2022年MCS单片机的温度报警装置的设计方案和开发.docx

《2022年MCS单片机的温度报警装置的设计方案和开发.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年MCS单片机的温度报警装置的设计方案和开发.docx（19页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、精品学习资源目录1.1 课题背景 11.2 温度报警装置的功能设计 1第 2 章 系统硬件设计 22.1 单片机 22.2 温度采集电路 22.2.1 DS18B20 介绍 22.2.2 技术性能描述 22.2.3 应用范畴 22.2.4 接线说明 32.2.5 DS18B20 内部结构图 32.2.6 DS18B20工作原理 32.2.7 DS18B20原理图 42.3.3报警电路设计 52.4 温度显示电路 62.4.1 LED数码管驱动 62.4.2 温度显示工作原理 63.1 软件设计思路 73.2 程序流程 73.3 程序内容编写 8第 4 章 结论错误！未定义书签；致谢错误！未定义

2、书签；参考文献 14英文翻译 14附录 16第 1 章 系统总体设计方案 12.3报警把握 52.3.1报警原理52.3.2三极管参数5基于 MCS-51单片机的温度报警装置的设计与开发曾修平欢迎下载精品学习资源物理与电子信息学院电子信息工程专业 07 级 指导老师：赖春红摘要： 设计了一个基于单片机把握的温度把握器系统；该系统接受 AT89S51 单片机为主把握核心，实现温度采集 ，传输； 整个系统硬件部分包括温度采样电路， DS18B20 转换器，按键电路，驱动电路， 7 段译码器， LED 数码显示器；在协作用 C 语言编制的程序使软件实现，实现温度温控功能 . 关键词：单片机；温度把握

3、； LED 数码显示英文翻译Based on SCM air conditioning 51 - MCS intelligent thermostat design anddevelopment CHENG Hou-linPhysics and Electronic EngineeringDept.ChongqingThreeGorgesUniversity, Wanzhou 404000 ABSTRACT This control circuit is 8051 single-chip processor core. The entire system hardware parts incl

4、uding temperature sampling circuit, ZiJiShi A/D converter circuit, drive circuit, buttons, sequential circuits, and 8 section decoder, LED digital display. In coordination with assembly language program that software, air conditioning temperature of the basic function of intelligent transformation.

5、This control circuit cost, function and practical, simple operation, and has certain practicalvalue.From three aspects, firstly is the description of the hardware circuit, Then the software design, Finally realizing function.KEY WORDSThe 8051 microcontroller, temperature control, LED digital display

6、第 1 章 系统总体设计方案1.1 课题背景电子技术的进展，特殊是随着大规模集成电路的产生，给人们的生活带来了根本性的变化，假如 说微型运算机的显现使现代的科学争辩得到了质的飞跃，那么单片机技术的显现就是给现代工业 把握测控领域带来了一次新的革命；目前，单片机在工业把握系统诸多领域得到了极为广泛的应 用；特殊是其中的C51 系列的单片机的显现，具有更好的稳固性，更快和更精确的运算精度，推动了工业生产，影响着人们的工作和学习；在现代社会中，温度报警装置不仅应用在工厂生产方面，其作用也表达到了各个方面，随着人们生活质量的提高，酒店厂房及家庭生活中都会见到温度报警装置，温度报警装置将更好的服务于社会

7、 . 而今，数字温度计等家用电器随着生产技术的进展和生活水平的提高越来越普及，一个简洁，稳固的温度报警系统能更好的适应市场；而本次设计就是要通过以 MCS-51系列单片机为把握核心，实现温度报警装置的设计；1.2 温度报警装置的功能设计通过温度传感器对空气进行温度采集，将采集到的温度信号传输给单片机，再由单片机把握数码欢迎下载精品学习资源数码管7 段译码温 度采 样电路数码管7 段译码STC89C52报 警电路数码管7 段译码驱 动电路蜂 鸣器管显示，并比较采集温度大于设定的报警温度，如大于设定的的报警温度单片机就会驱动报警电路进行报警；温度报警装置主要单片机，时序电路，温度采样电路，报警电路

8、，温度显示电路， 电源输入电路，驱动电路等组成；系统原理图见图 1 所示：欢迎下载精品学习资源2.1 单片机图 1 温度报警把握系统框图第 2 章 系统硬件设计欢迎下载精品学习资源由于空调温度把握器的核心就是单片机，单片机的选择将直接关系到把握系统的工作是否有效和和谐；本设计接受MCS-51系列的 STC89C52单片机，由于 STC89C52单片机应用广泛，性能稳固， 抗干扰才能强，性价比高；STC89C52包含了 8 位 CPU，片内振荡器， 8K 字节 Flash,512字节 RAM,2 个 16 位定时器，计数器，中断结构， I/O 接口等；可进行运算，定时等一系列功能；2.2 温度采

9、集电路2.2.1 DS18B20 介绍美国 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， 使用便利，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温存把握领域；2.2.2 技术性能描述特殊的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20 的双向通讯；测温范畴 55 125，固有测温辨论率0.5；支持多点组网功能， 多个 DS18B20 可以并联在唯独的三线上，最多只能并联8 个，假如数量过多，会使供电电源电压过低，从而造成信号传输的不稳固，实现多点测温；工作电源: 35V/DC ；在使用中不需要任何外围元

10、件，测量结果以912 位数字量方式串行传送；2.2.3 应用范畴该产品适用于冷冻库，粮仓，储罐，电讯机房，电力机房，电缆线槽等测温存把握领域；轴瓦， 缸体，纺机，空调，等狭小空间工业设备测温存把握；汽车空调、冰箱、冷柜、以及中低温干燥箱等；供热 /制冷管道热量计量，中心空调分户热能计量和工业领域测温存把握；欢迎下载精品学习资源2.2.4 接线说明特点特殊的一线接口，只需要一条口线通信多点才能，简化了分布式温度传感应用无需外部元件可用数据总线供电，电压范畴为3.0 V 至 5.5 V 无需备用电源测量温度范畴为-55 C 至+125 ；华氏相当于是 -67 F 到 257 华氏度 -10 C 至

11、+85 C 范畴内精度为 0.5 C 温度传感器可编程的辨论率为 912 位 温度转换为 12 位数字格式最大值为750 毫秒 用户可定义的非易失性温度报警设置应用范畴包括恒温把握，工业系统，消费电子产品温度计，或任何热敏捷系统描述该DS18B20 的数字温度计供应9 至 12 位（可编程设备温度读数；信息被发送到/从 DS18B20 通过 1线接口，所以中心微处理器与 DS18B20 只有一个一条口线连接；为读写以及温度转换可以从数据线本身获得能量，不需要外接电源； 由于每一个 DS18B20 的包含一个特殊的序号，多个ds18b20s 可以同时存在于一条总线；这使得温度传感器放置在许多不同

12、的地方；它的用途许多，包括空调环境把握，感测建筑物内温设备或机器，并进行过程监测和把握；2.2.5 DS18B20 内部结构图见图 2.1；图 2.1DS18B20内部结构图2.2.6 DS18B20 工作原理DS18B20 的读写时序和测温原理与DS1820 相同，只是得到的温度值的位数因辨论率不同而不同， 且温度转换时的延时时间由2s 减为 750ms； DS18B20 测温原理如图 2.1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转变，所产生的信号作为计数器2 的脉冲输入；计数器1 和温度寄存器被预置在

13、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 新开头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2.1 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；欢迎下载精品学习资源图 2.2DS18B20测温原理图2.2.7 DS18B20原理图要想使 DS18B20 进行精确的温度转换，I/O 线必需保证在温度转换期间供应足够的能量，

14、由于每个 DS18B20 在温度转换期间工作电流达到1mA ，当几个温度传感器挂在同一根I/O 线上进行多点测温时，只靠10K 上拉电阻就无法供应足够的能量，会造成无法转换温度或温度误差极大；因此，图2.3 电路只适应于单一温度传感器测温情形下使用，不适宜接受电池供电系统中；并且工作电源 VCC 必需保证在 5V ，当电源电压下降时，寄生电源能够吸取的能量也降低，会使温度误差变大；图 2.3DS18B20原理图欢迎下载精品学习资源2.3 报警把握2.3.1 报警原理报警把握电路由 IO 口把握 PNP三级管驱动蜂鸣器发出声响，当温度大于20 度是 IO 口将对 PNP的基极产生一个低电平，此时

15、PNP起开关作用闭合蜂鸣器发出声响；2.3.2 三极管参数8550 三极管引脚图 2.4 ，它一种常用的一般三极管；是一种低电压, 大电流 , 小信号的PNP型硅三极管集电极 - 基极电压 Vcbo： -40V，工作温度： -55 to +150，主要用途：开关应用，射频放 大；图 2.3PNP8550管脚图2.3.3 报警电路设计见图 2.4图 2.4 报警装置电路设计欢迎下载精品学习资源2.4 温度显示电路2.4.1 LED数码管驱动8550 驱动介绍：在驱动电路部分我使用了 8 位三极管作为数码管的 8 个段选阳极输入，单片机的IO 口作为数码管的阴极输入，这样设计的主要目的是单片机的

16、IO 口驱动力较低，而吸取电流的才能较强，所以利用这一特点实现使用三极管 PNP实现大电流输出，用 IO 接收回路电流；2.4.2 温度显示工作原理温度显示电路如图2.5 所示：由 8 个 8550 三极管和 1 片七段四位数码管组成，数码管接受共阳级接法； 8 个三极管分别接BCD 的 a-h,段选信号由 STC89C52 的 P2 口供应，数码管显示位选由STC89C52 的 P1 口的输出准备；图 2.5 显示电路欢迎下载精品学习资源3.1 软件设计思路软件设计的任务包括启动温度转换、读温度转换结果、设置温度、温度比较、报警等，其中启动温度转换、读温度转换结果、判定温度等工作在主程序中完

17、成，温度把握在主函数程序中完成， 即每隔一段时间对比测量温度与设定温度之间的大小关系，依据对比结果给出把握信号，把握是否发出声音信号 ；3.2 程序流程主程序流程图如图3.1 所示；图 3.1 主程序流程图欢迎下载精品学习资源3.3 程序内容编写/主函数void main/t_变量 int t_=0 ；/等待温度传感器的初始值消逝以免错误判定/tmp 函数返回值为实际温度乘10 的一个参数/800 是 80 度 初始化是会产生个85 度参数whiletmp500/温度转换tmpchange ；/读值t_=tmp ；do/温度转换tmpchange；t_=tmp ；/对温度进行显示display

18、t_ ；/把握蜂鸣器报警fengmingt_/10 ；/ 留意 t_为 温度 *10 的参数while1 ；/显示部分uchar code table=/ 数码管 位选 03 0xfe,0xfd,0xfb,0xf7 ；uchar code table0=/不带小数点的09 0x88,0xdb,0x94,0x91,0xc3, 0xa1,0xa0,0x9b,0x80,0x81 ；uchar code table1=/ 带小数点的 09 0x08,0x5b,0x14,0x11,0x43,0x21,0x20,0x1b,0,0x01 ；欢迎下载精品学习资源/参数声明uchar num1,num2,num

19、3 ； / 临时变量用来存数的各个位置/LCD 延时函数void delay0uint zuint x,y ；forx=z ；x0 ；x- fory=110 ； y0 ； y-；/显示函数void displayuint datadP0=table0 ；/ 位选为第一个数码管ifflag=1/ 判定为零下温度P2=0xf7 ；/为零下度数 第一个数码管显示负号delay06 ；flag=0 ；P0=0xff ；elseP2=0x88 ；/ 为零上时 显示 0 为标志位delay06 ；P0=0xff ；P0=table1 ；/ 位选为其次个数码管num1=datad/100 ；/ 分别出十位P

20、2=table0num1 ；/ 显示温度的十位delay06 ；P2=0xff ；P0=table2 ；/ 位选为第三个数码管num2=datad/10%10 ； /分别出个位P2=table1num2 ；/显示温度个位delay06 ；P2=0xff ；P0=table3 ；/ 位选为第四个数码管num3=datad%10 ；/分别出小数点后一位欢迎下载精品学习资源P2=table0num3 ；/显示小数点delay06 ；P2=0xff ；/温度读取/发送初始化及复位信号void dsresetvoid/DS18B20 初始化uint i ；DS=0 ；i=103 ；whilei0i- ；

21、DS=1 ；i=4 ；whilei0i- ；/read a bit 读一位bit tmpreadbitvoiduint i ；bit dat ；/i+ for delay小延时一下DS=0 ；i+ ；DS=1 ；i+ ；i+ ；dat=DS ；i=8 ；whilei0i- ；return dat ；/read a byte date 读一个字节uchar tmpreadvoiduchar i,j,dat ；dat=0 ；fori=1 ；i=8 ；i+j=tmpreadbit ；/读出的数据最低位在最前面，这样刚好欢迎下载精品学习资源/一个字节在 dat 里dat=j1 ；/将一个字节数据返回r

22、eturndat ；/write a byte to ds18b20/写一个字节到 DS18B20 里void tmpwritebyteuchar datuint i ；uchar j；bit testb；forj=1 ；j1 ；iftestb/write 1写 1 部分DS=0 ；i+ ；i+ ；DS=1 ；i=8 ；whilei0i- ；elseDS=0 ；/write 0写 0 部分i=8 ；whilei0i- ；DS=1 ；i+ ；i+ ；/DS18B20 begin change发送温度转换命令void tmpchangevoiddsreset；/ 初始化 DS18B20delay1

23、 ；/ 延时欢迎下载精品学习资源tmpwritebyte0xcc ； /跳过序列号命令tmpwritebyte0x44 ； / 发送温度转换命令/get the temperature 获得温度uint tmpfloat tt ；uchar a,b；dsreset；delay1 ；/ 发送读取数据命令tmpwritebyte0xcc ；tmpwritebyte0xbe ；/ 连续读两个字节数据a=tmpread ；b=tmpread ；/two bytecompose a int variable/ 两字节合成一个整型变量；temp=b；temp=20 buzzer=0 ；elsebuzzer

24、=1 ；总结本次设计主要接受的是STC89C52单片机，该单片机的稳固性比较 好，编程简洁，功能易实现；仍可以接受其它系列的单片机，比如AVR， EMC， PIC 等单片机；经过将近三周的单片机课程设计，最终完成了我的温度报警的设计，虽然没有完全达到设计要求，但从心底里说，仍是高兴的，到底这次设计把实物都做了出来，兴奋之余不得不深思呀！在本次设计的过程中，我发觉许多的问题，虽然以前仍做过这样的设计但这次设计真的让我进步了许多，单片机课程设计重点就在于软件算法的设计，需要有很神奇的程序算法，虽然以前写过几次程序，但我觉的写好一个程序并不是一件简洁的事；第一，在电路调试方面，在老师和同学的帮忙和争

25、辩下，我先把每一个外围电路的工作原理弄懂了，对它的工作电压电流核实，然后我在试验板上把实际的电路连接起来，加上实际的电源，一个一个的调试， 发觉它的确能够正常工作时在做下一步；在电路印制板设计方面：我设计的是用了两个电路板来实现，一个是最小系统板，是在前期的学习中弄好的，为了不铺张资源，所以这次就用于设计中；一块电机驱动板，利用三极管的导通截止来驱动电机的转动；其中最值得提的就是我们考虑了电机在启动时电流不足，会给传感器造成影响，因此我们接受了电流较大的电源供电，用三端稳压芯片完成；使电路特殊稳固，在用PROTEL99制作印制板的时候，我考虑到了小车的实际情形，我做板就尽量小；使整个电路板作到

26、了小巧玲珑，但是线路却有些细了，只有0.8mm，制作工艺也不行，简洁显现老化的现象，因此这个地方仍需要改进；在程序调试方面也遇到各种问题，单独调试每个模块程序时能正常工作，但把它们组合连在一起的时候有的模块就不正常工作；这也是我们设计中需要改进的；然而本设计仍然存在不少不完善和有待改进的地方，因此在今后的各种设计中，都会连续考虑这些问题并力图解决；欢迎下载精品学习资源致谢在本论文的完成过程中，第一要感谢我的指导老师赖春红老师，在她的尽心指导和无微不至帮忙下，才能顺当完成这次设计；赖老师为论文的课题争辩供应了许多指导性看法，对论文的撰写，修改供应了许多具体的指导和帮忙；在此，同学诚意表示感谢：“

27、老师，您辛苦了！”此外仍要感谢我的同学和寝室兄弟们，是他们在我生活和学习上赐予了许多无私的帮忙，值此机会，我向你们说声感谢！此外，就要感谢评阅老师对本论文进行的认真评阅和批判指正；最终，向全部赐予我关怀和帮忙的师长和同学们表示诚意的感谢！参考文献1 何立民 .单片机应用系统设计M. 北京：清华高校出版社，20052 吴金戎 . 8051单片机实践与应用 M. 北京 : 清华高校出版社，20053 胡斌. 图表细说电子元器件 M. 北京：电子工业出版社， 20054 王福瑞 . 单片微机测控系统设计大全M. 北京：电子工业出版社， 20065 姜志海. 电片机原理及应用 M. 北京：电子工业出版

28、社， 20056 黄正祥，邓怀雄，郭延文，周书.基于 MCS-51单片机的温度把握系统J.现代电子技术， 2005， 6： 20-217 李伙友 . 基于 MCS-51 的温度把握器的设计 J.龙岩学院学报，2006，246:16-188 关平，刘红，林强 . 可实现的基于MCS-51单片机的恒温把握系统的设计J.自动化技术与应用， 2021， 2710 ： 108-110英文翻译Based on SCM air conditioning 51 - MCS intelligent thermostat design anddevelopment CHENG Hou-linPhysics and

29、 Electronic EngineeringDept.ChongqingThreeGorgesUniversity, Wanzhou 404000欢迎下载精品学习资源ABSTRACT This control circuit is 8051 single-chip processor core. The entire system hardware parts including temperature sampling circuit, ZiJiShi A/D converter circuit, drive circuit, buttons, sequential circuits, a

30、nd 8 section decoder, LED digital display. In coordination with assembly language program that software, air conditioning temperature of the basic function of intelligent transformation. This control circuit cost, function and practical, simple operation, and has certain practical value.From three aspects, firstly is the description of the hardware circuit, Then the software design, Finally realizing function.KEY WORDS The 8051 microcontroller, temperature control, LED digital display欢迎下载精品学习资源附录欢迎下载