基于单片机的果园环境温度检测及警报系统毕业设计.doc

毕毕业业设设计计说说明明书书 基于单片机的果园环境温度检基于单片机的果园环境温度检 测报警系统设计测报警系统设计 专业专业自动化 学生姓名学生姓名 班级班级 学号学号 指导教师指导教师 完成日期完成日期2013 年 6 月 5 日 基于单片机的果园环境温度检测报警系统设计 毕业设计说明书 毕业论文 独创性声明 本人声明所呈交的毕业设计说明书 毕业论文 是本人在导师指导下进 行的研究 设计工作后独立完成的 除了文中特别加以标注和致谢的地 方外 说明书中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果 对本文的 研究所做贡献集体和个人 均己在说明书中作了明确的说明并表示谢意 本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担 毕业设计说明书 毕业论文 作者签名 手写 日期 年 月 日 指导教师签名 手写 日期 年 月 日 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2013 基于单片机的果园环境温度检测报警系统设计 摘 要 温度是人们在农业生产中经常需要测量和控制的一个量 而基于单片机的 果园环境温度测量和报警系统使得温度测量与报警更加的直观 准确 它具有使用方 便 性能可靠的优点 主要讨论了在果园的环境下的温度测量及报警的处理方法和系 统构成 基于数字传感器 DS18B20 的性能特点 利用单片机和简单的接口电路组成一 个温度测量及报警系统 通过键盘和 LED 显示数码管对温度进行显示和对温度报警上 下限进行设置 给出了相关的应用电路和软件程序 该系统的温度的测量范围在 55 100 之间 它的测量的精度为 0 1 这个系统完全满足了果园的温度测 量及报警需求 随着单片机技术和半导体技术的发展 这种智能化的温度测量及报警技术将会慢 慢取代传统的温度测量技术 使得温度测量技术朝着更加智能化和自动化的方向发展 关键字 果园环境 单片机 温度传感器 DS18B20 温度测量及报警 基于单片机的果园环境温度检测报警系统设计 The Design of Based on Single chip Orchard Ambient Temperature Detection and Alarm System Abstract Temperature is that people in agricultural production often need to measure and control an amount and microcontroller based orchard ambient temperature measurement and temperature measurement alarm and alarm system makes more intuitive accurate and it is easy to use reliable performance advantages mainly discusses the orchard environment temperature measurement and alarm processing method and system configuration Based on the performance characteristics of digital sensor DS18B20 using SCM and simple interface circuit a temperature measurement and alarm system through the keyboard and LED display digital temperature display and temperature alarm limit settings There gives the relevant application circuit and software programs The system temperature measuring range 55 100 between its measurement accuracy of 0 1 The system fully meets the orchard temperature measurement and alarm requirements With chip technology and development of semiconductor technology this intelligent temperature measurement and alarm technology will gradually replace the traditional temperature measurement technology making the temperature measurement and automation technology towards more intelligent direction Key Words Orchard environment Microcontroller Temperature sensor DS18B20 Temperature measurement and alarm 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2013 目目 录录 1 课题概述 1 1 1 课题背景和意义 1 1 2 课题研究的内容及要求 1 2 整体方案的论证与设计 3 2 1 系统的基本设计思想 3 2 2 系统模块结构论证 3 3 系统硬件设计 5 3 1 单片机 STC89C52 5 3 2 温度传感器 6 3 3 系统概述 8 3 4 模块化系统设计 9 4 软件设计 14 4 1 程序设计流程 14 4 2 程序编写 17 5 硬件调试 18 5 1 静态检查 18 5 2 通电检查 18 5 3 软件调试及软硬件联调 18 5 4 硬件实物图 18 6 结束语 19 参考文献 20 致 谢 21 附 录 22 附录 1 程序清单 22 附录 2 电路原理图 34 附录 3 PCB 布线图 35 附录 4 Proteus 仿真图 36 附录 5 实物图 37 附录 6 元器件清单 39 基于单片机的果园环境温度检测报警系统设计 0 基于单片机的果园环境温度检测报警系统设计 1 课题概述 1 1 课题背景和意义 谈到温度 大家并不陌生 尽管温度充满在我们生活当中 但是很多人认识到的 温度只是一个抽象的名次 只是看天气预报时才会去在意 在人类的生活环境中 温 度扮演着极其重要的角色 我们在平时一般用几个简单的词语来表达对温度的感知 比如 冷 凉 温 热 烫等 但是这样的表述是很有限的 冰块和凉水都是很冷的 但是它们冷的程度又是 不一样的 因此 为了能够更加精确地表述出物体的把物体具体的冷或热 就使用了 一个概念 温度 而要准确地测量物体的温度需要使用的便是温度计 人们在农业生产活动中需要根据气温的变化 及时地采用相应的农业生产方式 这对农业生产是十分重要的 而一个简单 方便 可靠的温度测量系统就大大方便了 农业生产活动 在果园种植过程中 果农需要对果园的环境温度有着准确而又实时的 掌握 这样才能进行相应的农业活动 来降低温度对果树成长的约束 增加果实的产 量 给果农带来可观的经济效益 随着人们对水果的需求增加 大规模的果园越来越多 果园的温度检测及控制已 经成为一个重要的课题 传统的温度测量是在果园中放置一个酒精或者水银温度计 通过读取温度计的度数来知道果园的实际温度 这种的温度测量方法还是比较落后和 浪费劳动力的 而且不是很方便 随着果园的规模越来越大 这种传统的温度测量措 施就出现了很大的局限性 于是果园种植对温度检测技术的要求越来越高 由于电子技术的发展到超大规模的集成电路阶段段 功能强大但体积更小的单片 微型计算机就诞生了 因为它的价格低廉 所以单片机被全面应用在家用电器 军事 武器 电子仪器 工业生产 节能环保 智能机器等广阔的领域 使得设计简化 成 本降低 还提高了产品的质量和功能 使产品更加智能化 小型化 采用单片机来对 温度进行检测 不仅具有控制方便 组态简单和灵活性大等优点而且还可以大幅度提 高被控温度的技术指标 从而能够大大提高产品的质量和数量 单片机以其功能强 体积小 可靠性高 造价低和开发周期短等优点 成为自动化和各个测控领域中必不 可少且广泛应用的器件 尤其在日常生活中也发挥越来越大的作用 因此 单片机对 温度的测量控制问题是一个工农业生产中经常会遇到的问题 基于此 本课题围绕应 用于果园的基于单片机的温度测量及报警系统展开应用研究工作 1 2 课题研究的内容及要求 本文所要研究的课题是基于单片机控制的果园环境测量报警系统 主要是介绍了 对气温的显示及报警 实现了温度的实时显示及控制 气温测量部分提出了用 DS18B20 STC89C52 单片机及 LED 的硬件电路完成对气温的实时检测 显示及超出 设定的上下限温度的报警 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2013 1 本系统具体控制功能如下 1 能够对气温进行连续测量 通过十进制数码管来显示气温 2 能够满足日常的温度测量要求 3 超出报警上下限能够发出报警 并且能通过按键来设定报警温度的上下限 基于单片机的果园环境温度检测报警系统设计 2 2 整体方案的论证与设计 2 1 系统的基本设计思想 该系统是以 STC89C52 单片机为核心 通过单片机控制测温电路 DS18B20 获取 温度值 然后通过数码管显示电路显示出来 并且对测的温度值跟设定的值进行比较 如果不在设定范围就通过报警电路发出报警 报警温度的值通过按键电路进行设定 系统结构框图如图 2 1 STC89C52 时钟电路 按键 测温电路 报警电路 复位电路 显示电路 图 2 1 系统结构框图 2 2 系统模块结构论证 2 2 1 测温模块论证与选择测温模块论证与选择 方案一 采用 AD590 温度传感器 AD590 是美国模拟器件公司的电流输出型温 度传感器 其电源电压范围为 4 30V 输出电流 223 A 50 423 A 150 灵敏度为 1 A 适用于多点温度测量和远距离温度测量 方案二 采用温度传感器 DS18B20 温度传感器 DS18B20 可以分为三脚 T0 92 直插式和八脚 S0IC 贴片式 贴片式不常用 所以我选择的是直插式封装 温度传感 器 DS18B20 它的体积更加小 性能更突出 工作更加稳定 功耗更低 兼容大多数 单片机 它可以直接输出数字量的温度信号供处理器处理 从性价比方面综合考虑选择方案二 2 2 2 单片机模块论证与选择单片机模块论证与选择 方案一 采用 STC89 系列单片机 其架构简单 相对熟悉 价格便宜 完全满 足设计的要求 焊接起来也是比较方便 方案二 选用飞思卡尔单片机 飞思卡尔单片机功能强大 但是价格相对较高 而且对此不熟悉 因此 选择方案一 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2013 3 2 2 3 显示模块论证与选择显示模块论证与选择 方案一 采用 LCD 液晶显示器作为显示模块核心 LCD 显示器节能环保 显示 直观 方案二 采用 8 段 LED 数码管作为显示模块核心 数码管显示器件相对便宜 体积更小巧 因此 选择方案二 2 2 4 报警模块论证与选择报警模块论证与选择 方案一 采用语音播报系统作为报警模块的核心 该方案更具人性化 智能化 但是相对成本过高工作量偏大 方案二 采用蜂鸣器作为报警模块的核心 该方案使用的硬件很少 电路设计和 实物焊接都很方便 软件设计也容易 性价比较高 因此 选择方案二 2 2 5 电源模块论证与选择电源模块论证与选择 方案一 采用 USB 为设备供电 该方案容易实现 能够直接使用计算机的 USB 接口供电 电脑的 USB 接口属于接口电源 要并联耦合电容进行缓冲 方案二 采用将 220 伏 50 赫兹的交流电转换为 5V 的直流电作为供电电源 该 方案实施简单 电路搭建方便 可作为单片机开发常备电源使用 方案三 采用干电池串并联到 5V 作为电源模块 该方案也很容易实现 不需要 设计额外的电路 但是由于电池消耗 使得电源不是很稳定 长时间带负载后电压会 降低 可能使电路无法长时间的平稳工作 因此 选择方案一 基于单片机的果园环境温度检测报警系统设计 4 3 系统硬件设计 3 1 单片机 STC89C52 单片机的分类有很多 按应用的范围可以划分为专业型和通用型 专用型是根据 某些特定的产品而设计的 例如用于汽车发动机的单片机 通用型的单片机又分为非 总线型和总线型或者 8 位和 16 位 总线型的具有并行三条总线 可以很方便的扩展 外围设备 非总线型没有总线引脚 芯片体积小 要扩展可通过 I O 口 因此非线型 更适合中小系统 STC89C52 单片机标准的 40 引脚双列直插式集成电路芯片的引脚图如图 3 1 图 3 1 STC89C52 引脚图 采用 STC89 系列单片机 主要考虑到 STC 系列的单片机的诸多优点 1 不容易受干扰 对抗静电能力高 很容易实现 2 千伏 4 千伏快速脉冲的干扰实验 电压范围大 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2013 5 对电源要求低 宽温度范围 40 85 I O 口通过过防干扰强化 单片机内部 供电的电源系统经过防干扰强化 单片机内部的时钟电路经过特殊处理 单片机内部 的复位电路经过特殊处理 单片机内部的看门狗电路经过特殊处理 2 三种方法减少单片机的时钟对外部的电磁干扰 禁止 ALE 输出 如果使用每个机器周期为六个时钟周期 外面的时钟周期就可以 减少一半 单片机时钟振荡器增益可设为 1 2Gain 3 超低功耗 掉电模式 典型功耗 0 1 A 空闲模式 典型功耗 2mA 正常工作模式 典型 功耗 4mA 7mA 在掉电模式下接收到外部中断就会被唤醒 一般使用电池作为电源 例如电表 警报器 水压表 便携设备等 4 在系统可编程 无需编程器 可远程升级 5 可送 STC ISP 下载编程器 1 万片 人 天 6 可供应内部集成 MAX810 专用复位电路单片机 STC89C52 单片机的内部结构如图 3 2 图 3 2 单片机内部结构图 3 2 温度传感器 3 2 1 传感器传感器的定义的定义 从广泛意义上来说 传感器就是可以感受到外部一些信号并能按照某些规律将这 些信号转换成可直接使用的信号的仪器 简单地说传感器就是把外部的信号转换为电 信号的装置 所以传感器一般有两部分组成 一部分是感知信号部分 另一部分是信 号转换部分 它可以感知到特定的信号然后把这种信号传送给信号转换部分 经过处 理这些模拟信号就被转换成电信号了 现在的一些使用半导体作为敏感元件的传感器 基于单片机的果园环境温度检测报警系统设计 6 本身可以直接输出电信号 3 2 2 温度传感器的发展温度传感器的发展 随着科学技术的发展 传感器技术已经渗透到生活的方方面面 在这当中 温度 类传感器已经被应用到了各种领域 它是传感器中种类最多的传感器 最先发明的传感器是温度传感器 也是被广泛应用的一种传感器 最先把温度的 模拟信号转换成数字信号的热电偶传感器 热电偶传感器是德国的物理学家赛贝在 1821 年发明的 1870 年以后 又一个德国人西门子研究了使用铂电阻作为传感器的 温度计 在进入 2000 年以后 随着半导体的广泛应用 又相继出现了 PN 结温度传感 器 集成温度传感器和半导体热电偶传感器 而且 依据物质与波的相互作用的规律 又出现了红外传感器微 波传感器和声学温度传感器 在 1990 年以后出现了智能温度传感器或者叫做数字温度传感器 它采用了计算 机技术 自动测量技术 ATE 和微电子技术三大技术 现在智能传感器的种类已经 非常丰富了 数字温度传感器内部集成了温度传感器电路 信号处理器 A D 转换 存储器 或寄存器 和接口电路 一些数字温度传感器还有多路选择器 只读存储器 ROM 随机存取存储器 RAM 和中央控制器 CPU 数字温度传感器能输出数字 量及相关的控制量 适用于各种微型控制器 MCU 并且测试功能的实现可通过软件 来进行 软件的开发水平越高它的智能化越高 3 2 3 温度传感器的分类温度传感器的分类 温度传感器分为好多种 输出模拟量被称为模拟式温度传感器 输出数字量的被 成为数字式温度传感器 因为数字式传感器使用高度集成的设计和数字量的处理与模拟式传感器相比 在可靠性 抗干扰能力以及器件微小化方面都有明显的优点 但受半导体本身限制 数字式传感器还存在以下不够理想的地方 1 数字式传感器是测量传感器敏感元件的温度 而且是敏感元件与引线连接处 的温度值 因此每一个传感器的敏感元件都要放在一个很好环境中进行测量 在平时 我们用传感器来测量温度时都是比真实值略小的 还需要我们进行修正 2 数字式传感器对温度转换为数字量的时间都较长 3 测温范围不宽 均在 55 125 摄氏度 4 数字式传感器的传递函数存在有一定的非线性 可有软件校正 不过 数字 式传感器最好在常温下使用 超过常温范围它的误差较大 所以数字式传感器目前还 不适合于对温度变化敏感 环境恶劣的行业 5 由于数字式温度传感器采用材料价格比较高 所以对于大范围推广使用有一 定的困难 综上所述 由于各有各的优缺点 应用范围 和市场 数字式传感器和模拟式传 感器会并存很长一段时间 但随着材料科学和半导体技术的深入发展与合作 数字式 传感器测温精度进一步提高 测温范文拓宽 生产成本和销售价格不断降低 其发展 趋势必将取代模拟传感器 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2013 7 3 3 系统概述 本设计电路系统原理图如图 3 3 所示 图 3 3 电路原理图 3 3 1 最小系统的概述最小系统的概述 最小应用系统设计是单片机应用系统的设计基础 一般包含了复位电路 时钟电 路和与 I O 口线通信电路 3 3 2 系统的显示电路概述系统的显示电路概述 在单片机系统实际使用过程中 为了使人们时刻了解单片机和电路的运行状态 所以我们就要使用一些能够显示运行状态和结果的显示器件 常用的显示方式有 LED 灯 数码管 液晶屏等 考虑到数字温度计要显示的内容不是很多和成本 我们采用 了普通的共阳极四位一体七段 LED 数码管显示测得的温度 3 3 3 系统的按键概述系统的按键概述 在单片机系统实际运行过程 我们需要对系统的一些方面进行准确的控制 我们 就需要使用按钮来进行操作 一般经常使用独立的按键和矩阵式的按键 独立式按键 可以直接使用导线于 I O 口相连 这样的按键电路设计简单方便 不需要编程 矩阵 式按键适用于使用按键多 I O 接口少的场合 编程复杂 本数字温度计需要的使用 四个端口 STC89C52 有充足的端口供使用 因此采用编程简单的独立式按键 基于单片机的果园环境温度检测报警系统设计 8 3 4 模块化系统设计 3 4 1 单片机最小系统模块单片机最小系统模块 1 电源模块 电源电路采用的是 USB 母头如图 3 4 所示 提供 5V 的电压 其有四个引脚 1 引脚接的是电源 4 引脚接地 由于 USB 接口使用的是开关电源 不是很稳定的 接 C1 C2 C3 做为稳压电容 这样就可以的得到稳定的 5V 电压了 在电源两端 并联一个发光二极管来指示电源是否接通 图 3 4 电源模块 2 时钟电路模块 晶振为单片机提供时钟信号如图 3 5 所示 其中 Y1 为 12M 电容的大小在 30pF 左右 两个电容的一端相连并且接地 而另一端分别与晶振两端相连 然后分别接在 单片机的 XTAL1 和 XTAL2 口 图 3 5 时钟电路模块 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2013 9 3 复位电路模块 使用复位电路可以是单片机重新启动 之前的数据都会被清除 单片机内部的 CPU 及其他的部分都会返回初始状态 一般单片机的 RST 引脚作为复位引脚 它与 单片机内部的施密特触发器相连 在单片机正常工作的时候 如果在 RST 引脚上加 上一个超过 24 个振荡周期 2 个机器周期 的高电平时 单片机的 CPU 就会发出响 应并且把单片机复位 单片机系统的复位方式有两种 手动按钮复位和上电复位 本 次设计采用手动按钮复位 如图 3 6 图 3 6 复位电路模块 3 4 2 键盘模块键盘模块 在电路中使用的是独立式按键设计 独立式的按键的一端用导线直接与单片机的 I O 口相连 另一端直接接地 所以每一个独立式的按键都要单独使用一个 I O 端口 但是每个按键的工作时是不会影响其他的 I O 端口的 独立式按键的典型应用如图 3 7 所示 独立式按键的电路简单方便 程序编写也很简单 缺点是每一个按键要使用 一个 I O 端口 因此 在需要使用较多的按键时 I O 端口就会不够使用 不是十分 的适合 基于单片机的果园环境温度检测报警系统设计 10 图 3 7 键盘模块 3 4 3 温度传感器温度传感器 DS18B20 模块模块 DS18B20 它是第一片使用 一线总线 接口的温度传感器 温度传感器 DS18B20 可以分为三脚 T0 92 直插式和八脚 S0IC 贴片式 贴片式不常用 所以我选 择的是直插式封装 温度传感器 DS18B20 它的体积更加小 性能更突出 工作更加 稳定 功耗更低 兼容大多数单片机 它可以直接输出数字量的温度信号供处理器处 理 在 DS18B20 进行温度转换的时候 I O 端口为 DS18B20 提供稳定的电压使得传 感器能很好的进行温度转换 因为 DS18B20 正常工作时的电流需要 1mA 所以在同 一个 I O 端口上使用几个温度传感器同时进行测温时 单单使用一个上拉电阻时是无 法使 DS18B20 正常进行工作的 可能会使测量的温度值不准确甚至是无法进行测量 因此 在如图 3 8 所示的电路只能保证单个 DS18B20 正常工作 如果使用多个传 感器后者电源供电不稳定 就会使 DS18B20 内部的寄生电源接受到的电流太小 无 法驱动传感器正常工作 使得传感器测量不准确 所以在实际使用中 必须保证电源 的电压稳定在 5V 是 DS18B20 能够正常工作 图 3 8 温度传感器模块 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2013 11 3 4 4 报警电路模块报警电路模块 报警电路如图 3 9 所示 采用蜂鸣器发声报警 蜂鸣器的负极接地 正极接到三 级管集电极 三极管发射极接到电源 VCC 上 三极管的基集接到单片机上 三极管 起到一个开关的作用 当 P0 1 输出低电平时 三极管导通 这样蜂鸣器就有电流经过 形成回路 然后蜂鸣器发出声音 当 P0 1 输出高电平时 三极管就截止 蜂鸣器不发 出声音 图 3 9 报警电路模块 基于单片机的果园环境温度检测报警系统设计 12 3 4 5 显示电路模块显示电路模块 具体电路如图 3 10 所示 图 3 10 数码管显示模块 本设计采用的是 4 位 LED 供阳极数码管显示 如图 3 10 所示 数码管采用的静 态扫描方式 因为数码管位数少 采用静态扫描的方式使得显示非常的稳定 使用 CPU 的时间短 大大简化了显示部分的程序设计 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2013 13 4 软件设计 4 1 程序设计流程 1 主程序设计 主函数完成对 DS18B20 的初始化 读取温度的转换值 调用数据处理的子程序然 后再生成显示代码 再将温度显示出来 然后根据温度显示的代码判断温度值是否超 出了预设的范围 如果超出 则调用报警电路 蜂鸣器会响起来 然后返回到主函数 开始的位置 无论温度值是否超出预设值 程序都会返回开始的位置重复循环 主程序流程图如下 基于单片机的果园环境温度检测报警系统设计 14 开始 初始化 显示设定 值 初始化 DS18B20 读取温度 转换值 处理温度 值 显示温度 值 判断温度是否超出预设 发出报警 Y N 图 5 1 主程序流程图 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2013 15 2 DS18B20 复位子程序 DQ 1 DQ 0 延时至少 573ms DQ 1 延时等待 DS18B20响应 DQ 0 FLAG 1 延时 DQ 1 FLAG 0 Y N 图 5 2 DS18B20 复位子程序流程图 基于单片机的果园环境温度检测报警系统设计 16 3 读温度值子程序 复位 DS18B20 FLAG 0 发送0CCH命 令 跳过ROM 匹配 发送44H指 令 延时 750 s以 上 初始化 DS18B20 跳过ROM匹 配 发送0BEH 调用读数 据子程序 返回 N Y 图 5 3 DS18B20 读温度值子程序流程图 4 2 程序编写 本程序的设计采用 Keil uVision4 编译软件 具体内容见附录一 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2013 17 5 硬件调试 5 1 静态检查 首先对购买的硬件器材的型号进行核对 确认无误后按照电路原理图进行焊接 焊接时注意器件的极性 焊接完成后再对电路进行检查 确认电路连接是否正确 最 后使用万用表检查每一个元器件是否正常工作 5 2 通电检查 首先调试电源部分 整个电路只需要 5V 的电压 接上电源 将电源通入 测试 USB 母头输出端 输出电压和理论计算值一致 再用示波器检测单片机的复位和晶振 电路是否有复位信号和振荡信号 5 3 软件调试及软硬件联调 对软件先用仿真器进行了调试 确认软件能正常运行以后 再使用烧录软件将程 序烧录到 STC89C52 单片机中 然后再将电路接通 检查电路是否有问题 5 4 硬件实物图 实物图和实物运行时的效果图见附录 5 基于单片机的果园环境温度检测报警系统设计 18 6 结束语 在经过几个月努力以后 我终于在指导老师的帮助下完成了课题设计 并且自己 亲自焊接出了实物 正常运行 虽然还不能完全达到预期效果 但是这无疑是一次巨 大的成功 在这次的设计过程并不是一帆风顺的 从一开始选课题时的迷茫 到电路设计时 的纠结 然后到软件设计时的苦恼 最后到做出实物的喜悦 我在这个过程中遇到了 各种各样的问题 虽然这个课题表面上看起来很简单 比如在蜂鸣器焊接了以后 它 会乱响 于是我就请教了同学和老师 再经过几次的测量与实验找到了症结所在 然 后顺利地解决了 这次课题设计不仅仅是一次理论上的设计 还需要自己动手进行焊 接 大大锻炼我的动手能力 从这次设计过程中 我终于能够把我所学的知识运用到实践中去了 在设计过程 中我深刻体会到了理论联系实际必要 我们只是学习书本上的知识还是很有限的 只 有在实践中才能对所学的知识有更加深刻的体会 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2013 19 参考文献参考文献 1 李朝青 单片机原理及接口技术 M 北京 北京航空航天大学出版社 1998 2 李广弟 单片机基础 M 北京 北京航空航天大学出版社 1994 3 阎石 数字电子技术基础 第三版 M 北京 高等教育出版社 1989 4 刘高潮 一种实用的多功能数字温度计设计 J 电子测量技术 2007 2 8 10 5 白泽生 用 MCS 51 单片机实现温度的检测 J 现代电子技术 2005 6 12 15 6 何立民 单片机应用技术选编 M 北京 北京航空航天大学出版社 2004 7 杨刚 周群 电子系统设计与实践 M 北京 电子工业出版社 2004 8 张洪润 电子线路与电子技术 M 北京 清华大学出版社 2005 9 王松武 电子创新设计与实践 M 北京 国防工业出版社 2005 10 李建忠 单片机原理及应用 M 西安 西安电子科技大学出版社 2002 11 钟富昭 8051 单片机典型模块设计与应用 M 北京 人民邮电出版社 2007 12 王俊峰 孟令启 现代传感器应用技术 M 北京 机械工业出版社 2007 13 宋文绪 杨 帆 自动检测技术 M 北京 高等教育出版社 2000 14 江孝国 王婉丽 祁双喜 高精度 PID 温度控制器 J 电子与自动化 2000 5 22 24 15 金发庆 传感器技术与应用 M 北京 机械工业出版社 2006 16 范晶彦 传感器与检测技术应用 M 北京 机械工业出版社 2005 17 沈聿农 传感器及应用技术 M 北京 化学工业出版社 2001 18 于洋 高低温试验箱微机自动控制系统的设计 J 工业仪表与自动化装置 2003 2 12 14 19 周航慈 单片机应用程序设计技术 M 北京 北京航空航大大学出版社 2005 20 赵晓安 MCS 51 单片机原理及应用 M 天津 天津大学出版社 2001 21 杨清梅 孙建民 传感器与测试技术 M 哈尔滨 哈尔滨工程大学出版社 2005 22 彭立 张建洲 王少华 自适应温度控制系统的研制 J 东北师大学报 自然科学版 1994 1 37 40 23 王青云 基于单片机的温度测量系统 J 2010 5 3 7 24 马云峰 单片机与数字温度传感器 DS18B20 的接口设计 J 计算机自动测量与控制 2002 4 14 19 25 李钢 赵彦峰 1 Wire 总线数字温度传感器 DS18B20 原理及应用 J 现代电子技术 5 33 40 26 吕宏丽 Proteus 和 Keil 在单片机控制系统仿真中的应用 J 福建电脑 2008 3 12 22 27 李升 陈亮 单片机原理及应用课程数字仿真教学探讨 J 中国现代教育装备 2007 11 11 14 28 杨海 基于 AT89C52 单片机的药品库房温湿度控制系统设计 J 科技信息 2010 7 30 35 29 王占玖 邢春华 设备自控的新动向 J 科技信息 2009 9 6 15 30 谢延兴 基于 AT89C51 单片机最小系统的数字体温计设计 J 机电技术 2009 4 23 29 31 马向阳 王明艳 单片机与数字传感器在温度测控系统中的应用 J 中国科技信息 2010 1 2 5 基于单片机的果园环境温度检测报警系统设计 20 致 谢 首先要衷心感谢指导老师林萍老师的在毕业设计过程中的指导和帮助 在这次设 计过程我遇到了很多自己解决不了的问题 在林萍老师的详细讲解及悉心指导下得以 完成 老师学识渊博 为人和蔼 无时无刻关心着学生的学习和生活 为我营造了一 种愉快 良好的学术氛围 在整个毕业设计过程中 无时无刻关心着我的进度及询问 我设计上遇到的问题 并且针对我提出的问题做出详细的讲解且不断对我得到的结论 进行修改和总结 同时也很感谢其他同学给予我的帮助 在设计过程中 我遇到了好多问题都是其 他同学帮助解决的 俗话说三人行 必有我师 每个同学都可以是我的老师 我们在 实验室中一起学习 一起探讨问题 最后我们一起进步 一起提高 最后衷心感谢电气学院老师们的热情帮助和支持 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2013 21 附 录 附录 1 程序清单 程序内容具体如下 作品 数字温度计设计 单片机 STC89C52RC 晶振 12M 编译环境 Keil uVision4 下载 12T 单倍速 include include 加入温度传感器头文件 include 加入掉电保存头文件 define Par P2 数码管段 sbit Set P1 4 设置按钮 sbit Up P3 6 上调按钮 sbit Down P3 2 下调按钮 sbit Beep P0 1 蜂鸣器定义 sbit Pos1 P0 4 数码管位 1 sbit Pos2 P0 3 数码管位 2 sbit Pos3 P0 2 数码管位 3 sbit Pos4 P0 5 数码管位 4 uint Up Temp 报警温度上限的十倍 方便小数位判断 uint Low Temp 报警温度下限的十倍 方便小数位判断 uchar code Tab 0 x28 0 xEE 0 x32 0 xA2 0 xE4 0 xA1 0 x21 0 xEA 0 x20 0 1 2 3 4 5 6 7 8 段码 7 6 5 4 3 2 1 0 0 xA0 0 x60 0 x25 0 x39 0 x26 0 x31 0 x71 0 xff 0 xf7 0 x64 0 x3d 0 x35 9 A B C D E F H L L 段码 E D H C G A F B uint temp 读取温度变量 为了保持精度 温度是放大了 10 倍的 T 要显示的温度 Flag 符号位 num 显示次数 void displayset uint T uchar Flag uint num 显示设置报警范围 0 99 9 while num 基于单片机的果园环境温度检测报警系统设计 22 if T999 如果设置上限温度大于 99 9 就重新循 环回 0 0 Up Temp 0 time 10 这里来调整按键方式 按着不放的话调整速 度越来越快 松手后恢复 if time 50 这里来调整按键方式 按着不放的话调整速 度越来越快 松手后恢复 time 49 这里来调整按键方式 按着不放的话调整速 度越来越快 松手后恢复 num 50 time 这里来调整按键方式 按着不放的话调整速 度越来越快 松手后恢复 if num 30 这里来调整按键方式 按着不放的话调整速 度越来越快 松手后恢复 num 30 这里来调整按键方式 按着不放的话调整 速度越来越快 松手后恢复 displayset Up Temp 18 num 显示高温报警阀值 time 0 while Down 0 if Up Temp 0 如果设置上限温度为 0 就重新循环回 99 9 Up Temp 1000 Up Temp 1 报警下限温度减小 0 1 time 10 这里来调整按键方式 按着不放的话调整速 基于单片机的果园环境温度检测报警系统设计 24 度越来越快 松手后恢复 if time 50 这里来调整按键方式 按着不放的话调整速 度越来越快 松手后恢复 time 49 这里来调整按键方式 按着不放的话调整速 度越来越快 松手后恢复 num 50 time 这里来调整按键方式 按着不放的话调整速 度越来越快 松手后恢复 if num 30 这里来调整按键方式 按着不放的话调整速 度越来越快 松手后恢复 num 30 这里来调整按键方式 按着不放的话调整 速度越来越快 松手后恢复 displayset Up Temp 18 num 显示高温报警阀值 time 0 if Set 0 再次按下设置键 则跳出报警上限温度的设 置 break while Set 0 等待按键释放 displayset Low Temp 19 5 显示报警下限温度阀值 while 1 displayset Low Temp 19 2 显示报警下限温度阀值 while Up 0 Low Temp 1 报警上限温度增加 0 1 if Low Temp 999 如果设置上限温度大于 99 9 就重新循 环回 0 0 Low Temp 0 time 10 这里来调整按键方式 按着不放的话调整 速度越来越快 松手后恢复 if time 50 这里来调整按键方式 按着不放的话调整 速度越来越快 松手后恢复 time 49 这里来调整按键方式 按着不放的话调整 速度越来越快 松手后恢复 num 50 time 这里来调整按键方式 按着不放的话调整 速度越来越快 松手后恢复 if num 30 这里来调整按键方式 按着不放的话调整 速度越来越快 松手后恢复 num 30 这里来调整按键方式 按着不放的话 调整速度越来越快 松手后恢复 displayset Low Temp 19 num 显示低温报警阀值 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2013 25 time 0 while Down 0 if Low Temp 0 如果设置上限温度为 0 就重新循环 回 99 9 Low Temp 1000 Low Temp 1 报警下限温度减小 0 1 time 10 这里来调整按键方式 按着不放的话调整 速度越来越快 松手后恢复 if time 50 这里来调整按键方式 按着不放的话调整 速度越来越快 松手后恢复 time 49 这里来调整按键方式 按着不放的话调整 速度越来越快 松手后恢复 num 50 time 这里来调整按键方式 按着不放的话调整 速度越来越快 松手后恢复 if num 30 这里来调整按键方式 按着不放的话调整 速度越来越快 松手后恢复 num 30 这里来调整按键方式 按着不放的话 调整速度越来越快 松手后恢复 displayset Low Temp 19 num 显示低温报警阀值 time 0 if Set 0 再次按下设置键 则跳出报警下限温度的 设置 break while Set 0 等待按键释放 displayset Low Temp 19 5 显示低温报警阀值 eeprom Up Temp Low Temp 写入报警阀值到 EEPROM T 要显示的温度 Flag 符号位 num 显示次数 void display uint T uchar Flag uint num 主显示函数 while num if T 999 如果温度大于 99 9 则 基于单片机的果园环境温度检测报警系统设计 26 四位数码管均用来显示 Pos1 0 Pos2 Pos3 Pos4 1 打开第一位数码管 Par Tab T 1000 delay main 60 Par 255 显示温度的百位数 Pos2 0 Pos1 Pos3 Pos4 1 打开第二位数码管 Par Tab T 1000 100 delay main 60 Par 255 显示温度的十位数 Pos3 0 Pos2 Pos1 Pos4 1 打开第三位数码管 Par Tab T 1000 100 10 delay 60 Par 255 显示温度的个位数 并加小数点 Pos4 0 Pos2 Pos3 Pos1 1 打开第四位数码管 Par Tab T 1000 100 10 delay main 60 Par 255 显示温度的小数位 else 如果温度小于 100 if T 100 如果温度小于 10 Pos2 0 Pos1 Pos3 Pos4 1 打开第二位数码管 Par Tab Flag delay main 60 Par 255 显示温度的符号位 Pos3 0 Pos2 Pos1 Pos4 1 打开第三位数码管 Par Tab T 100 10 delay main 60 Par 255 显示温度的个位 数并加小数点 Pos4 0 Pos2 Pos3 Pos1 1 打开第四位数码管 Par Tab T 100 10 delay main 60 Par 255 显示温度的小数位 else 如果温度小于 100 大于 10 Pos1 0 Pos2 Pos3 Pos4 1 打开第一位数码管 Par Tab Flag delay main 60 Par 255 显示温度的符号位 Pos2 0 Pos1 Pos3 Pos4 1 打开第二位数码管 Par Tab T 100 delay main 60 Par 255 显示温度的十位数 Pos3 0 Pos2 Pos1 Pos4 1 打开第三位数码管 Par Tab T 100 10 delay main 60 Par 255 显示温度的个位 数并加小数点 Pos4 0 Pos2 Pos3 Pos1 1 打开第四位数码管 Par Tab T 100 10 delay main 60 Par 255 显示温度的小数位 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2013 27 void arm 报警函数 Beep 0 打开蜂鸣器 display temp T flag 90 延时 Beep 1 关闭蜂鸣器 display temp T flag 2 延时 void main 主函数 uchar i Up Temp IapReaduchar 0 x2002 256 IapReaduchar 0 x2003 读取掉电前温度上 限 Low Temp IapReaduchar 0 x2004 256 IapReaduchar 0 x2005 读取掉电前温度下 限 for i 0 i Up Temp temp0 i 串行接收数据 DQ 0 给脉冲信号 dat 1 DQ 1 给脉冲信号 if DQ dat 0 x80 Delay DS18B20 8 return dat 写一个字节 void WriteOneChar uchar dat 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2013 29 uchar i 0 for i 8 i 0 i DQ 0 DQ dat 写入最低位 Delay DS18B20 10 DQ 1 dat 1 右移一位 读取温度 uint ReadTemperature void uchar a 0 uchar b 0 uint t 0 float tt 0 Init DS18B20 初始化 DS18B20 WriteOneChar 0 xCC 跳过读序号列号的操作 WriteOneChar 0 x44 启动温度转换 Delay DS18B20 20 Init DS18B20 初始化 DS18B20 WriteOneChar 0 xCC 跳过读序号列号的操作 WriteOneChar 0 xBE 读取温度寄存器 a ReadOneChar 读低 8 位 b ReadOneChar 读高 8 位 if b 7 a 256 a b 256 b T flag 17 温度标志位 负温度 else T flag 16 正温度标志 t b t 8 t t a tt t 0 0625 t tt 10 0 5 放大 10 倍输出并四舍五入 return t endif 基于单片机的果园环境温度检测报警系统设计 30 EEPROM 头文件 include intrins h define uchar unsigned char 宏定义 字符型数据 整型数据 define uint unsigned int 声明 SFR 与 IAP sfr IAP DATA 0 xE2 Flash 数据寄存器 sfr IAP ADDRH 0 xE3 Flash 地址高字节 sfr IAP ADDRL 0 xE4 Flash 地址低字节 sfr IAP CMD 0 xE5 Flash 命令寄存器 sfr IAP TRIG 0 xE6 Flash 命令触发 sfr IAP CONTR 0 xE7 Flash 控制寄存器 定义 ISP IAP EEPROM 命令 define CMD IDLE 0 待用 define CMD READ 1 字节读 define CMD PROGRAM 2 字节编程 define CMD ERASE 3 扇区擦除 定义 ISP IAP EEPROM 的操作常量 IAP CONTR define ENABLE IAP 0 x80 if SYSCLK 40MHz define ENABLE IAP 0 x81 if SYSCLK 20MHz define ENABLE IAP x82 if SYSCLK 10MHz define ENABLE IAP 0 x83