基于单片机的温度控制报警系统设计 - 图文

基于单片机的温度控制报警系统设计

基于单片机的温度控制报警系统设计

摘 要

近年来随着计算机与控制技术的蓬勃发展与广泛应用，人们从中受益良多，生活中也随处可见电子产品，自动化，智能化成为发展趋势，而以单片机为核心的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测的日新月益。本设计论述了一种以STC89C51单片机为控制单元，以DS18B20为温度传感器的温度控制系统。该控制系统可以实时存储相关的温度数据并可设置温度上下限值，实现对环境温度测量并在超出范围的情况下发出警告。系统设计了相关的硬件电路和相关应用程序。硬件电路主要包括STC89C51单片机最小系统，测温电路、LCD液晶显示电路以及报警电路等。系统程序主要包括主程序，读出温度子程序，计算温度子程序、按键处理程序、LCD显示程序以及数据存储程序等。

关键词：STC89C51单片机；DS18B20；LCD显示电路

I

基于单片机的温度控制报警系统设计

In recent years, along with the computer and control technology of

Abstract

booming development and wide application, people benefit a lot from it, life also can be seen everywhere electronic products, automation, intelligent become development trend, and with the single chip processor as the core application is continuously to the deepening, and push the traditional control examination on the new victims. This design is discussed in STC89C51 micro control is a control unit, with the temperature sensor DS18B20 for the temperature control system. The control system can store related temperature data real-time and set up and down temperature limits, and to realize the environment temperature measurement and beyond the scope of the warning. The system design of the related hardware circuit and related applications. The hardware circuit STC89C51 mainly includes single chip minimize system, temperature measurement circuit, LCD display circuit, alarm circuit, etc. System program mainly includes the main program, read the temperature procedure, the calculation of temperature procedure, key processing program, LCD display procedures and data storage procedures, etc.

circuit

key words：STC89C51 single-chip microcomputer ; DS18B20 ; LCD display

II

目录

摘 要 ................................................................... I Abstract ................................................................................................................................................... II 1 绪论 ...................................................................................................................................................... 1

1.1 课题的背景及其意义 .......................................................................................................... 1 1.2 课题研究的内容及要求 ..................................................................................................... 1 1.3 课题的研究方案 ................................................................................................................... 2 2 电路设计的理论基础 ...................................................................................................................... 3

2.1 系统设计的框架 ................................................................................................................... 3 2.2 单片机发展史 ....................................................................................................................... 3 2.3 STC89C51系列单片机介绍 ............................................................................................... 4

2.3.1 STC89C51特性 .......................................................................................................... 4 2.3.2 STC89C51系列引脚功能 ....................................................................................... 5

3 硬件电路设计 .................................................................................................................................... 8

3.1 电源电路 ................................................................................................................................ 8 3.2 温度传感器电路 ................................................................................................................... 9 3.3 显示电路 .............................................................................................................................. 12 3.4 报警电路 .............................................................................................................................. 13 3.5 复位电路 .............................................................................................................................. 13 4 软件设计 ........................................................................................................................................... 15

4.1 按键处理子程序 ................................................................................................................. 15 5 系统调试及结论分析 .................................................................................................................... 17

5.1 硬件调试 .............................................................................................................................. 17

5.1.1 硬件电路故障及解决方法 .................................................................................. 17 5.1.2 硬件调试方法 ......................................................................................................... 17 5.2 软件调试 .............................................................................................................................. 18 6 总结与展望 ...................................................................................................................................... 19

6.1 总 结 ..................................................................................................................................... 19 6.2 展望 ....................................................................................................................................... 19 参考文献 ............................................................................................................................................... 21 附录......................................................................................................................................................... 22

1：系统原理图 ............................................................................................................................ 22 2：实物图 ..................................................................................................................................... 23 3：系统相关程序 ........................................................................................................................ 24 致谢........................................................................................................................................................... 1

基于单片机的温度控制报警系统设计

1 绪论

1.1 课题的背景及其意义

二十一世纪是科技高速发展的信息时代，电子技术、单片机技术更是得到广泛的应用，伴随着科学技术的发展，需要对仪器设备的各种参数进行测量。而温度涉及到生活生产的各个方面，应运而生温度测量控制也成为了生活生产中关注的热点，对温度的控制在各行各业中也发挥着重要的作用。例如在工业生产之中，利用测量与控制温度来保证生产的正常运行；在农业中，用于保证蔬菜大棚的恒温生产；更具体点在生活中冰箱，空调等都需要对温度进行实时控制。

温度是表征物体冷热程度的物理量，温度测量则是工农业生产过程中一个很重要而普遍的参数。温度的测量及控制对保证产品质量、提高生产效率、节约能源、生产安全、促进国民经济的发展起到非常重要的作用。由于温度测量的普遍性，温度传感器的数量在各种传感器中居首位。而且随着科学技术和生产的不断发展，温度传感器的种类还是在不断，从而满足生产生活中的各种需要。

单片机温度测量控制系统中的关键是测量温度、控制温度，从而达到各种需求。因此，单片机温度测量则是对温度进行有效的测量，并且能够在工业生产中得到了广泛的应用，尤其在电力工程、化工生产、机械制造、冶金工业、无线控制等重要工业领域中，扮演着重要角色。在日常生活中，也可广泛实用于空调器、电加热器等各种家居电器。

1.2 课题研究的内容及要求

我的毕业设计的题目是基于单片机的温度控制报警系统设计。它是多种技术知识的结合，不仅涉及到硬件的设计，还需要软件编程，同时还要兼顾到精度、测量误差、稳定性等各种因素。电路板是从电子市场买来，要自己亲手焊接，这就要考虑如何布线，来达到外观美观，功能实现的目标。经过查阅资料发现许多应用场合原来就有测温仪器，只是随着对生产质量与生产需要的要求在不断地提高、升级。其中，有部分应用场合对精度提高的幅度要求也不是特别高。因此，为了提高性价比，我所设计的系统提出在原有设计的基础上进行一些简单的修改，以此为出发点，主要阐述的是温度测量自动报警系统的实现方法。

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基于单片机的温度控制报警系统设计

本文所要研究的课题是基于单片机的温度报警系统设计，主要是介绍了对环境温度的测量、显示、控制及报警，实现了动态温度的实时显示。温度控制部分，提出了用AT89C51单片机、DS18S20、及LCD显示的硬件电路完成对环境温度的实时检测及显示，利用DS18S20与单片机连接由软件与硬件电路配合来实现，超出设定的上下限温度，报警系统就自动报警。控制器是用89C51单片机，适合于应对多点的温度测控系统，可直接将温度转化成串行数字信号供微机处理，而且每片DS18S20都有唯一的产品号，可以一并存入其ROM中，以便在构成大型温度测控系统时在单线上挂接任意多个DS18S20芯片。从DS18S20读出或写入DS18S20信息仅需要一根口线，其读写及其温度变换功率来源于数据总线，该总线本身也可以向所挂接的DS18S20供电。同时DS18S20能提供九位温度读数，它无需任何外围硬件即可方便地构成温度检测系统。而且利用本次的设计主要实现温度测试，温度显示，温度门限设定，超过设定的门限值时自动启动自动报警等功能。而且还要以单片机为主机，使温度传感器通过一根口线与单片机相连接，再加上温度控制部分和人机对话部分来共同实现温度的监测与控制。

1.3 课题的研究方案

温度控制系统是比较常见和典型的过程控制系统。温度是工业生产过程中重要的被控参数之一，当今计算机控制技术在这方面的应用，已使温度控制系统达到自动化、智能化，比过去单纯采用电子线路进行PID调节的控制效果要好得多，可控性方面也有了很大的提高。

本设计方案很简单，采用了STC89C51单片机系统来实现。单片机软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现各种控制算法和逻辑控制。单片机系统可以用液晶屏幕来显示环境温度的实际值，能用键盘输入设定上下线值。本方案选用了STC89C51芯片，本身存储器已够用，不需要外扩展存储器，可使系统整体结构大为简单从而大大提高了系统的智能化。

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