【正文】 2009屆畢業(yè)生2010屆畢業(yè)生畢業(yè)論文題 目： 基于單片機的智能溫度報警系統(tǒng) 院系名稱： 信息科學(xué)與工程學(xué)院 專業(yè)班級： 電子信息科學(xué)與技術(shù)06級1班 學(xué)生姓名： 周虎成 學(xué) 號： 20064360104 指導(dǎo)教師： 張慶輝 教師職稱： 副教授 2010年5月21日III摘 要溫度的檢測與控制是工業(yè)生產(chǎn)過程中比較典型的應(yīng)用之一，隨著傳感器在生產(chǎn)和生活中的更加廣泛的應(yīng)用，利用新型單總線式數(shù)字溫度傳感器實現(xiàn)對溫度的測試與控制得到更快的開發(fā)，本文設(shè)計了一種基于AT89S51的溫度檢測及報警系統(tǒng)。該系統(tǒng)將多個單總線溫度傳感器DS18B20并接在控制器的一個端口上,對各個傳感器溫度進行循環(huán)采集,將采集到的溫度值與設(shè)定值進行比較,當(dāng)超出設(shè)定的上限溫度時,通過ISD1420語音電路給出語音提示及報警信號。文中給出了單根數(shù)據(jù)線上擴展多個溫度傳感器的設(shè)計方法,并給出了系統(tǒng)實現(xiàn)的硬件原理圖及軟件流程圖。經(jīng)實驗測試表明,該系統(tǒng)測量精度高、抗干擾能力強、報警及時準(zhǔn)確,具有一定的參考價值。該系統(tǒng)設(shè)計和布線簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，抗干擾能力強，性價比高，擴展方便，在大型倉庫，工廠，智能化建筑等領(lǐng)域的多點溫度檢測中有廣闊的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞： 單片機 AT89S51 DS18B20 溫度顯示 報警信號Title The Intelligent Temperature Alarm System Based On MCU AbstractTemperature detection and control of industrial production process, one of the more typical applications, with sensors in production and life is more widely used, using a new singlebus digital temperature sensor to achieve the test and control the temperature more rapidly development, this paper is designed based on AT89S51 temperature detection and alarm systems. The system will be more than a singlebus temperature sensor DS18B20 and connected to a port on the controller, the temperature sensors on each loop collection, the temperature will be collected to pare with the set value, when the temperature exceeds the upper limit set , through the ISD1420 voice circuit gives voice prompts and alarm signal. In this paper, a single data lines extend multiple temperature sensor design methods and gives the system implementation of hardware and software flow diagram. The experimental tests show that this high accuracy, strong antiinterference ability, alarm timely and accurate, with a certain reference value. The system design and layout simple and pact structure, small size, light weight, antijamming capability, costeffective to expand convenience, in large warehouses, factories, construction and other areas of intelligent multipoint temperature measurement in a wide range of applications prospects. Keywords: singlechip microputer AT89S51 DS18B20 temperature display alarm signal目 次1概述 1 1 2 22 系統(tǒng)總體設(shè)計方案 3 3 系統(tǒng)的基本工作過程 43 溫度控制和語音報警系統(tǒng)硬件設(shè)計 4 溫度控制和報警主機 4 主控制單片機 4 AT89S51特點 4 AT89S51主要功能特性 5 溫度檢測和報警主機硬件電路設(shè)計 8 單片機復(fù)位鍵控制模塊 10 語音電路 11 ISD1420芯片簡述 11 芯片引腳介紹 12 芯片工作原理 12 芯片工作模式 13 語音電路設(shè)計 13 DS18B20芯片簡介 14 DS18B20性能特點與內(nèi)部結(jié)構(gòu) 14 DS18B20工作時序 15 DS18B20的操作協(xié)議 17 DS18B20序列號編碼 19 DS18B20的測溫原理 20 測溫系統(tǒng)的硬件工作原理 21 DS18B20注意事項 214軟件設(shè)計 22 設(shè)計思路 22 程序設(shè)計 23 24 24 24 24 255系統(tǒng)調(diào)試 25 硬件靜態(tài)的調(diào)試 25 軟件調(diào)試 26 模擬運行 28結(jié)論 29后記 30致謝 31參考文獻 32附錄 A 溫度檢測模塊圖 33附錄 B 語音報警模塊圖 34附錄 C 程序 341 概述 引言測量控制的作用是從生產(chǎn)現(xiàn)場中獲取各種參數(shù)，運用科學(xué)計算的方法，綜合各種先進技術(shù)，使每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)都能夠得到有效的控制，不但保證了生產(chǎn)的規(guī)范化、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本，還確保了生產(chǎn)安全。所以，測量控制技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于煉油、化工、冶金、電力、電子、其穩(wěn)定、安全、高效、經(jīng)濟等優(yōu)點十分突出，所以其應(yīng)用也十分廣泛。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，單片機在各個行業(yè)的應(yīng)用比較廣泛。單片機已經(jīng)無處不在、與我們生活息息相關(guān)，并且滲透到生活的方方面面。在家電行業(yè)也融入了單片機技術(shù)。早期的單片機都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因為簡單可靠而性能不錯獲得了很大的好評。此后在8031上發(fā)展出了MCS51系列單片機系統(tǒng)?；谶@一系統(tǒng)的單片機系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開始出現(xiàn)了16位單片機，但因為性價比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。90年代后隨著消費電子產(chǎn)品大發(fā)展，單片機技術(shù)得到了巨大的提高。隨著INTEL i960系列特別是后來的ARM系列的廣泛應(yīng)用，32位單片機迅速取代16位單片機的高端地位，并且進入主流市場。而傳統(tǒng)的8位單片機的性能也得到了飛速提高，處理能力比起80年代提高了數(shù)百倍。目前，高端的32位單片機主頻已經(jīng)超過300MHz，性能直追90年代中期的專用處理器，而普通的型號出廠價格跌落至1美元，最高端的型號也只有10美元。當(dāng)代單片機系統(tǒng)已經(jīng)不再只在裸機環(huán)境下開發(fā)和使用，大量專用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在全系列的單片機上。而在作為掌上電腦和手機核心處理的高端單片機甚至可以直接使用專用的Windows和Linux操作系統(tǒng)。單片機比專用處理器最適合應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)，因此它得到了最多的應(yīng)用。事實上單片機是世界上數(shù)量最多的計算機?，F(xiàn)代人類生活中所用的幾乎每件電子和機械產(chǎn)品中都會集成有單片機。手機、電話、計算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標(biāo)等電腦配件中都配有12部單片機。而個人電腦中也會有為數(shù)不少的單片機在工作。汽車上一般配備40多部單片機，復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上甚至可能有數(shù)百臺單片機在同時工作！單片機的數(shù)量不僅遠超過PC機和其他計算的綜合，甚至比人類的數(shù)量還要多。在本次設(shè)計中，我們研究一種溫度報警系統(tǒng)，它以在本次設(shè)計中，整個系統(tǒng)以AT89S51為核心，溫度傳感器DS18B20完成環(huán)境溫度轉(zhuǎn)換功能，用LED顯示當(dāng)前溫度，語音報溫用ISD1420集成塊。 文章簡介本課題研究設(shè)計一個AT89S51單片機溫度報警系統(tǒng)，設(shè)計出的電路能夠與AT89S51單片機配合實現(xiàn)具有溫度設(shè)置、溫度顯示和溫度報警等功能。整個系統(tǒng)以AT89S51為中央處理單元，利用DS18B20數(shù)字溫度傳感器對溫度信號進行采集，采集到的信號被送到AT89S51中，每隔一段時間進行溫度刷新并利用ISD1420高保真語音錄放模塊進行報溫，將采集到的溫度值與初始設(shè)定好的最高溫和最低溫進行比較，如果小于最低溫或大于最高溫則利用ISD1420進行報警。設(shè)計要求到電子線路，單片機原理等有關(guān)知識，并且將各種知識相互綜合于一體，完成設(shè)計任務(wù)。在這個智能溫度報警系統(tǒng)中，首先把環(huán)境的溫度通過單片機用LED顯示出來，使我們更加清晰的了解到所處的溫度。其次，對可控的溫度范圍也進行了調(diào)整。通過對溫度范圍的上下限的調(diào)節(jié)我們可以設(shè)定正常溫度范圍，當(dāng)環(huán)境溫度超過設(shè)定溫度范圍時，報警電路便會發(fā)出語音報警信號。 課題的總體要求和規(guī)劃（1）課題的總體要求要求研究設(shè)計一個以AT89S51單片機為核心的溫度報警系統(tǒng)。要求設(shè)計出的電路能夠完成溫度采集和信號處理任務(wù)，與單片機配合能夠?qū)崿F(xiàn)具有溫度設(shè)置、溫度顯示、溫度報警等功能。系統(tǒng)由溫度傳感器、單片機、語音報警和與LED顯示模塊等組成。要求研究實現(xiàn)溫度報警系統(tǒng)的工作原理，設(shè)計滿足要求的電子電路，完成設(shè)計的試驗、調(diào)試等任務(wù)，撰寫出符合規(guī)定要求的畢業(yè)設(shè)計報告。（2）系統(tǒng)總體設(shè)計規(guī)劃①硬件部分a. +5V電源；b. 220V交流電源；c. LCD顯示模塊ZY12864D；d. 溫度采集電路；e. LCD驅(qū)動電路；f. ZY1420語音錄放模塊；g. 單片機邊緣電路。②軟件部分a. 編寫溫度設(shè)定的選擇，且能在LED上顯示環(huán)境溫度；b. 在AT89S51單片機環(huán)境下進行模擬調(diào)試，最后通過下載軟件把程序下載到芯片上。然后檢查系統(tǒng)工作正常與否；c. 在LED數(shù)碼管能夠正常顯示環(huán)境溫度和實現(xiàn)溫度設(shè)定的選擇之后，進行溫度控制、顯示和語音報警的部分電路的設(shè)計工作；d. 如果溫度能夠?qū)崿F(xiàn)控制、顯示和語音報溫及報警，則設(shè)計任務(wù)就基本完成了。2 系統(tǒng)總體設(shè)計方案 溫度報警系統(tǒng)的總體設(shè)計溫度報警系統(tǒng)電路設(shè)計總體設(shè)計方框圖如圖21所示，控制器采用單片機AT89S51，溫度傳感器采用DS18B20，語音電路采用ISD1420,用2位LED數(shù)碼管以串口傳送數(shù)據(jù)實現(xiàn)溫度顯示。單元模塊功能如下：檢測電路由溫度傳感器DS18B20溫度傳感器是美國DALLAS半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn)９～１２位的數(shù)字值讀數(shù)方式。自動報警主機的核心器件是單片機，它是整個系統(tǒng)的心臟，由它來接受報警信號并控制協(xié)調(diào)各功能模塊的正常工作，考慮到系統(tǒng)的功能和經(jīng)濟性因素，采用的是當(dāng)今流行的性價比比較高的AT89C51。看門狗電路完成對系統(tǒng)電源電壓的監(jiān)測工作。語音電路采用美國ISD公司的高保真錄放一體化語音芯片ISD1420來完成報警時進行語音提示的預(yù)存工作，根據(jù)警情的不同進行相應(yīng)的語音提示。