基于51單片機(jī)的溫度警報(bào)器的設(shè)計(jì)方案單片機(jī)課程設(shè)計(jì)方案

PAGE22《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)二級(jí)學(xué)院:電子信息與電氣工程學(xué)院專(zhuān)業(yè):班級(jí)：學(xué)生姓名指導(dǎo)老師職稱(chēng)講師課題名稱(chēng)基于51單片機(jī)的溫度警報(bào)器的設(shè)計(jì)課題工作內(nèi)容1、設(shè)計(jì)內(nèi)容:硬件電路的設(shè)計(jì)、軟件電路的設(shè)計(jì)2、總體方案的選擇、討論確定。軟件流程圖的設(shè)計(jì)，硬件電路各部分的設(shè)計(jì)，程序的軟調(diào)試、整機(jī)的調(diào)試.3、撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告指標(biāo)要求1、LED能顯示傳感器的溫度2、溫度高于30度或者小于15度,蜂鳴器發(fā)出警報(bào)進(jìn)程安排第一天下達(dá)任務(wù)、講授、查資料第二天方案確定第三天、第四天軟、硬件設(shè)計(jì)第五天~第八天軟、硬件調(diào)試第九天撰寫(xiě)報(bào)告第十天答辯考核主要參考文獻(xiàn)［1］鐘曉偉，宋哲存，基于單片機(jī)的實(shí)驗(yàn)是溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[A]林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備［2］葉景，基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)與交流，2008[3］楊光友.單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)原理及接口技術(shù)［M］。北京：中國(guó)水利水電出版社,2002地點(diǎn)起止日期9.5-9.15課程設(shè)計(jì)題目：基于單片機(jī)的數(shù)字溫度報(bào)警器的設(shè)計(jì)姓名：學(xué)院：專(zhuān)業(yè):班級(jí):學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：2011年9月15日目錄_Toc264740834”1.1課題背景 4HYPERLINK\l”_Toc264740835”1.2研究?jī)?nèi)容和意義 62芯片介紹 6HYPERLINK\l”_Toc264740837”2.1DS18B20概述 62。1。1DS18B20封裝形式及引腳功能 7_Toc264740840"2.1。3DS18B20供電方式 9HYPERLINK\l”_Toc264740841”2.1.4DS18B20的測(cè)溫原理 10HYPERLINK\l”_Toc264740842"2。1。5DS18B20的ROM命令 12HYPERLINK\l”_Toc264740843"2.2AT89C52概述 13HYPERLINK\l”_Toc264740844"2。2。1單片機(jī)AT89C52介紹 13HYPERLINK\l”_Toc264740845”2.2.2功能特性概述 133系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 14_Toc264740851"3。3LED顯示報(bào)警電路的設(shè)計(jì) 16參考文獻(xiàn) 18HYPERLINK\l”_Toc264740866"附錄A總電路圖 19HYPERLINK\l”_Toc264740866”附錄B原器件清單 19。ConvertT（溫度轉(zhuǎn)換）。命令代碼為44H，啟動(dòng)一次溫度轉(zhuǎn)換，若主機(jī)在該命令之后又發(fā)出其它操作，而DS18B20又忙于溫度轉(zhuǎn)換，DS18B20就會(huì)輸出一個(gè)“0"，若轉(zhuǎn)換結(jié)束，則DS18B20輸出一個(gè)“1”。RecallE2(拷回暫存器）。命令代碼為B8H。將溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL中的字節(jié)從EEPROM中拷回到暫存器中。該操作是在DS18B20上電時(shí)自動(dòng)執(zhí)行，若執(zhí)行該命令后又發(fā)出讀操作，DS18B20會(huì)輸出溫度轉(zhuǎn)換忙標(biāo)識(shí)：0為忙,1完成。Readpowersupply（讀電源使用模式）。命令代碼為B4H。主設(shè)備將該命令發(fā)給DS18B20后發(fā)出讀操作,DS18B20會(huì)返回它的電源使用模式：0為寄生電源，1為外部電源。2。2AT89C52概述2.2.1單片機(jī)AT89C52介紹AT89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS8位HYPERLINK”/view/1012.htm"單片機(jī)，片內(nèi)含8kbytes的可反復(fù)擦寫(xiě)的HYPERLINK”http：///view/7641。htm”Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn),兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS—51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元,AT89C52單片機(jī)在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用.2.2.2主要功能特性1、兼容MCS51指令系統(tǒng)2、8k可反復(fù)擦寫(xiě)(大于1000次）FlashROM；3、32個(gè)雙向I/O口；4、256x8bit內(nèi)部RAM；5、3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷；6、時(shí)鐘頻率0-24MHz；7、2個(gè)串行中斷，可編程UART串行通道；8、2個(gè)外部中斷源,共8個(gè)中斷源；9、2個(gè)讀寫(xiě)中斷口線,3級(jí)加密位；10、低功耗空閑和掉電模式，HYPERLINK"/view/37。htm”軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能；11、有PDIP、PQFP、TQFP及PLCC等幾種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3。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AT89C52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3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;按鍵復(fù)位是在復(fù)位電容上并聯(lián)一個(gè)開(kāi)關(guān),當(dāng)開(kāi)關(guān)按下時(shí)電容被放電、RST也被拉到高電平，而且由于電容的充電,會(huì)保持一段時(shí)間的高電平來(lái)使單片機(jī)復(fù)位。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3單片機(jī)最小系統(tǒng)3。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.DS18B20是DALLAS公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器，具有3個(gè)引腳；溫度側(cè)量范圍為—55℃-+125℃，測(cè)量精度為0。5℃；被測(cè)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4所示。圖4溫度采集電路3。3LED顯示報(bào)警電路的設(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(guò)P0口輸出顯示。即信號(hào)通過(guò)譯碼管的端口a、b、c、d、e、f、g、dp端來(lái)控制每段譯碼管的亮滅與否，同時(shí)通過(guò)端口1、2、3、4四個(gè)端口來(lái)控制四個(gè)譯碼管.在本次設(shè)計(jì)中，用集成芯片74HC245驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管.同時(shí)當(dāng)采集到的溫度值超過(guò)所設(shè)置的范圍時(shí)，單片機(jī)會(huì)輸出一信號(hào)，通過(guò)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)碼管報(bào)警電路4總結(jié)本設(shè)計(jì)是以溫度采集及控制過(guò)程設(shè)計(jì)為總目標(biāo)，以89C52單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)為總控制中心，輔助設(shè)計(jì)有溫度采樣電路、A/D轉(zhuǎn)換接口、加熱電路、LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)串行顯示器等.本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)、難點(diǎn)是：(1)要掌握溫度傳感器的原理、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用等；（2）考慮從非電量信號(hào)到電量信號(hào)的電路實(shí)現(xiàn)原理以及與單片機(jī)的接口;(3）熟悉MCS-51編程的技術(shù),實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對(duì)溫度的調(diào)節(jié)控制;(4)整體電路的仿真調(diào)試。本次設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)：采用的單片機(jī)AT89C51性?xún)r(jià)比高；熱敏電阻溫度傳感器轉(zhuǎn)化溫度的方法非常簡(jiǎn)潔且精度高、測(cè)試范圍較廣。由于時(shí)間及精力所限，對(duì)溫度控制系統(tǒng)做了整體設(shè)計(jì)，具體實(shí)現(xiàn)了其中的溫度報(bào)警部分設(shè)計(jì)，即溫度控制系統(tǒng)的采集、顯示及報(bào)警模塊.實(shí)物圖如下:致謝在論文完成之際,我首先要想車(chē)曉巖老師表示最真摯的謝意。車(chē)?yán)蠋煏r(shí)常督促我抓緊時(shí)間做畢業(yè)設(shè)計(jì),并經(jīng)常討論,給我提出好的建議.車(chē)?yán)蠋煵粌H工作認(rèn)真，她嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度令我受益匪淺，相信在我以后的生活學(xué)習(xí)帶來(lái)深遠(yuǎn)的影響。在此衷心的向車(chē)?yán)蠋煴磉_(dá)我的感激之心。我還要特別感謝各位同學(xué)給予了我無(wú)私的幫助，他們幫我解決了很多設(shè)計(jì)中遇到的難題，并幫我測(cè)試程序.由于本人學(xué)識(shí)有限,加之時(shí)間倉(cāng)促，文中不免有錯(cuò)誤和待改進(jìn)之處，真誠(chéng)歡迎各位師長(zhǎng)、同學(xué)提出寶貴意見(jiàn)。參考文獻(xiàn):[1］鐘曉偉，宋哲存,基于單片機(jī)的實(shí)驗(yàn)是溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)［A]林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備[2]葉景，基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)與交流，2008[3]楊光友。單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)原理及接口技術(shù)［M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2002[4]李丹妮，單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J]九江學(xué)院報(bào)2005[5]ATMLECorporation,8—BitMicrocontrollerAT89C51DATESHEET.0265F-A—12/97[6]胡壽松，自動(dòng)控制原理［M］北京：科學(xué)出版社，2007［7]劉篤仁，韓保君，傳感器原理及應(yīng)用技術(shù)西安電子科技大學(xué)出版社,2008［8］梅麗鳳,王艷秋，汪毓鐸，張軍，單片機(jī)原理及接口技術(shù)清華大學(xué)出版社2006［9]深圳市計(jì)算機(jī)行業(yè)協(xié)會(huì)，2005年全國(guó)單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)學(xué)術(shù)交流會(huì),北京航空航天大學(xué)出版社，2005[10]張義和,陳敵北，例說(shuō)8051［M］北京：人民郵電出版社，2006[11]張開(kāi)生,郭國(guó)法,MCS-51單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［J]微型計(jì)算機(jī)信息,2005［12]DallasSemiconductor,ProgrammableResolution1-WIREDigitalThermometerDS18B20DATESHEET.

附錄A：總電路圖附錄B：原器件清單序號(hào)編號(hào)名稱(chēng)型號(hào)數(shù)量1R1電阻4.7K12R2電阻100K13R3電阻5K14RP1排阻5K15C1、C2電容33P26C3電容100u17S1按鍵開(kāi)關(guān)18X1晶振12M19Q1三極管PNP110LS1蜂鳴器111U151單片機(jī)AT89C52112U2溫度傳感器DS18B20113U3集成芯片74HC245114U44位7段數(shù)碼管共陽(yáng)1附錄C：溫度報(bào)警器部分程序#include<reg52。h>#include〈intrins。h〉＃defineucharunsignedchar＃defineuintunsignedintsbitDQ=P3^7；sbitbeep=P3^0;voidreset（);//DS18B20復(fù)位函數(shù) voidwrite_byte(ucharval);//DS18B20寫(xiě)命令函數(shù)ucharread_byte（void）;//DS18B20讀1字節(jié)函數(shù)voidread_temp();//溫度讀取函數(shù)voidLED_display();voidalarm（)；uchartempH，tempL,num;uchartable［10]={0xc0，0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92，0x82，0xf8,0x80,0x90};//0~9的LED字符編碼ucharsetValue_low=15;ucharsetValue_high=30;main(）｛while（1）{read_temp（);LED_display(）;alarm（）；}}voiddelay（uintt)｛for(;t〉0;t——)；｝voidreset(） //DS18B20的復(fù)位{ucharpresence=1；while(presence)｛while（presence）｛DQ=1；_nop_（);_nop_()；DQ=0;delay（50);DQ=1;delay(6）;presence=DQ；}delay(45）；presence=～DQ;}DQ=1;｝voidwrite_byte（ucharval) //DS18B20寫(xiě)一個(gè)字節(jié)｛uchari；for(i=8；i〉0;i——）{DQ=1;_nop_();_nop_（）；DQ=0；_nop_(）；_nop_（)；_nop_（）；_nop_（）;_nop_（)；DQ=val&0x01;delay(6）；val=val>〉1;｝DQ=1；_nop_(）;｝ucharread_byte(void) //DS18B20讀一個(gè)字節(jié)｛uchari;ucharvalue=0;for（i=8；i〉0;i--）｛DQ=1；_nop_（）；_nop_（）;value〉>=1；DQ=0;_nop_（)；_nop_(）;_nop_();_nop_（)；DQ=1；_nop_(