单片机温度检测报警器课程设计方案

PAGE赣南师范学院物理与电子信息学院课程设计Ⅳ设计报告书基于AT89Ｓ52单片机的单片机温度检测显示报警器姓班级:学号指导老师：时间:2012年1月1号目录TOC\o”1-2"＼ｈ＼z\uHＹPERLINK２．2方案的选择与论证ﻩ3HYPERLINK\ｌ”_Toc2６18６2913"3系统硬件设计ﻩ4HYPERＬINＫ\l＂_Toc２6１8６２914"３．１主控器模块ﻩ5HYPＥRLINＫ＼l＂＿Tｏc２61862915＂3．2数码管显示模块ﻩ6ＨＹPＥRLINK\l＂_Ｔoｃ2618６２916"3.3Ａ/D转换模块 6HYPERLINＫ\l＂_Toｃ２61８６２９18”３.４硬件元件清单ﻩ８HＹＰEＲLINK\l"_Ｔｏc2618６29１9”４软件设计与仿真 8HYPERLIＮK4.2仿真软件简介 9HYＰERLINＫ\l＂_Toc２6１８６２9２2”４．3仿真结果ﻩＰAGＥREF_Toc２6１862９2２\ｈ10ＨYPＥRＬINＫ\ｌ”_Toc261８62923"4。4系统调试ﻩ６2923\h12HYPERＬINK＼l＂_Toｃ26１86292４”4．5误差分析ﻩPAＧEREＦ＿Ｔoc261８62924\h12HYPERLＩＮK\l”_Toｃ261862925”结束语 PAGEREF_Tｏc26１８62925\h13HＹPＥＲＬINＫ\l＂_Toc26186２９26"附录:程序清单ﻩPAGERＥF_Tｏｃ２６１8６2926\h１3ＨYＰERＬＩＮＫ\l＂_Toｃ2618６２9２７"参考文献ﻩ17PAGE18内容摘要:该温度报警系统以AT89Ｃ51单片机为核心控制芯片，实现温度检测报警功能的方案。该系统能实时采集周围的温度信息进行显示,程序内部设定有报警上下限,根据应用环境不同可设定不同的报警上下限。该系统实现了对温度的自动监测，为设备的正常运行提供了条件，在工业中具有一定的实用价值和广泛的应用前景.另外该方案显示部分采用数码管来显示温度。关键词:AT８９C51ADＣ0808温度检测报警Aｂstrａcｔ：ThetempｅratuｒealarmsystemAT89C51controlcｈip，realｉzetemｐeｒaturedｅteｃｔionalarmfunｃtioｎschｅme．Thesystemcancollecｔｒeal-timetemperaｔuｒｅinformａｔionarouｎｄthａtinｔernaｌprocedurｅsseｔalarmeｑuiｐｐed，ａccorｄingtoｄifｆerｅntapｐliｃaｔionenｖiｒonmｅntcanbesetｄiffeｒentａｌａrmupper.Thｅsysｔemrealizｅstheautomaｔicmｏnitoringoftemperａtｕｒｅ,foｒthenormalｏperａｔioｎoftheequiｐmentpｒｏvidedacｏndiｔiｏｎ，ｉnthｅｉndustryｈａｓcertaｉnｐrａctｉｃalｖalueaｎdbrｏadapｐlｉcatｉonprospecｔ。Ｉnａddｉtionthｅschemeshoｗｓｐartadｏptsｄｉgｉtaltubetodｉsｐｌaｙteｍpeｒaｔｕre。ﻫＫeywords：AT8９C５1AＤC０８０8Temｐeraturｅdetectiｎｇaｌａrm1绪论目前HＹPEＲLＩNK"htｔp：/／weｎｗen.soso．com／z／Ｓearch．e?ｓp=Ｓ单片机＆ch=w.seａｒch．yjｊｌink&ｃid＝w.search.ｙjjlink”单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹.导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制,计算机的ＨYＰEＲLＩNK"http：/／weｎweｎ.soso.coｍ/z/Searｃh.e？sp=S网络通讯＆cｈ=w。ｓeaｒｃｈ.ｙｊjlinｋ＆cｉｄ=w.seａｒch。ｙjｊliｎk＂网络通讯与ＨYＰERLINK”hｔtp：/／ｗenwen.sｏso.cｏm/z／Searcｈ。ｅ？ｓp=S数据传输&ｃh＝ｗ．seaｒch.yjjlink＆cid=w。searcｈ。ｙjjlink"数据传输,HＹＰEＲLINK"htｔp：／／ｗenｗｅn。sosｏ。com／z/Ｓeａrch．ｅ?sｐ＝S工业自动化&ch＝w．ｓearch。yｊjlinｋ&ｃｉd＝w。searｃh。yjjlinｋ"工业自动化过程的实时控制和ＨＹPERLINK＂htｔp://ｗenwen．sosｏ．com／z／Searｃｈ。e?sp=Ｓ数据处理&cｈ=w.searcｈ．yjjlink&ciｄ=ｗ．ｓｅarch。yjjlinｋ＂数据处理,广泛使用的各种智能ＩＣ卡,民用HＹPERLINK”hｔtp：//weｎwｅn.soso．com/z／Ｓearch.e?ｓp=S豪华轿车&ｃh=w。seａｒｃｈ.yjjlｉnk＆ｃid=w.ｓeaｒch．yｊjｌink”豪华轿车的安全保障系统，录象机、HYPEＲLIＮK"http：//wｅｎwen．soso．com/z/Sｅaｒcｈ.e?sp=Ｓ摄象机＆ch＝w.search。yjｊlink＆ｃid=w．ｓearｃh.yｊjlink＂摄象机、HYPEＲＬINK”htｔp://wenwｅｎ．sｏso。cｏｍ/ｚ／Seａrch。e?sp=S全自动洗衣机&ｃh＝w.ｓｅａrｃｈ．yｊjlinｋ＆cid=w。ｓｅａrｃh．yjｊlink”全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、ＨＹＰERＬIＮＫ”hｔtp：/／ｗenweｎ./ｚ/Search．e？ｓｐ=S电子宠物＆ch=w。search。yjjｌiｎk＆ｃid＝w.search。yjｊlink”电子宠物等等,这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、HＹPEＲLINK＂http://ｗenwｅｎ。soｓｏ．ｃom/z／Search。ｅ？sp=Ｓ智能仪表＆ch＝ｗ。seａrch.yjjｌｉnk&cid=w。searｃｈ。yjｊliｎｋ”智能仪表、HYPEＲLＩNK”http：//wenwｅｎ．ｓoｓo。ｃｏm/z/Ｓeａrｃh.e?sp＝Ｓ医疗器械＆cｈ=w.sｅarch。ｙjjｌiｎｋ＆cid＝ｗ．seａrｃh．yjｊlink＂医疗器械了。因此,单片机的学习、开发与应用必须重视。温度是一个十分重要的物理量,对它的测量与控制有十分重要的意义.随着现代工农业技术的发展及人们对生活环境要求的提高,人们也迫切需要检测与控制温度.在控制领域中,对温度的控制有着举足轻重的作用。例如陶瓷的烧烤,只有控制住温度的适度，才能制作出一件完美的艺术品，否则只是一件废品；还有如酿酒的过程，也需要对温度进行控制。可见，在生活的许多方方面面都有着对温度进行感知和控制的需要.本次设计的目的就是基于AT８9Ｃ5１单片机设计一个温度检测，报警的系统,该系统能实时采集周围的温度信息进行显示,程序内部设定有报警上下限，根据应用环境不同可设定不同的报警上下限.该系统实现了对温度的自动监测,为设备的正常运行提供了条件，在工业中具有一定的实用价值和广泛的应用前景。

２系统设计２．1设计任务与要求２。1。1设计任务基于AT89C５1单片机设计温度检测报警,可以实时采集周围的温度信息进行显示，并且可以根据应用环境不同设定不同的报警上下限。2．1。2设计要求（1）实时温度检测并显示其对应的值。(2）具有温度报警功能。（3）可以设报警置温度上下限。2.２方案的选择与论证２。2。1总体设计方案方案一：基于STC８9C5１单片机通过读取温度传感器ＤS18B２0测量温度后存储的数据，之后送去数码管显示.当高于或低于一定温度将分别利用红黄灯报警。此方案由于DS18b20测量温度范围为—55℃～＋125℃，在工业生产中此范围较小。而且由于编程时采用I２C通信，因此读取数据是时序要求较高，程序编写复杂。本方案电路复杂,灵活性不高，效率低,不利于系统的扩展,对信号处理比较困难。方案二：采用５１系列单片机作为整机的控制单元，将0－5Ｖ模拟电压信号通过AD0８08模数转换成模拟温度值0-25５℃，然后通过数码管显示其温度值。此方案设计简单,编程容易，并且增宽了测量温度范围。本设计采用第二种方案.为了能够使系统具备检测温度的大小，利用５1系列单片机为主控制器，通过ＡD080８检测由电位器分压输出的的电压值，从而输出模拟温度值０-255℃送入单片机，并且由其送去数码管显示,其中数码管通过7４HC5７3驱动显示。２。2。2显示部分采用了键盘/显示器接口控制器。不仅简化接口引线，而且减小了软件对键盘/显示器的查询时间，提高了CＰU的利用率。采用三位半的数字电压表直接对输出电压采样并显示输出实际电压值，一旦系统工作异常，出现预制值与输出值偏差过大，用户可以根据该信息予以处理。3系统硬件设计本系统由主控模块、彩屏显示模块、温度检测模块、报警模块和设定报警温度5个模块组成,系统硬件组成框图如图1所示。系统总体电路原理图如图2所示。图１系统硬件组成框图图2系统电路原理图3．1主控器模块本系统控制器芯片采用ＡＴ89C51单片机,其管脚图如图３所示。AT89Ｃ51单片机AT89C51是一种带4Ｋ字节闪烁可编程可擦除只读存储器,是低电压，高性能CＭOS8位微处理器,俗称单片机.如图4单片机电路连接图.图３管脚图图４单片机电路连接图AT８９C51管脚介绍：VCC:供电电压.ＧNＤ：接地。P0口:Ｐ０口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收８TTL门电流。P1口：P１口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I／O口,Ｐ1口缓冲器能接收输出4TTＬ门电流。图2．２．2（１)AＴ８9C51管脚P2口:Ｐ2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，Ｐ2口缓冲器可接收，输出4个ＴTL门电流，输出４个TＴL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，Ｐ2口的管脚被外部拉低,将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P２口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。Ｐ3口：P３口管脚是8个带内部上拉电阻的双向Ｉ/O口，可接收输出4个TTＬ门电流。Ｐ3口也可作为ＡT８9Ｃ５1的一些特殊功能口。RST:复位输入.ＡLE/PROG:当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节.在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。/PSEＮ：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次／ＰSEＮ有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEＮ信号将不出现。XTAＬ1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTＡL2：来自反向振荡器的输出.３．2数码管显示模块图5为液晶显示电路模块，图中为一个四位八段数码管,其接法为共阴极接法。图5数码管显示电路3.３A/D转换模块图6A/D转换电路图 ﻩﻩ 图7ＤAC08０８引脚图A／Ｄ转换电路图、ADC0８0８引脚图分别如图6、7所示。DAＣ０８08各引脚功能ADC0８0８是采样分辨率为８位的、以逐次逼近原理进行模／数转换的器件。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通８路模拟输入信号中的一个进行A/Ｄ转换。ADC0808芯片有2８条引脚，采用双列直插式封装,如右图所示。各引脚功能如下：1～5和26~28(IN0～ＩＮ7)：8路模拟量输入端。8、14、1５和17~21：8位数字量输出端。22(ALE):地址锁存允许信号，输入，高电平有效。6(ＳTＡRT）:A／D转换启动脉冲输入端,输入一个正脉冲（至少１０0ns宽)使其启动(脉冲上升沿使0８09复位，下降沿启动A/D转换)。9（OE)：数据输出允许信号，输入,高电平有效。当A／D转换结束时,此端输入一个高电平，才能打开输出三态门,输出数字量。1０(CＬK)：HYPERLINＫ＂htｔp：／/bａikｅ．baidu．ｃｏm／vｉew／１５39２９7.ｈtm＂时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。12（VREF（＋）)和16（VREF(—)）：参考电压输入端11(Vcc)：主电源输入端。13（ＧＮD)：地。23~2５(ADＤA、ＡDDB、ADＤＣ）：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路3．４硬件元件清单系统元器件清单见表1.表１系统元器件清单器件数量器件数量ＡT89C5１1ＬEＤ2四段八位数码管1ＡDＣ0８0８1蜂鸣器１三极管90131排阻（1０k)１电容(33p）2电阻(３30)２滑动变阻器(1K）1晶振器１电阻（1０k)1电容(1０uF)1开关14软件设计与仿真本系统程序包括主程序、键盘扫描子程序、发送键码子程序、发送数据子程序、接收命令子程序等。主程序用于系统初始化,子程序调度等.键盘扫描子程序用于扫描键盘状态，将被按键的位置号存入缓冲器中。发送键码子程序用于将缓冲区键的接通码或断开码发送给单片机接口。发送数据子程序用于将数据发给单片机接口。接收命令子程序用于接收单片机接口发来的键盘命令.4.1主程序设计主程序流程图如图9所示.图8主程序流程图4。２仿真软件简介Prｏtｅuｓ是英国Labcenｔeｒ公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Wｉnｄｏws操作系统上,可以仿真、分析(SPIＣE)各种模拟器件和集成电路,该软件的特点是:（1)实现了单片机仿真和SＰICE电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、ＲS２32动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LＣＤ系统仿真的功能；有各种虚拟仪器,如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。(2）支持主流单片机系统的仿真.目前支持的单片机类型有：ＡＲM7(LＰC２1xｘ)、80５1/5２系列、ＡVR系列、PIＣ１0/１2/16/１8系列、HC１1系列以及多种外围芯片。(3）提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态,因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能;同时支持第三方的软件编译和调试环境，如KeilＣ5１ｕVisiｏn2、MPLAＢ等软件。(4）具有强大的原理图绘制功能。总之,该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件,功能极其强大.Proteuｓ7.5是目前最好的模拟单片机外围器件的工具,可以仿真51系列、ＡVR、ＰIC等常用的ＭCU及其外围电路（如ＬCＤ、ＲAM、ROM、键盘、马达、LＥD、AD/DA、部分SPＩ器件、部分IIC器件等）.软件编译采用KＥIＬC５1软件，KeilC５1是美国KeｉlSｏftwａrｅ公司出品的5１系列兼容单片机Ｃ语言软件开发系统，与汇编相比，Ｃ语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势,因而易学易用。用过汇编语言后再使用C来开发，体会更加深刻.KeｉlC5１软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Wｉndｏws界面。另外重要的一点,只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到KeilC5１生成的目标代码效率非常之高,多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。4．3仿真结果4.３。1正常情况数码管显示的数字在７7—1５３范围内，且报警等都不亮,蜂鸣器不发出声音，结果如图９。图９正常情况4.３。２低于温度下限数码管显示温数字低于77，P３。１为低电平,故在这路上的ＬED灯亮，蜂鸣器发出声音，结果如图10。。图１0低于下限4。3。3高于温度上限数码管显示数字高于1５3,Ｐ3.０为低电平,故在这路上的LED灯亮,蜂鸣器发出声音,结果如图11。.图１1高于上限４．4系统调试在调试过程中主要是对程序的修改，特别是延时子程序。开始延时较短时，三个数码管同时显示但不稳定的显示这些温度。如果延时较长则温度数字不会同时显示出来。通过修改程序,将延时调到适中,系统正常工作。4。5误差分析产生误差的因素主要有一下几点:（1)在参数选择的时候没有完全匹配；(2）数字电压表只能读出３位有效数字；（３)基准电压设定不适中;(4)转换位数不高。结束语回顾起此次单片机课程设计，我仍感慨颇多，从理论到实践，在接近一月的日子里,可以说得是苦多于甜,但是可以学到很多的的东西，不仅是学习上的，而且是关于做人做事方面的感悟。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的,只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论,才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力.我在设计的过程中遇到了许多问题，同时也发现了自己的不足之处,对以前所学过的知识理解得不够深刻,掌握得不够牢固,比如说不懂一些元器件的使用方法，对汇编语言掌握得不透彻.还有，这次的设计让我明白了求人不如求己，虽然我们要讲究合作，但更重要的是自己,只有自己懂，自己做,才不会在关键时刻掉链子。别人终究是一个陪衬，路总是要自己走,属于自己的任务就要自己搞。所以，我们必须要时刻强大自己，别人终究是别人。这个过程虽然不是很平坦,肯定会遇到各种各样的问题,但一旦征服了它那它就是你的东西了，当这样的厚积达到一定程度那你就能享受到薄发那刻的辉煌。附录：程序清单LEＤ_0ﻩＥQUﻩ30HLEＤ_1ﻩEＱＵﻩ31HLEＤ_2ﻩＥQU ３2HADCﻩﻩEQUﻩ 35ＨTCＮTA ＥQUﻩ 3６ＨＴＣNTB EQU 37HH_TEMPﻩEQU ﻩ38H ﻩ ﻩ；温度上限Ｌ＿TEＭＰﻩＥQUﻩﻩ3９H ；温度下限FLAGﻩBＩT 00HH＿ALM BIＴﻩ P3.０L＿ＡLM ＢIT P３．１SOUNDﻩＢITﻩ Ｐ3.7CLOCKﻩBＩT P2.4ST BIＴ P2。5EOCﻩＢＩT P2。6OＥ ﻩBＩTﻩP2。7ﻩ ORＧﻩ０0H ﻩSＪMP ＳＴＡRT ﻩOＲG 0BHﻩ LJMP ＩNT_T0 ﻩORGﻩﻩ1ＢHﻩﻩLJMPﻩINT_Ｔ1ﻩ STＡRT: MOVﻩﻩＬED_0，＃０0ＨﻩﻩMＯV ﻩLED_１，#00Ｈ ﻩMOVﻩﻩＬEＤ_２，＃0０H ﻩMＯV ＤＰＴR，＃TAＢLEﻩ MOVﻩ H_TEMＰ，＃1５3ﻩ ＭOVﻩﻩL＿TEMP，#7７ MOVﻩﻩＴMOD，＃12H MOVﻩﻩTH0，#2４5 MOV TL0,＃０ﻩ MOＶ TＨ1,#（65５36-1000）/256ﻩﻩＭOＶﻩ TL1,＃（655３6－1000）MOD256ﻩ MOV IＥ，#8aＨ ﻩCLR ﻩＣ SＥTB TR0 ﻩﻩ ;为ADC08０8提供时钟WAIＴ:ﻩSETBﻩH_ALM ﻩSETBﻩＬ_AＬM ﻩCLR ＳT ﻩSETB ST CLRﻩSTﻩ ﻩ ；启动转换ﻩﻩJNＢﻩEＯC，＄ SＥTBﻩOＥ ﻩMＯVﻩADＣ,P１ﻩ ﻩ；读取AD转换结果 ＣLR ＯE ﻩMOV A,ADC SUＢBﻩA，＃７７ ﻩ;判断是否低于下限ﻩ JCﻩ LＡLMﻩﻩMOV ﻩA，Ｈ_ＴEMＰ MOVﻩﻩR０，ＡDC SＵＢB Ａ，R０ ;判断是否高于上限 ﻩＪC ＨALMﻩﻩCＬRﻩ TＲ1 ﻩLＪMPﻩＰROCLAＬM：ﻩ ﻩ ;低温报警ﻩ ＣLR Ｌ_ALMﻩ ＳEＴＢ ＴR1ﻩ CLRﻩ ＦＬＡGﻩ LJMPﻩPROCＨALM：ﻩﻩ ﻩﻩﻩ；高温报警ﻩ CLR Ｈ_ALM ＳETＢﻩTＲ1ﻩ SＥTＢﻩFLＡG ﻩLJMPﻩPROCPROC:ﻩMOV A,AＤCﻩﻩ ;数值转换 ＭOVﻩB，#１00ﻩ ＤＩV AＢ MOV LED_2,Aﻩ ＭＯVﻩA，B ﻩMOVﻩB，＃10ﻩ DIV AＢ ＭＯV LED_1,Aﻩ MOVﻩLＥD＿0，Ｂﻩ LＣＡLL DISPﻩ SJＭＰﻩWAITIＮＴ＿T0:ﻩＣPＬ CLＯCK ﻩ ；提供ADC0808时钟 ﻩREＴＩINT_T1： MOV ﻩTH１,#（65536—100０)/256ﻩ ＭOＶﻩ TL1，＃（65５36-100０）ＭＯD2５6 CPLﻩﻩSＯUND ﻩINCﻩﻩTCNＴAﻩﻩMOＶﻩ Ａ，TCＮＴＡ ＪB ＦLAG,I1ﻩﻩ ;判断是高温警报还是低温警报 ﻩCJNEﻩA，＃3０,RETＵNE ；低温警报声 SJMP Ｉ2ﻩI１:ﻩCJNE A,＃20，RＥTＵNＥﻩ；高温警报声ﻩＩ2: MOV ﻩTCNTＡ,#0 INＣ ﻩTCＮＴＢ MOＶﻩﻩA,ＴCNTBﻩﻩCJNE Ａ,#２5，RETUNＥﻩﻩMOVﻩ ＴＣNTA,#0ﻩﻩMＯＶ TＣNTB，＃０ﻩﻩLCALLﻩDEＬAY2RETUNE： REＴIﻩﻩDISP: ＭOV ﻩＡ，ＬＥＤ_０ ﻩ ;数码显示子程序 ﻩＭOＶＣﻩA,@