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温度检测及报警系统

来源：锐游网

目

录

一、选题背景及研究意义二、总体设计

2.1 控制部分

2.2 测量部分 2.3 显示部分

2.4 报警部分

三、硬件设计四、软件设计五、总结与展望

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一、选题背景及研究意义

温度是一种最基本的环境参数，人民的生活与环境的温度息息相关，在工业生产过程中需要实时测量温度，在农业生产中也离不开温度的测量，因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。

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：如大气及空调房中温度的高低，直接影响着人们的身体健康；粮仓温度的检测，防止粮食发霉，最大限度地保持粮食原有新鲜品质，达到粮食保质保鲜的目的；工业易燃品的存放。测温技术在生产过程中，在产品质量控制和监测以及节约能源等方面发挥了着重要作用。本实验设计实现了工业测温基本功能，同时，在设计实验过程中，运用到单片机、模电、数电、传感器和

知识进行综合设计的能力。

C++程序设计等知

识，这既能加强我们的理论知识与实践的结合，也能够提高我们应用交叉学科

二、总体设计

总体设计框图:

显示部分

控制部分温度米集

欢迎下载报警部分

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2.1控制部分

控制部分是采用单片机STC89C52

2.1.1 STC89C52 简介

STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器的低电压，高性能COMOS的微处理器，俗称单片机。该器件采用 ATMEL高密度非易失存储器制造技

术制造，与工业标准的脚相兼容。

单片机总控制电路如下图4— 1:

DB9

O Q

5Q 'n

MCS-51指令集和输出管

PP pppppp 11 11 11 di di tT 3 3 4 5 6 3s

2 7 4

WHPPFPPP p T ? 7 12

7 r— 1i vcc 二

---- VCC

21 PP PPPP PP 22

卅

l.OuF C1+ 15

T1 OuF

2 3 4 Il 0ul4-ni 5 v+ Cl- C3+ Cl Vcc GHD Tlaut Rlui Rlout Tlin T2in R2out 16 15 14

RESET

l.OuF

±nJI 7 g v- TT 10

INTI

RXD

TXD

WR FSEN

ALSP

MAX232 2.1.2 复位操作

复位操作有上电自动复位相按键手动复位两种方式。

上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的，其电路如图4-2 （a）所示。这佯，只要电源 Vcc的上升时间不超过 1ms, 就可以实现自动上电复位，即接通电源就成了系统的复位初始化。

按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。其中，按键电平复位是通过使复位端经电阻与 Vcc电源接通而实现的，其电路如图 4-2 （b）所示；而按键脉冲复位则是利用 RC微分电路产生的正脉冲来实现的，

其电路如图4-2 （c）所示：

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sosVtE

Vfcjc

MEET

SCSI

RESET 帥JL 5”

■_4 0—1 Eoon Cj 4

RST*

RSTZVhj

2纸 RST/Vpr

L ikA Va

o (b)按键电平复位(c)按键脉冲复位

的电阻、电容参数适用于上电复位

图4-2复位电路上述电路图中(a) 位信号高电平持续时间大于 2个机器周期

6MHz晶振，能保证复

本系统的复位电路采用图 4-2 ( b) 上电复位方式。 2.1.3 STC89C52具体介绍如下：

① 主电源引脚(2根)

VCC(Pin40):电源输入，接+ 5V电源 GND(Pin20):接地线

② 外接晶振引脚(2根)

XTAL1(Pin 19):片内振荡电路的输入端 XTAL2(Pin20):片内振荡电路的输出端 ③ 控制引脚(4根)

RST/VPP(Pin9):复位引脚，弓I脚上出现 2个机器周期的高电平将使单片机复位。

ALE/PROG(Pin30):地址锁存允许信号 PSEN(Pin29):外部存储器读选通信号

EA/VPP(Pin31):程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读指令，如果接高电平则从内部程序存储器读指令。

④ 可编程输入/输出引脚(32根)

STC89C52单片机有4组8位的可编程I/O 口，分别位 P0、P1、 P2、P3 口，每个口有 8位(8根引脚)，共 32根。

POD ( Pin39 〜Pin32 ) : 8 位双向 I/O 口线，名称为P0.0〜P0.7 口P1 □(Pird 〜Pin8 ) : 8 位准双向 I/O 线，名称为P 1.0〜P1.7 I/O 口P2D(Pin21 〜Pin28 ) : 8 位准双向线，名称为 P2.0〜

P 2.7

P3 口(Pin 10 〜Pin17 ) : 8 位准双向 I/O 口线，名称为P3.0

P 3.7

2.1.4 STC89C52主要功能，如下表所示。

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STC89C52主要功能

主要功能特性

兼容MCS51指令系统 32个双向I/O 口 3个16位可编程定时/计数器中8K可反复擦写Flash ROM 256x8bit 内部 RAM 时钟频率0-24MHZ 可编程UART串行通道共6个中断源 3级加密位软件设置睡眠和唤醒功能断 2个串行中断 2个外部中断源 2个读写中断口线低功耗空闲和掉电模式 22测量部分

测量部分我们采用美国 DALLAS公司生产的 DS18B20温度传感器。

2.2.1 DS18B20 简介

DS18B20数字温度传感器，该产品采用美国 DALLAS公司生产的 DS18B20可组网数字温度传感器芯片封装而成，具有耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。 2.2.2封装及接线说明：

DS18B20芯片封装结构：

DO—— 1 2 3 S __ Vcc 7 GND NC 6 HC NC 一一一

一一 NC 4 so同封

特点：独特的一线接口，只需要一条口线通信化了分布式温度传感应用范围为3.0V至5.5V无需备用电源

+ 125 C。华氏相当于是-67

多点能力，简

无需外部元件可用数据总线供电，电压

C至

C至+85 ° C

测量温度范围为-55

F到 257华氏度-10

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范围内精度为士 0.5 °C

2.2.3 DS18B20控制方法 DS18B20有六条控制命令：温度转换44H:启动DS18B20进行温度转换读暂存器BEH:读暂存器9个字节内容写暂存器4EH :将数据写入暂存器的 TH、TL字节

复制暂存器48H :把暂存器的TH、TL字节写到E2RAM中读电源供电方式

CPU

B4H :启动DS18B20发送电源供电方式的信号给主

2.2.4 DS18B20 的初始化 2.2.5 DS18B20 的写操作 2.2.6 DS18B20 的读操作

2.3显示部分显

示部分是用

LCD1602液晶显示引

2.3.1 LCD1602

脚说明

引脚号引脚名电平输入#输出作用 1 Uss 电源地 UCC 电源t+suj 3 U\" 对比调整电压 4 K5 H/1 输入鼻 K/U H/1 输入 0 E 1 , 1 — 0 输入 Ifw使能信号，■■甲诱取信息，下降沿)晞扌旨令 T [>Ba 0/1 输入#输岀数据总线最低位》 S I>B1 0/1 输入#输出数据总钱15\" 9 0G2 0/1 输入/输出数扼总銭1心吕£ 10 0/1 输入/输Lii 数据总我15£3 11 DD4 0/1 输入/輸出数ffi 12 DQ5 0/1 输入/输出藪ffi总线ISM -la DBA 0/-I 输入/输出数据总 DQ7 0/-I 输入/输出数据总^111107 (＞高位＞侶 A + Ucc \"D背光电源正极 K

接地 5D背光电源负极欢迎下载 6

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2.4报警部分

见下面报警流程图模块及程序。

三、硬件」电路原理图如下:

ST：

罩4\"

iiTW

四“ J •-■二二

♦二*:耳

huT nn hj hJ h* fJA Pl? tvb 屜JVJ 上『M4 同

N f#咖 FJI J-J3 rjb. KTJ KW 7J FJl fJJ P2< TV XI 5G Rrso nr 枠 RVD Tvn TXll VkL C I

0- iL>r

Cl- Vr VCT L«

rr 苗•旷工

AluTf Fsrv 畀 <2- *AXJ3J XI

th V- TJtAl KJ X on T7 Ti a-f fiL K R l OVT TL K T2K lUUUT nsiw

Iti

t^J

DS18B20与单片机之间用单总线传输；DS18B20的数据口与单片机的 P1^7相连；液晶LCD1602的RS、R/W和E分别于单片机的P八4、P2八5、 P2八6相

连；

四、软件设计

系统软件程序基于Keil uvsion3开发平台，采用C51语言编写。本程序采用模块化程序方法，主要分为以下三个模块： ♦ LCD初始化显示模块

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♦ DS18B20数据采集模块 ♦温度报警上下限设置模块程序流程图：

欢迎下载主程序流程图

欢迎下载 DS18B2 0数据采集流程

图

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报警模块流程图

源程序：

#in clude

#defi ne uchar un sig ned char #defi ne uint un sig ned int sbit DQ=P1A7; //ds18b20 与单片机连接口

sbit RS二P 2八4; sbit RW= P2A5;

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sbit EN=P 2八6;

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sbit K1= P\"。； sbit K2二P 2八1; sbit K3二P 2八2; sbit LED 二P1八0; sbit beep=P 1八5;

un sig ned char code str1[]={\"te mp erature is:\un sig ned char code str2[]={\" \

uchar code LCD10[10]={\"0123456789\

uchar data disdata[16]={0x00,0x00,0x00,0x2E,0x00,0xDF,0x20, 0x48,0x3D,0x00,0x00,0x20,0x4C,0x3D,0x00,0x00}; uint tvalue; // 温度值 uchar tflag; //温度正负标志 uchar flat, upnu m,dow nnu m,te mp;

/**********************LCD

显示模^块 ***********************

void delay1ms( un sig ned int ms)/延时 1 毫秒

{un sig ned int i,j; for(i=0;iuint x,y;

for(x二z;x>0;x--)

for(y=110;y>0;y--);

}

void wr_com (un sig ned char com)// 写指令 //

{ delay1ms(1);

RS=0; RW=0;

EN=0; P0 二

com; /* LCD数据传送口

delay1ms(1); EN=1;

delay1ms(1); EN=0;

}

void wr_dat( un sig ned char dat)/写数据 //

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{ delay1ms(1);;

RS=1; RW=0; EN=0; P 0二dat; /*

LCD数据传送口

delay1ms(1); EN=1; delay1ms(1); EN=0; }

void lcd_init()// 初始化设置 II {delay1ms(15);

wr_com(0x38);delay1ms(5); wr_com(0x08);delay1ms(5); wr_com(0x01);delay1ms(5);

wr_com(0x06);delay1ms(5); wr_com(0x0c);delay1ms(5);

}\" 一 void dis play (un sig ned char *p)//显示 // while(* p!='\\0') {

wr_dat(* p); p++； delay1ms(1); } }

ini t_play()//初始化显示 lcd_in it(); wr_com(0x80); dis play(strl); wr_com(0xC0); dis play(str2); }

/*******************DSI8B20

测］温模^块

**********************

void delay_18B20(u nsig ned int i)//延时 1 微秒 {

while(i--);

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}

void ds1820rst() { un sig ned char x=0; DQ = 1;

//DQ 复位

delay_18B20(4); 〃延时 DQ = 0;

//DQ 拉低

delay_18B20(100); //精确延时大于 480us DQ = 1;

// 拉高

delay_18B20(40);

uchar ds1820rd() { un sig ned char i=0; un sig ned char dat = 0; for (i=8;i>0;i--) {

DQ = 0; //给脉冲信号DQ = 1; //给脉冲信号dat|=0x80; delay_18B20(10); retur n(dat);

}

void ds1820wr(uchar wdata) {un sig ned char i=0;

for (i=8; i>0; i--) { DQ = 0;

DQ = wdata&0x01; delay_18B20(10); DQ = 1; wdata>>=1; } }

read_te mp()

{uchar a,b; ds1820rst(); ds1820wr(0xcc);// ds1820wr(0x44);//

欢迎下载 dat>>=1; if(DQ)

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「ds1820so fva-ueAAH8- dsl820w□sagHI- va-ueHfva_ueHfva_ue*(0.625)w宀「efu3(fva-ue)uchadisda1Hva_uef1000/100+0X30W-K4選鱼二

disdafaifaf-aguHO) e_se

—

wr_com(oxcoxHLCD10

〔一)一十 sdag9FLCD1supnum/s宀

宀

10+0x30y/sdafaUfomHO「

sdagi

50」hlcd1天〒 LCD10 〔三)oaownnumfupnum%10\"八 116=++) ok

宀sdafau4」 disdafa=〔,o 」HOX2a//mM£ 和引

m 加 disdafa〔0Hva-ue/1000+0x30y/iEM®和引珊应選

2Hva_uef

選100应、

d d d10+0x30yM\"^4^

d disdafa〔4Hva-uef

八

void

dsl820disp()//M®血和引测丹

MS fva-ue+n fva-ueHfva-ue-B ifava-uecoxoffo

ff_agHO 八

e_se 「(0xcc)y/ 「ds1820w(0xbe)w 「aHds1820d()- 「bHds1820d()- fva-ueHb-

〜

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temp二tvalue/10; 〃报警温度还原 }

******************

void key(void) {

if(K1==O) {

//模式选择

下限设及报警模^块 *******************

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delay1(5); if(K1==O) {

flat++; while(!K1); if(flat==1) {

wr_com(0x80+0x40+9); //上限调节 wr_com(0x0c);

//光标显示闪烁

}\"

if(flat==2) // 下限

{

wr_com(0x80+0x40+14); }\"

if(flat==3) 〃退出模式

{

flat=0; wr_com(0x0c); }\" } if(K2==0) ////+++++++++++++++++++++

{ delay1(5);

if(K2==0) {

while(!K2); if(flat==1) {

upnu m++;

16} if(flat!=0) {

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if(upnu m==65)

// 最高温度值 +

upnum=35; wr_com(0x80+0x40+9);

if(flat==2) {

dow nnu m++; if(dow nnum==20)

dow nnum=3;

〃最底温度值-

wr_com(0x80+0x40+14);

} } } if(K3==0) {

////

delay1(5); if(K3==0)

while(!K3); if(flat==1) {

upnu m--; if(upnu m==35)

//最高温度值

upnum=65; wr_com(0x80+0x40+9);

if(flat==2) {

dow nnu m--; if(downnum==3)

//最底温度值-

dow nnum=20;

wr_com(0x80+0x40+14);

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void comp are(void) {

if(te mp>=upnu m||te mp< 二dow nnum) {

bee p=0; LED=0; } else {

beep=1; LED=1;

} }

/************************ main void mai n() {

ini t_play();//初始化显示

flat=0; upnum=30; dow nnum=9;

while(1)

{

read_te mp ();/读取温度 ds1820dis p();/湿示 key(); comp are();

欢迎下载 *************************/

18函

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五、总结与展望

单片机是一门应用性与实践性很强的学科，如何学习单片机？

学单片机不仅要学习理论知识，实践操作同样重要。学过单片机的人都有这样的经历。就是把自己写的程序烧录到单片机里面的时候会发现与自己想要的结果又很大的不同。这就是因为缺少实践操作的原因。

设计本系统的过程中我们遇到了两大问题：

一是软件问题。在编写 DS18B20的测量程序的过程中遇到了很多问题，刚开始总是得不到测量数据，后来仔细读发现写时序的DS18B20说明资料，时候出了点问题，然后我们又按照着序和接收时序将DS18B20的通讯时程序一条条重写，经过调试后，用 P roteus仿真软件可以仿真出正确的结果。但软件仿真与硬件还是有点区

别，等我们把电路板做出来的时候，把程序烧录进去，发现出错！经过再三检查，不断的思考，最后我发现软件仿真是在硬件理想状态下运行的。因此，我对应的将软件程序进行了一些最后可以在我们做的硬件电路板中细节修改。进行正确的测量与显示。

二是硬件问题。刚开始画 PCB 做第时，没有联系到做实际板的问题。一块板的时候遇到了如下问题：一致；画封装与元器件的实际封装大小不过孔的设置太小；导线设置太小；封装

画反了等。因为第一块板子的功能还不能顺利的实现，所以我们很认真的检查了电路板，通过电路检测，发现板子的电路有些封装画反了。通过检查和检查板子出现的情况，我们PCB的错误一点点的改正。后来，我们就是这样一点点的检查板子的来完成我们的作品。

本系统具有较强的实用性，我对 DS18B20及一些测量温度的传感器进行了比较，DS18B20不仅测量精度高，稳定性好，体积小巧，而且价格也比较便宜。另外，本系统还具有较高的扩展性，可以制作时钟，计算器，温度测量于一体，具有较强的实用价值。

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