基于51單片機(jī)的數(shù)字溫度報(bào)警器課程設(shè)計(jì)(已修改)
2025-06-01 13:29 本頁(yè)面
【正文】 1 摘要 ： 隨著傳感器在生產(chǎn)生活中更加廣泛的應(yīng)用，一種新型的數(shù)字式溫度傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的測(cè)試與控制得到了更快的開(kāi)發(fā)。本文設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī) AT89C52 的溫度檢測(cè)及報(bào)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)將溫度傳感器 DS18B20 接到單片機(jī)的一個(gè)端口上，單片機(jī)對(duì)溫度傳感器進(jìn)行循環(huán)采集。將采集到的溫度值與設(shè)定的上下限進(jìn)行比較，當(dāng)超出設(shè)定范圍的上下限時(shí)，通過(guò)單片機(jī)控制的報(bào)警電路就會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)了本次課程設(shè)計(jì)的要求。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)和布線簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、抗干擾能力較強(qiáng)、性?xún)r(jià)比高、擴(kuò)展方便，在工農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的溫度檢測(cè)中有廣闊 的應(yīng)用前景。 本次課程設(shè)計(jì)的測(cè)量范圍為 0℃ 99℃ ，測(cè)量誤差為 177。 2℃ 。 關(guān)鍵字 ： 溫度傳感器、單片機(jī)、報(bào)警、 數(shù)碼管顯示 一、概述 本次設(shè)計(jì)可以應(yīng)用到許多我們用過(guò)的軟件設(shè)計(jì)，將前面所學(xué)的知識(shí)融匯在一起實(shí)現(xiàn)溫度監(jiān)測(cè)及其報(bào)警的功能，來(lái)提醒農(nóng)民當(dāng)前大棚內(nèi)溫度是否適合農(nóng)作物的生長(zhǎng)。 電子技術(shù)是在十九世紀(jì)末、二十世紀(jì)初開(kāi)始發(fā)展起來(lái)的新興技術(shù)，在二十世紀(jì)發(fā)展最迅速，應(yīng)用最廣泛，成為近代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要標(biāo)志。 隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，電子技術(shù)在日常生活中得到了廣泛的應(yīng)用，各類(lèi)轉(zhuǎn)換電路的不斷推出以及電子產(chǎn)品的快速更新，電 子技術(shù)已成為世界發(fā)展和人們生活中必不可少的工具。 本次課設(shè)應(yīng)用 Protues 軟件設(shè)計(jì)一個(gè)溫度檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，用溫度傳感器 DS18B20 采集大棚內(nèi)的溫度，當(dāng)大棚內(nèi)的溫度高于 30℃。 或低于 15℃。 時(shí)，電路發(fā)出報(bào)警信號(hào)并顯示當(dāng)前溫度，達(dá)到提醒農(nóng)民的效果。 本次課設(shè)要求設(shè)計(jì)一個(gè)溫度監(jiān)測(cè)報(bào)警顯示電路，要求溫度范圍： 0℃ 99℃ ； 測(cè)量誤差為 177。 2℃ ； 報(bào)警下限溫度為： 15℃ ； 報(bào)警上限溫度為： 30℃ 。 二、方案論證 設(shè)計(jì)一個(gè)用于溫室大棚溫度 監(jiān) 測(cè)系統(tǒng) 。 大棚農(nóng)作物生長(zhǎng)時(shí)，其溫度不能太低，也不能太高，太低或太高均不適合農(nóng)作物生長(zhǎng) 。該系統(tǒng)可實(shí)時(shí) 測(cè)量、 顯示大棚的溫度，當(dāng)大棚溫度超過(guò)農(nóng)作物生長(zhǎng)的溫度范圍時(shí)，報(bào)警提醒農(nóng)民。 方案一： 方案一原理框圖如圖 1 所示。 圖 1 大棚溫度檢測(cè)系統(tǒng)的原理框圖 方案二： 方案二原理框圖如圖 2 所示。 溫度電壓轉(zhuǎn)換電路 信號(hào)調(diào)理電路 A/D 轉(zhuǎn)換電路 雙限報(bào)警電路 譯碼顯示電路 Tx 2 AT89C52單片機(jī) 數(shù)字溫度傳感器 雙限報(bào)警系統(tǒng) 譯碼顯示電路 圖 2 方案二原理框圖 本設(shè)計(jì)采用方案二，設(shè)計(jì)電路較為簡(jiǎn)單不復(fù)雜且硬件實(shí)現(xiàn)及調(diào)試比方案一理想，比較容易實(shí)現(xiàn)，性?xún)r(jià)比較高。 三、電路設(shè)計(jì) 單 片機(jī)是一種集成 電路芯片，是采用超大規(guī)模集 成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器 CPU 隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM、只讀存儲(chǔ)器 ROM、多種 I/O 口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器 /計(jì)時(shí)器等功能集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 本次課程設(shè)計(jì)中選用AT89C52 式單片機(jī)，其最小系統(tǒng)主要由電復(fù)位、振蕩電路組成。 單片機(jī)的最小系統(tǒng)如圖 3所示。 單片機(jī)的復(fù)位電路原理是在單片機(jī)的復(fù)位引腳 RST 上電阻和電容，實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位。當(dāng)復(fù)位電平持續(xù)兩個(gè)時(shí)鐘周期以上時(shí)復(fù)位有效。復(fù)位電路由按鍵復(fù)位和上電復(fù)位兩部分組成， 上電復(fù)位是在復(fù)位引腳上 連接一個(gè)電容到 VCC，再連接一個(gè)電阻到 GND；按鍵 復(fù)位是在復(fù)位電容上并聯(lián)一個(gè)開(kāi)關(guān)，當(dāng)開(kāi)關(guān)按下時(shí)電容被放電、 RST 也被拉到高電平，而且由于電容的充電，會(huì)保持一段時(shí)間的高電平來(lái)使單片機(jī)復(fù)位。 AT89C51 單片機(jī)使用 12MHZ 的晶振最為振蕩源，由于單片機(jī)內(nèi)部有振蕩電路，所以外部只要連接一個(gè)晶振和兩個(gè)電容即可，電容一般在 15pF 至 50pF 之間。外部晶振結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部電路產(chǎn)生單片機(jī)所需的時(shí)鐘頻率 。 圖 3 單片機(jī)最小系統(tǒng) 3 的設(shè)計(jì) 溫度采集電路部分，采用數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 進(jìn)行溫度采集。 DS18B20 是 DALLAS公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳 感器，具有 3 個(gè)引腳；溫度側(cè)量范圍為 55℃ — +125℃ ，測(cè)量精度為 ℃ ；被測(cè)溫度用符號(hào)擴(kuò)展的 16 位數(shù)字量方式串行輸出； CPU 只需用一個(gè)端口線就可以與 DS18B20 通信。 溫度采集電路 如圖 4 所示。 圖 4 溫度采集電路 顯示報(bào)警電路的設(shè)計(jì) LED 數(shù)碼管與單片
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