【正文】 業(yè)生產中也離不開溫度的測量，因此研究溫度的測量方法和裝置具有重要的意義。 本設計的主要功能是在一定范圍內檢測實時溫度并顯示，同時根據設定的上下限溫度實現報警功能。溫度是物體冷熱程度的表現參數。16 1：主程序 13 5：按鍵電路 9 3：顯示電路 9 2：溫度傳感器 4 1：設計背景 自動控制技術尤其是溫度控制技術在國內外得到廣泛的應用和發(fā)展， 時滯效應始終困擾著其實際應用，為此人們發(fā)明了多種控制方法來解決時滯問題，例如比例控制方式、本文將針對一種溫度控制方式進行學習，并設計一個以 STC12C5A16S2 單片機為核心、利用新型集成化智能 1Wire 總線數字溫度傳感器 DS18B20 實現的溫度采集控制系統(tǒng)。同時本設計的硬件結構簡單、人機界面友善、管理功能健全、系統(tǒng)可靠性高、記錄數據準確、使用維護方便等優(yōu)點 。 畢業(yè) 設計 (論文 ) 題 目：基于單片機的上下限溫度控制報警器 專 業(yè)：應用電子技術 年 級： 11 級 學 號： 10605111049 姓 名： 指導老師： 完成時間： 2021 年 6 月 基于單片機的溫度 上下限 控制 報警 器 畢業(yè)設計 第 1 頁，共 33 頁 摘 要 本設計的 主要功能是在一定范圍內檢測實時溫度并 顯示，同時 根據設定的上下限溫度實現報警功能。 設計 時 我們 按照模塊化程序設計思想，完成了對系統(tǒng)軟件部分的設計，給出了各個功能模塊的設計思想和流程圖。 關鍵詞： 溫度自動控制、 單片機 STC12C5A16S LED 數碼顯示管 、 蜂鳴器 、 溫度傳感器 DS18B20 基于單片機的溫度 上下限 控制 報警 器 畢業(yè)設計 第 2 頁，共 33 頁 說 明 本 文主要 設計 了一種采用單片機 STC12C5A16S2 作為核心的低成本、高精度、微型化的溫度報警器， 本設計的硬件結構簡單、人機界面友 善、管理功能健全、系統(tǒng)可靠性高、記錄數據準確、使用維護方便。 5 1：方案一 5 第三章：硬件電路 14 第四章：系統(tǒng)軟件設計 16 2：讀出溫度子程序 17 4：計算溫度子程序 18 第五章：系統(tǒng)測試與總結 18 1：系統(tǒng)測試 19 附件 溫度測量儀的由感溫元件幫助完成檢測。 本設計 主要用于對測溫比較準確的場所，或科研實驗室使用。 溫度是一個十分重要的物理量 ,對它的測量與控制有十分重要的意義。 現今世界上的溫度檢測技術已經喜人的成果，其中前蘇聯(lián)的壓電石英頻率溫度計分辨能力可達 ℃ ,理論上可達 ℃ ,而且在 40℃ ~230℃范圍內具有溫度與頻率的線性特性 。如今溫度檢測發(fā)展的主要方向為薄膜溫度傳感器、輻射測溫技術和光纖測溫技術。將計算機做在一個芯片上，從而開創(chuàng)了嵌入式系統(tǒng)獨立發(fā)展的單片機時代。 2：方案二 進而考慮到用溫度傳感器，在單片機電路設計中，大多都是使用傳感器，所以這是非常容易想到的，所以可以采用一只溫度傳感器 ， 傳感器可以很容易直接讀取被測溫度值，進行轉換，就可以滿足設計要求，且測量精度很高。 在硬件選擇上為了有利于購買和實驗方便，根據當前市場上各種處理器的性價比，本設計選擇 STC12C5A16S2 單片機，溫度檢測采用 DS18B20 溫度傳感器，輸入部分用三個按鍵，可 DS18B20 AT89C52 主 控 制 器 顯示電路 掃描驅動 基于單片機的溫度 上下限 控制 報警 器 畢業(yè)設計 第 6 頁，共 33 頁 以調整溫度上下限的范圍，顯示部分采用經濟適用的 3 位 LED 數碼管實現溫度顯示，用一位數碼管顯示℃攝氏度符號 ，超出的溫度上限或下限用 LED 表示，報警采用蜂鳴器。所以在軟件設計上我們采用簡單易懂的 c 語言實現，同時把整個系統(tǒng)程序分為幾大快來實現，主要包括主程序，讀出溫度子程序，溫度轉換命令子程序，計算溫度子程序，顯示數據刷新子程序等。要讓各個部分電路能在一起穩(wěn)定的工作，就要讓它們銜接的很匹配，如各部分電路對電壓、電流的要求等都要合理的設計。盡管單片機種類很多，但無論是從世界范圍還是從全國范圍來看，使用最為廣泛的應屬 MCS51 系列單片機。以下是對各部分的具體介紹： 內部介紹： （ 1） 中央處理器 又稱 CPU， 是整個單片機的核心部件，是 8 位數據寬度的處理器，能處理 8位二進制數據或代碼， CPU 負責控制、指揮和調度整個單元系統(tǒng)協(xié)調的工作，完成運算和控制輸入輸出功能等操作 。并具有 64KB 外部程序存儲器尋址空間。 （ 5） 中斷系統(tǒng) ， S51 的 中斷功能 較強 ， 可滿足控制應用的需要。 4 路 PWM 8 路高速 10 位 A、 D 轉換，針對電機控制，強干擾場合。驗證時，要求外接上拉電阻。在訪問外部存儲器時，它送出高 8 位地址。需先將其設置成開漏或高阻輸入） 0 0 準雙向口（傳統(tǒng) 8051 I/O 口模式），灌電流可達 20MA，拉 電源為 230 微安，由于制造誤差，實際為 250— 150微安 0 1 推挽輸出 基于單片機的溫度 上下限 控制 報警 器 畢業(yè)設計 第 9 頁，共 33 頁 1 0 僅為輸入（高阻），如果該 I/O 口需作 A/D 使用，可選此模式 1 1 開漏，如果該 I/O 口需作 A/D 使用，可選此模式 STC12C5A16S2 單片機主要性能 ● 高速： 1 個時鐘 / 機器周期，增強型 8051 內核，速度比普通 8051 快 8～ 12 倍 ● 寬電壓： ～ ， ～ （ STC12LE5410AD 系列） ● 低功耗設計：空閑模式，掉電模式（可由外部中斷喚醒） ● 工作頻率： 0～ 35MHz，相當于普 通 8051： 0～ 420MHz 實際可到 48MHz，相當于 8051： 0～576MHz ● 時鐘：外部晶體或內部 RC 振蕩器可選，在 ISP 下載編程用戶程序時設置 ● 1 6K 字節(jié)片內 Flash 程序存儲器，擦寫次數 10 萬次以上 ● 512 字節(jié)片內 RAM 數據存儲器 ● 芯片內 EEPROM 功能 ● ISP / IAP ，在系統(tǒng)可編程 / 在應用可編程 ,無需編程器 / 仿真器 ● 10 位 ADC， 8 通道 , STC12C5A16S2 系列為 8 位 ADC。全部傳感元件及轉換電路集成在形如一只三極管的集成電路內。目前 DS18B20 批量采購價格僅 10 元左右。 DS18B20 產品的特 點 （ 1） .只要求一個端口即可實現通信。 C 到＋ 125。 DS18B20 引腳圖及引腳功能介紹 TO－ 92 封裝的 DS18B20 的引腳排列見 下 圖，其引腳功能描述見 下 表。 DS18B20 的使用方法 基于單片機的溫度 上下限 控制 報警 器 畢業(yè)設計 第 11 頁，共 33 頁 由于 DS18B20 采用的是 1－ Wire 總線協(xié)議方式，即在一根數據線實現數據的雙向傳輸，而對 AT89S51 單片機來說，硬件上并不支持單總線協(xié)議，因此，我們必須采用軟件的方法來模擬單總線的協(xié)議時序來完成對 DS18B20 芯片的訪問。所有時序都是將主機作為主設備，單總線器件作為從設備。 對于 DS18B20 的讀時隙是從主機把單總線拉低之后，在 15 秒之內就得釋放 單總線，以讓 DS18B20 把數據傳輸到單總線上。 3：顯示電路 顯示電路采 用 3 位共陽 LED 數碼管做為溫度值顯示。蜂鳴器可以在被測溫度超過上限溫度或者低于下限溫度時，發(fā)出報警鳴叫聲音。通過“加鍵”可以對設置數值加。 1 LS1 SPEAKER +5V Q4 8550 R16 10K 基于單片機的溫度 上下限 控制 報警 器 畢業(yè)設計 第 14 頁，共 33 頁 6：繼電器輸出電路 如下圖所示： 7：系統(tǒng)整體硬件電路 系統(tǒng)整體硬件電路包括，傳感器數據采集電路，溫度顯示電路，上下限報警調整電路，單片機主板電路等， 如下圖所示（圖見下頁）。 188。214。這樣可以在一秒之內測量一次被測溫度，其程序流程見圖 2 所示。溫度轉換命令子程序流程圖下圖所示： 溫度轉換流程圖 4：計算溫度子程序 計算溫度子程序將 RAM 中讀取值進行 BCD 碼的轉換運算，并進行溫度值正負的判定，其程序流程圖如圖 4 所示： 基于單片機的溫度 上下限 控制 報警 器 畢業(yè)設計 第 18 頁，共 33 頁 圖 4 計 算溫度流程圖 圖 5 顯示數據刷新流程圖 5：顯示溫度刷新子程序 顯示數據刷新子程序主要是對顯示緩沖器中的顯示數據進行刷新操作，當最高顯示位為0 時將符號顯示位移入下一位。 測試儀器 測試儀器包括數字萬用表、 STC 仿真機、直流穩(wěn)壓電源等。 這次在初期電路設計時，由于個別元件在 Protel 2021 中的元件庫里面沒有， 需自己繪制元件，在這個過程中的封裝時由于對實物元件沒有清晰的認識（個別元件之前沒有見過實物），以至于封裝不正確導致整個電路有錯，在軟件模擬和制作 PCB 板圖時連線不正確；但慶幸的是電路本身沒有太大問題，最終在老師的幫助下把作品成功做出來了。這些都將使我們終生受益。最重要的是讓我們有了責任感，對自己、對家人和對社會。 //上調溫度 sbit Key_DOWN=P1^7。 //LED DS2 控制（十位） sbit LEDThreeC=P2^4。 sbit Lout=P3^5。 //上限報警溫度，默認值為 38 unsigned int xiaxian。 unsigned int temp,num。 while(flag==0) { DQ=1。 DQ=1。 delay(50)。 for(i=8。0x01。 } delay(15)。i) { DQ=0。//如果為高 ,就把 date 的當前位也置高 ,繼續(xù)下一個循環(huán) } delay(15)。 ds18b20_write(0xcc)。 ds18b20_write(0xcc)。 delay(200)。//負溫度符號的掃描位碼 temp=~((h*256)+l)。//如果溫度為正值，符號位就不顯示 temp=((h*256)+l)*。 P0=seg7code[temp%1000/100]。 LEDTwoC=0。 P0=0xff。 LEDThreeC=1。 delay(120)。 P0=seg7code[temp/10]。 LEDThreeC=0。 P0=0xff。 LEDOneC=1。 delay(50)。 P0=seg7code[xiaxian%10]。 } void Shangxian_disp(void) //上限設置界面 { LEDOneC=0。 P0=0xff。