基于单片机的汽车水温及车内温度多点检测

0基于单片机的汽车水温及车内温度多点检测摘要本文介绍基于AT89C51单片机、C语言编程、SYN6288语音合成芯片、LCD1602显示和DS18B20传感器的多点温度测量系统设计及其在Altium2004下的电路原理图。利用DS18B20的单总线特点和51单片机的并行口，同步快速读取3支DS18B20传感器的温度，并通过按键切换来分别显示测出的温度值，并且分别播报出测得的温度值，实现了在多点温度测量系统中对多个传感器的快速精确识别和处理，而且当车内温度过高时启动报警系统，本设计给出了具体的编程实例和实物结果。关键词：单片机；DS18B20数字温度传感器；SYN6288语音芯片1.前言温度的多点检测及语音播报是当前国内外研究的发展趋势，前景非常的好，值得我们去深入探讨，利用单片机去控制测量温度也是当下最流行的，单片机的发展已经很成熟了，所以这是人们追求的目标之一。温度也是时时刻刻影响着我们的，是我们生活的一部分，深入探讨也是很值得的。本设计所要解决的问题就是如何进行软件编程来实现传感器的多点检测和语音播报的，这是一个值得思考的问题，也是需要花费一定的精力去了解的。如何研究就是通过查阅资料和了解前辈是如何探究的，然后在自己一点一点的去实现。2.系统总体方案设计2.1硬件系统方案设计多点温度检测的硬件主要是由单片机的最小系统、电源模块、温度传感器DS18B20、语音播放模块、按键模块、报警模块、LCD1602显示模块等组成，多点温度检测硬件电路图如图2-1所示。电源模块DS18B20DS18B20DS18B20显示模块报警模块按键模块语音模块1图2-1多点温度检测硬件结构图其工作原理是：由电源模块为单片机供电，DS18B20传感器通过感受到外界的温度输送到单片机，并通过一个按键控制让测得的温度分别显示在LCD1602液晶显示屏上，对显示的温度及时语音播放，而且当检测到汽车内部温度过高时报警模块将启动报警系统。2.2软件系统设计方案本设计详细的讲解了基于单片机AT89C51的多点温度采集控制系统的软件。根据系统要求，本设计分为五大模块，分别有电源模块、DS18B20模块、显示模块、按键模块、报警模块，每一模块都代表了自己的功能，综合起来就是一个完整的实验设计。在编写软件的时候查阅了很多的资料，重点就是DS18B20传感器的多点应该怎么实现程序的编写，因为每一个传感器都带有自己的序列号，通过读序列号程序先把用到的传感器的序列号读出来，然后再分别通过序列号来匹配传感器，这是此次编程的一个重点所在。3.系统硬件设计整个设计的总体电路图3-1如下所示。EA/VP31X1928RESTD17W6INT0121345P10122334P145566778P039182736P045546372P20112334P2455662778PSEN29AL/30TXD1RVC40GND20U1T89C51GND1V2O3RS4/W5E6DB0718293104DB5263714LE+5-6JCD1602C530pF12J1电源输入LED1R210KP3复位Q1蜂鸣器12YMHZC430pF+5VC310uFX1X2RESTESTP210K+5V+5VPP072R31K+5VP24123456789P0K+5VP0123P04567P2765P2312J3程序下载+5VS1R10KC2470uFC10.uF+5V+5VR410K+5VGND1I/O2VC3Q3DS18B20GND1I/O2VC3Q4S18B20GND1I/O2VC3Q5S18B204P23P34S2传感器选择P342850VSIO01D23Ready/Bus4e.5VDIO16S7SP8P0910N12NC134NC156VSIO217CVS18ST920D2REGUTSA2XI24OUT56TxD278USY628R52KR62KR730R81KR91MR10kC60.1uFC70.1uFC80.1uFC920pFC120pFLED2LED3Q6805Y216MHZTxD+5VRxDBUSY+5VBUSY+5V12J4喇叭N0P1234567J5语音电路输出接口GNDVCBUSYTxRN0P图3-1总体电路图单片机AT89C512本设计是由单片机主控制的，总共有五个模块，分别为电源模块、按键模块、报警模块、传感器模块、语音模块。电源模块是为整个系统提供的+5V电源，传感器模块是本设计的重点，运用了它的单总线特点实现了温度的多点检测。当车内温度超过了30时就启动了报警系统，通过按键切换将测得的温度值显示在LCD1602上，而且对每一个传感器测得的温度值进行语音播报。4.系统软件设计程序的总体设计，具体如下程序流程图4-1所示。开始系统初始化读取1820序列号IfS=1?显示1820A的温度语音播放1820A的温度显示1820B的温度语音播放1820B的温度超过30度报警显示1820C的温度语音播放1820C的温度结束IfS=2?否是是否图4-1程序流程图本设计的程序流程图如图4-1所示，具体流程如下：（1）启动系统，即将系统接通电源，系统进行初始化；（2）对DS18B20的序列号进行读取；（3）通过按键判断是哪个传感器测温，在通过LCD1602显示出温度值来；（4）对测得的温度通过语音播放模块播3报出来（5）当温度超过设定值时进行报警。5.系统调试与分析5.1硬件调试该课题中硬件部分占了整个设计相当大的比例。该多点检测系统主要由传感器DS18B20、LCD1602液晶显示、按键切换、报警系统、单片机外围电路、语音播放及电源七个电路单元组成。由于该系统电路单元较多，电路相对复杂，所以采用分级调试的方法对每个功能模块单独进行调试，以确定其输入输出关系是否正确。5.2软件调试软件的调试主要是利用单片机开发板和Keil联调，通过观察显示屏上的温度值是否随传感器感受到温度值的不同而变化的，具体的调试步骤如下：1.将程序下载到芯片里，通过按键切换看液晶屏上是否分别显示不同传感器的温度值；2.三个传感器分别放到不同温度下的环境里看液晶屏是否正常显示温度；3.将测车内温度的传感器放在超过30温度值得环境下，蜂鸣器是否报警；如调试结果正确则进一步优化程序并结合硬件调试5.3测试结果及其分析测得的车内温度值如下图5-1所示。图5-1车内温度值图5-1显示的温度值是测得的汽车内的温度值和用市售的标准温度计测得的温度值相比较，比较结果如下表5-1所示。4表5-1温度值比较温度计HTC-1/传感器/绝对误差/相对误差22.370.271.222.250.150.722.200.100.522.120.020.1温度值22.122.05-0.05-0.2从表格中可以明显的看出设计的传感器和市场上所受的温度计相比误差还是很小的，导致误差产生的原因是外界环境的稳定性、传感器的精度设置以及硬件电路的性能等原因。6.总结该课题的主要任务是开发一个以AT89C51单片机为核心的多点温度检测系统。该开发过程主要包括了硬件电路设计和软件程序的编写两个部分。从确定毕业设计题目到查阅资料确定总体设计方案、硬件电路的设计与优化、软件的设计与优化、焊接硬件电路板、调试硬件电路、调试软件程序以及最后的系统调试，这其中的每一环节都是仔细用心去完成的，总体感觉这次毕业设计学到了好多知识，中间也遇到过很多困难，但最终也都解决了。参考文献1杨润贤,董庆源.基于NRF24L01和AT89S51的多点无线测温系统设计J.仪表技术,2013,(11).2程院莲.基于51单片机的多点温度检测系统设计J.数字技术与用,2012,(11)3聂军培.基于51单片机的多点温控系统设计J.数字技术与应用,2012,(2).4王洪,张丹红.多点温度检测系统的设计J.可编程控制器与工厂自动化,2009,(12).5奚建荣.基于51单片机的多点温度控制系统设计J.现代电子技术,2009,(2).6白岩,贾艳杰.多点温度检测系统J.科技信息,2012,(29).7马艳,王贞,刘华波.基于T89C51AC2多点温度检测系统的设计J.微型电脑应用,2011,(1).8黄莉,李铁鹰.基于DS18B20的数字式温度测量装置J.科技情报开发与经济.2008(12)9李红萍.基几单片机的多点温度测量显示系统设计J.兰州石化职业技术学院学报，2006.0110齐婉玉,孟英红,沈满.用DS18B20进行温度检测的方法与技巧J.仪器仪表学报,2003,(S2).11DS18B20一线总线数字式传感器的