1、-. z PAGE - 1 -目 錄TOC o 1-3 h z uHYPERLINK l _Toc264182728利用單片機及18b20實現(xiàn)高溫度報警器的制作 PAGEREF _Toc264182728 h 1HYPERLINK l _Toc2641827291緒論 PAGEREF _Toc264182729 h 1HYPERLINK l _Toc2641827301.1 溫度報警器的研究意義. PAGEREF _Toc264182730 h 1HYPERLINK l _Toc2641827311.2 溫度報警器的現(xiàn)狀及開展 PAGEREF _Toc264182731 h 2HYPERLIN

2、K l _Toc2641827342 硬件設計 PAGEREF _Toc264182734 h 4HYPERLINK l _Toc2641827352.1 總體設計方案 PAGEREF _Toc264182735 h 4HYPERLINK l _Toc2641827362.2系統(tǒng)器件的選擇 PAGEREF _Toc264182736 h 5HYPERLINK l _Toc2641827372.2.1 單片機的選擇 PAGEREF _Toc264182737 h 5HYPERLINK l _Toc264182738溫度傳感器的選擇 PAGEREF _Toc264182738 h 5HYPERLI

3、NK l _Toc264182739顯示模塊的選擇 PAGEREF _Toc264182739 h 5HYPERLINK l _Toc2641827402.3傳感器模塊18B20 PAGEREF _Toc264182740 h 52.4主控制模塊STC89C52RC 10 2.4.1根本概述10HYPERLINK l _Toc2641827422.4.2 功能特性概述 PAGEREF _Toc264182742 h 122.5顯示模塊LCD1602142.5.1引腳功能和根本特征.142.5.2模塊部構(gòu)造.152.8報警電路.16HYPERLINK l _Toc2641827502.11各接口

4、電路 PAGEREF _Toc264182750 h 17HYPERLINK l _Toc2641827512.11.1 主控制模塊與溫度傳感模塊的連接 PAGEREF _Toc264182751 h 17HYPERLINK l _Toc2641827522.11.2 主控制模塊與顯示模塊的連接 PAGEREF _Toc264182752 h 192.11.3報警電路.19 2.11.4存儲電路19HYPERLINK l _Toc2641827543 系統(tǒng)軟件設計 PAGEREF _Toc264182754 h 21HYPERLINK l _Toc2641827553.1主程序設計 PAGER

5、EF _Toc264182755 h 21結(jié)論.24參考文獻(References).25附錄C語言程序設計.26-. z利用單片機及18b20實現(xiàn)溫度報警器制作1緒 論 溫度是與人們生活息息相關(guān)的環(huán)境參數(shù)，許多情況下都需要進展溫度測量及報警，溫度測量報警系統(tǒng)在現(xiàn)代日常生活、科研、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)得到了越來越廣泛的應用。所以對溫度的測量報警方法及設備的研究也變得極其重要。隨著人們生活水平的不斷提高以及應對各種復雜測量環(huán)境的需要,我們對溫度測量報警器的要求也越來越高，利用單片機來實現(xiàn)這些控制無疑是人們追求的目標之一，它帶給我們的方便是不可否認的。其中溫度檢測報警器就是一個典型的例子。要為現(xiàn)代人工

6、作、科研、生活、提供更好的更方便的設施,就需要從單片機技術(shù)入手，向數(shù)字化，智能化控制方向開展。本設計所介紹的溫度報警器，可以設置上限報警溫度，當溫度超過設置圍時，可以報警 。與傳統(tǒng)的溫度測量系統(tǒng)相比，本設計中的數(shù)字溫度測量報警系統(tǒng)具有很多前者沒有的優(yōu)點，如測溫圍廣而且準確，采用LCD數(shù)字顯示，讀數(shù)方便等。1.1溫度報警器的研究意義隨著電子技術(shù)的開展，家用電器和辦公設備的智能化、系統(tǒng)化已成為趨勢，而這些高性能幾乎都要通過單片機實現(xiàn)。同時，溫度作為與我們生活息息相關(guān)的一個環(huán)境參數(shù)，對其的測量和研究也變得極為重要。故溫度檢測報警系統(tǒng)在現(xiàn)代生活、生產(chǎn)中得到了越來越廣泛的應用。工業(yè)生產(chǎn)帶動了人類社會的進

7、步，同時也促進了各種新的傳感器的開展。在工業(yè)生產(chǎn)中溫度的準確測量是一個比擬困難的事情。從最初的酒精、水銀溫度計到現(xiàn)在的數(shù)字化、集成化的溫度計可見傳感器的開展是飛快的。它的快速開展必將帶來新一輪的工業(yè)化革命和社會開展的飛躍。本設計所介紹的溫度報警器可以設置上限報警溫度，當溫度不在設定圍時可以報警 ，主要用于對測溫比擬準確的場所，或科研實驗室使用。它具有構(gòu)造簡單,不需外接元件,可由用戶設置溫度報警界限等特點,可廣泛用于食品庫、冷庫、糧庫等需要控制溫度的地方。目前,該類產(chǎn)品已在溫控系統(tǒng)中得到廣泛的應用。所以設計意義較為深遠。1.2 溫度報警器的現(xiàn)狀及開展溫度是一種在生產(chǎn)、科研、生活中需要測量和控制的

8、重要物理量，是國際單位制七個根本量之一。其測量控制一般采用各式各樣形態(tài)的溫度傳感器。根據(jù)它們在訊號輸出方式上的不同可以分為模擬溫度傳感器和數(shù)字溫度傳感器。單片機技術(shù)的出現(xiàn)則是為現(xiàn)代工業(yè)測控領(lǐng)域帶來了一次新的技術(shù)革命，目前，單片機以其體積小、重量輕、抗干擾能力強、對環(huán)境要求不高、可靠性高、性價比高、開發(fā)較為容易等特點，在工業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集、智能化儀器儀表、辦公自動化等諸多領(lǐng)域得到了極為廣泛的應用，并已走入我們的日常生活，現(xiàn)在，隨處都可以看到單片機的蹤影。目前溫度報警器的開展已經(jīng)比擬成熟了，它能幫助我們實現(xiàn)想要的溫度控制，解決身邊的很多問題。2 硬件設計2.1 總體設計方案本設計是一個基于單片機的

9、溫度測量電路，傳統(tǒng)的溫度檢測系統(tǒng)采用熱敏電阻等溫度敏感元件，熱敏電阻雖然本錢低，但是需要后續(xù)信號處理、A/D轉(zhuǎn)換處理等才能將溫度轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，不但電路復雜，可靠性和精度也相對較低，在應用中還需要解決引線誤差補償、干擾等問題，故傳統(tǒng)方案不可取。進而非常容易考慮到使用溫度傳感器，在單片機電路設計中，單片機除了可以測量電信號外，還可以用于溫度、濕度等非電信號的測量，能獨立工作的單片機溫度檢測、溫度控制系統(tǒng)已經(jīng)廣泛的應用于很多領(lǐng)域。單片機的接口信號是數(shù)字信號，要用單片機作為控制器測量溫度這類非電信號，就要使用溫度傳感器將溫度信息轉(zhuǎn)換為電流或者電壓信號輸出，如果轉(zhuǎn)化的信號是模擬信號，還需要進展A/D轉(zhuǎn)

10、化，以滿足單片機接口的需要。進一步聯(lián)想到可以采用一只溫度傳感器18B20，此傳感器，可以很容易直接讀取被測溫度值，進展轉(zhuǎn)換，成功地進展溫度采集以后，就可以利用單片機進展數(shù)據(jù)處理，然后通過LCD將溫度顯示出來，就可以滿足設計要求。硬件局部設計主要包括：溫度傳感器與單片機的連接、報警電路LED與單片機的連接、5v穩(wěn)壓與單片機的連接等組成的。本設計中，溫度傳感器采用18B20，控制器采用STC89C52RC，顯示電路采用LCD1602液晶顯示器實現(xiàn)，報警模塊采用LED?？傮w方框圖如下：圖3.1 總體方框圖在研究出總體設計方案后，在這一階段主要的主要工作是查閱各芯片資料，熟悉其功能特性和技術(shù)參數(shù)，同時

11、學習PROTEL D*P軟件，用其繪制出硬件原理圖，然后繼續(xù)分析各構(gòu)造，查閱相關(guān)技術(shù)資料，查缺補漏，反復修改設計方案，力求完美；購置所需元件，完成硬件方面的設計。2.2系統(tǒng)器件的選擇2.2.1單片機的選擇方案一：AT89C51芯片控制。AT89C51價格廉價，應用廣泛，功能強大，但存儲空間小。方案二：STC89C52RC芯片控制。STC89C52RC單片機價格廉價，應用廣泛，功能強大，對題目中的要求能夠很好的實現(xiàn)?？梢猿惺?8B20溫度傳感器反應的溫度，實現(xiàn)對LED燈和1602顯示的控制，且相對于AT89C51存儲空間大，由此可見，常用的STC89C52完全可以滿足我們設計方案的需要。綜合以上

12、兩種方案，選擇方案二。溫度傳感器的選擇本設計主要應用在實驗室等地，測量溫度在-10到+40攝氏度之間，18b20溫度測量圍從-55到+125攝氏度，精度為0.5 C，適合設計要求，所以傳感器選擇18b20溫度傳感器。顯示模塊的選擇1601顯示一行的16個字符，1602顯示兩行的16個字符,1602還可以顯示漢字，滿足設計要求，所以選擇LCD1602顯示模塊。2.3傳感器模塊18B2018B20溫度傳感器是美國DALLAS半導體公司最近推出的一種改良型智能溫度傳感器,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。DS18B2

13、0的性能特點如下：獨特的單線接口僅需要一個端口引腳進展通信；多個DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)多點組網(wǎng)功能；無須外接部件；可通過數(shù)據(jù)供電，電壓圍為3.05.5V；零待機功耗；溫度以9或12位數(shù)字量讀出；用戶可定義的非易失性溫度報警設置；報警搜索命令識別并標志超過程序限定溫度溫度報警條件的器件；負電壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒壞，但不能正常工作.考前須知：Ds18b20雖然具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點，但在實際應用中葉應注意以下幾個方面的問題：1. 在對ds18b20進展讀寫編程時，必須嚴格的保證讀寫時序，否則將無法讀取測溫結(jié)果。 2. 當

14、單總線上所掛ds18b20超過8個小時，就需要解決微處理器的總線驅(qū)動問題。3. 18b20從測溫完畢到將溫度值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量需要一定的轉(zhuǎn)換時間。 圖3 18B20部構(gòu)造框圖DS18B20測溫原理圖2.4主控制器模塊STC89C52RCSTC89C52RC是整個系統(tǒng)的核心處理器，單片機首先把通過傳感器測到的現(xiàn)場溫度與預先設置的溫度進展比擬，如果小于預設值，LED點亮，1602顯示溫度；如果大于預先設置值，就LED燈閃爍，同時1602液晶顯示danger！、報警開場。 根本概述STC89C52RC單片機是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超強抗干擾的單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機，12時

15、鐘/機器周期和6時鐘/機器周期可以任意選擇。AT89S51的極限參數(shù)：工作溫度：-55OC to+125 OC 儲存溫度：-65 OC to +150 OC任一引腳對地電壓：1.0V to7.0V 最大工作電壓：6.6V工作電壓：5.5 V3.3 V DC輸出電流：15.0mA 2.5 顯示模塊LCD1602引腳功能和根本特征圖3.9 LCD1602引腳分布圖1602采用標準的16腳接口，引腳功能如下: 第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：V0為液晶顯示器比照度調(diào)整端，接正電源時比照度最弱，接地電源時比照度最高，故通常將此腳接地。 第4腳：RS為存放器選擇，高電平時選擇

16、數(shù)據(jù)存放器、低電平時選擇指令存放器。第5腳：RW為讀寫信號線，高電平時進展讀操作，低電平時進展寫操作。當RS和RW共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當RS為低電平RW為高電平時可以讀忙信號，當RS為高電平RW為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。 第714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第1516腳：空腳。LCD1602的根本特征：單5V電源電壓、低功耗、長壽命、高可靠性。置192種字符160個57點陣字符和32個510點陣字符。具有64個字節(jié)的自定義字符RAM，可自定義8個58點陣字符或四個511點陣字符。顯示方式：STN、半透、正

17、顯。驅(qū)動方式：1/16DUTY，1/5BIAS。視角方向：6點。背光方式：底部LED。通訊方式：4位或8位并口可選。標準的借口特性，適配MC51和M6800系列MPU的操作時序。 模塊部構(gòu)造 圖3.10 LCD1602構(gòu)造塊圖 模塊組件部構(gòu)造模塊組件部主要由LCD顯示屏LCD panel、控制器controller、列驅(qū)動器segment driver和偏壓產(chǎn)生電路構(gòu)成。LCD顯示屏為mon和segment穿插形成的點陣，以58點陣的字符構(gòu)造模式和設置的顯示字符樹木，選擇適宜的行數(shù)，分單屏、雙屏或者多屏顯示規(guī)定的字符。對于雙屏或者多屏顯示構(gòu)造的LCD，每一顯示屏構(gòu)造局部，均由各自獨立的使能信號

18、E控制。2.8報警電路本設計采用蜂鳴器報警電路，它由晶體管和蜂鳴器組成。由單片機I/O口輸出信號控制晶體管的導通或截止，晶體管導通，則蜂鳴器報警。通過單片機來控制蜂鳴器產(chǎn)生報警聲音。2.9存貯電路 本設計采用24C02C存貯電路。由單片機I/O口輸出信號控制掉電存貯，當單片機上電后，設置報警溫度，掉點之后，從新給單片機上電，設置的溫度不變。24C02是一個2K位串行CMOS E2PROM， 部含有256個8位字節(jié)，CATALYST公司的先進CMOS技術(shù)實質(zhì)上減少了器件的功耗。AT24C02有一個16字節(jié)頁寫緩沖器。該器件通過IIC總線接口進展操作，有一個專門的寫保護功能。A0,A1,A2器件地

19、址選擇；SDL串行數(shù)據(jù)地址；SCL串行時鐘；WP;寫保護；VCC工作電壓+5V；VSS接地。2.11各接口電路 主控制模塊與溫度傳感模塊的連接圖2.11 主控制器STC89C52RC與溫度傳感器18B20接口圖這一局部的主要功能是電路接通以后，DS18B20進展溫度采集工作，然后將收集到的數(shù)據(jù)送入STC89C52RC進展處理，使得主控制器可以將數(shù)據(jù)處理好后送入下一局部電路進展工作。 主控制模塊與顯示模塊的連接圖2.12 主控制器AT89C51與顯示模塊LCD連接圖STC89C52RC與顯示模塊LCD1602連接形成顯示電路,接通電源后，DS18B20將采集到溫度傳送給主控制器STC89C52R

20、C,主控制器進展計算、轉(zhuǎn)換等工作之后把數(shù)據(jù)傳給LCD1602模塊，則LCD1602顯示屏上會顯示出當前的溫度。 系統(tǒng)報警電路連接圖3.13 溫度測量報警局部圖-. z3 系統(tǒng)軟件設計3.1主程序設計主程序的主要功能是負責溫度的實時顯示，讀出并處理18B20測量的當前溫度值，送入主控制器進展數(shù)據(jù)處理并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后進展顯示，其流程圖如下所示。圖2.1 主程序流程圖系統(tǒng)軟件采用C 語言編寫。在中斷效勞程序中,實現(xiàn)用戶輸入以及上位機的接口功能;在主程序中,實現(xiàn)溫度傳感器網(wǎng)絡的自動搜索、獲取溫度信息,并根據(jù)預先設定的溫度上限,實現(xiàn)相應的報警功能。該系統(tǒng)中,根據(jù)不同的分辨率要求,可通過編程設定,該流程

21、可滿足高精度設計要求。3.2顯示模塊子程序在測得溫度后，將溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)的溫度表示，然后再通過查表調(diào)用液晶1602顯示在液晶上，這里面數(shù)據(jù)處理類似于由二進制轉(zhuǎn)換為十進制，再由十進制轉(zhuǎn)換為ASCII碼。首先要對LCD進展初始化設置，寫入報警溫度的上限值，同時進展溫度比擬，假設當時溫度在設定的上限圍，則LED點亮，1602顯示實時溫度，假設溫度超過上限溫度，則LED開場閃爍，1602顯示danger提醒。結(jié) 論本設計所介紹的溫度計報警器與傳統(tǒng)的溫度計相比，可以設置上限報警溫度，當溫度不在設置圍時，可以進展報警 ，該系統(tǒng)主要用于對測溫比擬準確的場所，或科研實驗室使用。它具有構(gòu)造簡單,不需外接

22、元件,可由用戶設置溫度報警界限等特點,可廣泛用于食品庫、冷庫、糧庫等需要控制溫度的地方。18B20 集溫度測量、A/D 轉(zhuǎn)換于一體, 具有體積小、動態(tài)圍寬、測量精度高、單總線構(gòu)造、直接與CPU接口等特點。經(jīng)試驗, 基于STC89C52RC單片機和DS18B20 的溫度測量儀, 設計簡單, 控制方便, 測量準確, 測溫圍寬,另外，利用單總線具有很強的擴展性, 還可以組建多點的溫度檢測網(wǎng)絡。因此,基于STC89C52RC單片機和18B20的溫度測量儀, 具有廣泛的應用前景。目前,該類產(chǎn)品已在溫度控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。故該設計意義較為深遠。同時，該方案具有安裝方便、數(shù)字化程度高、精度高、適應性

23、強等特點,在多種溫度檢測系統(tǒng)中都具有重大意義。本設計實現(xiàn)了利用單片機以及18B20進展溫度報警器的制作,通過這次設計,使我接觸到了很多之前沒有學習過的理論知識,專業(yè)設計是對大學四年學習生活的總結(jié)以及學習能力的一次綜合檢驗。通過這次設計，使我在電路知識方面有很大提高，學習并掌握了單片機應用的根本知識以及溫度傳感器18B20等芯片的使用方法；通過動手實踐操作，將理論知識應用于實際，使自己的知識更加生動豐富，經(jīng)過一段時間的學習和制作，最終完成了利用單片及DS18B20實現(xiàn)溫度報警器制作的設計。另外，通過本次設計，我了解到了溫度報警器電路設計在現(xiàn)代生活、生產(chǎn)領(lǐng)域的重要意義及應用情況。現(xiàn)代社會已經(jīng)步入了

24、一個數(shù)字時代，很多使人們生活更便捷的效勞都是建立在電子技術(shù)的根底上的，而單片機技術(shù)則可以看作是根底中的根底，可見，它已經(jīng)深入了我們的生活和工作中，并發(fā)揮著巨大的作用。另外，通過這次設計還使我更加深刻地認識到網(wǎng)絡是一個巨大的資源寶庫，要學會科學合理利用這個大寶藏為我們的生活帶來更多的便捷。-. z參考文獻(References)1嚴蕓.淺談溫度傳感器的現(xiàn)狀與開展J.群眾科技,2006,(5):38-39.2譚浩強.C程序設計M.清華大學，1999. 3小川.Protel D*P設計指導教程M.清華大學,2003.4貴國慶.LCD1602液晶顯示秒表J.電子制作,2006.(4):59-61. 5

25、朱蕤、常年.基于AT89C51單片機的溫度傳感器控制電路D.北方工業(yè)大學,2006.6黃繼昌. 傳感器工作原理及應用實例M.人民郵電.1998.7周航慈. 單片機程序設計根底M.航空航天大學.2003.8宜仁. 單片機實用技術(shù)問答M.人民郵電.2003.9朱善君. 單片機接口技術(shù)與應用M.清華大學.2005.10郭亨禮. 傳感器實用電路M.科學技術(shù).1992.11宜仁. 單片機實用技術(shù)問答M.人民郵電.2003.12肖來勝.單片機技術(shù)實用教程M.華中科技大學.2004.13Transistor specifications manual.Howard W. Sams & Co., IncM.1

26、972.附 錄C語言程序設計#include /包含頭文件，一般情況不需要改動，頭文件包含特殊功能存放器的定義#include#include 18b20.h#include 1602.h#include delay.h#define OVERTEMP 30 /定義超溫報警數(shù)值bit ReadTempFlag;/定義讀時間標志sbit LED=P11;void Delay(unsigned int t); /函數(shù)聲明void Init_Timer0(void);/定時器初始化/* 串口通訊初始化*/void UART_Init(void) SCON = 0*50; / SCON: 模式 1,

27、8-bit UART, 使能接收 TMOD |= 0*20; / TMOD: timer 1, mode 2, 8-bit 重裝 TH1 = 0*FD; / TH1: 重裝值 9600 波特率 晶振 11.0592MHz TR1 = 1; / TR1: timer 1 翻開 /EA = 1; /翻開總中斷 /ES = 1; /翻開串口中斷TI=1;/* 主函數(shù)*/void main (void) int temp;float temperature;char displaytemp16;/定義顯示區(qū)域臨時存儲數(shù)組LCD_Init(); /初始化液晶DelayMs(20); /延時有助于穩(wěn)定LCD_Clear(); /清屏Init_Timer0();UART_Init();Lcd_User_Chr(); /寫入自定義字符LCD_Write_String(0,0, kou cheng )