基于AT89C52单片机的温度报警系统设计与实物制作.doc

电气与电子信息工程学院单片机课程设计设计题目： 数字式温度计设计 专业班级： 电子信息工程2010（1）班 学号： xxxxxxxxxxxxxxxx 姓 名： xxxxxxxx 指导教师： xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 设计时间： 2013/06/032013/06/16 设计地点： xxxxxxxxxxxxx 单片机课程设计成绩评定表姓 名xxxxxxxxxxx学 号xxxxxxxxxxxxxx专业班级电子信息工程xxxxxxxxxx课程设计题目： 数字温度计设计课程设计答辩或质疑记录：1、 单片机时钟电路的作用？ 解：单片机访问一次存储器的时间，称之为一个机器周期，这是一个时间基准。机器周期不仅对于指令执行有着重要的意义，而且机器周期也是单片机定时器和计数器的时间基准。单片机选择了12MHz晶振，那么当定时器的数值加1时，实际经过的时间就是1us，这也是单片机的定时原理。2、 温度传感器接上后，为啥开始总显示85？解：温度传感器一旦接反就会立刻发热，有可能烧毁！接反是导致该传感器总是显示85的原因。面对着扁平的那一面，左负右正。成绩评定依据：实物制作（40）：课程设计考勤情况（10）：课程设计答辩情况（20）：完成设计任务及报告规范性（30）：最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定） 指导教师签字： 2013年 6 月 20 日目录1 系统方案选择与论证41.1测温电路选取41.2 显示电路选取42 系统硬件电路设计42.1总体功能介绍42.2 各功能模块硬件介绍53 系统软件设计83.1 系统总程序流图83.2 系统子程序83.3 keil调试103.4 仿真结果114 实物的组装与调试114.1 调试结果114.2 调试问题125 心得体会12附录13附录1：电路原理图13附录2：程序13附录3：使用元器件一览表18参考文献181 系统方案选择与论证1.1测温电路选取方案一：测温电路的设计，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路，感温电路比较麻方案二：考虑使用温度传感器，结合单片机电路设计，采用一只DS18B20温度传感器，直接读取被测温度值，之后进行转换，依次完成设计要求。比较以上两种方案，很容易看出，采用方案二，能够直接读取温度，而且电路设计比较简单，软件设计容易实现，故实际设计中拟采用方案二。1.2 显示电路选取 方案一：采用LCD1602液晶显示屏,液晶显示屏的显示功能强大,可显示大量文字,显示多样,显示数据清晰可观。方案二：采用LED数码管动态扫描,专门用来显示温度 ,并且采用动态扫描法与单片机连接时。通过对比以上二种方案，本设计采用了LCD1602液晶显示屏作为数字式温度计显示模块，因为其价格适中，而且其可显示大量文字,显示多样,显示数据清晰可观。2 系统硬件电路设计2.1总体功能介绍 数字式温度计由四部分组成:1、控制部分主芯片采用单片机AT89C52；2、显示部分采用LCD1602液晶显示屏实现显示环境温度，同时利用单片机定时器实现走时功能；3、温度采集部分采用DS18B20温度传感器采集温度；4、利用LED灯实现高温报警系统。5、利用按键实现调时功能。总体设计原理图如下：STC89C52LCD1602SD18B20温度传感器时钟电路复位电路独立按键LED报警2.2 各功能模块硬件介绍 2.2.1 控制模块 单片机控制模块 该方案是基于STC89C52单片机来实现系统控制。通过编写程序控制外围电路来控制液晶显示屏，其I/O口的选取也是采取一般的选取方式。其时钟电路采用12MHZ的时钟晶振。2.2.2 温度采集模块 DS18B20温度采集电路该部分主要完成对温度信号的采集和转换工作，由DS18B20数字温度传感器及其与单片机的接口部分组成。数字温度传感器DS18B20把采集到的温度通过数据引脚传到单片机的P3.4口，单片机接受温度并存储。此部分只用到DS18B20和单片机，硬件很简单。其测温范围为10摄氏度到+50摄氏度。每一片DSl8B20在其ROM中都存有其唯一的48位序列号，在出厂前已写入片内ROM 中。主机在进入操作程序前必须用读ROM(33H)命令将该DSl8B20的序列号读出。程序可以先跳过ROM，启动所有DSl8B20进行温度变换，之后通过匹配ROM，再逐一地读回每个DSl8B20的温度数据。其具体测温流程如下图所示。初始化DS18B20跳过ROM匹配温度变换延时1S跳过ROM匹配读暂存器转换成显示码数码管显示 DS18B20测温流程2.2.3 液晶显示模块 LCD1602液晶显示通过采集ds18b20的温度，同步显示到LCD显示器上，精确到小数点后两位。同时在液晶上显示走时功能和最高温度和最低温度。1602采用标准的16脚接口，其引脚电路功能如下所示第1脚：VSS为电源地第2脚：VCC接5V电源正极第3脚：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（使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度）。第4脚：RS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。第5脚：RW为读写信号线，高电平(1)时进行读操作，低电平(0)时进行写操作。第6脚：E端为使能(enable)端,高电平（1）时读取信息，负跳变时执行指令。第714脚：D0D7为8位双向数据端。第1516脚：空脚或背灯电源。15脚背光正极，16脚背光负极。2.2.4 独立按键和高温报警模块 独立按键电路 高温报警电路这两个模块均为单片机外围辅助模块，其按键电路主要实现对时间的调节，可实现对时分秒的加减调节；而高温报警电路主要实现对高温提示作用，当温度在正常范围时，D1灯亮，当温度达到高温37度时，D1灯灭，D2灯亮，这样也就实现了报警提示功能。3 系统软件设计 3.1 系统总程序流图开 始初始化DS18B20显示当前温度超过设定温度上限判断当前温度D1灯灭D2灯亮通过按键设定当前当前时间是否温度正常范围时D1灯亮系统总的流程图3.2 系统子程序 3.2.1 读取温度子程序读出温度子程序的主要功能是读出RAM中的9字节，在读出时需进行CRC校验，校验有错时不进行温度数据的改写。DS18B20的各个命令对时序的要求特别严格，所以必须按照所要求的时序才能达到预期的目的，同时，要注意读进来的是高位在后低位在前，共有12位数，小数4位，整数7位，还有一位符号位。DS18B20复位、应答子程序跳过ROM匹配命令写入子程序写入子程序温度转换命令写入子程序DS18B20复位、应答子程序跳过ROM匹配命令显示子程序(延时)读温度命令子程序结束3.2.2 时钟走时子程序 该时钟主要通过AT89C52单片机的定时器T0中断实现走时功能，同时通过开关设置时间。具体程序流程图如下：定时器T0中断T0赋值初值使中断一次50usnum2+当num2=24时num2=0定时器中断一次count+num+当num=60时num=0num1+当num1=60时num1=0当count=20当num1=60当num=20是是是否否否3.3 keil调试在keil调试过程中，发现走时总是很慢，不管设置定时器初值，其走时人很慢，而且没多大变化，后来通过询问老师，和自己不停调试，发现时程序延时除了问题，最终将显示程序从主程序移到中断程序中就解决了此问题。3.4 仿真结果4 实物的组装与调试4.1 调试结果4.2 调试问题刚开始接液晶时，液晶灯亮，但没有显示任何数值，后经过检查，发现是V0脚必须接一滑动变阻器，同时接地，通过调节滑动变阻器的阻值来调节液晶显示器对比度，这样就很好的显示出结果来。5 心得体会此次课程设计使用单片机实现，在选题中，我们到图书馆，网上查询资料，最终我们小组决定做数字式温度计。因为这学期刚好开设了单片机课程，所以方案上手还是比较顺利。在设计过程中，我们发现理论学习是一回事，真正做实物却又感觉确实很难，如调试程序过程就是一个考验人耐心的过程，有时一个很小的问题就要调试好久。仿真时，出现时钟走时很慢的现象，当时以为是定时器设置初值时出了问题，但不管怎么调，最终还是一样，最终在请教老师后，才知道是程序延时除了问题，把显示程序移到中断程序中就可以了。在制作实物的时候，我们也遇到不少问题，开始液晶不显示数值，后来通过在液晶14号引脚接滑动变阻器调节才解决这一问题。但在大家的耐心讨论下，这些问题我们都一一解决了。最终，我们的数字式温度计也成功制作出来了。这次课程设计，让我懂得要想真正学好单片机，不光要学好课本知识，还要不断增强自己的实践动手能力，通过做实物，不断积累经验。同时，我们也学到了团结合作的精神。附录附录1：电路原理图附录2：程序 #include #include #include #include #include #include #include #include LCD1602.h sbit key1=P10;sbit key2=P11;sbit s1=P30;sbit s2=P31;sbit s3=P32;unsigned char warn10=0x20,0x57,0x41,0x52,0x4e,0x49,0x4e,0x47,0;unsigned char t2,*pt,s1num; unsigned char count=0,num=0,num1=0,num2=0;unsigned char TempBuffer117=0x2b,0x31,0x32,0x37,0x2e,0x30,0x30,0xdf,0x43,0x20,0x4C,0x3A,0x2D,0x20,0x35,0x35,0; unsigned char TempBuffer017=0x30,0x30,0x3a,0x30,0x30,0x3a,0x30,0x30,0x20,0x20,0x48,0x3A,0x2B,0x31,0x32,0x35,0; unsigned char code dotcode4=0,25,50,75;void covert1(void) unsigned char x=0x00,y=0x00; t0=*pt; pt+; t1=*pt; if(t10x07) TempBuffer10=0x2d; t1=t1; t0=t0; x=t0+1; t0=x; if(x255) t1+; else TempBuffer10=0x2b; t1=4; x=x&0x0f; t1=t1|x; TempBuffer11=t1/100+0x30; if( TempBuffer11=0x30) TempBuffer11=0xfe; TempBuffer12=(t1%100)/10+0x30; if(TempBuffer10=0x2d)&( TempBuffer122+0x30) key1=0; else key1=1; if( TempBuffer128+0x30) key2=0; else key2=1; TempBuffer13=(t1%100)%10+0x30; t0=t0&0x0c; t0=2; x=t0; y=dotcodex; TempBuffer15=y/10+0x30; TempBuffer16=y%10+0x30; void delay2(unsigned char i)while(i-);void init()TMOD=0x01;TH0=0x3c;TL0=0xb0;EA=1;ET0=1;TR0=1;void time()if(count=2)count=0;num+;TempBuffer07=num%10+0x30; TempBuffer06=num/10+0x30;if(num=60) num1+;num=0;TempBuffer04=num1%10+0x30; 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