环境温度检测与报警

1、.PAGE ：.；湖南工程学院课 程 设 计课程称号 单片机原理与运用 课题称号 环境温度检测与报警 专 业 电气工程及其自动化 班 级 学 号 姓 名 指点教师 王迎旭 李晓秀 汪超 赵葵银年 月 日湖南工程学院课 程 设 计 任 务 书 课程称号 单片机与运用 课 题 环境温度检测与报警 专业班级 学生姓名 学 号 指点教师 王迎旭 李晓秀 汪超 赵葵银 审 批 王迎旭 李晓秀 汪超 赵葵银 义务书下达日期 年 月 日义务完成日期 年 月 日设计内容与设计要求设计内容：本课题要求以单片机为中心设计一个环境温度检测与报警系统，要求测温范围为，精度误差在.以内，LED数码管直读显示，可以由用户

2、本人设定上限温度，假设环境温度超越实践温度或在秒内温度变化超越度那么会发出声光报警。设计义务包括控制系统硬件设计和运用程序设计。要求焊接好开发板，在开发板上进展调试。设计要求：确定系统设计方案； 进展系统的硬件设计；完成必要元器件选择；开发板焊接及测试系统软件设计及调试；系统联调及操作阐明写阐明书主 要 设 计 条 件MCS-单片机实验操作台台；PC机及单片机调试软件；开发板块； 制造工具套；、系统设计所需的元器件。说 明 书 格 式封面课程设计义务书目录第章 概述课题设计的要求、目的及意义第章 系统总体方案选择与阐明系统硬件电路设计框图与任务原理第章 硬件电路设计各部分电路设计、原理、参数计

3、算、I/O分配等第章 运用软件设计流程图、算法等*第章 系统仿真调试第章 硬件调试与结果分析开发板焊接、性能测试、结果、操作阐明第章 终了语系统设计小结：已完成的任务、效果、特征、缺乏与展望致谢参考文献 附录A 系统硬件电路原理图附录B 程序清单评分表进 度 安 排 设计时间分为二周第一周星期一、上午：布置课题义务，课题引见及讲课。下午：借阅有关资料，总体方案讨论。星期二、分班级焊接开发板星期三、确定总体方案，学习与设计相关内容。星期四、各部分方案设计，各部分设计。星期五、设计及上机调试。星期六、设计并调试第二周星期一：设计及上机调试。星期二：调试，中期检查。星期三：调试、写阐明书。星期四-星

4、期五上午：写阐明书、完成电子版并打印成稿。星期五下午：争辩。参 考 文 献 王迎旭等.单片机原理及及运用.机械工业.年 三恒星科技.MCS-单片机原理与运用实例M.电子工业.年 戴仙金.单片机及其C言语程序开发实例M.清华大学.年 陈海宴.单片机原理及运用基于Keil C与ProteusM.北京航空航天大学.年 目录TOC o - h u HYPERLINK l _Toc 第章 概述 HYPERLINK l _Toc . 课题的设计要求、目的及意义 HYPERLINK l _Toc 第章 总体方案 HYPERLINK l _Toc . 方案的选择 HYPERLINK l _Toc . 系统构造

5、框图及任务原理 HYPERLINK l _Toc 第章 硬件电路设计 HYPERLINK l _Toc . 复位电路的设计 HYPERLINK l _Toc . 时钟振荡电路 HYPERLINK l _Toc . 显示电路 HYPERLINK l _Toc . 数字温度传感器DSB HYPERLINK l _Toc . 按键查询电路 HYPERLINK l _Toc . 单片机硬件资源分配 PAGEREF _Toc HYPERLINK l _Toc 第章 运用软件设计 PAGEREF _Toc HYPERLINK l _Toc . 主函数的设计 PAGEREF _Toc HYPERLINK l

6、 _Toc . 键盘扫描函数的设计 PAGEREF _Toc HYPERLINK l _Toc . 读出温度子程序 PAGEREF _Toc HYPERLINK l _Toc . 报警子程序 PAGEREF _Toc HYPERLINK l _Toc 第章 硬件调试与结果分析 PAGEREF _Toc HYPERLINK l _Toc . 调试方法 PAGEREF _Toc HYPERLINK l _Toc . 调试中出现的问题及处理方法 PAGEREF _Toc HYPERLINK l _Toc . 调试结果 PAGEREF _Toc HYPERLINK l _Toc 第章 设计总结 HYP

7、ERLINK l _Toc 参 考 文 献 HYPERLINK l _Toc 附录A 系统硬件原理图 HYPERLINK l _Toc 附录B 程序清单第章 概述. 课题的设计要求、目的及意义 单片机技术作为计算机技术的一个重要分支，广泛运用于工业控制，智能化仪器仪表，家用电器，甚至电子玩具等各个领域，它具有体积小，功能多，价钱低廉，运用方便，系统设计灵敏等优点，因此越来越受工程技术人员的注重与亲睐。 伴随着科学技术和消费的不断开展，需求对各种参数进展温度丈量。温度控制和丈量在各行各业中发扬着重要的作用。如在日趋兴隆的工业之中，利用丈量与控制温度来保证消费的正常运转。在农业中，用于保证蔬菜大棚

8、的恒温保产等。在单片机温度丈量系统中的关键是丈量温度、控制温度和坚持温度，温度丈量是工业对象中主要的被控参数之一,具有现实意义. 本课题以单片机为中心，实现温度的检测和控制。用温度感应器件模拟温度的输入量，当温度低于度时，发出长嘀声报警，当温度高于度时，启动直流电机散热。丈量温度范围在-度。用温度的检测和控制,并用四位数码显示管显示各路温度,并且设置按键可实现对温度的报警上下限进展控制.以此简易的温度检测和控制系统来到达初步运用单片机,同时对各门学科知识作一个较好的整合,对单片机在实践温度控制的实现构成较好的概念和了解. 第章 系统总体方案选择与阐明. 方案的选择 温度芯片DSB 丈量温度，输

9、出信号全数字化。便于单片机处置及控制，省去传统的测温方法的很多外围电路。且该芯片的物理化学性很稳定，它能用做工业测温元件，此元件线形较好。在 摄氏度时，最大线形偏向小于 摄氏度。DSB 的最大特点之一采用了单总线的数据传输，由数字温度计DSB和微控制器ATc构成的温度丈量安装,它直接输出温度的数字信号,可直接与计算机衔接。这样,测温系统的构培育比较简单,体积也不大。采用 单片机控制，软件编程的自在度大，可经过编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制，而且体积小，硬件实现简单，安装方便。既可以单独对多DSB控制任务，还可以与PC 机通讯上传数据，另外ATC 在工业控制上也有着广泛的运用，编程技术及外

10、围功能电路的配合运用都很成熟.该系统利用ATC芯片控制温度传感器DSB进展实时温度检测并显示，可以实现快速丈量环境温度，并可以根据需求设定上下限报警温度，利用键盘来进展调时和温度查询。这种方法测温安装电路简单、准确度较高、实现方便、软件设计也比较简单，故本次设计采用了此法。. 系统构造框图及任务原理 .系统原理该数字温度检测系统如图-所示有四部分组成：温度检测，显示控制，温度显示，报警。 图- 系统原理温度检测该模块由DSB担任对测试点的温度进展丈量，单片机C对DSB进展控制。由于DSB只需一根数据线，所以系统中的数据交换，控制都由这根线完成，只需将DSB挂接到单片机的一个数据接口就可以直接运

11、用。显示控制由于DSB是经过单总线方式与单片机进展通讯的，所以对程序编写的要求比较高。主要的程序流程是这样的：首先由单片机发出对DSB进展初始化的信号，在DSB初始化胜利后，发送指令CC跳过读序列号的操作，接着发送指令启动温度转换，此时在对DSB进展初始化，在发送指令CC跳过读序列号操作，最后发送指令BE读暂存存储器。至此完成一个周期，当前温度值所对应的二进制编码曾经被保管在DSB的ROM上，他们只需将ROM上的温度值读取出来，然后转换成相应的十进制，就可以拿来做后面的运算和显示了。温度显示这部分模块由四位八段共阳极的数码管组成，段选部分直接与单片机相连。报警 报警安装由蜂鸣器构成，当温度超越

12、设定值时报警。第章 硬件电路设计.复位电路的设计采用uF的C和K的R可以保证加在引脚上的高电平继续个机器周期，即使单片机有效地复位。按键可以随时使电路复位，当键按下时K的R和K的R串联分压使RST为高电平，即复位，如图-所示。 图- 复位电路.时钟振荡电路时钟电路在单片机系统中起着非常重要的作用，是保证系统正常任务的根底。晶振频率的大小决议了单片机系统任务的快慢。本次设计采用内部方式的外部时钟接法。为到达振荡周期是MHZ的要求，这里要采用MHZ的晶振，电容C、C对频率有微调作用，故外接晶振时，C和C在本设计中选择pF，振荡频率取MHz。晶振的两个引脚分别连到XTAL和XTAL振荡脉冲输入引脚。

13、详细衔接图如图-所示： CRYSTALXTALXTAL 图- 时钟振荡电路. 显示电路本次设计中采用共阴极数码管作为显示器。LED的驱动电路简单，运用方便，具有耗电少、本钱低廉、配置简单灵敏、安装方便、耐振动、运用寿命长等优点。LED显示器与单片机的接口普通有动态显示与静态显示接口两种电路。本次设计中，由于单片机本身提供的I/O口有限，本次设计采用动态显示，数码管采用的是共阳极接法。用ATC的P口作段码输出时, 在本次设计中他们将数码管各段加上拉电阻后接单片机P口。他们把P口的输出信号直接接到数码管的位选端作为位选信号，低电平有效，详细衔接如图-所示。 图-. 数字温度传感器DSB本次设计的硬

14、件电路简单，关键的地方在DSB,也是最复杂难懂的。温度传感器采用的是DALLAS公司的单总线数字温度传感器DSB。它采用独特的单线接口方式，仅需一个信号线发送或接纳信息。丈量范围为-，CPU用P.口与DSB通讯，如图-即为温度传感器。 图- 温度传感器以下图为DSB的内部构造框图C 位ROM和单线接口高速缓存存储器与控制逻辑温度传感器高温触发器TH低温触发器TL配置存放器位CRC发生器Vdd 图- DSB的内部构造框图位ROM的构造开场位是产品类型的编号，接着是每个器件的独一的序号，共有位，最后位是前面位的CRC检验码，这也是多个DSB可以采用一线进展通讯的缘由。温度报警触发器TH和TL，可经

15、过软件写入户报警上下限。DSB温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存和一个非易失性的可电擦除的EERAM。高速暂存RAM的构造为字节的存储器，构造如图-所示。 表- 分辨率转换头个字节包含测得的温度信息，第和第字节TH和TL的拷贝，是易失的，每次上电复位时被刷新。第个字节， 为配置存放器，它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率。DSB 任务时存放器中的分辨率转换为相应精度的温度数值。该字节各位的定义如下图。低位不断为，TM是任务方式位，用于设置DSB在任务方式还是在测试方式，DSB出厂时该位被设置为，用户要去改动，R和R决议温度转换的精度位数，来设置分辨率。DSB温度转换的时间比较长，而且分

16、辨率越高，所需求的温度数据转换时间越长。因此，在实践运用中要将分辨率和转换时间权衡思索。当DSB接纳到温度转换命令后，开场启动转换。转换完成后的温度值就以位带符号扩展的二进制补码方式存储在高速暂存存储器的第、字节。单片机可以经过单线接口读出该数据，读数据时低位在先，高位在后，数据格式以.LSB方式表示。下表为DSB温度转换时间表。 减法计数器对低温度系数晶振产生的脉冲信号进展减法计数，当减法计数器的预置值减到时，温度存放器的值将加，减法计数器的预置将重新被装入，减法计数器重新开场对低温度系数晶振产生的脉冲信号进展计数，如此循环直到减法计数器计数到时，停顿温度存放器的累加，此时温度存放器中的数值

17、就是所测温度值。其输出用于修正减法计数器的预置值，只需计数器门仍未封锁就反复上述过程，直到温度存放器值大致被测温度值。另外，由于DSB单线通讯功能是分时完成的，它有严厉的时隙概念，因此读写时序很重要。系统对DSB的各种操作按协议进展。操作协议为：初使化DSB发复位脉冲发ROM功能命令发存储器操作命令处置数据。. 按键查询电路 本系统设有四个独立按钮，如图-所示。为确保随时可以控制进入和退出查询形状，所以设有一个进入和退出查询形状的复用按键，自进入查询形状时，再按对应的通道查寻键即可查询各通道信息，例如按下通道查询，假假设当前显示的是通道的当前温度及对应的数字量为上线，假设再次按下该键，那么显示

18、的是为报警的下线，假设超温次数大于设定值，那么会出现报警景象，提示需对该路的控制对象进展必要的检查。 图- 按键电路. 单片机硬件资源分配 I/O口配表P口P.LED数码管A段P口P.LED数码管W位选端P.LED数码管B段P.LED数码管W位选端P.LED数码管C段P.LED数码管W位选端P.LED数码管D段P.LED数码管W位选端P.LED数码管E段P.独立键盘的S列选端P.LED数码管F段P.独立键盘的S列选端P.LED数码管G段P.独立键盘的S列选端P.LED数码管DP段P.独立键盘的S列选端P口P.蜂鸣器P.Dsb接口 第章 运用软件设计. 主函数的设计整个系统的功能是由硬件电路配合

19、软件来实现的，当硬件根本定型后，软件的功能也就根本定下来了。从软件的功能不同可分为两大类：一是监控软件主程序，它是整个控制系统的中心，专门用来协调各执行模块和操作者的关系。二是执行软件子程序，它是用来完成各种本质性的功能如丈量、计算、显示、通讯等。每一个执行软件也就是一个小的功能执行模块。这里将各执行模块一一列出，并为每一个执行模块进展功能定义和接口定义。各执行模块规划好后，就可以规划监控程序了。首先要根据系统的总体功能选择一种最适宜的监控程序构造，然后根据实时性的要求，合理地安排监控软件和各执行模块之间地调度关系。主程序流程见图-。 图- 主函数流程. 键盘扫描函数的设计 图-为键盘扫描函数

20、流程图，为防止误读电平，读引脚时先写“。本系统在P口低四位接有四个开关，故将低四位写“。首先判别有无键按下，然后延时去抖动后再次判有无键按下，然后等待键的释放，最后是键的识别。假假设P.按下，那么K=，由于四个键均为复用键，所以d+表示当前是查询该路的温度，对于其他路通道也照此设计。 图- 键盘扫描函数流程. 读出温度子程序读出温度子程序的主要功能是读出RAM中的字节，在读出时需进展CRC校验，校验有错时不进展温度数据的改写，流程如图-所示。 如图-. 报警子程序 报警根据经过键盘设定的上下限温度值来比较能否触发报警安装。流程如图-所示。 图- 报警子程序函数第章 硬件调试与结果分析. 调试方

21、法 首先将用KEIL编译好的程序进展编译，程序无错误运转后产生hex文件，然后用单片机衔接电脑用软件下载到单片机中试运转看结果。 调试时单片机p口一次衔接显示管a到dp，将j用线短接，s到s分别衔接单片机p.到p.显示管位选衔接单片机p.到p.,温度检测原件dsb衔接p.，衔接好电源都翻开调试。. 调试中出现的问题及处理方法 单片机调试时出现显示闪烁太大，以致于显示看不清，应看显示抖动程序能否正确，调试时按键加减显示过快出现腾跃式显示，应该看看按键显示程序的延时能否符合规范，. 调试结果开机正常显示温度 图- 开机显示)按下矩阵键盘最后一排第一个键显示上限定，按两下为下限设定。 图- 上线显示

22、按下矩阵键盘最后一排第二个键显示加一功能。 图- 上线加一按下矩阵键盘最后一排第三个键显示减一功能。 图- 上线减一)按下矩阵键盘最后一排第四个键显示反回。 图- 前往显示界面 设计总结 经过两周的努力，教师义务书交代的根本内容都曾经经过单片机实现，效果不错，可以很稳定的经过dsb检测显示温度，可以自在的经过键盘修正温度报警上下限，当温度超出设定范围是，有报警提示。但是本次设计的缺乏之处在没能更好的实现温度突变报警，还有没有显示四位温度，希望在以后的接触过程中更加的了解单片机，学到更多的运用。以后有什么问题要英勇的面对，遇到的多了，自然而然的他们会自信的处理这些问题。这就是我在这次课程设计中的

23、最大收获。最后赞赏教师和同一课题的彭琼和姚波同窗的协助 和指点，特别是王迎旭教师的热心指点，没有教师们的协助 他们不能够顺利处理一些疑惑和难题，再次谢谢教师们的协助 和辛勤的付出。 参 考 文 献 王迎旭.单片机原理与运用M.北京：机械工业，. 三恒星科技.MCS-单片机原理与运用实例M.北京：电子工业，. 戴仙金.单片机及其C言语程序开发实例M.北京：清华大学，. 陈海宴.单片机原理及运用基于Keil C与ProteusM.北京：北京航空航天大学，. 何立民.单片机高级教程运用与设计M.版.北京:北京航空航天大学，.附录A 系统硬件原理图附录B 程序清单#include#include #d

24、efine uchar unsigned char #define uint unsigned intsbit DATA = P; /DSB接入口uchar code table=xf,x,xb,xf,x,xd,xd,x,xf,xf,x,xc,x,xe,x,x;/int temp; /温度值int ss;/中间的一个变量int dd;int j;uchar data b;/定时器中断次数uchar data buf;/字型显示中间变量int alarmH=; /默许报警值int alarmL=-;/定义开关的接入口sbit k=P;/+sbit k=P;/-sbit k=P;/确认sbit k

25、=P;sbit bell=P;sbit HLight=P;sbit LLight=P;sbit Red=P;sbit Green=P;bit set=;bit Flag=;int n;/函数的声明区void key_to();void key_to();void delay(uint);void key();void Show();/函数的定义区/*延时子函数*/void delay(uint num)while(num-) ;/DSb温度传感器所需函数，分为初始化，读写字节，读取温度个函数Init_DSB(void) /传感器初始化 uchar x=; DATA = ; /DQ复位 dela

26、y(); /稍做延时 DATA = ; /单片机将DQ拉低 delay(); /准确延时 大于 us / DATA = ; /拉高总线 delay(); x=DATA; /稍做延时后 假设x=那么初始化胜利 x=那么初始化失败 delay();ReadOneChar(void) /读一个字节uchar i=;uchar dat = ;for (i=;i;i-) DATA = ; / 给脉冲信号 dat=; DATA = ; / 给脉冲信号 if(DATA) dat|=x; delay(); return(dat);WriteOneChar(unsigned char dat)/写一个字节 uc

27、har i=; for (i=; i; i-) DATA = ; DATA = dat&x; delay(); DATA = ; dat=; delay();int ReadTemperature(void) /读取温度uchar a=;uchar b=;int t=;float tt=;Init_DSB();WriteOneChar(xCC); / 跳过读序号列号的操作WriteOneChar(x); / 启动温度转换Init_DSB();WriteOneChar(xCC); /跳过读序号列号的操作WriteOneChar(xBE); /读取温度存放器等共可读个存放器 前两个就是温度a=Re

28、adOneChar();/低位b=ReadOneChar();/高位t=b;t=;t=t|a;tt=t*.;t= tt*+.; return(t);void display() /*显示负值子函数 dd=-(temp-); buf=dd/;buf=dd/;buf=dd%/;buf=dd%;/动态显示for(j=;j;j+) P=xff; / 初始灯为灭的 P=x;P=xfd; /显示小数点P=x; /显示小数点delay(); P=xff; / 初始灯为灭的 P=x; P=xf; /片选LED P=x;delay(); P=xff; P=x; P=xfb; /片选LED P=tablebuf;delay();P=xff; P=x;P=Xfd; /片选LEDP=tablebuf;delay();P=xff; P=x;P=Xfe;P=tablebuf; /片选LEDdelay();P=xff; /显示正值子函数void display()buf=temp/;/显示百位buf=temp/%;/显示十位buf=temp%/;/显示个位buf=temp%; /第位 南北秒个位for(j=;j;j+) P=xff; / 初始灯为灭的 P=x;P=xfd; /显示小数点P=x; /显示小数点delay(); P=xff; / 初始灯为灭的 P=x; P=xf; /片选LED P=tableb