【正文】 目錄 摘要 ……………………………………… ………………………… 3 1 系統(tǒng) 構(gòu)成 …………………………… ………………………… 4 2 硬件部分 ………………… …………………………………… 5 ………………………………………………………5 ……………………………………………………… 7 ……………………………………………………… 9 …………………………………………………… 10 ……………………………………………………… 10 ……… …………………………………………… 16 …………………………………………………… 17 3 軟件部分 … …………………………………………………… 18 ……………………………………………………… 18 …………………………………………… 19 ……………………………………… 20 …………………………………………… 22 …………………………………………… 23 附 單片機(jī)程序 …………………………………… ……………… 25 4 設(shè)計(jì)小結(jié) ……………………………………………………… 31 5 參考資料 ……………………………………………………… 31 2 摘要 當(dāng)今世界已進(jìn)入信息時(shí)代，以計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子 和通信技術(shù)為代表的新技術(shù)正在迅速滲透到工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，而計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)人類社會(huì)的發(fā)展起到了極大的推動(dòng)作用。 在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中，需要對(duì)周?chē)h(huán)境的溫度進(jìn)行檢測(cè)和控制。 本課程是基于單片機(jī)控制設(shè)計(jì) ，設(shè)計(jì)一個(gè)能根據(jù)需求設(shè)置低溫 、 高溫 上下限 進(jìn)行報(bào)警并通過(guò)液晶顯示 溫度 的系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用 AT89S52單片機(jī) ，同時(shí)運(yùn)用單線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20， LED顯示模塊， 聲音報(bào)警模塊 ，按鍵設(shè)置 ，電源電路 等模塊 ， 可實(shí)現(xiàn) 對(duì) 溫度的檢測(cè)報(bào)警 。 溫度測(cè)量范圍0~ 攝氏度，設(shè)置上限報(bào)警溫度、下限報(bào)警溫度，當(dāng)超出上下限時(shí)會(huì)報(bào)警，電源電壓 VCC 為 5V。 課題經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證達(dá)到設(shè)計(jì)要求，具有一定的使用價(jià)值和推廣價(jià)值。該作品使用 數(shù)碼管 顯示，可以清晰地顯示當(dāng)前的溫度，使用者使用時(shí)不會(huì)出錯(cuò)，安全可靠，可使用于各種食品儲(chǔ)存室，植物養(yǎng)殖所等地方，使用性很高。 關(guān)鍵字 DS18B20 單片機(jī) 溫度顯示 溫度報(bào)警 3 一 系統(tǒng)構(gòu)成 系統(tǒng)結(jié) 構(gòu)主要由兩大分組成，硬件部分和軟件部分，硬件部分由電源電路 ,感溫模塊，時(shí)鐘模塊，按鍵模塊，單片機(jī)，顯示模塊，報(bào)警模塊組成。如圖 圖 電路圖 圖 4 如圖 采用本 單片機(jī) AT89S52 處理采集信息，數(shù)字溫度采集傳感器 DS18B20 進(jìn)行溫度采集，及 LED 數(shù)碼管溫度顯示，蜂鳴器溫度報(bào)警。 元器件清單 如表 名稱 型號(hào) 參數(shù) 說(shuō)明 電阻 R1 10K 1 個(gè) 電阻 R2～ R9 100 8 個(gè) 電阻 R10～ R14 1K 上拉電阻 電容 C1 10 1 個(gè) 電容 C2～ C3 30pF 2 個(gè) 瓷片電容 三極管 Q1～ Q5 8500 4 個(gè) 晶振 Y1 120M 1 個(gè) 數(shù)碼管 LED 4 個(gè)七段數(shù)碼管 5 按鍵 K1～ K3 3 個(gè) 溫度傳感器 U2 DS18B20 1 個(gè) 蜂鳴器 1 個(gè) 表 二 硬件部分 電源電路由變壓器，單相橋式整流電路， π 型濾波，三端穩(wěn)壓器。 如圖 如 圖 變壓器是這一電源電路起始部分，將 220V 的電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)變?yōu)楸驹O(shè)計(jì)所需的較低的電壓，就可以進(jìn)行下一階段的整流部分。一般規(guī)定v1 為變壓器的高壓側(cè)， v2 為變壓器的低壓側(cè)， v1 側(cè)的線圈要比 v2側(cè)的線圈要多，這樣就可以將 220V的電網(wǎng)電壓降低， 單相橋式整流電路 ，就是將交流電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換為所需電壓 ， 整流電路由 四只整流二極管 組成 。 下面簡(jiǎn)單介紹一下單相橋式整流電路的工作原理， 為簡(jiǎn) 便 起見(jiàn)， 這里所選的二極管都是理想的二極管 ， 二極管正向?qū)〞r(shí)電阻為零 ，反向 導(dǎo)通時(shí) 電阻無(wú)窮大。在 v2的正半周，電流從變壓器副邊線圈的上端流出， 經(jīng)過(guò)二極管 D1，再由二極管 D4流回變壓器，所以 D D4 正向?qū)ǎ?D D3反 向 截止 ， 產(chǎn)生一個(gè)極性為上正下負(fù)的輸出電壓。在 v2的負(fù)半周，其極性 正好 相反，電流 6 從變壓器副邊線圈的下端流出，經(jīng)過(guò)二極管 D2，再由二極管 D3流回變壓器，所以 D D4反 向 截止， D D3正向?qū)?。橋式整流電路利用了二極管的單向?qū)щ娦裕?利用 四個(gè)二極管， 是它們交替導(dǎo)通，從而負(fù)載上始終可以得到一個(gè)單方向的脈動(dòng)電壓 濾波電路采用的是電解電容和 陶瓷電容 并聯(lián)方式濾波，簡(jiǎn)單的講就是電容兩端電壓升高時(shí)，電容充電，電壓降低時(shí)，電容放電，讓電壓降低時(shí)的坡 度變得平緩，從而起到濾波的作用。這里選用電解電容是因?yàn)殡娊怆娙?單位體積的電 容量 非常大， 能 比其它種類的電容大幾十到數(shù)百倍 ，并且其 額定的容量可以做到非常大，價(jià)格比其它種類相比具有相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì) ，因?yàn)?其 組成材料都是普通的工業(yè)材料，比如鋁等等。 三端穩(wěn)壓器 MC78M05CT將輸出電壓穩(wěn)定在 +5V 上 感溫模塊 采用一線制數(shù)字溫度傳感器 DS18B20來(lái)作為溫度傳感器。傳感器輸出信號(hào)直接接到單 片機(jī)的 引腳上 ,如圖 7 圖 DS18B20 溫度傳感器是美國(guó)達(dá)拉斯 (DALLAS)半導(dǎo)體公司推出的應(yīng)用單總線技術(shù)的數(shù)字溫度傳感器。該器件將半導(dǎo)體溫敏器件、 A/D轉(zhuǎn)換器、存儲(chǔ)器等做在一個(gè)很小的集成電路芯片上。本設(shè)計(jì)中溫度傳感器之所以選擇單線數(shù)字器件 DS18B20，是在經(jīng)過(guò)多方面比較和考慮后決定的，主要有以下幾方面的原因： （ 1）系統(tǒng)的特性：測(cè)溫范圍為 55℃～ +125℃ ，測(cè)溫精度為士℃；溫度轉(zhuǎn)換精度 9～ 12 位可變，能夠直接將溫度轉(zhuǎn)換值以 16位二進(jìn)制數(shù)碼的方式串行輸出 ； 12 位精度轉(zhuǎn)換的最大時(shí)間為 750ms；可以通過(guò)數(shù)據(jù)線供電，具有超低功耗工作方式。 （ 2）系統(tǒng)成本：由于計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，新型大規(guī)模集成電路功能越來(lái)越強(qiáng)大，體積越來(lái)越小，而價(jià)格也越來(lái)越低。一支 DS18B20的體積與普通三極管相差無(wú)幾，價(jià)格只有十元人民幣左 8 右。 （ 3）系統(tǒng)復(fù)雜度：由于 DS18B20 是單總線器件，微處理器與其接口時(shí)僅需占用 1 個(gè) I/O 端口且一條總線上可以掛接幾十個(gè)DS18B20，測(cè)溫時(shí)無(wú)需任何外部元件，因此，與模擬傳感器相比，可以大大減少接線的數(shù)量，降低系統(tǒng)的復(fù)雜度，減少工程的施工量。 （ 4）系統(tǒng)的調(diào)試和維護(hù)：由于引線的減少，使得系統(tǒng)接口大為簡(jiǎn)化，給系統(tǒng)的調(diào)試帶來(lái)方便。同時(shí)因?yàn)?DS18B20 是全數(shù)字元器件，故障率很低，抗干擾性強(qiáng)，因此，減少了系統(tǒng)的日常維護(hù)工作。 DS18B20 溫度傳感器只有三根外引線：?jiǎn)尉€數(shù)據(jù)傳輸總線端口DQ ，外供電源線 VDD，共用地線 GND。 DS18B20有兩種供電方式：一種為數(shù)據(jù)線供電方式，此時(shí) VDD接地，它是通過(guò)內(nèi)部電容在空閑時(shí)從數(shù)據(jù)線獲取能量，來(lái)完成溫度轉(zhuǎn)換，相應(yīng)的完成溫度轉(zhuǎn)換的時(shí)間較長(zhǎng)。這