智能温度报警系统设计--新

继续教育学院毕业设计（论文）题目：智能温度报警系统的设计院、系(站)：西安机电信息技师学院学科专业：机电一体化学生：曹帅学号：指导教师：2013年9月继续教育学院毕业设计（论文）题目：智能温度报警系统的设计院、系(站)：西安机电信息技师学院学科专业：机电一体化学生：曹帅学号：指导教师：2013年9月智能温度报警系统的设计摘要本论文介绍了一种以STC89C52RC单片机为核心的智能温度报警系统。以STC89C52单片机为主控制单元，以DS18B20为温度传感器的温度控制系统。该控制系统可以实时存储相关的温度数据。系统设计了相关的硬件电路和相关应用程序。硬件电路主要包括STC89C52单片机最小系统，测温电路、按键处理电路、数码管显示电路以及状态显示电路等。系统程序主要包括主程序，读出温度子程序，计算温度子程序、按键处理程序、数码管显示程序以及数据存储程序等。STC89C52RC单片机可以在宽范围的性能要求下实现高度集成，低成本的解决方案。而且该系统可由用户通过键盘自行设置所需要的温度，并由数码管显示电路实时显示被控温度及设定温度，使系统应用更加方便、直观。关键词：STC89C52单片机；DS18B20；显示电路目录1绪论..................................................11.1课题研究的背景..............................................11.2本课题所研究的内容..........................................12系统硬件设计..........................................32.1设计方案：...................................................32.1.1方案列举...............................................32.1.2方案论证：.............................................42.2STC89C52RC单片机简介........................................42.3STC89C52RC芯片的特性........................................52.4基于STC89C52RC的温度控制系统的总体设计.....................62.4.1系统硬件基本结构.......................................62.4.2STC89C52的复位电路....................................72.4.3键盘电路...............................................82.4.4温度传感器电路........................................102.4.5系统电源电路的设计....................................102.4.6报警电路..............................................112.4.7电路状态显示电路......................................122.4.8数码管显示电路........................................132.4.9设计总电路............................................143系统软件设计.........................................153.1应用程序模块整体设计........................................153.1.1系统资源分配.........................................153.2主程序及循环..............................................163.2.1温度读取子程序.......................................163.3按键与温度处理.............................................173.3.1按键处理子程序........................................173.3.2计算温度子程序........................................183.3.3显示数据刷新子程序....................................194系统调试及问题解决....................................214.1硬件电路调试...............................................214.2系统软件调试...............................................224.3系统联调...................................................23结论...................................................24致谢.................................................24参考文献............................................26附录1..................................................271绪论1.1课题研究的背景诸多领域的自动控制技术水平和自动化程度得到大幅度的提高。计算机的飞速发展和广泛的普及，使生产过程中温度控制系统的应用与研发得到了一个前所未有的黄金时期。随着大规模及超大规模集成电路的问世，计算机发展朝着更加智能、更加快速和小型化的方向前进。单片机的工业及日常应用达到了空前的高度。在温度采集、工业控制等方面更是如此。其根本原因就是单片机体积小、低功耗、低价、可靠的特点决定的。自从1980年以后。计算机测控技术发展日新月异，成为各大高校乃至国家发展的重点研究方向。温度控制是又是计算机测控技术中的重要分支。现代工业的生产朝着自动化，智能化的方向发展，温度测量控制是重要的一环，为实现工业生产的指标提供有效的参考。为提升社会效益、经济效益提高生产效率节能环保起到了重要的保障。工业现场的温度检测以及控制是微机测控的重要学科，微机测控的迅猛发展正是为了适应工控现场和日常生活需要，在工业控制及生产中，将微机技术，软件技术以及自动控制原理融入其中，并且设计出所需要的计算机控制系统。特别是以51单片机为核心的温度测量与控制系统的研究与应用在一定程度上提高了生活生产中对温度的控制水平。本次毕业设计就是基于单片机STC89C52温度控制系统的研究设计，通过本次毕业设计实践，使我认识到了单片机测控系统的广泛用途和使用方法，以及其工作的原理。如今工控及日常生活中的温度采集控制技术取得了日新月异的成就。随着现代工业生产以及电子技术的迅猛发展，特别是大规模集成电路与高性能微处理器的相继问世。1.2本课题所研究的内容由于工业控制领域对于温度采集控制的需要，其重要性也日益凸显。本设计采用单片机STC89C52设计了温度实时测量及控制系统。单片机STC89C52能够根据温度传感器DS18B20所采集的温度在数码管上实时显示。能够对温度实施有效的监控及控制。所有温度数据均通过数码管显示出来。系统可以根据时钟存储相关的数据。本次的毕业设计不仅仅使我们在计算机测控方面加深了学习，锻炼了实际动手能力。也使我对单片机实现微机测控有了一定的了解，也学习到了对于单片机编程的一些方法和心得体会。掌握了51单片机应用电路和硬件以及软件的设计思路、方法。2系统硬件设计2.1设计方案：2.1.1方案列举方案一：实验硬件电路框图如图2-1所示：图2-1方案1硬件电路框图此中方案直接选用模拟电路，该方法采用的是传统的一位式模拟控制回路，如上图所示。此系统采用模拟电路设计，其主要过程是通过电位器给出模拟温度值，经过过信号放大后与预先设定的数值进行比较。再通过信号放大之后执行型赢得报警操作。系统所得结果的精度不高并且调节动作频繁，系统误差大、不稳定，但是优点是电路简单、易于实现。而且系统受环境影响大，不能用数码显示，不能用键盘设定并且操作者与系统之间信息交流教难。方案二：硬件电路如图2-2所示：数据采集信号放大温度预设比较器信号放大固态继电器控制电路图2-2方案2硬件电路框图可以采用以51单片机为核心进行整个系统的管理、协调。该方案有隔离、A/D转换、测量和控制等部分。比第一种方案有设计灵活、精度高等特点。单片机软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现控制STC89C52RC单片机高速/低功耗/超强抗干扰等优点。用户应用程序空间为8K字节，片上集成512字节RAM。单片机系统可以用数码管显示外界温度的实际值，能用键盘输入设定值。本方案选用STC89C52RC芯片，可使系统整体结构更为简单。2.1.2方案论证：方案一的硬件电路所是以传统的模拟方式进行控制，虽然比较容易实现，但是精度不高，而且当温度改变时与方案二相比不灵活，调整比较难。而方案二采用以51单片机为控制系统的核心元器件，在此系统中，使用单片机具有很多优点，理想的控制效果，对于显示模块、报警模块的实现更为简单。杜宇报警限定值的设置也更方便。系统的精度也是模拟电路所不能比拟的。所以设计采用方案二。2.2STC89C52RC单片机简介STC89C52是宏晶公司出品的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K按键处理模块电源模块温度采集模块STC89C52RC单片机LED状态显示电路蜂鸣器报警电路数码管显示电路在系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，在传统的51系列单片机上进行改造使其具有许多新功能。在系统可编程Flash和灵巧的8位CPU使STC89C52为许多计算机控制系统提供高度灵活、行之有效的解决方案。STC89C52单片机具有512字节RAM，8k字节Flash，P0~P3一共32位输入输出端口，看门狗定时器功能，MAX810复位电路，3个16位定时器/计数器，内置4KBEEPROM，4个外部中断，一个7向量4级中断结构，全双工串行口。另外STC89C52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。第一种是空闲模式，RAM、定时计数器、串口和中断可以正常工作，但是CPU停止工作。第二种是掉电模式，RAM可以进行保存内容，但是单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。单片机最高运作的频率为35MHz，可以选择6T/12T两种模式。2.3STC89C52RC芯片的特性主要特性如下：1.增强型8051单片机，6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可以任意选择，指令代码完全兼容传统8051.2.单片机工作电压：5.5V～3.3V（5V单片机本设计采用）3.工作频率范围：0～40MHz，相当于普通8051的0～80MHz，实际工作频率可达48MHz4.用户应用程序空间为8K字节5.片上集成512字节RAM6.32个通用I/O端口，电路复位后P1/P2/P3/P4是准双向口（弱上拉），P0口是漏极开路输出，P0口作为总线扩展时不加上拉电阻，作为I/O口时需加上拉电阻。7.ISP/IAP模式下无需专用编程器和专用仿真器，可通过串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）使用ISP软件直接下载程序，数秒钟即可下载完成8.具有EEPROM功能9.具有看门狗功能10.有T0、T1、T2