基于51单片机温度报警器设计

安徽商贸职业技术学院毕业论文设计课题：基于51单片机温度报警器设计系部：学制：专业：姓名：学号：2013年10月20日目录一、摘要..................................................................1二、设计方案论证.........................................................2（一）系统主机选择..........................................................2（二）温度传感器选择.........................................................2（三）液晶选择..............................................................2（四）报警电路选择..........................................................3三、硬件电路设计.........................................................3（一）设计思路：............................................................3（二）总体设计方框图2-1：...................................................3（三）原理图................................................................4（四）单片机最小系统设计.....................................................5（五）AT89C52单片机芯片引脚功能介绍......................................5、6（六）测温电路设计..........................................................8（七）显示电路设计......................................................9、10（八）报警电路设计.........................................................10四、软件设计........................................................-10-（一）主程序流程图.....................................................-11-（二）测温程序.........................................................-11-（三）报警程序.........................................................-12-五、系统仿真........................................................-12-六、总结与体会......................................................-13-参考文献...................................................................................................-14-附录Ⅰ原理图..................................................................................................16-1-一、摘要在日常生活及工农业生产中经常要涉及到温度的检测及控制。像电力、化工、石油、冶金、航空航天、机械制造、粮食存储、酒类生产等领域内，温度常常是表征对象和过程状态的最重要的参数之一。比如，发电厂锅炉的温度必须控制在一定的范围之内；许多化学反应的工艺过程必须在适当的温度下才能正常进行；没有合适的温度环境，许多电子设备就不能正常工作，粮仓的储粮就会变质霉烂，酒类的品质就没有保障。因此，各行各业对温度的控制要求都越来越高。由此可见，温度的测量是非常重要的。本设计以单片机AT89C52为核心，通过温度传感器18B20将温度信号转换为电压信号，将温度信号传送给单片机通过温度处理程序，送LCD进行显示，最后温度可以直接由LCD读取。本文详细阐述了硬件每一部分，并给出硬件框图和系统原理图，以及显示温度用的软件程序，文中对所用到的主要器件做了较详细的介绍分析，本设计实现了温度的自动控制和报警功能。关键词18B20；传感器；AT89C52；单片机；温度；报警器-2-二、设计方案论证（一）系统主机选择本次设计选择的是Atmel公司的AT89C52，是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，与标准MCS-51指令系统及8052产品引脚兼容，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大AT89C52单片机适合于许多较为复杂控制应用场合。（二）温度传感器选择温度传感器是检测温度的器件，其种类最多，应用最广，发展最快。目前最市场山主要有热敏电阻、双金属片、集成化半导体温度传感器和热电偶四大类。本次设计中采用的是集成化半导体温度传感器DS18B20。DS18B20是美国DALLAS半导体公司继DS1820之后最新推出的一种改进型智能温度传感器。与传统的热敏电阻相比，他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9～12位的数字值读数方式。可以分别在93.75ms和750ms内完成9位和12位的数字量，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,温度变换功率来源于数据总线，总线本身也可以向所挂接的DS18B20供电，而无需额外电源。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、分辨率等方面较DS1820有了很大的改进，给用户带来了更方便的使用和更令人满意的效果。（三）液晶选择液晶显示器（LCD）的构造是在两片平行的玻璃当中放置液态的晶体，两片玻璃中间有许多垂直和水平的细小电线，透过通电与否来控制杆状水晶分子改变方向，将光线折射出来产生画面。LCD以其微功耗、体积小、重量轻、超薄型等诸多优点在袖珍式仪表和低功耗系统中得到越来越广泛的应用。本设计中，显示的内容比较简单（字母或者数字），因此选择字符型的显示模块-3-性价比高。这里采用LCD1602，它可以显示两行，每行16个字符，采用单＋5V电源供电，外围电路配置简单。（四）报警电路选择目前市场上存在各种各样的报警电路，比如声光触发、触摸断线出发、红外触发等等。一般来说，一个系统都需要设计一个报警电路，以提醒使用者当前系统所出现的错误或者需要引起操作者的注意。考虑本次设计的数字式温度表，只需要在测量的温度超出范围时，提醒使用者即可。因此，相应的报警电路不需要复杂的功能，只需采用一个蜂鸣器即可。三、硬件电路设计（一）设计思路温度只要在所设定的上下温度界限内，就会在显示设备中精确的显示出来，如果温度超过了所设定的温度界限，就发出报警声。能够及时向温度监控人员发出温度超限信息。便于温控人员及时的调整与控制。另外此温度控制器操作简单，体积小，灵敏度高，精度高。（二）总体设计方框图AT89C52单片机LCD显示采集驱动图2-1总体设计方框图方框图所示为数字温度控制器的单体设计方框图。其工作原理为：当该电路上-4-电工作以后，首先刷新显示（LCD），然后，温度传感器采集温度送单片机检查温度的高低，由单片机送出信号经过驱动电路送往显示电路。（三）原理图本系统中我们使用的原理图主要分为三部分，单片机部分、传感器电路部分、显示电路部分。图3-2为单片机最小系统的电路设计部分。图3-3为本系统温度检测传感器DS18B20的电路的设计。通过它来检测外部的温度的变化。图3-4为本系统的显示部分电路设计。通过LCD1602来显示测得的温度和系统的工作状态。图3-2原理图图3-3DS18B20原理图图3-41602液晶显示原理图（四）单片机最小系统设计单片机最小系统,或者称为最小应用系统,是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统.对51系列单片机来说,最小系统一般应该包括:单片机、晶振电路、复-5-位电路、按键输入、显示输出等。应用AT89C52单片机设计并制作一个单片机最小系统，达到如下基本要求：①具有上电复位和手动复位功能。②使用单片机片内程序存储器。③具有基本的人机交互接口：按键输入、LED显示功能。④具有一定的可扩展性，单片机I/O口可方便地与其他电路板连接。由于本次设计中并没有按键输入功能，严格来说，并不能称为最小系统，使用它来称呼只是为方便叙述。（五）AT89C52单片机芯片引脚功能介绍单片机的40个引脚大致可分为4类：电源、时钟、控制和I/O引脚。1.电源:⑴VCC-芯片电源，接+5V；⑵VSS-接地端；2.时钟:XTAL1、XTAL2-晶体振荡电路反相输入端和输出端。3.控制线:控制线共有4根，⑴ALE/PROG:地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲①ALE功能：用来锁存P0口送出的低8位地址②PROG功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲。⑵PSEN:外ROM读选通信号。⑶RST/VPD:复位/备用电源。①RST（Reset）功能：复位信号输入端。②VPD功能：在Vcc掉电情况下，接备用电源。⑷EA/Vpp:内外ROM选择/片内EPROM编程电源。①EA功能：内外ROM选择端。②Vpp功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，施加编程电源Vpp。4.I/O线80C51共有4个8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32个引脚。P3口还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号（属控制总线）。AT89C52芯片的封装有PLCC、PQFP以及DIP—40，本设计采用的是引脚双列直插式封装。其封装形式如(图3-5)。-6-图3-5AT89C52DIP-40封装5相关引脚及功能：P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口（引脚32～39），也即地址/数据总线复用口。一般在使用时，需外加上拉电阻。P1、P2、P3口：P1（引脚1～8）、P2（引脚21～28）、P3(引脚10～17）是带内部上拉电阻的8位双向I/O口。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器时，P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。P3口除了作为一般的I/O口线外，每个引脚都具有第二功能。RST：复位输入（引脚9）。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。ALE/PROG：（引脚30）当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。PSEN：程序储存允许（PSEN）输出（引脚29）是外部程序存储器的读选通信号。EA/VPP：外部访问允许。欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H—FFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。如EA端为高电平（接Vcc端），CPU则执行内部程序存储器中的指令。XTAL1：振荡器反相放大器的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。-7-图3-6振荡器6时钟电路时钟电路是单片机正常工作的基础，AT8