单片机温度报警器.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流单片机温度报警器.精品文档.毕 业 (设 计) 论 文题目： AT89C2051单片机温度报警器 系部： 电子信息工程系 专业： 应用电子技术 班级： XXX 姓名： XXX 指导教师： XXX XX职 业 技 术 学 院目 录摘 要2关键词2Abstract3Keywords4一、功能说明5二、电路操作说明5三、电路原理图6四、温度采集模块设计7（一）硬件电路设计7（二）软件设计8五、设计要求9六、设计方案9七、系统框图10致谢11参考文献12摘 要温度是一个十分重要的物理量，对他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。本温度报警器的设计与制作，阐明了该装置进行设计与制作的具体过程及方法。这种温度报警器结构简单，可操作性强，应用广泛。工作时，温度测量范围为-55ºC到125 ºC当前环境温度若超过设定的高温临界温度，由单片机发出报警信号，防止因温度升高而带来的不必要的损失。现代社会是信息社会，随着安全化程度的日益提高，机房作为现代化的枢纽，其安全工作已成为重中之重，机房内一旦发生故障，将导致整个系统瘫痪，造成巨大的损失很社会影响。造成高温火灾有：电气线路短路、过载、接触电阻过大等引发高温或火灾；静电产生高温或火灾；雷电等强电侵入导致高温或火灾；最主要是机房内电脑、空调等用电设备长时间工作，导致设备老化，空调发生故障，而不能降温；因此机房内所属的电子产品发热快，在短时间内机房温度升高超出设备正常温度，导致系统瘫痪或产生火灾，这时温度报警系统就会发挥应有的功能。本文介绍的是采用温度传感器DS18B20的温度报警器，自动测量当前环境温度，由单片机AT89C2051控制，并通过三位7段数码管显示，若当前环境温度超过此温度，系统发出报警。关键词：单片机 温度报警器 温度传感器 发光二极管 温度显示Abstract Temperature is a very important physics, measurement and control of his have very important sense, with modern industrial and agricultural technology and the development of environment for people's life rise, people also urgently need detection and control the temperature. This temperature alarm design and production, it is expounded that the device for the design and production of specific processes and methods. This temperature alarm simple structure, the maneuverability is strong, wide application. Work, temperature measurement range for - 55 DHS C to 125 DHS environmental temperature if exceed the C the current set of microcomputer temperature critical temperature, issued a warning signal, caused by temperature to prevent unnecessary losses.The modern society is the information society, as secure degree of increasing, room - as modern hub, its work safety has become a top priority, the telecom room once breaks down, will cause the entire system paralyze, caused great damage very social influence.A: high temperature fire caused by electrical wiring short circuit, overload, contact resistance too high temperature or triggered fires; Electrostatic generation high temperature or fire; Lightning invasion as lead to high temperatures or fire &high; Most major is the telecom room computers, air-conditioners etc electrical equipment working for a long time, resulting in equipment aging, air conditioning, and cannot cooling fault; Therefore the telecom room belongs to electronic products fever faster, in a short time, room temperature beyond normal temperature, cause the system equipment or produce fire, then paralyzed temperature alarm system will play its function.This paper is to use temperature sensor DS18B20 temperature alarm, automatic measuring current environmental temperature by a single chip microcomputer AT89C2051 control, and through three seven segment digital pipe display, if the current environmental temperature over this temperature, system warning.Keywords:Microcontroller Temperature alarm Temperature sensor leds Temperature display一、功能说明该温度报警器电路是由18B20温度传感器作为温度传感器材，由AT89C2051 单片机进行数据处理，由0.56寸的三位共阳数码管显示温度值。可由电脑USB接口供电，也可外接6V16V的直流电源。温度显示（和控制）的范围为：-55ºC到125 ºC之间，精度为1ºC，也就是显示整数。如果设定报警的温度为20ºC，则当环境温度达到21ºC时，报警发光二极管发光，同时继电器动作。如果不需要对温度控制（报警），可以将报警温度值设置高些。如果控制的是某局部的温度，可将18B20用引线引出，但距离不宜过大，注意其引脚绝缘。二、电路操作说明如电路正常，接通电源后，只显示“ºC”符号，无温度值；按下AN3，先显示上次存贮下来的设定温度（报警控制）值，然后再显示环境温度值，并随环境温度的变化而变化；再按一下AN3，温度数字闪烁，待调节；接着按AN1或AN2：按AN1为报警温度值变大，最大为125ºC；按AN2为报警温度值变小 ，最小为-55ºC；调好后再按一下AN3，调好的报警温度值被存贮，数码管又显示环境温度。当温度达到存贮的报警值时，电路发出报警信号和动作。三、电路原理图四、温度采集模块设计（一）硬件电路设计本温度报警器采用美国DALLAS公司生产的单线数字温度传感器DS18B20（如图3.1），可以把温度信号直接转换成串行数字信号工微机处理，是模数转换器件，而且读DS18B20信息或写DS18B20信息仅需要单线接口，使用非常方便；其测温范围55125，在-10+85时精度为±0.5，可编程的分辨率为912位，对应的可分辨温度分别为0.5、0.25、0.125和0.0625，可实现高精度测温在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字，速度更快；同时DS18B20在使用中不需要任何外围元件（仅需一个4.7K的上拉电阻），全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内，硬件电路十分简单。图3.1 DS18B20DS18B20测温原理如图3.2所示。图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器被置在55所对应的一个基数值。计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，计数器1的预置将重新被装入，计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。图3.2中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正计数器1的预置值。本设计中利用单片的P1.6脚与DS18B20的DQ脚相连，进行数据的传送，如图3.3所示。DS18B20测温原理 （二）软件设计DSl8B20必须严格按照单总线通信协议，以保证数据的完整性。该协议定义了几种时隙类型：初始化、应答、写1、写0、读1、读0。除了应答时隙所有这些时隙都是有主机发出。总线上所传输的所有命令和数据都是字节的低位在前。（1）初始化时隙复位时隙和应答时隙。在初始化过程中，主机发送复位脉冲(最短为480s的低电平信号)接着，释放总线并进入接收状态。当总线被释放后上拉电阻将总线拉高。DSl8B20在检测到总线的上升沿之后等待15-60us接着发出应答脉冲(低电平持续60-240 s)。（2）读和写时隙在写时隙期间，主机向DS18B20写入数据；而在读时隙期间，主机读入来自DS18B20的数据。在每一个时隙，总线只能传输一位数据。存在两种写时隙，即写1和写0。主机在写1时隙向DS18B20写入逻辑1。而在写0时隙向DS18B20写入逻辑0。所有写时隙至少需要60S，而且两次写l时隙之间至少需要lS的恢复时间。两种写时隙均以主机拉低总线开始。产生写1时隙：主机拉低总线后，必须在15uS内释放总线。然后由上拉电阻将总线拉至高电平。产生写0时隙：主机拉低总线后，必须在整个时隙期间保持低电平(至少60S）。在写时隙开始后的1 560 S期间，DSl8B20采样总线的状态。如果总线为高电，则逻辑1被写入DSl8B20；如果总线为低电平，则0逻辑被写入DSl8B20。 读时隙：DSl8B20只能在主机发出读时隙时才能向主机传送数据。所以主机在发出读数据命令后，必须马上产生读时隙，以便DSl8B20能够传送数据。所有读时隙至少60s，且在两次独立的读时隙之间至少需要1S的恢复时间。每次读时隙由主机发起，拉低总线至少1S。在主机发起读时隙之后，DSl8B20开始在总线上传送1或0。若DS18B20发送1，则保持总线为高电平；若发送O，则拉低总线。当传送0时，DSl8B20在该时隙结束时释放总线，再由上拉电阻将总线拉回空闲高电平状态。DS18B20发出的数据在读时隙下降沿起始后的1 5uS内有效，因此主机必须在读时隙开始后的15S内释放总线，并且采样总线状态。其程序流程图如下图所示。 DS18B20程序流程五、设计要求1.自动测量当前环境温度，并通过三位7段数码管显示；2.显示精度1；3.用发光二级管作为报警指示元件；4.当温度在设定范围内，发光二级管不亮。当温度超出这个范围时，发光二级管亮，继电器动作。六、设计方案该温度报警器的主要由温度传感器DS18B20,主控电路，段驱动数码管位驱动等部分组成.工作原理如下:1.传感器对当前环境温度进行采样得到与之对应的数字信号；2.将该数字信号送入单片机，经单片机处理后由七段数码管显示；3.键盘输入模块向单片机设定高温临界温度；4.当前环境温度若超过设定的高温临界温度，由单片机发出报警信号，发光二级管亮，并驱动继电器电路动作。七、系统框图致谢本课题在选题及研究过程中得到杨瑞俊老师的悉心指导。杨老师多次询问设计进程，并为我指点迷津，帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。他严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；他循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪同时也要感谢顾老师、裴老师等对我的教育培养。他们细心指导我的学习与研究。在此，我要向诸位老师深深地鞠上一躬。同时也向向各位学院领导表示诚挚的敬意和谢忱。非常感谢我在校所有同学三年来对我学习、生活的关心和帮助。最后，我要感谢我的小组成员，从遥远的家来到这个陌生的城市里，是你们和我共同维系着彼此之间兄弟般的感情，维系着寝室那份家的融洽。我们在一起完成了从选材、研究、挑选、制作、测试的所有过程，互相鼓励，发现问题并及时纠正。这个过程是幸苦并快乐的，一切就仿佛就在昨天。我们没有红过脸，没有吵过嘴，没有发生过任何不开心的事情。我们在一起的日子，我会记一辈子的。在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！参考文献1 沈红文.单片机应用系统设计实例与分析.北京：北京航空航天大学出版社，20032 徐惠民.单片机微型机原理接口及应用.北京：北京邮电大学出版社. 1999.23 搂然苗.李兴飞.51系列单片机设计实例.北京：北京航空航天大学出版社，20004 于海生.微型计算机控制技术.北京：清华大学出版社，19995 扬振江.流行单片机实用子程序及应用实例. 西安：西安电子科学技术出版社. 2002.36 周杭慈.单片机程序设计基础.北京：北京航空航天大学出版社，2003.5