温度监控报警系统[1].doc

机械电子工程系赛 题 论 文论文题目：温度监控报警系统班级：09电信创新实验班专业：电子信息工程技术学生姓名：康观有、伍强、郭康鹏指导教师：张建荣老师、邬金萍老师2010年12月31日13摘要当前，电子技术已经广泛应用于社会生活生产中，电子技术俨然成为了我们日常生活的必备技术，作为电子信息领域的一员无疑电子技术对我们的专业课学习至关中重要，通过对数字电子技术基础，模拟电子技术基础等课程的学习，经过不懈的探讨努力，最终完成了课程设计的任务的制作。这次课程设计任务要求完成一个温度报警，显示，温度播报的制作。本设计中充分展示了模拟电子技术的优点，利用放大电路、语音模块ISD1420、显示模块LCD1602 、测温DS18B20模块等的综合电路实现温度的报警，显示、测温的功能，充分提高学生的实际应用能力和对今后竞赛的严峻性的认识。Today, electronic technology has been widely used in the production of social life, electronic technology has become an essential technology in our daily life, as a member of the field of electronic information is no doubt in our Specialty Electronics utmost important to learn, through the Digital Electronics Technology , Analog Electronics and other courses of study, discuss and make unremitting efforts, he finally completed the task of curriculum design the production.The course design tasks required to complete a temperature alarm, display, broadcast production temperature. In this design, demonstrating the advantages of analog electronic technology, the use of amplifier, voice module ISD1420, display module LCD1602, temperature DS18B20 integrated circuit modules, such as temperature, alarm, display, temperature measurement function, to fully enhance the practical application of students ability and severity of future understanding of the competition.关键词 温度报警、语音模块ISD1420、显示模块LCD1602 、DS18B20模块目录封面1第一章 课程设计任务书31.1摘要31.2设计任务31. 3设计要求.4第二章 相关技术及器件的基本知识62.1 8951系列单片机介绍62.2 DS18B20数字温度传感器.52.3语音模块ISD1420芯片的介绍.72.4 LCD1602的介绍.7第三章 软件设计和硬件设计93.1系统功能93.2系统电路组成93.3软件系统设计10第四章 心得111 课程设计任务书一、设计任务：制作一个基于单片机的温度监控报警系统二、设计要求： 基本要求：（1）温度测量范围：090摄氏度，误差0.1摄氏度；（2）可通过键盘设定温度值并在数码管上显示设定值，数码管显示精确度0.1摄氏度；（3）数码管实时显示测量温度值并可以用语音播报测量温度值，其中数码管显示精确度0.1摄氏度；（4）设定温度值与实际温度值保持一致，误差1摄氏度； （5）当温度超出测量范围时，能实现报警；发挥部分：（6）能实现GSM短信发送或通过射频模块无线发送（发射距离100米）；（7）可以有其它功能改进和实现特色创新系统框架： 一、 使用芯片介绍1 主控芯片ATC89C52单片机AT89S51具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用系统可用二节电池供电 2 、DS18B20数字温度传感器由表1可见，DS18B20温度转换的时间比较长，而且分辨率越高，所需要的温度数据转换时间越长。因此，在实际应用中要将分辨率和转换时间权衡考虑。 高速暂存的第、字节保留未用，表现为全逻辑。第字节DSI8B20 是DALLAS 公司的最新单线数字温度传感器,一线总线独特而且经济的特点,使用户可轻松地组建传感器网络,为测量系统的构建引入全新概念。它的测量温度范围为一55 +125。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输,大大提高了系统的抗干扰性。而且新一代产品更便宜,体积更小。DSI8B20 可以程序设定912 位的分辨率,精度为05。可以选择更小的封装方式,更宽的电压适用范围。分辨率设定及用户设定的报警温度存储在EPROM 中,掉电后依然保存。DS18B20 的性能是新一代产品中最好的DSI8B20的管脚排列如图2所示。本次设计智能温度报警系统的温度采集就由DSI8B20 完成。将DSI8B20 的GND 脚接地,VDD 脚接高电平,而单总线DQ 脚接单片机的外部中断1 脚,具体的采集电路 DS18B20采用脚PR35封装或脚SOIC封装，其内部结构框图如图2所示。图2 DS18B20内部结构框图64位ROM的结构开始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。温度报警触发器和，可通过软件写入户报警上下限。 DS18B20温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存和一个非易失性的可电擦除的EERAM。高速暂存RAM的结构为字节的存储器，结构如图3所示。头个字节包含测得的温度信息，第和第字节和的拷贝，是易失的，每次上电复位时被刷新。第个字节，为配置寄存器，它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率。DS18B20工作时寄存器中的分辨率转换为相应精度的温度数值。该字节各位的定义如图3所示。低位一直为，是工作模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式，DS18B20出厂时该位被设置为，用户要去改动，R1和0决定温度转换的精度位数，来设置分辨率。读出前面所有字节的CRC码，可用来检验数据，从而保证通信数据的正确性。 当DS18B20接收到温度转换命令后，开始启动转换。转换完成后的温度值就以16位带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存存储器的第、字节。单片机可以通过单线接口读出该数据，读数据时低位在先，高位在后，数据格式以0.0625LSB形式表示。 当符号位时，表示测得的温度值为正值，可以直接将二进制位转换为十进制；当符号位时，表示测得的温度值为负值，要先将补码变成原码，再计算十进制数值。表2是一部分温度值对应的二进制温度数据。DS18B20完成温度转换后，就把测得的温度值与RAM中的TH、T字节内容作比较。若TH或TTL，则将该器件内的报警标志位置位，并对主机发出的报警搜索命令作出响应。因此，可用多只DS18B20同时测量温度并进行报警搜索。在64位ROM的最高有效字节中存储有循环冗余检验码（CRC）。主机ROM的前56位来计算CRC值，并和存入DS18B20的CRC值作比较，以判断主机收到的ROM数据是否正确。DSI8B20的管脚排列图22 语音模块ISD1420芯片的介绍ISD1420ISD1420为美国ISD公司出品的优质单片语音录放电路，由振荡器、语音存储单元、前置放大器、自动增益控制电路、抗干扰滤波器、输出放大器组成。一个最小的录放系统仅由一个麦克风、一个喇叭、两个按钮、一个电源、少数电阻电容组成。录音内容存入永久存储单元，提供零功率信息存储，这个独一无二的方法是借助于美国ISD公司的专利-直接模拟存储技术(DAST TM)实现的。利用它，语音和音频信号被直接存储，以其原本的模拟形式进入EEPROM存储器.直接模拟存储允许使用一种单片固体电路方法完成其原本语音的再现.仅语音质量优胜,而且断电语音保护.3、LCD1602的介绍 DM-1602采用标准的14脚接口，其中VSS为地电源，VDD接5V正电源，V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。RW为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和RW共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平RW为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平RW为低电平时可以写入数据。E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。D0D7为8位双向数据线。 三软件设计和硬件设计 经过小组的讨论和调试我们小组将下图作为初步的出发点，程序见附录（一）温度采集语音模块转换电路AT89S51显示模块按键报警器 电路原理图二. 主板电路 系统整体硬件电路包括：传感器数据采集电路，温度显示电路，报警调整电路，语音播报电路，单片机主板电路等，如图二所示。 图7中有2个独立式按键可以分别调整温度计的报警温度设置，图中LCD可以在被测温度不在上下限范围内时，发出警告，同时LCD1602将被测温度值显示，这时可以调整报警上限，从而测出被测的温度值。同时，我们小组在老师的基础上曾加了星期，日期的显示，这是我们小组的特色。 图7中的按健复位电路是上电复位加手动复位，使用比较方便，在程序跑飞时，可以手动复位，这样就不用在重起单片机电源，就可以实现复位。 （二） 单片机，按键原理图 （三）语音模块原五：学习心得电子技术综合课程设计是基于数模电的课程设计，是学习电子技术的一个重要环节。本次课程设计的流程大体为：整理思路、小组讨论，软件设计，硬件设计，脱机调试 ，实训报告。本次课程设计加深了我们对所学理论知识的理解，并能将其熟练应用，做到理论联系实际。设计的过程中遇到过挫折和困难，当我们发现电路连接完好软件正确调试却不能正常显示时大家都很纳闷，感到很难，最后在一遍遍得问题排除最终确定哪里出了问题，有是人钻进去就是错的觉得对，但是经过小组其它人的仔细检测却是有小的问题，这就体现了我们的团队精神。考验我们的耐心。设计调试是很累，但却很充实，同时我认为我们的工作是一个团体团结的体现，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神，某个人的离群都可能导致整项工作的失败。实验中只有一个人知道原理是远远不够的，必须让每个人都知道，否则一个人的错误，就有可能导致整个工作失败。团结协作是我们实习成功的一项非常重要的保证。而这次实习也正好锻炼我们这一点，这也是非常宝贵的。总体来说，通过这次课程设计学习，让我对各种电路都有了大概的了解，也学会了常用绘图软件的使用，因为当我忘记软件怎么用时但为了做好实验我就会找资料温习，这是一个很好的学习过程，可以学习新的知识也可以回顾以前的。在平时的理论学习中遇到的问题都一一解决，加深了我对专业的了解，培养了我们对学习的兴趣，为以后的学习打下了好的开端，我们受益匪浅。附录一： #includereg51.h#define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit BEEP=P37; / 定义蜂鸣器口 unsigned char L,H; / 定义高低温度变量 /*报警声音*/ void bi(uint t) int c,n; for(c=0;ct;c+) for(n=0;n0;i-) DQ = 0; /高电平拉成低电平时读周期开始 dat=1; DQ = 1; /给脉冲信号 if(DQ) dat|=0x80; delay_18B20(4); return(dat); /*ds18b20写一个字节*/ void WriteOneChar(unsigned char dat) unsigned char i=0; for (i=8; i0; i-) DQ = 0; /从高电平拉至低电平时,写周期的开始 DQ = dat&0x01; /数据的最低位先写入 delay_18B20(5); /60us到120us延时 DQ = 1; dat=1; /从最低位到最高位传入 /*读取ds18b20当前温度*/ void ReadTemperature(void) unsigned char a=0,b=0,t=0; Init_DS18B20 ( ); WriteOneChar ( 0xCC ); / 跳过读序号列号的操作 WriteOneChar ( 0x44 ); / 启动温度转换 delay_18B20 ( 100 ); Init_DS18B20 ( ); WriteOneChar ( 0xCC ); /跳过读序号列号的操作 WriteOneChar ( 0xBE ); /读取温度寄存器等 前两个就是温度 delay_18B20 ( 100 ); a=ReadOneChar( ); /读取温度值低位 b=ReadOneChar( ); /读取温度值高位 temp1 = b4; /低8位中的高4位值加上高8位中后三位数的值 temp2 = a&0x0f; /小数的值 temp = ( ( b*256+a ) 4 ); /当前采集温度值除16得 实际温度值 xs=temp2*0.0625*10; /*1602液晶程序*/ /*定义液晶控制口*/ sbit lcdrs=P25; /定义液晶三个控制口 sbit lcdrw=P26; sbit lcden=P27; sbit K1=P30; /定义三个开关 sbit K2=P31; sbit K3=P32;/*定义变量*/ uchar count,shi,fen,miao,xq,K1num; /定义时间变量/*定义数组*/ uchar code table = TH:38 TL:25 XQ:7; /液晶界面显示 uchar code table1 = 23:59:55 . C;/*延时程序*/ void delay(uint m) /液晶延时程序 uint i,j; for(i=m;i0;i-) for(j=110;j0;j-); /*写指令*/ void write_com(uchar com) lcdrs=0; lcdrw=0; lcden=0; P0=com; delay(5); lcden=1; delay(5); lcden=0; /*写数据*/ void write_data(uchar date) lcdrs=1; lcdrw=0; lcden=0; P0=date; delay(5); lcden=1; delay(5); lcden=0; /*液晶显示程序*/ /*时分秒数的分离*/ void write_sfm(uchar add,uchar date) uchar shi,ge; shi=