂存器9个字节内容 4eh 写暂存器将数据写入暂存器的th、tl字节 48h 复制暂存器把暂存器的th、tl字节写到e2ram中 b8h 重新调e2ram 把e2ram中的th、tl字节写到暂存器th、tl字节b4h 读电源供电方式启动ds18b20发送电源供电方式的信号给主cpu3.3.3 液晶显示器1602控制程序（1）1602写指令程序段开始此段程序根据1602控制时序及命令的要求设计，参考时序如下：（2）1602显示指令程序段此段程序根据1602控制时序及命令的要求设计，参考时序如下：初始化设置:（1）显示模式设置指令码功能00111000设置16*2显示，5*7点阵，8位数据(2)显示开/关及光标设置指令码功能00001dcbd=1 开显示；d=0关显示c=1 显示光标；c=0不显示光标b=1光标闪烁；b=0光标不闪烁000001nsn=1 当读或写一个字符后地址指针加一，且光标加一n=0 当读或写一个字符后地址指针减一，且光标减一s=1 当写一个字符，整屏显示左移（n=1）数据控制：数据指针设置指令码功能80h+地址码（0-27h,40h-67h）设置数据地址指针读数据：输入rs=h，rw=h，e=h写数据：输入rs=h,rw=l,d0-d7=数据，e=高脉冲其他设置指令码功能01h显示清屏：1.数据指针清零 2.所有显示清零02h显示回车：1.数据指针清零3.初始化过程（复位过程）延时15ms写指令38h（不忙检测信号）延时5ms写指令38h（不忙检测信号）延时5ms写指令38h（不忙检测信号）（以后每次写指令、读/写数据操作之前均需检测忙信号）写指令38h；显示模式设置写指令08h；显示关闭写指令01h；显示清屏写指令06h；显示光标移动位置写指令0ch；显示开及光标设置3.3.4 单片机控制主程序当程序运行时指示灯亮显示工作进行。初始化程序后循环执行采集温度和显示温度，当所采集温度大于预置温度后蜂鸣器循环进行报警，直到重新启动系统才能摆脱报警循环，否则将循环显示温度。单片机的while循环就是个死循环，它会一直运行，直到中断程序发生然后去处理中断程序。第四章设计总结随着计算机科学技术的日益发展，计算机已渗透到我们生活的各个方面，在21世纪的今天，温度测控技术逐步在各个领域比较广泛的应用，而且应用的技术越来越成熟。因为单片机的应用会使得电路的成本低廉很多，性价比也会比较高，所以大家现在用单片机做设计智能温控系统。而且51单片机的每秒运算速度可达到上百万次，满足绝大多数温控系统的要求，又51单片机价格便宜和发展更新的较快，所以51单片机在现在及今后很长的时间内都具有它自己的生存空间。在近三十年的51单片机的开发应用中，我们积累了丰富的经验、教训，这对新产品的开发提供了保证。本次论文，是对51单片机的很好的应用，除此之外我还学习了ds18b20温度传感器的各种知识，在本系统中ds18b20温度传感器利用温敏振荡器的频率随着温度会变化的关系，把温度信号转化为数字信号，通过内部计数器对温度影响的振荡器的周期的技术来实现温度的测量。最后我还学习了运用proteus仿真软件对电路高低温电路进行仿真，了解了proteus软件的相关知识，使在我以后对电路的仿真更加熟悉。本系统预设高温报警上限为73度，当测得外界温度高于73度时，lcd显示温度信息，同时喇叭发出警报；当测得外界温度低于23度时，lcd显示温度信息，同时喇叭发出警报。本系统给出了温度控制系统的硬件连接，以及电路和软件程序，本系统的温度控制只是单片机在生活中广泛应用的一角，在以后的将来，相信单片机的应用会更加广泛。通过该系统的设计，我对关于51单片机有了更深的了解和认识，特别是对其指令的编程方面，在编程过程中发现问题，解决问题，提高了独立学习的能力。总体来说，本次是收益良多，感慨颇多。致 谢本次毕业设计得以顺利完成，非常感谢所有曾经指导过我的老师和帮助过我的同学。是一直支持我的朋友们对我的帮助和鼓励的结果。在这里我对对他们表示真诚的感激！ 我要特别感谢的首先是我的指导老师智敏老师，智敏老师非常的和蔼，在我毕业设计过程中，给我提供了很大的帮助。还要感谢我的同组杜丽同学，她从51单片机的相关知识到如何应用proteus软件进行电路的仿真的实际问题中都给我了很大帮助。没有智敏老师和杜丽同学的帮助，我的毕业设计会遇到更多的困难，也会更晚的完成。在毕业设计报告的撰写上，智敏老师和杜丽同学也给我提供了许多宝贵建议，使我终身受益。还要感谢计算机与信息工程学院所有曾经为2007级通信工程专业任课的老师，老师们教会我的不仅仅是专业知识，更多的是对待学习、对待生活的态度。 最后对帮助过我的老师和同学再次致以我最衷心的感谢！同时祝他们在以后的学习和工作万事如意。没有这些指导和帮助，我是不能完成这个毕业设计课题的。主要参考文献1 李广弟、朱月秀、王秀山，北京航空航天大学出版社，2007年7月（第二版）.2 王 芳，马幼军，蒋国平.智能化住宅防盗防火报警系统的设计.3 王 芳，林 蔚，王长清，平 萍，吴东方.住宅防盗防火智能电话报警系统设计.4 杨万超.51单片机温度控制系统设计. 5 刘 攀，俞 杰，张海明.基于单片机的温度测控系统.the software design of temperature alarm system computer and information engineering college 2007. 3 (1) class liubingbing 200618336dir