【正文】 期： 學(xué)生： 學(xué)號： 班級： 題目： 提交畢業(yè) 設(shè)計（論文） 答辯委員會下列材料： 1 設(shè)計（論文）說明書 共 頁 2 設(shè)計（論文）圖 紙 共 頁 3 指導(dǎo)人、評閱人評語 共 頁 畢業(yè)設(shè)計（論文） 答辯委員會 評語： [主要對學(xué)生畢業(yè)設(shè)計 （論文） 的研究思路，設(shè)計（論文）質(zhì)量，文本圖紙規(guī)范程度和對設(shè)計（論文）的介紹，回答問題情況等進行綜合評價 ] 答辯委員會主任： （簽名） 委員： （簽名） （簽名） （簽名） （簽名） 答辯成績： 總評成績： i 摘 要 隨著科技的不斷進步，在工業(yè)生產(chǎn)中溫度是常用的被控參數(shù)，而采用單片機來對這些被控參數(shù)進行控制已成為當(dāng)今的主流 。該設(shè)計具有一定的創(chuàng)新性，能實時地設(shè)置溫度范圍并能把范圍值存儲在 EEPROM 中，從而使設(shè)置值掉電不丟失。 湖 南 科 技 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計（ 論 文 ） 題目 基于單片機的數(shù)字溫度計及其報警系統(tǒng) 作者 李 ** 學(xué)院 物理學(xué)院 專業(yè) 電子信息科學(xué)與技術(shù) 學(xué)號 指導(dǎo)教師 二〇一二 年 五 月 二十七 日 湖 南 科 技 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 物理學(xué) 院 電子 系（教研室） 系（教研室）主任 : （簽名） 年 月 日 學(xué)生姓名 : 學(xué)號 : 專業(yè) : 電子信息科學(xué)與技術(shù) 1 設(shè)計（論文）題目及專題： 基于單片機的 數(shù)字 溫度計及其報警系統(tǒng) 2 學(xué)生設(shè)計（論文）時間：自 2022 年 3 月 18 日開始至 2022 年 5 月 28 日止 3 設(shè)計（論文）所用資源和參考資料： [1] 張毅剛、彭喜元 .《單片機原理與應(yīng)用設(shè)計》 ：電子工業(yè)出版社， . [2] 郭天祥 .《新概念 51 單片機 C 語言教程》 ：電子工業(yè)出版社， . [3] 康華光 .《電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分》 ：高等教育出版社， . 4 設(shè)計（論文）應(yīng)完成的主要內(nèi)容： 講述系統(tǒng)測溫方式及原理 設(shè)計硬件系統(tǒng) 設(shè)計軟件系統(tǒng) 5 提交設(shè)計（論文）形式（設(shè)計說明與圖紙或論文等）及要求： 論文要求格式正確，調(diào)理清晰，嚴(yán)格按照《湖南科技大學(xué)論文格式要求》撰寫并提交論文 6 發(fā)題時間： 2022 年 12 月 28 日 指導(dǎo)教師： （簽名） 學(xué) 生： （簽名） 湖 南 科 技 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）指導(dǎo)人評語 [主要對 學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）的工作態(tài)度，研究內(nèi)容與方法，工作量，文獻應(yīng)用，創(chuàng)新性，實用性，科學(xué)性，文本（圖紙）規(guī)范程度，存在的不足等進行綜合評價 ] 在為期五個月的畢業(yè)設(shè)計中，該同學(xué)能在老師的要求下順利完成整個畢業(yè)設(shè)計工作和論文的撰寫。根據(jù)系統(tǒng)實物的測試結(jié)果，該系統(tǒng)能實時地顯示目標(biāo)的溫度值，并 且能在溫度超出所設(shè)范圍時進行溫度控制處理及報警，具有比較強的實用性，較好地解決了現(xiàn)實生產(chǎn)生活工作中對該內(nèi)容的需求。溫度傳感器 DS18B20 具有性能穩(wěn)定、靈敏度高、抗干擾能力強、使用方便等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于冰箱、空調(diào)器、糧倉等日常生活中溫度的測量和控制。 關(guān)鍵詞 ：溫度計； DS18B20； 51 單片機；溫度報警。 temperature alarm湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 iii 目 錄 第一章 緒論 ....................................................................................................... 1 設(shè)計背景 .................................................................................................................... 1 溫度測量及其報警系統(tǒng)的國內(nèi)外情況 .................................................................... 1 本文研究內(nèi)容 ............................................................................................................ 1 第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計 ....................................................................................... 2 系統(tǒng)方案選擇 ............................................................................................................ 2 系統(tǒng)的組成 ................................................................................................................ 2 系統(tǒng)的工作過程 ........................................................................................................ 3 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 ........................................................ 錯誤 !未定義書簽。溫度測量無論是在工業(yè)生產(chǎn)過程中，還是在日常生活中都起著非常重要的作用。采用 51 單片機來對溫度進行檢測和控制，不僅具有成本低廉、控制方便和靈活性大等優(yōu)點，而且可以提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)， 從而提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 2 第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計 系統(tǒng)方案選擇 該系統(tǒng)主要由溫度測量，數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理 部分 組成，實現(xiàn)方案有很多種， 下面將列出兩種經(jīng)常用到的實現(xiàn)方案。 此方案的優(yōu)點是工作溫度范圍非常寬，體積小，精確度高，但是它們也存在著輸出電壓小、 抗干擾能力差 的缺點，并且這種設(shè)計需要用到 A/D 轉(zhuǎn)換電路，感溫電路比較復(fù)雜，增大系統(tǒng)設(shè)計的難度。C時，最大線性偏差小于 1176。采用 51單片機控制，軟件編程的自由度很大，可通過 C語言編程實現(xiàn)各種各樣的算術(shù)算法和邏輯控制，而且硬件實現(xiàn)簡單，安裝方便。 從以上兩種方案，容易看出方案二的測溫裝置電路更簡單、實現(xiàn)更方便、程序設(shè)計也更容易實現(xiàn)，故本次設(shè)計采用了方案二。 系統(tǒng)的核心器件是 51單片機，它是整個系統(tǒng)的心臟，由它來控制協(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，采用的是性價比比較高的 STC89C52。 顯示模塊則由數(shù)碼管進行顯示。C 時控制蜂鳴器進行低頻率報警處理。 89C52單片機簡介 一、 89C52單片機的片內(nèi)結(jié)構(gòu) 89C52單片機的片內(nèi)結(jié)構(gòu)如圖 31所示。片內(nèi) 128B的 RAM以高速 RAM的形式集成在單片機內(nèi)，可以加快單片機運行的速度，而且這種結(jié)構(gòu)的 RAM還可以降低功耗。 定時器 /計數(shù)器 片內(nèi)有 3個 16位的定時器 /計數(shù)器，具有 4種工作方式。 特殊功能寄存器（ SFR） 共有 21個特殊功能寄存器，用于 CPU對片內(nèi)各功能部件進行管理、控制和監(jiān)視。 XTAL2（ 18腳 ）：片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端。 EA 為低電平時，對程序存儲器的讀操作只先頂著外部程序存儲器 。 P1口： 8位，準(zhǔn)雙向 I/O口，具有內(nèi)部上拉電阻。時鐘電路用于產(chǎn)生單片機工作所必須的時鐘控制信號，內(nèi)部電路在時鐘信號的 控制下，嚴(yán)格地按時序指令工作。晶體的振蕩頻率采用 12MHz。 DS18B20 是世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器。被測溫度用符號擴展的 16 位數(shù)字量方式串行輸出。 （ 3） DS18B20 在使用中不需要任何外圍元件，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)。 （ 6） 在 9 位分辨率時最多在 內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字， 12 位分辨率時最多在 750ms 內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字。無論是內(nèi)部寄生電源還是外部供電， I/O 口線要接 10KΩ 左右的上拉電阻 。再按 key1切換到正常顯示溫度模式，同時將上下限溫度值儲存到 AT24C02中。并且它是采用 I2C 總線式進行數(shù)據(jù)讀寫的串行操作，只占用很少的資源和 I/O 線。 A0、 A A2：器件地址輸入端。如果 WP 管腳連接到 VCC，所有的內(nèi)容都被寫保護，只能 進行 讀 操作 。 圖 37 AT24C02 引腳圖 AT24C02通過 IIC總線與單片機進行通信，電路連接如圖 38 圖 38 AT24C02電路 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 12 報警及控制電路 由于只對溫度太高和太低報警，報警 功能 并不復(fù)雜，這里沒有采用語音報警功能，而用蜂鳴器代替，這樣系統(tǒng)更簡潔，軟件方面也比較好控制，成本也更低。 圖 311 共陰數(shù)碼管 S2， S3， S4分別為十，個，小數(shù)位的陰極，陰極由 NPN三極管加上拉電阻驅(qū)動，如圖 312 圖 312 數(shù)碼管陰極驅(qū)動 圖中 shi， ge， xiao相應(yīng)連接單片機 ， ， ，控制 S2， S3， S4的電平高低。 系統(tǒng)上電后首先加載 EEPROM中的上下限溫度值，然后初始化定時器用于對蜂鳴器的控制。 //計數(shù)器 xia=read_add(2)。 //定時器工作在方式 1 ET0=1。 TR0=0。 get_temp()。 //溫度處理 j=50。 DS18B20測溫過程主要分三個步驟： DS18B20溫度轉(zhuǎn)換， DS18B20度暫存數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)求出十進制，如圖 42： 圖 42 測溫流程 溫度轉(zhuǎn)換工作流程 ROM的字節(jié)命令 0xcc 0x44 750~900ms 讀暫存器數(shù)據(jù)流程 ROM的字節(jié)命令 0xcc 0xee 0個字節(jié) LS，轉(zhuǎn)換結(jié)果低八位 1個字節(jié) MS，轉(zhuǎn)換結(jié)果高八位 ，表示讀取暫存結(jié)果 數(shù)據(jù)求出十進制 LS和 MS數(shù)據(jù) （由于本系統(tǒng)測量范圍在 0到 ，故不要） 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 17 ，本系統(tǒng)要求精度為 176。進入設(shè)置模式時數(shù)碼管顯示相應(yīng)的設(shè)置溫度，利用顯示用于 KEY2和 KEY3掃描的消抖延時。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 18 I2C 總線上的數(shù)據(jù)傳輸用一個起始條件來啟動。實際數(shù)據(jù)在起始和終止條件之間傳輸。確認之后，主執(zhí)行設(shè)備以高位在前、低位在后的方式發(fā)送一個字節(jié)數(shù)據(jù)。在發(fā)送讀取設(shè)備的地址后，主執(zhí)行設(shè)備發(fā)送一個 1，請求讀取，并等待接收確認信號，接著發(fā)送設(shè)備發(fā)送一個字節(jié)數(shù)據(jù)，接收設(shè)備產(chǎn)生一個終止條件，確 認數(shù)據(jù)的接收并終止傳輸。 //應(yīng)答 write_byte(address)。 stop()。 //寫入 0xa0 respons()。 //開始信號 write_byte(0xa1)。 return date。C 時只點亮 LED，溫度高于上限溫度將打開風(fēng)扇并高頻報警，溫度低于上限溫度且高于上限溫度減 3176。 數(shù)碼管顯示測試：通過程序控制數(shù)碼管顯示不同的數(shù)字，觀察是不否顯示正常，顯示是否清晰，經(jīng)測試可以在數(shù)碼管上顯示任意數(shù)字。 測試圖如圖 51 圖 51 系統(tǒng)測試圖 整體軟件測試 通過按鍵可以進入溫度上下限設(shè)置模式，此時數(shù)碼管顯示當(dāng)前設(shè)置的值， 系統(tǒng)關(guān)