温度采集报警系统的设计

1、 课 程 设 计 课程名称 单片机课程设计 题目名称 温度采集报警系统的设计 学生学院 物理科学与工程技术学院 专业班级 xx 学 号 1034301114 学生姓名 xx 2013年11 月12日目录一、设计任务与要求2二、方案设计与论证21、单片机的选取22、温度传感器的选取23、显示器的选取24、温度采集显示系统电路的总体设计框图3三、电路基本原理及单元电路设计3四、调试和仿真：7六、总结9七、附录1024 / 25文档可自由编辑打印温度采集报警系统的设计一、设计任务与要求1、可以显示被测的温度并存储2、可以设置报警温度3、到达报警温度时声光报警二、方案设计与论证1、单片机的选取本系统采

2、用简答的51单片机为控制核心优点突出，它能够运行各种程序，综合考虑单片机的各部分资源，且因为我们学习的是51单片机，因此此次设计选用AT89C51单片机作为核心处理器。2、温度传感器的选取方案一：采用温度传感器AD590K。AD590K具有较高精度和重复性，良好的非线性保证±0.1的测量精度。加上软件非线性补偿可以实现高精度测量。AD590将温度转化为电流信号，因此要加相应的调理电路，将电流信号转化为电压信号。送入8位A/D转换器，可以获得255级的精度，基本满足题目要求。    方案二：采用数字温度传感器DS18B20。DS18B20为数字式

3、温度传感器，无需其他外加电路，直接输出数字量。可直接与单片机通信，读取测温数据，电路简单。 基于以上分析和现有器件所限，温度采集模块选用方案二。DS18B20能够直接读出被测温度并且可根据实际要求通过简单的编程实现912位的数字值读数方式。并且从DS18B20读出的信息或写入DS18B20的信息仅需要一根口线（单线接口）读写,因而使用DS18B20可使系统结构更趋简单，可靠性更高。他在测温精度、转换时间、传输距离、分辨率等方面带来了令人满意的效果3、显示器的选取显示系统是单片机控制系统的重要组成部分，主要用于显示各种参数的值，常用的显示器有CRT、LED、LCD等。方案一：采用LED

4、数码管显示。颜色鲜艳，经济实惠，由于本设计显示的内容较多，过多地增加数码管显然不行，进行轮流显示则控制复杂，占用较多的I/O资源，加上数码管需要较多连线，使得电路复杂，功耗较大。若采用Max7219驱动，可以减少占用的接口数目，但是数码管只能显示有限的数字和符号，不能直观地显示出本设计的内容。 方案二：采用1604液晶显示。其内置128个5*7点ASCII字符集,可以直观地显示出较多内容，利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成较好人机交互图形界面，使得显示内容丰富，易于人机交流，并且节约了I/O口资源。 由于本设计要求用1604显示，在本设计中采用1604作

5、为显示模块，不仅可以显示温度值，而且可以显示英文字符，比数码管具有明显的优越性，所以本系统采用方案二4、温度采集显示系统电路的总体设计框图如图1：AT89C51电源电路复位及晶振电路键 盘温度采集电路显示电路报警电路图1：系统电路的总体设计框图三、电路基本原理及单元电路设计 本设计使系统可以检测099范围内的温度，考虑到测温精度，设置显示数值精确到1，并且设置温度的上下限，当温度值超过上下限温度时，报警电路中的蜂鸣器鸣响，报警灯闪。根据AT89C51的引脚特性，本设计中采用P2.0P2.2和P0口作为1604的驱动引脚，P1.0P1.3作为按键的输入，P1.4，P1.5分别作声光报警输出。P1

6、.7负责与DS18B20 的IO连接。RST作为复位输入，当振荡器工作时，RST引脚出现2个机器周期以上高电平使单片机复位。XTAL1振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。XTAL2振荡器反相放大器的输出端。1、 总电路图如下图2示： 图2：电路总图2、 晶振电路 瓷片电容C1、C2是用来驱动晶振Y1的，因为晶振的大小是16M，所以选用20P的电容，如下图3示。图 3：晶振电路3、 复位电路 复位电路选用了1uF的电解电容和10K的电阻，如下图4示。图 4：复位电路4、 按键电路电路如下图5示：图 5：按键电路 按键SET用来设置，BACK键用于返回，INC键用于调整，每按一次加一，MOV

7、E键用于移动。5、 显示电路显示采用16*4 字符LCD，如下图6示图 6：显示电路5、 蜂鸣器和发光二极管如图7:图 7：声光报警电路三极管NPN采用9013是作为蜂鸣器的驱动的作用的，R6、R4作为限流电阻使用。6、 实现上述任务的控制器整体流程图如图8所示：图 8：整体流程图 四、调试和仿真：1、调试选划分系统的功能，按单元一个一个调试正确后，组成整个电路。2、仿真部分仿真图如下：图10，主界面未报警图11，主界面已报警图12，设置界面图13，设置成功界面图14，设置不成功界面六、总结这次课程设计是自己第一次设计一个系统，包括前期的方案选取，原理图的绘制，程序的编写和PROTUES仿真等

8、等，使我对之前的理论知识有了较好的巩固，同时也提高了自己的动手能力，然而也发现自己在理论知识方面存在很多不足，比如说，对单片机的中断控制系统的掌握还不够，和对LCD的菜单界面编程能力不足。今后，我将更加努力地学习，提高自己的专业水平。七、附录1.1602接口程序/*.h*/#include<intrins.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define IO P0sbit RS=P20;sbit RW=P21;sbit E=P22;void check_busy(void);void write_cmd(u

9、char com);void write_data(uchar dat);void LCD_init(void);void write_str(uchar x ,uchar y,uchar *s);void lcd_test(void);void delay(uint); /1ms延时程序void delay(uint j)uchar i;for(;j>0;j-) for(i=0;i<100;i+);/查忙程序void check_busy(void)uchar dt;dodt=0xff;E=0;RS=0;RW=1;E=1;dt=IO;while(dt&0x80);E=0;

10、/写控制指令void write_cmd(uchar com)check_busy();E=0;RS=0;RW=0;IO=com;E=1;_nop_();E=0;delay(1);/写数据指令void write_data(uchar dat)check_busy();E=0;RS=1;RW=0;IO=dat;E=1;_nop_();E=0;delay(1);/数据指令/*uchar read_data(uchar address) uchar dat;write_cmd(address);check_busy();/IO=0xff;E=0;delay(20);RS=1;RW=1;delay(

11、1);E=1;dat=IO;delay(5);_nop_();E=0;delay(2);return dat;*/液晶屏初始化void LCD_init(void)write_cmd(0x38);/8位总线,双行显示，5X7的点阵字符write_cmd(0x0C);/开整体显示,光标关，无黑块write_cmd(0x06);/光标右移write_cmd(0x01);/清屏delay(1);void set_xy(uchar x,uchar y) if(x=0) x=0x80+y; if(x=1) x=0xc0+y; if(x=2) x=0x94+y; if(x=3) x=0xd4+y; wri

12、te_cmd(x);void write_str(uchar x,uchar y,uchar*s)set_xy(x,y);while(*s)write_data(*s);s+;2.DS18B20接口程序/* 文件名 ： 温度采集DS18B20.h* 描述 : 该文件定义温度传感器件DS18B20相关函数。*/unsigned char ReadOneChar(void);void WriteOneChar(uchar dat);void ReadTemp(void);还回Temp5#ifndef DS18B20_H#define DS18B20_H#define uint unsigned i

13、nt#define uchar unsigned charsbit DQ = P17; /温度传送数据IO口int temp_value; /温度值unsigned char Temp6; / 存放温度的各个位的值int temp_dot ; /温度小数部分 /*ds18b20延时子函数（晶振12MHz */ void delay_18B20(unsigned int i)while(i-);/*ds18b20初始化函数*/void Init_DS18B20(void) unsigned char x=0; DQ = 1; /DQ复位 delay_18B20(8); /稍做延时 DQ = 0;

14、 /单片机将DQ拉低 delay_18B20(80); /精确延时 大于 480us DQ = 1; /拉高总线 delay_18B20(14); x=DQ; /稍做延时后 如果x=0则初始化成功 x=1则初始化失败 delay_18B20(20);/*ds18b20读一个字节*/ unsigned char ReadOneChar(void)uchar i=0;uchar dat = 0;for (i=8;i>0;i-) DQ = 0; / 给脉冲信号 dat>>=1; DQ = 1; / 给脉冲信号 if(DQ) dat|=0x80; delay_18B20(4); re

15、turn(dat);/*ds18b20写一个字节*/ void WriteOneChar(uchar dat) unsigned char i=0; for (i=8; i>0; i-) DQ = 0; DQ = dat&0x01; delay_18B20(5); DQ = 1; dat>>=1; /*读取ds18b20当前温度*/void ReadTemp(void)unsigned char a=0;unsigned char b=0;unsigned char t=0;Init_DS18B20();WriteOneChar(0xCC); / 跳过读序号列号的操作

16、WriteOneChar(0x44); / 启动温度转换delay_18B20(100); / this message is wery importantInit_DS18B20();WriteOneChar(0xCC); /跳过读序号列号的操作WriteOneChar(0xBE); /读取温度寄存器等（共可读9个寄存器） 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temp_value=b<<4;temp_value+=(a&0xf0)>>4; /温度整数

17、部分 temp_dot=a&0x0f; /温度小数部分 void temp_to_1602() /温度数据转换成液晶字符显示 ReadTemp(); Temp0=temp_value/10+'0' /十位 Temp1=temp_value%10+'0' /个位 Temp2='.' Temp3=temp_dot*0.625+'0' Temp4=0xdf; Temp5='0'#endif3.主程序/*/#include<reg51.h>#include"1602.h"#inclu

18、de<ds18b20.h"sbit KEY_SET=P10;sbit KEY_BACK=P11;sbit KEY_INC= P12;sbit KEY_MOVE=P13;sbit ALART=P14;sbit SHK=P15;bit SET_FLAG =0; /SET flag，when flag 1 is on SET modebit OVER_FLAG=0;uchar CURRENT_MENU=0;uchar code MESSAGE24="NO ","YES"uchar code MENU1="* Welcome *&quo

19、t;uchar code MENU2="* SET MODER *"uchar code MENU3220="* Set sucess! *","You set is illeage"uchar code WARING="WARING:"uchar code TEM="TEMP:"uchar code SET="->SET"uchar code BACK="->BACK"uchar code HIGHS="HIGHT:"uc

20、har code LOWS =" LOW :"uchar HIGHT=40,LOW=10;uchar move,base;uchar dis_temp6;bit MENU_FLAG3;void delay_100us(uchar x) uchar y; while(x-) for(y=0;y<100;y+); void buzzer() ALART=0; delay_100us(4); ALART=1; delay_100us(4);void light() uchar i; for(i=0;i<20;i+) buzzer(); SHK=0; for(i=0;i

21、<20;i+) buzzer(); SHK=1; void disslove() dis_temp0=HIGHT/100; dis_temp1=HIGHT/10%10; dis_temp2=HIGHT%10; dis_temp3=LOW/100; dis_temp4=LOW/10%10; dis_temp5=LOW%10;void assemble() HIGHT=dis_temp0*100+dis_temp1*10+dis_temp2; LOW=dis_temp3*100+dis_temp4*10+dis_temp5;void key_scan() uchar tem,adjust;

22、if(KEY_BACK=0) delay_100us(140); if(KEY_BACK=0) LCD_init(); move=0; if(CURRENT_MENU!=0) CURRENT_MENU-=1; if(CURRENT_MENU=2) SET_FLAG=1; else SET_FLAG=0; while(!KEY_BACK); if(KEY_SET=0) delay_100us(140); if(KEY_SET=0) LCD_init();SET_FLAG=0;move=0;if(CURRENT_MENU=1) assemble(); /合成 if(HIGHT < LOW)

23、MENU_FLAG3=1; else MENU_FLAG3=0; if(CURRENT_MENU=0) disslove(); /分解if(CURRENT_MENU!=2) CURRENT_MENU+=1;else CURRENT_MENU=0; while(!KEY_SET); if(KEY_INC=0) delay_100us(140); if(KEY_INC=0&&SET_FLAG=1) if(move=0) adjust=5; else adjust= move-1; tem=dis_tempadjust; tem+; if(tem>9) tem=0; dis_t

24、empadjust=tem; if(adjust<3) base=0xc7; else base=0x98; write_cmd(base+adjust); write_data(tem+'0') ; write_cmd(base+adjust); while(!KEY_INC);if(KEY_MOVE=0) delay_100us(140); if(KEY_MOVE=0) if(CURRENT_MENU=1) SET_FLAG=1 ; if(SET_FLAG=1) move+; if(move<4) base=0xc6; else base=0x97; write_cmd(base+move); if(move=6) move=0; while(!KEY_MOVE);void display() if(CURRENT_MENU=0) / LCD_init(); write_str(0,0,MENU1); write_str(1,0,TEM); write_str(1,8,Temp); write_str(2,0,WARING); write_str(2,8,MESSAGEOVER_FLAG); write_str(3,0,S