基于STCC单片机DSB温度控制器课程设计

1、摘 要随着时代的进步和发展，温度的测试已经影响到我们的生活、工作、科研、各个领域，已经成为了一种非常重要的事情，因此设计一个温度测试的系统势在必行。本文主要介绍了一个基于at89c52单片机的数字温度报警器系统。详细描述了利用数字温度传感器ds18b20开发测温系统的过程，重点对传感器在单片机下的硬件连接，软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析，对各部分的电路也一一进行了介绍，该系统可以方便的实现温度的采集和报警，并可以根据需要任意上下限报警温度，它使用起来相当方便，具有量程宽、体积小、功耗低等优点，适合于我们日常生活和工、农业生产中的温度测量，也可以当做温度处理模块潜入其他系统中，作为其他

2、主系统的辅助扩展。ds18b20与at89c52结合实现最简温度报警系统，该系统结构简单，有广泛的应用前景。关键词：单片机；温度检测；at89c52;ds18b20;目录摘 要i1 设计要求及方案选择11.1设计要求11.2方案选择12 理论分析与设计12.1 芯片介绍12.1.1 ds18b20概述12.1.2 stc89c52介绍22.2系统结构框图32.3程序原理叙述33.电路设计33.1硬件设计33.1.1报警模块43.1.2单片机最小系统电路43.1.3温度采集模块53.2软件设计53.2.1流程框图及仿真电路图63.2.2程序设计64、系统测试215、总结22.参考文献23221.

3、设计要求及方案选择1.1设计要求基本功能：1、用ds18b20进行温度采样2、将采样的温度值进行显示扩展功能：1、可设置一个温度控制范围 2、当温度超过设定值时或低于设定值时，进行报警，超过设定值时为其降温直至到达温度范围内。1.2方案选择采用单总线数字温度传感器ds18b20测量温度，直接输出数字信号。便于单片机处理及控制，节省硬件电路。且该芯片的物理化学性很稳定，此元件线形性能好，在0100摄氏度时，最大线形偏差小于1摄氏度。ds18b20的最大特点之一采用了单总线的数据传输，由数字温度计ds18b20和微控制器stc89c52构成的温度装置，它直接输出温度的数字信号到微控制器。每只ds1

4、8b20具有一个独有的不可修改的64位序列号，根据序列号可访问不同的器件。并选择数码管作为输出显示，蜂鸣器位报警装置；2 理论分析与设计2.1 芯片介绍 2.1.1 ds18b20概述ds18b20的读写时序和测温原理与ds1820相同，只是得到的温度值的位数因分辨率不同而不同，且温度转换时的延时时间由2s 减为750ms。 ds18b20测温原理。图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振 随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在55所对应的一个基数值。计数器1对 低温度系数晶振产生的

5、脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，计数器1的预置将重新被装入，计数器1重 新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。它的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正计数器1的预置值。图2-1-1 ds18b20封装形式和引脚功能如图2-1-1所示，ds18b20的外形如一只三极管，引脚名称及作用如下：gnd:接地端。dq：数据输入/输出脚，与ttl电平兼容。vdd：可接电源，也可接地。因为每只ds18b20都可以设置成两种供电方式，即数据总线供电方

6、式和外部供电方式。采用数据总线供电方式时vdd接地，可以节省一根传输线，但完成数据测量的时间较长；采用外部供电方式则vdd接+5v，多用一根导线，但测量速度较快2.1.2 stc89c52介绍stc89c52是一种低功耗、高性能cmos 8位微控制器，具有8k在系统可编程flash 存储器。使用宏晶科技公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80c51 产品指令和引脚完全兼容。片上flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位cpu和在系统可编程flash，使得stc89c52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。由于此单片机应用在仓库温湿度

7、检测上，所以本设计选用了低功耗、高性能、低价格。小管脚(40脚)的stc89c52单片机。如图2-1-2所示：图2-1-2 stc89c52单片机2.2系统结构框图系统主要包括数据采集模块，单片机控制模块，显示模块和温度设置模块，驱动电路五个部分。系统框图如图2-2-1 所示。单片机显示电路报警电路温度传感器图2-2-1系统结构款图2.3程序原理叙述其中温度采集模块负责利用ds18b20传感器实时采集温度数据，并将采集到的温度数据传输到单片机控制模块，单片机控制模块将检测到的数据进行处理后送到lcd显示模块进行显示，同时将数据与系统默认的温度上限32c进行比较，如果检测到的温度超过35c或低于

8、25c，蜂鸣器会发出不同频率的声音进行报警。3.电路设计3.1硬件设计3.1.1报警模块报警电路用一个三极管驱动一只蜂鸣器组成，驱动信号由芯片的管脚rd/p3.7控制。当显示的温度不在设定的温度范围内，即不在tl与th之间则驱动蜂鸣器发声报警，其电路如图3-1-1所示。或采用一个扬声器即可。图3-1-1 报警电路3.1.2单片机最小系统电路在课题设计的温度控制系统设计中，控制核心是stc89c52单片机，该单片 机为51系列增强型8位单片机，它有32个i/o口，片内含4k flash工艺的序存储器，便于用电的方式瞬间擦除和改写，而且价格便宜，其外部晶振为12m一个指令周期为1s。使用该单片机完

9、全可以完成设计任务，其最小系统主包括：复位电路、震荡电路以及存储器选择模式，如图3-2-1所示 图3-1-2单片机最小电路3.1.3温度采集模块在硬件完成后,为了使作品能够实现预定的功能和效果,因此需要对环境温度进行采集. 在本设计中采用外部供电方式实现ds18b20传感器与单片机的连接如图3-1-3所示.图3-1-3温度传感器接口3.2.1流程框图及仿真电路图图3-2-1程序流程框图图3-2-2 仿真电路图3.1.4键盘3.2.2程序设计主函数所在c文件：/数码管显示程序,from williams youth20180104#include #define uchar unsigned c

10、har#define uint unsigned int #include ds18b20.h#include nixielight.h#include button.h#include buzzerwarning.h void main() uchar i;ds18b20_reset();buzinit(); while(1) p0=0x00; if(keyadd=0|keydec=0)i+; /设置标志位i，只有加或减键被按下之 /后报警程序启动；防止当前温度在界限之外一直报警并无法设定问题 t = read_temperature(); /读温度 formattemp(t); keybo

11、ard(); if(i=1)whetherwarn(t); 数码管显示部分：sbit fir=p21;sbit sec=p22;sbit thr=p23;void display(uchar num,uchar dat);/ 数码管显示数字的编码 table0 就是显示 0uchar code table=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,/不带共阳极小数点的0-9编码0x40,0x79,0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0x78,0x00,0x10/带共阳极小数点的0-9编码;void delay(uchar

12、i) /1ms毫秒延时uchar j,k; for(j=i;j0;j-) for(k=125;k0;k-);void formattemp(uint t)/格式化数据以显示于数码管uchar i;i=t/100;display(1,i);i=t%100/10+10;display(2,i);i=t%100%10;display(3,i);void display(uchar num,uchar dat) switch (num)case 1:p0=tabledat;fir=0;delay(5);fir=1;break;/十位 case 2:p0=tabledat;sec=0;delay(5);

13、sec=1;break;/个位 case 3:p0=tabledat;thr=0;delay(5);thr=1;break;/小数点位 ds18b20测试温度部分：void ds18b20_delayus(uint us); void ds18b20_reset(); void ds18b20_write(uchar dat); uchar ds18b20_data(); uint read_temperature(); sbit dq = p37; uint t=0; /1820温度变量 uint set_hightemp=200,set_lowtemp=150;/高温界限20度，低温警报1

14、5度/*us级延时函数 */ void ds18b20_delayus(uint us) while(-us); /初始化ds18b20 void ds18b20_reset() uchar x = 0; dq = 1; ds18b20_delayus(16); /稍做延时 dq = 0; /将dq拉低 ds18b20_delayus(160);/延时400us960us dq = 1; /拉高总线 ds18b20_delayus(28);/延时15us60us x = dq; /如果=0则初始化成功 =1则初始化失败 ds18b20_delayus(40);/延时60us240us /* 写

15、一个字节 */ void ds18b20_write(uchar dat) uchar i; for(i = 8; i 0; i-) dq = 0; dq = dat & 0x01; ds18b20_delayus(10); dq = 1; dat = 1; /* 读一个字节 */ uchar ds18b20_data() uchar i,dat; for (i = 8; i 0; i-) dq = 0; / 给脉冲信号 dat = 1; dq = 1; / 给脉冲信号 if(dq) dat |= 0x80; ds18b20_delayus(8); return dat; /* 读取温度 */

16、 uint read_temperature() uchar a,b; uint t = 0; float tt = 0; ds18b20_reset();/ds18b20复位 ds18b20_write(0xcc); /跳过读序号列号的操作 ds18b20_write(0x44); /启动温度转换 ds18b20_reset();/ds18b20复位 ds18b20_write(0xcc); /跳过读序号列号的操作 ds18b20_write(0xbe); /读取温度寄存器 a = ds18b20_data(); /读低8位 b = ds18b20_data(); /读高8位 t=b; t0

17、;k-);void buzinit() /主函数初始化 count=0x00; buz=1; tmod=0x01; th0=0x00; tl0=0xff; ea=1; et0=1;/*beep工作函数*/void buzwork() /beep工作函数 char showtime=127;docount+; delay2(); while(count!=0xff); if(tset_hightemp) do count-; delay2(); while(count!=0x00); tr0=0;/* time0中断函数*/void time0(void) interrupt 1 using 0

18、 th0=0xfe; tl0=count; buz=buz;/判断函数void whetherwarn(uint t)if(tset_hightemp&t!=850)tr0=1;buzwork();else tr0=0;按钮工作部分：sbit keyh=p35;sbit keyl=p34;sbit keyadd=p33;sbit keydec=p32;void keyboard()uchar h=0,l=0;/设置高温界限if(keyh=0) /k3anxiadelay(10);if(keyh=0)while(!keyh);h+;/进入k3while(h=1)formattemp(set_hi

19、ghtemp); /显示最高值 if(keyadd=0)delay(10);if(keyadd=0)formattemp(set_hightemp);while(!keyadd);set_hightemp+=10; if(keydec=0)delay(10);if(keydec=0)formattemp(set_hightemp);while(!keydec);set_hightemp-=10; if(keyh=0)delay(10);if(keyh=0)formattemp(set_hightemp); while(!keyh); h+; /设置低温界限if(keyl=0) /k3anxia

20、delay(10);if(keyl=0)while(!keyl);l+;/进入k3while(l=1)formattemp(set_lowtemp); /显示最高值 if(keyadd=0)delay(10);if(keyadd=0)formattemp(set_lowtemp);while(!keyadd);set_lowtemp+=10; if(keydec=0)delay(10);if(keydec=0)formattemp(set_lowtemp);while(!keydec);set_lowtemp-=10; if(keyl=0)delay(10);if(keyl=0)formatt

21、emp(set_lowtemp); while(!keyl); l+; 4、系统测试当温度传感器ds18b20接受到外界环境温度的变化时，如：将火苗靠近传感器或用电吹风对传感器加热等，这时传感器对这个信号进行采样处理，将这个数字信号输入到主模块单片机stc89c52中进行处理。由单片机的p3.6脚接入高温报警电路控制部分，用于发光二极管和继电器的控制。检查焊接是否规范，线路是否接错，确保基本的错误没有后，接通电源，检查前级和后级，看看数码管是否正常显示，最后再加热传感器，使其达到设定的高温临界点，如果实现了报警，证明设计成功了，如果没有还需一级一级的仔细检查。在焊接的过程中，为保证焊点牢固、接

22、触良好与美观，不存在虚焊、假焊，在焊接前要用刀、断锯条或砂纸刮去或打光引脚引线上的油污、氧化膜或漆，直至露出光亮干净的表面，之后涂上松香溶液，其上搪一层锡。焊接时应掌握好温度及时间，焊接时间一般在35秒。若焊接时间过短，焊锡未与焊件充分浸熔易产生虚焊、假焊；时间过长，则将烫坏印制板的铜箔或元件。焊接时，烙铁头应同时紧贴引脚或引线头及印制板上的焊盘铜箔，当焊点温度升至焊锡熔点时，焊锡熔化即自动流到引线与铜箔间，形成锥状光滑焊点，之后迅速移开烙铁。焊锡未完全凝固前，不能移动或摇动被焊元器件。焊锡可事前熔在烙铁头上，亦可在烙铁贴在焊点加热时将其送入。各元件焊接完毕，焊接结束后必须检查有无漏焊、虚焊以

23、及由于焊锡流淌造成的元件短路。虚焊较难发现，可用镊子夹住元件引脚轻轻拉动，如发现摇动应立即补焊。 5、总结本设计是以温度采集及控制过程设计为总目标，以89c52单片机最小应用系统为总控制中心，辅助设计有温度采样电路、led数码管动态串行显示器等。本设计的重点、难点是：（1） 要掌握温度传感器的原理、结构、应用等；（2） 考虑从非电量信号到电量信号的电路实现原理以及与单片机的接口；（3） 熟悉mcs-51编程的技术，实现单片机对温度的调节控制；（4） 整体电路的仿真调试。本次设计优点：采用的单片机stc89c52 性价比高；热敏电阻温度传感器转化温度的方法非常简洁且精度高、测试范围较广。由于时间

24、及精力所限，对温度控制系统做了整体设计，具体实现了其中的温度报警部分设计，即温度控制系统的采集、显示及报警模块。6、设计过程2017-12-28 22:16:11单片机开发板数码管为共阳数码管；【验证正确】测试数码管程序是否正确；测试ds18b20是否工作正常；2017年12月29日13:03:35可以正常用数码管显示温度；开始做功能二：温度过高用蜂鸣器报警并使电机工作以降温；2017年12月30日18:41:58蜂鸣器怀疑损坏或电路不正确：蜂鸣器为无源蜂鸣器且p04口驱动蜂鸣器存在问题，考虑不用p04口2018年1月1日星期一17:11:58确定蜂鸣器接口为p36，不是p04，温度过高报警功

25、能完成，报警方式消防车报警声2017年12月29日18:42:27 proteus问题4位一体数码管：共阳，abcdefgh为接低电平相应段亮；2018年1月1日星期一11:03:36设计：用键盘更改设定温度程序功能设定：按键k3（p35）：选定+确定功能，用于设定上限温度，按一下设置十位，再按一下设定个位，再按第三次设定小数点后一位，最后按压一次设置完成；（整个设置过程中若中途有3s不操作则跳出设置，根据当前已更改和未更改值设定温度）2018年1月1日星期一17:17:09按键k4（p34）:选定+确定功能，用于设定下限温度，按一下设置十位，再按一下设定个位，再按第三次设定小数点后一位，最后

26、按压一次设置完成；（整个设置过程中若中途有3s不操作则跳出设置，根据当前已更改和未更改值设定温度）按键k5（p33）：温度设置加；按键k6（p32）：温度设置减；功能流程图描述：设定的下限温度十位闪烁k6按下（温度减）k5按下（温度加）k4按下（进入设定下限温度）2018/1/1 21:30:02解决proteus仿真不成功问题（未解决）2018年1月2日星期二17:06:09报警程序问题：不能跳出；21时3分25秒按钮设置温度；2018年1月3日星期三10:52:34按钮程序问题，while循环不能成功循环【问题已解决，编译器问题，之前打开的button.h编辑无效，通过主程序打开的butt

27、on.h才能被编辑】2018年1月3日星期三19:34:54尝试解决仿真不通过问题；（未解决）2018年1月4日10:30:33尝试加入电机控制程序，单片机负载电流不够，所以考虑用驱动ic，查找并尝试使用74ls245及74ls04芯片，无法驱动74ls245双向总线驱动器，驱动单片机系统总线总线驱动芯片，用来驱动led或者其他的设备，它是8路同相三态双向总线收发器，可双向传输数据。测试不能驱动电机（5v，0.16a）74ls16474ls3274ls32是四2输入或门，常用在各种数字电路以及单片机系统中。74ls04反相器测试不能驱动电机（5v，0.16a）尝试用3极管驱动电机；三极管配置问题：说明：b端电压不能恒定为5v，需要调制到5v以下电机正常工作；