環(huán)境溫度測量與報(bào)警系統(tǒng)

1、等級(jí): 湖南工程學(xué)院課 程 設(shè) 計(jì)課程名稱 單片機(jī)原理與應(yīng)用 課題名稱 環(huán)境溫度與報(bào)警 專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí) 1192班 學(xué) 號(hào) 201101019220 姓 名 李再兵 指導(dǎo)教師 趙葵銀 2013年09月02 日湖南工程學(xué)院課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書 課程名稱 單片基原理與應(yīng)用 課 題 環(huán)境溫度與報(bào)警 專業(yè)班級(jí) 電氣工程及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名 李再兵 學(xué) 號(hào) 201101019220 指導(dǎo)老師 趙葵銀 審 批 趙葵銀 任務(wù)書下達(dá)日期 2013年09月 02 日 任務(wù)完成日期 2013年09月13日設(shè)計(jì)內(nèi)容與設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)內(nèi)容：以51系列單片機(jī)為核心，以開發(fā)板為平臺(tái)；設(shè)計(jì)一個(gè)環(huán)境溫度

2、監(jiān)測與保護(hù)系統(tǒng)，要求使用溫度傳感器DS18B20測量溫度，再經(jīng)單片機(jī)處理后，由LED數(shù)碼管顯示測量的溫度值。測溫范圍為0100，超過100度報(bào)警；并要求焊接好開發(fā)板，在開發(fā)板上進(jìn)行調(diào)試。設(shè)計(jì)要求：1）確定系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案； 2）進(jìn)行系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)；3）完成必要元器件選擇；4）開發(fā)板焊接及測試5）系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試；6）系統(tǒng)聯(lián)調(diào)及操作說明7）寫說明書主 要 設(shè) 計(jì) 條 件1. MCS-51單片機(jī)實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)1臺(tái)；2. PC機(jī)及單片機(jī)調(diào)試軟件，仿真軟件proteus；3. 開發(fā)板1塊； 4. 制作工具1套；5. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需的元器件。說 明 書 格 式1. 封面2. 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書3. 目錄4. 系統(tǒng)總

3、體方案設(shè)計(jì)5. 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)6. 軟件設(shè)計(jì)（包括流程圖）7. 系統(tǒng)的安裝調(diào)試說明8. 總結(jié) 9. 參考文獻(xiàn)10. 附錄11. 課程設(shè)計(jì)成績評(píng)分表。進(jìn) 度 安 排設(shè)計(jì)時(shí)間分為二周第一周星期一、上午：布置課題任務(wù)，課題介紹及講課。下午：借閱有關(guān)資料，總體方案討論。星期二、分班級(jí)焊接開發(fā)板星期三、確定總體方案，學(xué)習(xí)與設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容。星期四、各部分方案設(shè)計(jì)，各部分設(shè)計(jì)。星期五、設(shè)計(jì)及上機(jī)調(diào)試。星期六、設(shè)計(jì)并調(diào)試第二周星期一：設(shè)計(jì)及上機(jī)調(diào)試。星期二：調(diào)試，中期檢查。星期三：調(diào)試、寫說明書。星期四-星期五上午：寫說明書、完成電子版并打印成稿。 星期五下午：答辯。參 考 文 獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1、王迎旭編.單片機(jī)原理

4、與應(yīng)用M.機(jī)械工業(yè)出版社，2010。2、樓然苗編.51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例M.北京航空航天大學(xué)出版社，2006。3、黃勤編.計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教程M.重慶大學(xué)出版社，2004。4、劉樂善編.微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)及應(yīng)用M.華中科技大學(xué)出版社，2004。5、陳光東編.單片微型計(jì)算機(jī)原理及接口技術(shù)M.華中科技大學(xué)出版社，2005。 目 錄摘要······················

5、;········································1第1 章 引········

6、3;················································2 1.1課題背景&

7、#183;·················································&

8、#183;··2 1.2研究內(nèi)容和意義·············································&

9、#183;·3第2章 DS18B20概述··············································

10、;··4 2.1 DS18B20封裝形式及引腳功能···································4 2.2 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)······&#

11、183;······································5 2.3 DS18B20供電方式········

12、83;····································6 2.4 DS18B20的測溫原理··········

13、83;·······························6第3章 總體設(shè)計(jì)方案················

14、3;······························8 3.1設(shè)計(jì)目的··················&

15、#183;·································8 3.2設(shè)計(jì)任務(wù)與要求··············&

16、#183;·······························8 3.2.1設(shè)計(jì)任務(wù)················&#

17、183;·······························8 3.2.2設(shè)計(jì)要求················

18、83;·······························8 3.3基本思路·················

19、···································8 3.4總體設(shè)計(jì)框圖·············&

20、#183;··································8第4章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)·············&#

21、183;·································9 4.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)·············

22、3;··························9 4.2溫度采集電路的設(shè)計(jì)·····················&#

23、183;·····················10 4.3 LED顯示電路的設(shè)計(jì)·························

24、83;·················10 4.4 報(bào)警電路的設(shè)計(jì)······························&

25、#183;···············11第5章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)································&

26、#183;··············12 5.1主程序設(shè)計(jì)·································&#

27、183;················12 5.2溫度測量模塊程序設(shè)計(jì)······························

28、3;·········13第6章 系統(tǒng)的安裝調(diào)試與仿真······································

29、·14 6.1安裝與調(diào)試···············································&

30、#183;···14 6.2 仿真············································

31、3;···········14 6.2.1 軟件仿真····································

32、83;···········14 6.2.2系統(tǒng)性能測試····································&

33、#183;·······14第7章 總結(jié)·········································

34、;··············16參考文獻(xiàn)···································

35、;·······················17附錄A：元件清單·························&

36、#183;························18附錄B：硬件原理圖·······················&#

37、183;························18附錄C：源程序清單·······················

38、83;························19 摘 要 隨著時(shí)代的進(jìn)步和發(fā)展，溫度的測試已經(jīng)影響到我們的生活、工作、科研、各個(gè)領(lǐng)域，已經(jīng)成為了一種非常重要的事情，因此設(shè)計(jì)一個(gè)溫度測試的系統(tǒng)勢在必行。 本文主要介紹了一個(gè)基于STC89C52單片機(jī)的數(shù)字溫度報(bào)警器系統(tǒng)。詳細(xì)描述了利用數(shù)字溫度傳感器DS18B20開發(fā)測溫系統(tǒng)的過程，重點(diǎn)對(duì)傳感器在單片機(jī)

39、下的硬件連接，軟件編程以及各模塊系統(tǒng)流程進(jìn)行了詳盡分析，對(duì)各部分的電路也一一進(jìn)行了介紹，該系統(tǒng)可以方便的實(shí)現(xiàn)溫度的采集和報(bào)警，并可以根據(jù)需要任意上下限報(bào)警溫度，它使用起來相當(dāng)方便，具有精度高、量程寬、靈敏度高、體積小、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，適合于我們?nèi)粘Ｉ詈凸?、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的溫度測量，也可以當(dāng)做溫度處理模塊潛入其他系統(tǒng)中，作為其他主系統(tǒng)的輔助擴(kuò)展。DS18B20與STC89C52結(jié)合實(shí)現(xiàn)最簡溫度報(bào)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾能力強(qiáng)，適合于惡劣環(huán)境下進(jìn)行現(xiàn)場溫度測量，有廣泛的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：單片機(jī)、溫度檢測、STC89C52、DS18B20第1章 引言1.1課題背景溫度是工業(yè)對(duì)象中主要的被控參數(shù)之一

40、，廣泛使用的各種加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐等，對(duì)工件的溫度處理要求嚴(yán)格控制。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，要求溫度測量的范圍向深度和廣度發(fā)展，以滿足工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的要求?；趩纹瑱C(jī)系統(tǒng)的可移植性、擴(kuò)展性，利于現(xiàn)代測控、自動(dòng)化、電氣技術(shù)等專業(yè)實(shí)訓(xùn)要求。以單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)的溫度報(bào)警器，具有安全可靠、操作簡單方便、智能控制等優(yōu)點(diǎn)。溫度對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)如此重要，由此推進(jìn)了溫度傳感器的發(fā)展。溫度傳感器主要經(jīng)過了三個(gè)發(fā)展階段：（1）模擬集成溫度傳感器。該傳感器是采用硅半導(dǎo)體集成工藝制成，具有功能單一、測溫誤差小、價(jià)格低、響應(yīng)速度快、傳輸距離遠(yuǎn)、體積小、微功耗、外圍電路簡單等特點(diǎn)。它是目前在國內(nèi)外應(yīng)用最為普遍的一種集成

41、傳感器，典型產(chǎn)品有AD590、AD592、TMP17、LM135等；（2）模擬集成溫度控制器。模擬集成溫度控制器主要包括溫控開關(guān)、可編程溫度控制器，如LM56、AD22105和MAX6509。某些增強(qiáng)型集成溫度控制器(例如TC652/653)中還包含了A/D轉(zhuǎn)換器以及固化好的程序，這與智能溫度傳感器有某些相似之處。但它自成系統(tǒng)，工作時(shí)并不受微處理器的控制，這是二者的主要區(qū)別；（3）智能溫度傳感器 (亦稱數(shù)字溫度傳感器)。智能溫度傳感器是在20世紀(jì)90年代中期問世的，其內(nèi)部都包含溫度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、信號(hào)處理器、存儲(chǔ)器(或寄存器)和接口電路。智能溫度傳感器的特點(diǎn)是能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關(guān)的溫度控

42、制量，適配各種微控制器(MCU)。進(jìn)入21世紀(jì)后，智能溫度傳感器正朝著高精度、多功能、總線標(biāo)準(zhǔn)化、高可靠性及安全性、開發(fā)虛擬傳感器和網(wǎng)絡(luò)傳感器、研制單片機(jī)測溫系統(tǒng)等的方向發(fā)展。數(shù)字化溫度傳感器可以直接將溫度量以數(shù)字脈沖信號(hào)形式輸出，具有測量精度高、抗干擾能力強(qiáng)、傳輸距離遠(yuǎn)、外圍接口電路簡單等諸多優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)數(shù)字溫度傳感器還可直接與微處理器進(jìn)行接口，大大方便了傳感器輸出信號(hào)的處理.數(shù)字單總線溫度傳感器是目前最新的測溫器件，它集溫度測量，A/D轉(zhuǎn)換于一體，具有單總線結(jié)構(gòu)，數(shù)字量輸出，直接與微機(jī)接口等優(yōu)點(diǎn)。1.2研究內(nèi)容和意義本溫度報(bào)警器以STC系列單片機(jī)為控制核心,開發(fā)板為平臺(tái)，數(shù)字溫度傳感器DS1

43、8B20測量被控溫度，結(jié)合7段LED組合而成。當(dāng)被測量值超出預(yù)設(shè)范圍則發(fā)出警報(bào)，且精度高，適用于大多數(shù)工業(yè)生產(chǎn)以及教育教學(xué)領(lǐng)域。溫度是一種最基本的環(huán)境參數(shù)，它是與人類的生活、工作關(guān)系最密切的物理量，也是各門學(xué)科與工程研究設(shè)計(jì)中經(jīng)常遇到和必須精確測量的物理量。從工業(yè)爐溫、環(huán)境氣溫到人體溫度；從空間、海洋到家用電器，各個(gè)技術(shù)領(lǐng)域都離不開測溫和控溫。因此，研究溫度的測量和控制方法具有重要的意義。第2章 DS18B20概述DS18B20是Dallas公司繼DS1820后推出的一種改進(jìn)型“單總線”智能數(shù)字溫度傳感器，只需一根線就能直接讀出被測溫度值，并可根據(jù)實(shí)際需求來編程實(shí)現(xiàn)912位數(shù)字值的讀數(shù)方式。2

44、.1 DS18B20封裝形式及引腳功能 圖2.1 DS18B20封裝形式和引腳功能如圖2.1所示，DS18B20引腳名稱及定義如下表： 引 腳 定 義 GND 電源負(fù)極 DQ 信號(hào)輸入輸出 VDD 電源正極 NC 空2.2 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)C 64位ROM和單線接口高速緩存存儲(chǔ)器與控制邏輯溫度傳感器高溫觸發(fā)器TH低溫觸發(fā)器TL配置寄存器8位CRC發(fā)生器Vdd圖2.2中出示了DS18B20 的主要內(nèi)部部件，下面對(duì)DS18B20內(nèi)部部分進(jìn)行簡單的描述:(1)64位ROM：64位ROM是由廠家使用激光刻錄的一個(gè)64位二進(jìn)制ROM代碼，是該芯片的標(biāo)識(shí)號(hào)，如表2.1所示：表2.1 64位ROM標(biāo)識(shí)

45、8位循環(huán)冗余檢驗(yàn)48位序列號(hào)8位分類編號(hào)（10H）MSB LSBMSB LSBMSB LSB 第1個(gè)8位表示產(chǎn)品分類編號(hào)，DS18B20的分類號(hào)為10H；接著為48位序列號(hào)。它是一個(gè)大于281*1012的十進(jìn)制編碼，作為該芯片的唯一標(biāo)示代碼；最后8位為前56位的CRC循環(huán)冗余校驗(yàn)碼，由于每個(gè)芯片的64位ROM代碼不同，因此在單總線上能夠并接多個(gè)DS18B20進(jìn)行多點(diǎn)溫度實(shí)習(xí)檢驗(yàn)。（2）溫度傳感器：溫度傳感器是DS18B20的核心部分，該功能部件可完成對(duì)溫度的測量通過軟件編程可將-55125范圍內(nèi)的溫度值按9位、10位、11位、12位的分辨率進(jìn)行量化，以上的分辨率都包括一個(gè)符號(hào)位，因此對(duì)應(yīng)的溫度

46、量化值分別為0.5、0.25、0.125、0.0625，即最高分辨率為0.0625。如果測得的溫度大于0，這5位為0，只要將測得的數(shù)值乘上0.0625即可得到實(shí)際溫度；如果溫度小于0，這5位為1，測得的數(shù)值需要取反加1再乘上0.0625即可得到實(shí)際溫度。（3）高速緩存器：DS18B20內(nèi)部的高速緩存器包括一個(gè)高速暫存器RAM和一個(gè)非易失性可電擦除的EEPROM。非易失性可點(diǎn)擦除EEPROM用來存放高溫觸發(fā)器TH、低溫觸發(fā)器TL和配置寄存器中的信息。（4）配置寄存器：配置寄存器的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換率。DS18B20工作是按此寄存器的分辨率將溫度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的數(shù)值，它是高速緩存器的第5

47、個(gè)字節(jié)，該字節(jié)定義如表2.2所示： 表2.2 匹配寄存器TMR0R111111TM是測試模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測試模式，在DS18B20出廠時(shí)該位被設(shè)置為0，用戶不要去改動(dòng)；R1和R0用來設(shè)置分辨率。DS18B20依靠一個(gè)單線端口通訊。在單線端口條件下，必須先建立ROM 操作協(xié)議，才能進(jìn)行存儲(chǔ)器和控制操作。因此，控制器必須首先提供下面5個(gè)ROM 操作命令之一： 1）讀ROM； 2）匹配ROM； 3）搜索ROM； 4）跳過ROM； 5）報(bào)警搜索。2.3 DS18B20供電方式 DS18B20可以采用外部電源供電和寄生電源供電兩種模式。外部電源供電模式是將DS18B20的G

48、ND直接接地，VDD與外部電源正極相連。DQ與單總線相連作為信號(hào)線。寄生電源供電模式時(shí)DS18B20的GND和VDD均直接接地，DQ與單總線相連，單片機(jī)其中一個(gè)I/O口與DS18B20的DQ端相連。2.4 DS18B20的測溫原理 DS18B20的測溫原理如圖2.5所示, 其主要由斜率累加器、溫度系數(shù)振蕩器、減法計(jì)數(shù)器、溫度存儲(chǔ)器等功能部件組成。 DS1820測溫原理：用一個(gè)高溫度系數(shù)的振蕩器確定一個(gè)門周期，內(nèi)部計(jì)數(shù)器在這個(gè)門周期內(nèi)對(duì)一個(gè)低溫度系數(shù)的振蕩器的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)來得到溫度值。計(jì)數(shù)器被預(yù)置到對(duì)應(yīng)于-55的一個(gè)值。如果計(jì)數(shù)器在門周期結(jié)束前到達(dá)0，則溫度寄存器（同樣被預(yù)置到-55）的值增加，

49、表明所測溫度大于-55。同時(shí)，計(jì)數(shù)器被復(fù)位到一個(gè)值，這個(gè)值由斜坡式累加器電路確定，斜坡式累加器電路用來補(bǔ)償感溫振蕩器的拋物線特性。然后計(jì)數(shù)器又開始計(jì)數(shù)直到0，如果門周期仍未結(jié)束，將重復(fù)這一過程。斜坡式累加器用來補(bǔ)償感溫振蕩器的非線性，以期在測溫時(shí)獲得比較高的分辨率。這是通過改變計(jì)數(shù)器對(duì)溫度每增加一度所需計(jì)數(shù)的的值來實(shí)現(xiàn)的。因此，要想獲得所需的分辨力，必須同時(shí)知道在給定溫度下計(jì)數(shù)器的值和每一度的計(jì)數(shù)值。DS18B20內(nèi)部對(duì)此計(jì)算的結(jié)果可提供0.5的分辨率。溫度以16bit帶符號(hào)位擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式讀出，表2.4 給出了溫度值和輸出數(shù)據(jù)的關(guān)系。表2.4 溫度數(shù)據(jù)關(guān)系溫度數(shù)據(jù)輸出（二進(jìn)制）數(shù)據(jù)輸出

50、（十六進(jìn)制）+12500000000 1111101000FA+2500000000 001100100032+0.500000000 000000010001000000000 000000000000-0.511111111 11111111FFFF-2511111111 11001110FFCE-5511111111 10010010FF92S18B20遵循單總線協(xié)議，每次測溫時(shí)都必須有4個(gè)過程： 初始化； 傳送ROM 操作命令； 傳送ROM操作命令； 數(shù)據(jù)交換；第3章 總體設(shè)計(jì)方案3.1設(shè)計(jì)目的 本次課題主要是鍛煉學(xué)生自主學(xué)習(xí)和動(dòng)手能力。加深對(duì)單片機(jī)的認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新、開發(fā)簡單程序技

51、能。培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，從理論上升到實(shí)驗(yàn)，理論與實(shí)驗(yàn)相互結(jié)合，相互促進(jìn)。3.2設(shè)計(jì)任務(wù)與要求3.2.1設(shè)計(jì)任務(wù) 基于STC89C52單片機(jī)設(shè)計(jì)溫度報(bào)警，可以采集周圍的溫度信息進(jìn)行顯示，并且可以根據(jù)應(yīng)用環(huán)境要求作出報(bào)警提示。3.2.2設(shè)計(jì)要求 （1）實(shí)時(shí)溫度檢測并顯示對(duì)應(yīng)的溫度值。 （2）具有上下限溫度報(bào)警功能。3.3基本思路 該系統(tǒng)主要由溫度采集，信號(hào)處理，顯示模塊以及報(bào)警系統(tǒng)等及部分組成。單片機(jī)發(fā)出信號(hào)控制數(shù)字溫度傳感器DS18B20采集溫度模擬信號(hào)，溫度傳感器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)回饋給單片機(jī)控制中心。電信號(hào)經(jīng)單片機(jī)處理后通過顯示模塊將溫度顯示出來。當(dāng)溫度達(dá)到預(yù)定值時(shí)，單片機(jī)

52、會(huì)做出指示，報(bào)警系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警提示。3.4總體設(shè)計(jì)框圖 STC 89C52 單片機(jī)數(shù)字溫度傳感器雙限報(bào)警系統(tǒng)譯碼顯示電路第4章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 單片機(jī)是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。本次課程設(shè)計(jì)中選用STC89C52式單片機(jī)，其最小系統(tǒng)主要由電復(fù)位、振蕩電路組成。單片機(jī)的最小系統(tǒng)如圖4.1所示。單片機(jī)的復(fù)位電路原理是在單片機(jī)的復(fù)位引腳RST上電阻和電容，實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位。當(dāng)復(fù)位電平持續(xù)兩個(gè)時(shí)鐘周期以

53、上時(shí)復(fù)位有效。復(fù)位電路由按鍵復(fù)位和上電復(fù)位兩部分組成，上電復(fù)位是在復(fù)位引腳上連接一個(gè)電容到VCC，再連接一個(gè)電阻到GND。AT89C51單片機(jī)使用12MHZ的晶振最為振蕩源，由于單片機(jī)內(nèi)部有振蕩電路，所以外部只要連接一個(gè)晶振和兩個(gè)電容即可，電容一般在15pF至50pF之間。外部晶振結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部電路產(chǎn)生單片機(jī)所需的時(shí)鐘頻率。 圖4.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)4.2溫度采集電路的設(shè)計(jì)溫度采集電路部分，采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20進(jìn)行溫度采集。溫度測量范圍為-55+125，測量精度為0.5；被測溫度用符號(hào)擴(kuò)展的16位數(shù)字量方式串行輸出；CPU只需用一個(gè)端口線就可以與DS18B20通信。溫度采集電路如圖

54、4.2所示。DS18B20采用單線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，與單片機(jī)的P1.0口相連進(jìn)行數(shù)據(jù)的雙向傳輸。 圖4.2 溫度采集電路4.3 LED顯示電路的設(shè)計(jì) LED數(shù)碼管與單片機(jī)的P0口相連，單片機(jī)將采集到的溫度值轉(zhuǎn)化為與數(shù)碼管對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，通過P0口輸出顯示。即信號(hào)通過譯碼管的端口a、b、c、d、e、f、g 、dp 端來控制每段譯碼管的亮滅與否，同時(shí)通過端口1、2、3、4 四個(gè)端口來控制四個(gè)譯碼管。在本次設(shè)計(jì)中，采集到的溫度值超過所設(shè)置的范圍時(shí)，單片機(jī)會(huì)輸出一信號(hào)，通過三極管放大后驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。LED數(shù)碼顯示電路如圖4.3所示。 圖4.3 數(shù)碼顯示電路4.4 報(bào)警電路的設(shè)計(jì)報(bào)警電路中加一PNP三

55、極管驅(qū)動(dòng)，基極接單片機(jī)P11口，當(dāng)端口變成低電平時(shí)，驅(qū)動(dòng)三極管會(huì)導(dǎo)通，VCC電壓加載到蜂鳴器使其發(fā)聲、報(bào)警發(fā)光二極管亮，如圖4.4所示。 圖4.4 報(bào)警電路第5章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)程序主要包括主程序，溫度傳感器初始化子程序，溫度傳感器讀寫子程序，溫度轉(zhuǎn)換與計(jì)算子程序以及顯示子程序。5.1主程序設(shè)計(jì)主程序的主要功能是負(fù)責(zé)讀出并處理DS18B20的測量的當(dāng)前溫度值，溫度的實(shí)時(shí)顯示，并根據(jù)設(shè)置的上下限判斷是否報(bào)警。系統(tǒng)開始運(yùn)行時(shí)，溫度傳感器測量并計(jì)算溫度值通過P1.0口傳輸進(jìn)單片機(jī)里進(jìn)行處理，經(jīng)過處理后的數(shù)據(jù)再通過P0口傳輸?shù)綌?shù)碼管進(jìn)行顯示。通過按鍵設(shè)置溫度報(bào)警界限，當(dāng)超過報(bào)警界限時(shí)單片機(jī)將相應(yīng)的數(shù)

56、據(jù)通過P3.7口傳輸報(bào)警，其程序流程見圖5.1所示。 圖5.1 主程序流程圖5.2溫度測量模塊程序設(shè)計(jì)溫度測量程序完成的功能是讀出數(shù)字溫度傳感器的溫度值。要正確的讀出溫度值，必須嚴(yán)格遵守單總線器件的命令序列，否則，單總線器件不會(huì)響應(yīng)主機(jī)。單總線器件命令序列如圖5.2.1所示。溫度測量模塊程序流程圖如圖5.2.2所示。發(fā)DS18B20復(fù)位命令開始發(fā)跳過ROM命令發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令結(jié)束 圖5.2.1 單總線器件命令序列 圖5.2.2溫度測量模塊程序流程圖第6章 系統(tǒng)的安裝調(diào)試與仿真系統(tǒng)調(diào)試以程序?yàn)橹?，硬件調(diào)試比較簡單，軟件調(diào)試可以先編寫顯示程序并進(jìn)行硬件正確性檢驗(yàn)，然后分別進(jìn)行主程序、讀出溫度子程

57、序、溫度轉(zhuǎn)換命令子程序、計(jì)算溫度子程序、顯示刷新等子程序的編程及調(diào)試，由于DS18B20 與單片機(jī)采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，對(duì)DS18B20 進(jìn)行讀寫編程時(shí)必須嚴(yán)格的保證讀寫時(shí)序，否則將無法讀取測量結(jié)果。6.1安裝與調(diào)試 根據(jù)STC89C52單片機(jī)版原理圖焊接好元器件，并檢查個(gè)焊點(diǎn)是否出現(xiàn)虛焊，焊盤脫落等情況。然后上電檢測各模塊的通電情況，盡可能排除一切故障保證調(diào)試順利。 按照設(shè)計(jì)要求選好單片機(jī)引腳接通線路。本課程設(shè)計(jì)主要應(yīng)用了單片機(jī)為主控元件，溫度傳感器DS18B20采集溫度信號(hào)從P1.0口傳送給單片機(jī)，單片機(jī)對(duì)溫度電信號(hào)處理后經(jīng)P0口送顯示模塊顯示相應(yīng)溫度，P2口作為位選控制LED燈的選通與

58、否。當(dāng)溫度達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，單片機(jī)會(huì)從P3.7口發(fā)出報(bào)警信號(hào)，做出報(bào)警提示。本程序采用單片機(jī)C語言編寫，用Keil編譯器編程調(diào)試，能很好的找出編程出現(xiàn)的錯(cuò)誤以及邏輯功能等問題。Keil 生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語言的優(yōu)勢。6.2 仿真6.2.1 軟件仿真 將Keil生成的hex文件調(diào)入Proteus電路圖的單片機(jī)中，點(diǎn)擊圖左下角的開始鍵運(yùn)行，程序初始化后通過調(diào)節(jié)DS18B20溫度傳感器的數(shù)值，數(shù)碼管會(huì)顯示相應(yīng)的數(shù)值，仿真結(jié)果如圖6.2.1所示。（例如25的其結(jié)果）6.2.2 系統(tǒng)性能測試性能測試可用制作的溫度計(jì)和已有的成品溫度

59、計(jì)來同時(shí)測量比較，由于DS18B20 的精度很高，所以誤差指標(biāo)可以限制在0.1 以內(nèi)，另外55 至+125 的測溫范圍使得該溫度計(jì)完全適合一般的應(yīng)用場合，其低壓供電特性可作成用電池供電的手持電子溫度計(jì)。 圖6.2.1 程序正常運(yùn)行結(jié)果仿真圖 第7章 總結(jié)通過本次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多東西，同時(shí)在做的過程中也發(fā)現(xiàn)很多的問題，從最初的課題選擇到對(duì)相關(guān)課題資料的搜集與摘選，再到自己報(bào)告內(nèi)容的思路的設(shè)計(jì)、編寫以致最后階段的修改與完善。在這一過程中，我對(duì)前兩學(xué)年所學(xué)習(xí)的相關(guān)電子知識(shí)又有了更深一層的學(xué)習(xí)和理解，讓我對(duì)自己所學(xué)的又有了更深的掌握。雖然以前還做過這樣的設(shè)計(jì)但這次設(shè)計(jì)真的讓我長進(jìn)了很多，單

60、片機(jī)課程設(shè)計(jì)重點(diǎn)就在于軟件算法的設(shè)計(jì)，需要有很巧妙的程序算法，雖然以前寫過幾次程序，但我覺的寫好一個(gè)程序并不是一件簡單的事。再者，系統(tǒng)調(diào)試是較為麻煩、復(fù)雜的過程。只要一點(diǎn)點(diǎn)不對(duì)就會(huì)直接影響調(diào)試結(jié)果，而且只能從頭到尾一步一步的排除檢測，而且如果你檢查的方法不對(duì)，不能耐心仔細(xì)的查找、測量，很難發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤。同時(shí)也會(huì)影響整個(gè)人的心情和狀態(tài)。還有就是要由問題推測各種可能的原因，追根溯源。不要總是在一個(gè)地方糾結(jié)。這樣是很難找到故障并解決的。這個(gè)過程既能很大程度上減少工作量，也可以提高分析問題的能力，這就課程設(shè)計(jì)要達(dá)到目的。在大學(xué)里這樣的機(jī)會(huì)是很難的，抓緊這有限的機(jī)會(huì)，讓自己得到鍛煉是非常有必要的，也是非常重

61、要的。從這次課程設(shè)計(jì)中，我真真正正的意識(shí)到，有好多的東西，只有我們?nèi)ピ囍隽?，才能真正的掌握，只學(xué)習(xí)理論有些東西而不結(jié)合實(shí)踐是很難理解的，更談不上掌握。在以后的學(xué)習(xí)中，要理論聯(lián)系實(shí)際，把我們所學(xué)的理論知識(shí)用到實(shí)際當(dāng)中，學(xué)習(xí)單機(jī)片機(jī)更是如此，程序只有在經(jīng)常的寫與讀的過程中才能提高，這就是我在這次課程設(shè)計(jì)中的最大收獲。參考文獻(xiàn): 1、王迎旭編.單片機(jī)原理與應(yīng)用M.機(jī)械工業(yè)出版社，2010。 2、樓然苗編.51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例M.北京航空航天大學(xué)出版社，2006。 3、黃勤編.計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教程M.重慶大學(xué)出版社，2004。 4、劉樂善編.微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)及應(yīng)用M.華中科技大學(xué)出版社，2

62、004。 5、陳光東編.單片微型計(jì)算機(jī)原理及接口技術(shù)M.華中科技大學(xué)出版社，2005。附錄A：元件清單1）8路LED 指示；2）4位7段數(shù)碼管以及驅(qū)動(dòng)電路；3）1個(gè)4×4矩陣式鍵盤以及接口電路，1個(gè)獨(dú)立式中斷按鍵；4）1個(gè)蜂鳴器；5）2個(gè)繼電器輸出電路，含常開常、閉觸點(diǎn)；7）一個(gè)塑封一體化紅外線接收頭；8）1個(gè)4位撥碼開關(guān)；9）1根RS232串口通訊接口以及下載線，可完成程序下載、在線仿真（用SST芯片），并實(shí)現(xiàn)與PC機(jī)以及與其他單片機(jī)之間的通信；10）1個(gè)可對(duì)S5X系列單片機(jī)編程的ISP接口；11）可對(duì)用戶開放的全部I/O口引腳，方便用戶根據(jù)需要進(jìn)行功能擴(kuò)展和二次開發(fā)；12）1個(gè)整流、濾波穩(wěn)壓電路，可采用712V電源輸入（交、直流均可），對(duì)本機(jī)提供5V工作電壓，并可對(duì)擴(kuò)展功能模塊提供5V和12V直流電源