温度测试系统

河南大学物理与电子学院单片机课程设计论文河南大学物理与电子学院2015级单片机课程设计论文温度测试系统论 文 作 者： 论文 合 作者： 所 在 学 院： 所 学 专 业： 指导教师姓名： 论文完成时间： 18 目 录0 前言21 系统组成与功能11.1 系统组成错误！未定义书签。 1.1.1STC89C52RC单片机错误！未定义书签。 1.1.2 LCD1602液晶显示2 1.1.3 DS18B20温度传感器31.2 系统功能42 系统原理42.1系统仿真图42.2 扩展仿真图52.3 实物照片53 程序流程图64 具体程序代码75 结论96 扩展部分设计心得9参考文献9温度测试系统0 前言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，它所给人带来的方便也是不可否定的，但人们对它的要求越来越高，要为现代化社会提供更好更方便的设施服务就需要从单片机技术入手，一切向着数字化、智能化控制方向发展。本设计制作的是一款基于单片机的温度测试系统。传统的温度计测量精度差、显示不直观、不能精确设定测量范围。与传统温度计相比，该湿度控制系统具有读数方便，测温范围广，测温准确，显示直观、功能多样、成本低廉且可以测量湿度等诸多优点，符合电子仪器仪表的发展趋势。该设计控制器使用单片机STC89C51，温度传感器使用DS18B20，1602液晶显示，YF017语音播报。1系统组成与功能1.1 系统组成该设计控制器使用单片机STC89C51，温度传感器使用DS18B20，1602液晶显示.1.1.1 单片机STC89C51单片机是STC公司最新推出的一种新型51内核的单片机。片内含有Flash程序存储器、SRAM、UART、SPI、PWM等模块。封装图如下图：主要特性1.增强型8051单片机，6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可以任意选择，指令代码完全兼容传统8051.2.工作电压：5.5V3.3V（5V单片机）/3.8V2.0V（3V单片机）3.工作频率范围：040MHz，相当于普通8051的080MHz，实际工作频率可达48MHz4.用户应用程序空间为8K字节5.片上集成512字节RAM6.通用I/O口（32个），复位后为：P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上拉，P0口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O口用时，需加上拉电阻。7. ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器，可通过串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片8. 具有EEPROM功能9. 具有看门狗功能10.共3个16位定时器/计数器。即定时器T0、T1、T211.外部中断4路，下降沿中断或低电平触发电路，PowerDown模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒12.通用异步串行口（UART），还可用定时器软件实现多个UART13.工作温度范围：-40+85（工业级）/075（商业级)1.1.2 LCD1602液晶液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示。LCD1602是有32个5x7点阵组成的行字符型显示屏。其操作方法如下：读写时序操作读状态RS=L，R/W=H，E=H输出D0D7写指令RS=L，R/W=L，D0D7指令码，E=高脉冲读数据RS=H，R/W=H，E=H输出D0D7数据写数据RS=H，R/W=L，D0D7数据，E=高脉冲2.2.2LCD1602的操作时序写操作时序图2.2.3 LCD1602的基本命令1、 RAM地址映射图2、 指令码1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令，如表10-14所示：指令1：清显示，指令码01H,光标复位到地址00H位置。指令2：光标复位，光标返回到地址00H。指令3：光标和显示模式设置I/D：光标移动方向，高电平右移，低电平左移S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高电平表示有效，低电平则无效。指令4：显示开关控制。D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示C：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标B：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁。指令5：光标或显示移位S/C：高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标。指令6：功能设置命令DL：高电平时为4位总线，低电平时为8位总线N：低电平时为单行显示，高电平时双行显示F:低电平时显示5x7的点阵字符，高电平时显示5x10的点阵字符。指令7：字符发生器RAM地址设置。指令8：DDRAM地址设置。指令9：读忙信号和光标地址BF：为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙。指令10：写数据。指令11：读数据。1.1.3DS18B20温度传感器DS18B20是美国DALLAS半导体公司推出的第一片支持“一线总线”接口的温度传感器，它具有微型化，低功耗，高性能，抗干扰能力强，易配微处理器等优点，可直接将温度转化成数字信号处理器处理。测量的温度范围是55125，测温误差0.5。可编程分辨率912位，对应的可分辨温度分别为0.5，0.25，0.125和0.0625。相较热电偶传感器而言可实现高精度测温。DS18B20引脚介绍引脚说明GND 地DQ 数据I/OVDD 可选电源电压NC无连接下面介绍DSl8B20的性能特点和工作原理。2.3.3 DS18B20的性能特点（1）DSl8B20采用DALLAS公司独特的“单线(1-Wire)总线”专有技术，通过串行通信接口(I/O)直接输出被测温度值(9位二进制数据，含符号位)。（2）在测温范围是-55+125时，测量误差不超过2，在-10+85范围内，可确保测量误差不超过0.5。温度数字量转换时间的典型值仅需93.75ms，比DS1820有很大的提高.（3）内含64位经过激光修正的只读存储器ROM，扣除8位产品系列号和8位循环冗余校验码CRC之后，产品序号占48位。出厂前就作为DSl8B20惟一的产品序号，存入其ROM中。在构成大型温控系统时，允许在单线总线上挂接多片DSl8B20。（4）适配各种单片机或系统机。（5）用户可分别设定各路温度的上、下限并写入随机存储器RAM中。利用报警搜索命令和寻址功能，可迅速识别出发生了温度越限报警的器件。（6）内含寄生电源。该器件既可由单线总线供电，亦可选用外部+5V电源(允许电压范围是3.05.5V)，进行温度数字转换时的工作电流约为1.5mA，待机电流仅25uA，典型功耗为5mW。扩展部分YF017语音芯片介绍YF017系列语音芯片是技针对市场推出的一款具有PWM输出的OTP语音标准芯片。共有3个IO口，外围最低仅需要一个104电容就可以稳定的工作，产品方案成本极低。YF017系列语音芯片内置电阻，没有外围元件，外围电路只需要一个104电容。整个方案的费用为您节省30%-50%左右优势说明：工作电压2.2-6V，适用范围很宽。输出方式：PWM有8PIN，DIP或者SOP封装片，或者裸片可以选择。可以烧录裸片出货的OTP语音芯片，不需要光罩费。喇叭是8欧-16欧范围内的任何喇叭（建议0.25-1W内） YF017系列是特定的固定标准模块，可以通过单片机最少一个IO口控制多达32段声音任意调用和组合的语音标准芯片。通常最常用的控制方式是3个IO，现针对此模式做一个详细的说明。以方便调试芯片基本脚位图：单片机控制之基本应用电路图：控制脉冲示意图：控制原理说明：此控制方式是采用了模拟串行的控制方式。如需要播放第几个地址的内容就发送几个脉冲（大于0.2ms即可，建议采用1ms左右，下同）的原理，可以快速的控制多达32段地址的任意组合。模拟串行工作时各IO的作用：BUSY：芯片工作时（播放声音），输出低电平，停止工作或者待机时，保持高电平；DATA：接受控制脉冲的脚位。收到几个脉冲，就播放第几个地址的内容；RST：任何时候，收到一个脉冲的时候，可以使芯片的播放指针归零（就是是DATA的脚位恢复到初始状态），同时即刻是芯片停止，进入待机状态；工作示例：例如现在需要播放第十段声音。单片机控制原理是：先发送一个复位脉冲到RST脚，接着发送10个脉冲到DATA脚。芯片即刻工作，播放第十段的声音；如果需要播放第五段的声音，则是：先发送一个复位脉冲到RST脚，接着发送5个脉冲到DATA脚。芯片即刻工作，播放第5段的声音；例如需要连续播放第十段和第五段声音：先发送一个复位脉冲到RST脚，接着发送10个脉冲到DATA脚。芯片即刻工作，播放第十段的声音，同时单片机判断语音芯片的BUSY是否是高电平，如果不是则一直等待，如果是高电平，则发送一个复位脉冲到RST脚，接着发送5个脉冲到DATA脚。芯片即刻工作，播放第5段的声音.依此类推。单片机控制播放子程序参考（后有说明）：简单测试：很多使用者初次使用时候，没有完全了解工作原理或者连接不当，导致在系统上面调试很长时间，以至于怀疑芯片的稳定性，现在提供最简单的测试方式，以便了解其工作原理。同时也大大提供初次调试的成功率。如图连接后，任何时候按照按键K2.都会有声音出现，同时LED亮。停止工作的时候，LED熄灭连续按下K2，则可以一直跟换不同的声音，停止按下后，则会播放最后指向的这段声音；任何时候按下RST都可以是正在播放的声音即刻停止。注意：DATA和RST不能同时按下（单片机控制的时候，也不能同时出现高电平），如果有一个按键先按下，并一直保持，则会使后来触发的其他按键无效，单片机控制的时候也需要注意。1.2 系统功能传统的温度计测量精度差、显示不直观、不能精确设定测量范围。与传统温度计相比，该湿度控制系统具有读数方便，测温范围广，测温准确，显示直观、功能多样、成本低廉且可以语音播报等诸多优点，符合电子仪器仪表的发展趋势。该设计控制器使用单片机STC89C51，温度传感器使用DS18B20，1602液晶显示，使用语音播报更加的方面，不需要人去看显示屏，想知道现在的温度情况只需要控制语音播报就可以。2 系统原理本设计制作的是一款基于单片机的温度控制系统。传统的温度计测量精度差、显示不直观、不能精确设定测量范围。与传统温度计相比，该湿度控制系统具有读数方便，测温范围广，测温准确，显示直观、功能多样、成本低廉且等诸多优点，符合电子仪器仪表的发展趋势。该设计控制器使用单片机STC89C51，温度传感器使用DS18B20，1602液晶显示和YF017语音播报。2.1 系统仿真图2.2 扩展仿真图2.3 实物照片3主程序流程图设计void main()TMOD=0x01;/定时器初始化TH0=0x3c;/赋初值 50msTL0=0xb0;EA=1;/打开中断TR0=1;ET0=1;LCD1602_cls();/LCD1602 初始化temp_h=byte_read(0x2000);/读取EEPROM中的温度上下限值temp_l=byte_read(0x2200);if(temp_h99)|(temp_l99)|(temp_l=temp_h)temp_h=30;temp_l=10;while(1) Temper();/读取温度值show();/显示程序key();/按键控制程序proc();/报警处理程序按键控制流程图 如下void key()if(!key_1)delay(1000);/延时去抖if(!key_1)while(!key_1);/判断按键是否释放state=(state+1)%3;if(state!=0)if(!key_2)delay(1000);/延时去抖if(!key_2)while(!key_2);/判断按键是否释放if(state=1)/设置温度上下限的值if(temp_htemp_l) temp_l+;SectorErase(0x2200); /保存上限值byte_write(0x2200,temp_l);if(!key_3)delay(1000);/延时去抖if(!key_3)while(!key_3);/判断按键是否释放if(state=1)/设置温度上下限的值if(temp_h-1temp_l) temp_h-;SectorErase(0x2000); /保存上限值byte_write(0x2000,temp_h);else if(temp_l1) temp_l-;SectorErase(0x2200); /保存上限值byte_write(0x2200,temp_l);if(!key_4)delay(1000);/延时去抖if(!key_4)while(!key_4);/判断按键是否释放voice();/播报当前温度5 结论通过本学期单片机课程设计的学习与动手制作，本设计基本上实现的预定功能，但在此基础上还可以根据不同的需求做相应的扩展,比如可以设计实现与计算机的通信，用计算机来控制频率的大小等。由于个人的知识有限，设计本身可能有不足之处，比如发射距离不太远，还有待进一步改进。6 扩展部分设计心得扩展部分为语音播报系统，主要采用YF017语音芯片，在设计扩展部分是主要考虑到语音