【正文】 中國地質(zhì)大學(xué) （武漢） —— 基于 C51 單片機(jī)的數(shù)字溫度報警器的設(shè)計 指導(dǎo)老師 ： 姓 名： 鵬 班 級： 學(xué) 號 ： 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 院 系 ： 機(jī)電學(xué)院 日 期： 1 基于單片機(jī)的數(shù)字溫度報警器的設(shè)計 摘要： 隨著現(xiàn)代信息化技術(shù)的飛速發(fā)展和傳統(tǒng)工業(yè)改造的逐步實現(xiàn)，能獨立工作的溫度檢測系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于各種不同的領(lǐng)域。 本次課程設(shè)計是基于 AT89C51 單片機(jī)進(jìn)行溫度傳測定及報警等功能的設(shè)計，利用數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 的測溫系統(tǒng)，通過 LED 數(shù)碼管和 LCD 液晶顯示屏同時顯示實時溫度和報警預(yù)設(shè)溫度，報警指示通過蜂鳴器的聲音和 16X16 點陣屏同時報警 ， 并能采取降溫措施 （直流電動機(jī)啟動）。 同時本次設(shè)計的報警溫度采用鍵盤輸入的方式 ， 確保各種報警溫度可以方便的設(shè)定和調(diào)節(jié) 。 本次課程設(shè)計的 系統(tǒng)電路簡單、操作簡便，能任意設(shè)定報警溫度，系統(tǒng)具有可靠性高、成本低、功耗小等優(yōu)點。 關(guān)鍵詞 ： 單片機(jī)、溫度檢測、 AT89C5 DS18B20 2 目錄 基于單片機(jī)的數(shù)字溫度報警器的設(shè)計 .........................................................................1 一、 引言： .................................................................................................................3 二、 設(shè)計方案 .............................................................................................................3 1. 基本要求 .............................................................................................................3 2. 擴(kuò)展功 能 .............................................................................................................3 3. 方案選定 .............................................................................................................3 4. 總體設(shè)計方案 ....................................................................................................4 三、 功能模塊分析 ....................................................................................................4 1. 復(fù)位電路 .............................................................................................................4 2. 鍵盤電路 .............................................................................................................5 3. DS18B20 溫度檢測電路 ....................................................................................6 4. 顯示電路 .............................................................................................................7 5. 報警電路 ...........................................................................................................10 6. 降溫風(fēng)扇電路 ..................................................................................................10 四、 軟件設(shè)計分析 ..................................................................................................11 1. 主函數(shù)模塊 .......................................................................................................11 2. 溫度檢測模塊 ..................................................................................................12 3. 鍵盤掃描模塊 ..................................................................................................13 4. LCD 液晶顯示模塊 ...........................................................................................14 5. 中斷模塊 ...........................................................................................................15 五、 課程設(shè)計體會 ..................................................................................................15 附錄： .............................................................................................................................18 3 一、 引言： 隨著人們生活水平的不斷提高，單片機(jī)控制無疑是人們追求的目標(biāo)之一，它所給人帶來的方便是不可否定的，各種數(shù)字系統(tǒng)的應(yīng)用也使人們的生活更加舒適。數(shù)字化控制、智能控制為現(xiàn)代人的工作、生活、科研等方面帶來方便。其中數(shù)字溫度計就是一個典型的例子。 數(shù)字溫度計與傳統(tǒng)的溫度計相比，具有讀數(shù)方便、測溫范圍廣、測溫精確、功能多樣話等優(yōu)點。其主要用于對測溫要求準(zhǔn)確度比較高的場所，或科研實驗室使用，該設(shè)計使用 STC89C51 單片機(jī)作控制器，數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 測量溫度，單片機(jī)接受傳感器輸出，經(jīng)處理用 LED數(shù)碼管和 LCD液晶 屏實現(xiàn)溫度值顯示。 二、 設(shè)計方案 1. 基本要求 實現(xiàn)實時溫度顯示，測溫范圍 55℃ ~~+125℃ 。報警通過揚(yáng)聲器和發(fā)光二極管顯示。 2. 擴(kuò)展功能 任意設(shè)定設(shè)置溫度報警，通過鍵盤直接設(shè)定溫度， 設(shè)定報警溫度通過 LCD 液晶屏顯示。 報警同時采取 風(fēng)扇降溫措施 。 3. 方案選定 本次課程設(shè)計在實驗室進(jìn)行 ， 基于現(xiàn)有的實驗器材 ， 本次選用 DS18B20 溫度傳感器作為溫度測量傳感器 ，此傳感器為單總線數(shù)字溫度傳感器，起體積小、構(gòu)成的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，它可直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號給單片機(jī)處理，即可實現(xiàn)溫度顯示。 另外 DS18B20 具有 3 引腳的小體積封裝，測溫范圍為 55℃ ~+125℃攝氏度，測溫分辨率可達(dá) 攝氏度，其測量范圍與精度都能符合設(shè)計要求。 4 4. 總體設(shè)計方案 圖 ： 總體設(shè)計 三、 功能模塊分析 1. 復(fù)位電路 復(fù)位操作是為了完成單片機(jī)內(nèi)部電路的初始化，使單片機(jī)從一種確定的狀態(tài)開始運(yùn)行。當(dāng) AT89C51 單片機(jī)的復(fù)位引腳 RST 出現(xiàn) 2 個機(jī)器周期以上，單片機(jī)就完成了復(fù)位操作。如果 RST 持續(xù)為高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài) [1]。 復(fù)位通常有 2 種基本形式：上電復(fù)位和開關(guān)復(fù)位。上電復(fù)位要求要求接通電源后，自動實現(xiàn)復(fù)位操作。開關(guān)復(fù)位要求在電源接通的條件下，在單片機(jī)運(yùn)行期間，用按鈕開關(guān)操作使單片機(jī)復(fù)位。本次采用的是常用的上電且開關(guān)復(fù)位電路，電路如下圖所示： 圖：復(fù)位電路 C1R1R2SR S TV C C 5 上電后，由于電容充電，使 RST 持續(xù)一段高電平時間。當(dāng)單片機(jī)已在運(yùn)行之中時，按下復(fù)位鍵也能使 RST 持續(xù)一段時間的高電平，從而實現(xiàn)上電且開關(guān)復(fù)位的操作。通常選擇 C=10~30μ F， R=10~1000Ω。復(fù)位操作使單片機(jī)進(jìn)入初始化過程，其中包括使程序計數(shù)器 PC=0000H， P0~P3=FFH,SP=07H,其它寄存器處于零。 2. 鍵盤電路 本 次使用實驗儀提供的 一個 6 4 的小鍵盤，向列掃描碼地址 (0X002H)逐列輸出低電平，然后從行碼地址 (0X001H)讀回。如果有鍵按下 ,則相應(yīng)行的值應(yīng)為低 ,如果無鍵按下，由于上拉的作用，行碼為高。這樣就可以通過輸出的列碼和讀取的行碼來判斷按下的是什么鍵。在判斷有鍵按下后，要有一定的延時，防止鍵盤抖動。地址中的 X 是由 KEY/LED CS 決定，參見地址譯碼。做鍵盤和 LED 實驗時，需將 KEY/LED CS 接到相應(yīng)的地址譯碼上。以便用相應(yīng)的地址來訪 問。例如將KEY/LED CS 信號接 CS0 上，則列掃描地址為 08002H，行碼地址為 08001H。列掃描碼還可以分時用作 LED 的位選通信號。 鍵盤在由單片機(jī)控制的溫度報警器系統(tǒng)中的主要作用是通過按鍵向單片機(jī)輸入指令，其中主要是輸入控制溫度的上下限，是人工控制單片機(jī)的主要手段。在此溫度報警系統(tǒng)由于使 用偉福試驗箱進(jìn)行設(shè)計，本次使用的偉福試驗箱的鍵盤原理圖如下所示： 圖：鍵盤掃描電路 6 3. DS18B20 溫度檢測電路 使用美國 Dallas 半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器 DS1820,支持 “一線總線”接口的溫度傳感器，在其內(nèi)部使用了在板（ ONB0ARD）專利技術(shù)。全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)?！耙痪€總線”獨特而且經(jīng)濟(jì)的特點，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念?，F(xiàn)在，新一代的 DS18B20 體積更小、更經(jīng)濟(jì)、更靈活。使你可以充分發(fā)揮“一線總線”的優(yōu)點。 同 DS1820 一樣， DS18B20 也支持“一線總線”接口，測量溫度范圍為 55176。 C～ +125176。 C，在 10～ +85176。 C 范圍內(nèi)，精度為177。 176。 C?，F(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提 高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)