【導(dǎo)讀】術(shù)規(guī)范和其他侵權(quán)行為。文中引用他人的文獻、數(shù)據(jù)、圖件、資料均已。學(xué)位或證書而使用過的材料。對本設(shè)計的研究做出重要貢獻的個人和集。體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本畢業(yè)設(shè)計引起的法律結(jié)果完全由本。本畢業(yè)設(shè)計成果歸東華理工大學(xué)長江學(xué)院所有。一致性和準(zhǔn)確性。度是我們經(jīng)常接觸且非常重要的一個物理量。在此之前測溫器件一般是二電阻和。熱電阻與熱電偶的檢測方法是：先測電壓，再經(jīng)過轉(zhuǎn)換成實際的溫度。要實現(xiàn)如此功能，還需要添加一部分外部硬件。實施起來會有些復(fù)雜，如果可以，采用更簡單的電路系統(tǒng)來實現(xiàn)檢測溫度，這再好不過了。在我們設(shè)計的電路中，用溫度傳感器DS18B20作為檢測元件。-55~125ºC的區(qū)間內(nèi)，它都能正常地檢測。而且最高分辨率可以達到ºC。加上單片機的一些基礎(chǔ)知識，與該元件的簡單設(shè)計。使用，還降低成本的特點。關(guān)應(yīng)用進行了學(xué)習(xí)了解。

　　

【正文】 當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。 LCD1602 的內(nèi) 部結(jié)構(gòu)是由控制器，驅(qū)動器和顯示裝備組成。由于已經(jīng)提供了和單片機完備的接口，所以只需要把 D0~D7 和單片機的 ~ 依次相連接，~ 依次與控制 LCD1602 引腳的 RS、 RW、 E 相連接即可。通過 液晶顯示器 LCD1602 的 指令實現(xiàn)相應(yīng)的顯示功能。 圖 10： 液晶 顯示接口電路 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 第二章 21 報警電路及溫度控制模塊 報警設(shè)備的選擇 方案一：采用 LED 燈發(fā)光報警。利用燈光顏色的不同來區(qū)分溫度的變化，直觀地給人們展現(xiàn)溫度的狀態(tài)。但是并不完美，倘若相關(guān)人員在忙碌狀態(tài)下，忽略正處于報警 狀態(tài)下的燈在發(fā)光，因為主觀的原因?qū)е虏荒鼙患皶r發(fā)現(xiàn)報警的狀態(tài)，也將給來一定程度上的損失。 方案二：采用揚聲器發(fā)聲報警。這種方案只有在報警的時候，才會有效果發(fā)生。在一定的范圍內(nèi)聽到警報聲并及時進行處理。這種方案和之前討論的顯示模塊很類似，就是并不能知道該系統(tǒng)在正常情況下在正常工作。 方案三：采用聲、光同時報警。這種報警方式含有上面兩個方案的優(yōu)點，效果達到最好。并且方案簡單可行，成本不高。 對比以上三個方案，方案三最為合適，使用聲光同時報警。 溫度報警電路 光報警 LED 只能單項 導(dǎo)通，叫作正向偏置。具有不易破損、壽命長、開關(guān)速度高 等優(yōu)點。這是傳統(tǒng)光源所不能及的。 LED 一般用的是低壓電源，其工作電壓的 區(qū)間一般在直流 3~24V能正常運行。因為 LED 再低電源情況下有效工作，相對 于那些使用高電壓電源的系統(tǒng)電路更加安全。特別適合廣泛運用到生活中。 本次設(shè)計是用三個不同顏色的發(fā)光二極管來進行狀態(tài)顯示。分別用紅、黃、綠的 LED 燈代表高于、低于、正常溫度的狀態(tài)。還應(yīng)該特別注意電阻 R4， R5，R6 設(shè)置，因為供電電壓在 5V 左右，要使得發(fā)光二極管正常發(fā)光，達到驅(qū)動電流的 大小 (10~20mA)。所以 必須保證阻值大小適當(dāng)，則這里設(shè)置 R4=R5=R6=1kΩ。連上單片機 、 、 的引腳，外接 VCC，當(dāng)單片機其中 P1 引腳被置到低電平后 LED 等發(fā)亮，指明指示燈的顯示狀態(tài)，提供報警作用。 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 第二章 22 圖 11： 光報警 聲報警 當(dāng)檢測到溫度異常的時候，系統(tǒng)反饋發(fā)出聲光報警信號。為了在光報警時候也實現(xiàn)報警聲，可以選擇壓電式蜂鳴器來實現(xiàn)該報警功能。這個報警系統(tǒng)電路由：三極管、蜂鳴器和限流電阻組成，然后和單片機連接。 LS1是一個蜂鳴器，Q1是一個 PNP型的三極管，集電極接地，基極由單片機控制， 發(fā)射機通過蜂鳴器接 VCC。 因為蜂鳴器只需要 10mA的電流就能驅(qū)動，只靠單片機的輸出信號不足以直接驅(qū)動蜂鳴器的正常運行的。所以需要增加外接驅(qū)動電路，如圖 12所示。 PNP三極管的基極由 I/O口控制，當(dāng) ， PNP導(dǎo)通的時候，蜂鳴器與電源的通路接通，此事發(fā)出報警聲音實現(xiàn)報警。 ， PNP截止的時候，蜂鳴器的通路斷開，不會發(fā)出報警聲音。其中電阻 R1是為限流電阻，設(shè)置為 1kΩ。 圖 12：聲報警 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 第二章 23 仿真 原理圖： 圖 13：仿真原理圖 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 第三章 24 第三章 軟件系統(tǒng)的設(shè)計與說明 主程序設(shè)計 這次溫度報警系統(tǒng)的基本設(shè)計思路在硬件部分已經(jīng)介紹的很清楚了，硬件部分已經(jīng)確定好了，接下來只要對軟件部分進行相應(yīng)的編程。從軟件實現(xiàn)的功能來分類，可以分成為：監(jiān)控和執(zhí)行 2個部分。監(jiān)控為主程序部分，是使之前各個模塊能正常的配合運行的。執(zhí)行則為子程序部分，則是讓各個模塊能自己有效正常的運行工作。比如說：測溫模塊能測得正確的 溫度；顯示模塊能顯示出測得的溫度；報警模塊能正常的報警等。其中任何功能的運行，都需要給相關(guān)的運行指令以及定義。 主程序流程見圖 14，最開始使溫度傳感器初始化。然后檢測溫度、判定處理溫度，分為三個部分：溫度大于 35℃；溫度低于 25℃；溫度在 25~35℃之間，其不同情況時候的功能顯示及蜂鳴器的鳴響現(xiàn)象也分別不同。 圖 14：主程序流程圖 MCU初始化 DS18B20初始化 判定溫度 大于 35℃時亮紅燈、喇叭響 顯示溫度 亮綠燈 小于 25℃時亮黃燈、喇叭響 開始 結(jié)束 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 第三章 25 DS18B20 初始化 首先初始化設(shè)置。對 DS18B20 進行初始化。 然后進行溫度的采集，使DS18B20 實現(xiàn)溫度轉(zhuǎn)換命令，從而直接讀取溫度值。通過數(shù)據(jù)之間的處理，將數(shù)據(jù)傳送到液晶顯示器中顯示出來。實現(xiàn)溫度的采集與顯示。 流程圖： 主程序流程圖 15 DS18B20 復(fù)位子程序流程圖 16 讀溫度值子程序圖 17 寫 DS18B20 命令子程序圖 18 圖 15： DS18B20初始化 圖 16： DS18B20復(fù)位子程序 C 5 1 寄 存 器 初 始 化 溫 度 轉(zhuǎn) 換 命 令 1 8 B 2 0 存 在 ？ 讀 取 溫 度 溫 度 數(shù) 據(jù) 處 理 溫 度 顯 示 報 警 溫 度 比 較 超 出 范 圍 ？ 開 始 Y N Y N DQ 置 1 DQ 置 0 延時最少 573us DQ 置 1 DQ 置 1 DQ=0？？ FLAG1 置 1 延時 FLAG1 置 0 返回 短延時，等待 DS18B20回應(yīng) Y N 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 第三章 26 圖 17：讀溫度值子程序 圖 18：寫命令子程序 系統(tǒng)完整程序 詳見附錄 2 DQ 置 0 寫入數(shù)據(jù)右移 1 位 DQ 置 1 寫入數(shù)據(jù)的最低一位 循環(huán)次數(shù) i=8次 短延時 短延時 返回 i=i1。i=0？ Y N DQ 置 0 讀入數(shù)據(jù)右移 1 位 DQ 置 1 讀入數(shù)據(jù)的最高一位 循環(huán)次 數(shù) i=8次 短延時 短延時 返回 i=i1。i=0？ Y N 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 第四章 27 第四章 系統(tǒng)功能測試 功能測試說明 設(shè)置報警溫度上限為 35℃，超過溫度時，亮紅燈且蜂鳴報警。下限為 25℃，低于溫度時，亮黃燈且蜂鳴報警。在 25℃ ~35℃之間時，亮綠燈不蜂鳴報警。在軟件 protues 仿真軟件仿真的時候，分別對溫度傳感器為： 38℃、 21℃、 30℃這三個溫度進行仿真演示（或則去其他相對應(yīng)的溫度值）。查看在不同溫度下的 仿真結(jié)果，并做相應(yīng)的仿真記錄。 上限功能測試 如下圖，當(dāng)溫度為 38℃時的結(jié)果： 圖 16： 38℃時的仿真結(jié)果 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 第四章 28 下限功能測試 如下圖，當(dāng)溫度為 21℃時的結(jié)果： 圖 17： 21℃時的仿真結(jié)果 溫度正常時的測試 如下圖，當(dāng)溫度為 30℃時的結(jié)果： 圖 18： 30℃時的仿真結(jié)果 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 展望 29 展 望 本次基于 AT89S52的溫度報警器系統(tǒng)設(shè)計整體上還是比較成功的。在整個設(shè)計過程中，重新的學(xué)習(xí)了 52 單片機，對其單片機的結(jié)構(gòu)特點都有了更深的了解。介紹了數(shù)字溫度計的原理和設(shè)計方 案，新接觸學(xué)習(xí)了溫度傳感器 DS18B20 的硬件知識以及一些跟單片機簡單的應(yīng)用。利用了 proteus 及 keil等仿真軟件，學(xué)習(xí)了 proteus 的仿真方法、步驟和在 keil的編程方法，再次接觸熟悉個軟件的使用，使仿真實驗成功順利地實現(xiàn)了本次設(shè)計的內(nèi)容，達到預(yù)期的效果。 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 致謝 30 致 謝 首先感謝我的指導(dǎo)老師黃河老師，大一時候就開始給我們教授《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》 這門課程，一直以來我們都挺尊敬并喜歡著這位老師，他不僅教會我們相關(guān)的專業(yè)知識，更多的是給我們這些剛進 大學(xué)的同學(xué)們講人生的體驗和做人的道理。給我們樹立著一個學(xué)習(xí)中的好榜樣，在生活上也成為能交心的朋友，給予我們無限的啟迪。 在完成論文的這段時間了，從開題的那時候起，黃河老師就督促著指導(dǎo)我們?nèi)绾伍_始著手自己的課題，在時間上安排我們的進度，在論文內(nèi)容上指導(dǎo)我們應(yīng)該怎樣去分板塊去研究設(shè)計。當(dāng)我們遇到問題時候，也是細心地指導(dǎo)，分析論文上不足之處和疑惑的地方。在細節(jié)之處，也能分點講析，讓我能夠更好的完善。 感謝同組的李洋同學(xué)。我們在做同一個課題論文期間，也少不了他的相關(guān)幫助，在仿真和一些論文細節(jié)遇到的問題上，都協(xié)助著我 把問題解決好。還必須感謝的就是已經(jīng)考上北郵的金立強學(xué)長，在專業(yè)上不懂或者忽略的問題，他也能一語道破，給我極大的鼓勵與幫助，告訴我那么一句話“工作可以慢慢找，畢業(yè)設(shè)計就這么一次?！惫膭钗液煤冒旬厴I(yè)設(shè)計做好，不懂的地方可以找找資料自學(xué)下，這樣的激勵，也給了我很多的自信。 感謝陪伴我大學(xué)四年的室友們。近的有江西本地的，遠至有海南的，大家第一次走出家門，共同來到這個全新的城市。住在一個宿舍里，共同生活、學(xué)習(xí)。轉(zhuǎn)眼間，就快四年了，仿佛一切都在昨天，雖然大家有過不開心，也又過嫌棄過對方的陋習(xí)。但是這些也僅僅是我們眾多開 心中的一些略微帶過的片段不值一提，更多的回憶是歡聲笑語。這些也終將變成我這大學(xué)四年里永久的美好回憶。 感謝我的父母，永遠不消弱的關(guān)心。在學(xué)習(xí)上不但能鼓勵自己，在生活上更是無微不至的噓寒問暖。有今天的成績，最大的功勞一定是你們，愿能一生平安如意。 在這即將畢業(yè)的時候，總是有太多的緬懷。對老師們的感覺，對同學(xué)的不舍，對校園的滿是留戀。因為感謝有你們的幫助，我才能夠如此順利地走向畢業(yè)的季節(jié)，走出學(xué)校，迎接全新的社會。非常感謝，曾經(jīng)陪伴在我身邊的人們！ 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 參考文獻 31 參考文獻 [1] 朱兆優(yōu) .陳堅 .鄧文娟 .單片機原理與應(yīng)用 [M].基礎(chǔ)篇 .北京：電子工業(yè)出版社 ,. [2] 楊欣 .王正浩 .電子元器件與電路設(shè)計 [M].基礎(chǔ)篇 .北京：電子工業(yè)出版社 ,. [3] 譚浩強 .C 程序設(shè)計 [M].基礎(chǔ)篇。北京：清華大學(xué)出版社 ,. [4] 安永亮 .基于 40nm CMOS 工藝低功耗溫度傳感器的設(shè)計 [D]. 西安電子科技大學(xué) ,2020. [5] 吳碧 .基于 AT89S52溫度測控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) [D].電子科技大學(xué) ,2020. [6] 楊久河 . 基于 DS18B20的多點式無線溫度測量 儀的設(shè)計與實現(xiàn) [D]. 中國海洋大 ,2020. [7] 張軍 .智能溫度傳感器 DS18B