温度检测系统

.,温度监测系统,.,1设计任务,测温范围为-55+125数码管显示所测温度值可用按键设置最高/低温度值若所测温度超过设置的温度，蜂鸣器报警,.,2设计分析,在工业生产过程和科研工作中很多时候需要对温度进行测量和控制，数字式温度测量是采用数码管直接显示出被测温度值，这种数字显示不仅直观而且便于控制。本课题的设计是基于DS18B20的温度显示系统。该系统设计分为5个模块：主控模块、温度获取模块、温度显示模块、按键控制模块和超限报警模块。单片机从温度传感器获取数据并进行处理，之后送入显示模块，按键用于设置上下限温度，蜂鸣器用于超限报警。显示模块采用四个数码管进行显示当前环境温度。,.,硬件电路框图,系统工作流程：系统上电后，若一切工作正常，实时采集温度数据，并对数据处理，既转换成温度值并通过数码管显示，转换的温度与所设置的最高温度值与最低温度值进行比较，如果测得当前温度超限，蜂鸣器就一直蜂鸣。通过按键可以设置最高温度和最低温度。此系统可以测温范围-55-125。,3主要器件简介,DS18B20简介温度传感器DS18B20是单总线数字温度传感器，无需外加A/D即可输出数字量,把温度信号直接转换成串行数字信号供微机处理，并且它只有三个管脚，与单片机连接电路非常简单。该系统的DS18B20分辨率采用默认值12位，精度为0.0625，温度量值乘以精度就所测的温度值。,.,DS18B20特点,数据传输采用单总线(1-WireBus)结构,无需外围其它元件；测温范围为-55+125,在-1085时精度为0.5；以912位数字值方式读出温度;两种供电方式：寄生电源供电方式，外部电源供电方式；具有可编程的温度报警功能；电源电压范围为35.5V；低功耗，无外部供电电源也能可靠工作。,.,Ds18b20引脚图及内部结构图,DS18B20内部结构图,DS18B20引脚图,.,单片机简介,单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。本系统使用单片机STC12C5A08S2。,.,单片机STC12C5A08S2引脚图,.,STC12C5A08S2引脚简介,vcc（40脚）：电源正极电源引脚gnd（20脚）：接地XTAL1（19脚）：输入引脚时钟引脚接时钟电路XTAL2（20脚）：输出引脚复位引脚：接复位电路RST/VPD(9脚)PSEN(29脚)控制引脚-辅助控制作用ALE/PROG(30脚)：地址锁存允许端EA/VPP(31脚),.,I/O端口引脚：连接单片机和外部设备，实现数据的输入/输出P0.0P0.7(39脚32脚)：P0端口P1.0P1.7(1脚8脚)：P1端口P2.0P2.7(21脚28脚)：P2端口P3.0P3.7(10脚17脚)：P3端口,.,单电机最小电路复位与时钟电路,复位电路,RST复位输入。确定单片机工作的起始状态，完成其自启动过程。当振荡器工作时RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。,.,时钟电路,时钟电路向单片机提供一个正弦波信号作为单片机工作的时间基准，决定单片机的工作速度。晶振提供的时钟频率越高，单片机速度就越快。STC12C5A08S2单片机的时钟产生方法有两种，内部时钟方式和外部时钟方式。本设计采用内部时钟方式，利用芯片内部的振荡电路，在XTAL1、XTAL2引脚上外接定时元件，内部的振荡电路便产生自激振荡。振荡晶体可在1.2MHZ到12MHZ之间选择。电容值无严格要求，但其取值对振荡频率输出的稳定性、大小、振荡电路起振速度有少许影响，CX1、CX2可在20pF到100pF之间取值本设计中，振荡晶体选择12MHZ,电容选择30pF。,.,.,单片机STC12C5A08S2主控其他模块，通过单片机控制来采集温度信息，将采集到的温度信息进行处理并用数码管显示所采集的当前温度。如果所测当前温度超过设置的最高或最低报警温度，单片机控制蜂鸣器使蜂鸣器蜂鸣，否则不蜂鸣。通过单片机控制按键来设置最高或最低报警温度。,4硬件电路简介,主控模块,.,温度传感器DS18B20的第一个管脚接地，第三个管脚接VCC，第二个管脚（DS18B20的数据线DQ）与单片机STC12C5A08S2的P1.5口连接，实现传感器与微控制器之间的数据传输。温度传感器DS18B20是单总线数字温度传感器，无需外加A/D即可输出数字量,把温度信号直接转换成串行数字信号供微机处理.,温度获取模块,.,本系统所需显示的温度范围-55+125，所以只需四个数码管就可以，选用四个连在一块的数码管，共有12个管脚，连接方便。单片机P0口作为要显示的数据口,与数码管8个片选管脚对应连接。其余四个管脚接与位选电路对应连接。采用四个PNP三级管来进行位选。三极管的发射极接VCC，集电极对应连接四位数码管的标注为SMX（X代表1、2、3、4）（SM1为数码管显示最低位，SM4为数码管显示最高位）的管脚。每个三极管的基极先接一个4.7K的电阻，再对应连接单片机的P2.0P2.3口。,温度显示模块,.,四个按键的下端都接地，上端都与单片机接。标注为inter的按键接单片机P3.2口（外部中断0），inter按下，就进入中断，此时显示已设置的最高或最低温度值，不再变化，为后面调整超限温度值做准备。标注为shi的按键接单片机P1.0口,此按键按一下，数码管所显示的十位温度数字加1，十位温度数字可在09之间变化。一样，标注为ge的按键接单片机P1.1口,此按键按一下，数码管所显示的个位温度数字加1，个位温度数字可在09之间变化。标注为stop的按键接单片机P1.2口，如果最高或最低温度设置完毕，就按下此键，退出中断。,按键模块,.,报警电路采用三极管驱动蜂鸣器发声报警，此电路连接方便，简单耐用。电阻的上端与单片机的P1.3口连接。将采集的温度值与所设置的最高温度和最低温度值进行比较，如果所采集的温度超限，就报警。,超限报警模块,.,5调试,硬件调试：显示模块，按键模块，报警模块，温度获取模块软件调试：在KEIL软件中对.C文件进行调试。软硬联调：将KEIL软件中生成的.hex文件烧写到单片机中，进行软硬联调，用手捏住DS18B20管，会看到显示屏的温度不断上升，当上升的温度超过设定的上限报警值时，蜂鸣器会响起；用冰放在DS18B20管处，会看到显示屏上的温度迅速下降。,.,6结论,本论文设计了基于单片机的温度检测控制系统及仿真，系