基于单片机C52的温度报警系统

1、 毕业设计（论文）中文摘要（题目）：基于单片机C52的温度报警系统摘要：温度是一种最基本的环境参数，人们的生活与环境温度息息相关，随着现代工农业技术的发展以及人们对于生活环境的要求的提高，也迫切需要检测和控制温度。因此对温度的测量与控制具有十分重要的意义。本文把多功能显示系统和单片机有机结合起来，并且在C语言程序的支持下，设计出实时温度显示报警电路。以AT89C52单片机为核心，由温度传感器、时间芯片、液晶、报警器等作为单片机的外围器件。它是一种多功能的数字式电路，它可显示年、月、日、小时、分钟等时间信息，同时也可以显示周围环境等温度信息。单片机通过时钟芯片DS1302获取时间数据和温度传感器

2、DS18B20采集温度，对数据处理后送到液晶1602显示输出。电路采用LCD作为显示器，具有界面良好，功耗低等特点。软件采用C语言来编写目标系统软件，会大大的缩短开发周期，且明显地增加软件的可读性，便于改进和扩充，以研制出规模更大、性能更完备的系统。经过软硬件结合，所设计的温度控制报警器能完成实时显示以及超温报警功能。关键词:DS18B20AT89C52单片机报警器毕业设计（论文）外文摘要Title:TheTemperatureAlarmsystembasedonSingleChipC52Abstract：Temperatureisoneofthefundamentalenvironmenta

3、lparameters,ourlifeisrelatedtotheenvironmentaltemperature.Withthedevelopmentofmodernagricultureandindustrytechnologiesandincreasingrequestofourlivingenvironment,thetemperaturedetectionandcontrolareneeded.Sothetemperaturemeasurementandcontrolhavevitalsignificance.Inthisdesign,themultifunctionaldispla

4、ysystemandsinglechipmicrocomputer,havecombinedtogether,arealtimetemperaturedisplayalarmingcircuitisdesignedwiththeuseofClanguageprogram.ThisdesigniscomposedofthesinglechipAT89C52,temperaturesensors,timechip,LCD,alarmdevice,etc.Itisamulti-functiondigitalcircuit,itcandisplayyear,month,day,hourandminut

5、etimeinformation,etc.Alsocandisplayenvironmenttemperatureinformation,etc.DS1302chipmicrocontrollerthroughclockgaintimedataandtemperaturesensorDS18B20collectionofdataprocessingtemperature,LCDdisplayoutputdeliveredafter1602.CircuitadoptsLCDdisplay,aswithlowconsumptionandgoodinterface.SoftwareClanguage

6、isusedtowritethetargetsystemsoftwareinordertoshortenthedevelopmentcycle,andincreasethereadabilityofthesoftwareobviously,moreover,easyforimprovementandexpansionanddeveloplargerandmorecompletesystem.Throughthedesignofhardwareandsoftware,thetemperaturecontrolandalarmsystemcanperformrealtimedisplayandov

7、ertemperaturealarmfunction.keywords:DS18B20AT89C52SCMalarm目录TOC o 1-5 h z目录3 HYPERLINK l bookmark6 1引言1 HYPERLINK l bookmark8 背景及研究内容1 HYPERLINK l bookmark10 方案比较与选择1 HYPERLINK l bookmark12 2主要元器件介绍及电路设计软件介绍3 HYPERLINK l bookmark14 AT89C52单片机主要特性及引脚功能介绍3 HYPERLINK l bookmark16 DS18B20温度传感器特性及引脚功能介绍5

8、 HYPERLINK l bookmark18 DS1302时钟芯片特性及引脚功能介绍6 HYPERLINK l bookmark20 LCD1602芯片特性及引脚功能介绍8 HYPERLINK l bookmark22 KEILC51软件介绍9 HYPERLINK l bookmark24 PROTEL99SE简介10 HYPERLINK l bookmark26 Proteus软件的简介11 HYPERLINK l bookmark28 3硬件电路设计12 HYPERLINK l bookmark30 设计思路12 HYPERLINK l bookmark32 单元电路设计12单片机最小系

9、统12温度传感电路13时钟控制电路13报警及显示电路.14 HYPERLINK l bookmark34 4系统软件设计14 HYPERLINK l bookmark36 软件设计思路14 HYPERLINK l bookmark38 主控程序流程图15 HYPERLINK l bookmark40 部分子程序流程框图15led显示子程序流程图15时间程序流程图17y18温度报警子程序流程图18R2-D1?_i1,0T-400.4*=：TET-.LED-BLUE.；.；._.护-B2磁-R3.-.-:-11110-.LED-RED.LST.?TEXT.SFEAKEF：DS18B20温度子程序流

10、程图19R44K.；氏19TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark46 5系统调试与分析19 HYPERLINK l bookmark48 硬件调试19 HYPERLINK l bookmark50 软件调试20 HYPERLINK l bookmark52 系统调试20 HYPERLINK l bookmark54 参考文献20 1引言背景及研究内容温度是一种最基本的环境参数，人们的生活与环境温度息息相关，随着现代工农业技术的发展以及人们对于生活环境的要求的提高，人们也迫切需要检测和控制温度，对它的测量与控制具有十分重要的意义。例如机房内的电脑、空调等用电设备长时

11、间通电工作，导致设备老化，发生故障使机房内的电子产品发热，在短时间内机房温度升高至超出设备正常温度，导致系统瘫痪或产生火灾，这时温控报警器就发挥应有的功能。温控报警器使用简单方便，若采用人工测温，不仅劳动强度大，且效果不明显、效率不高。因此采用温控报警器顺应了现代社会发展的要求。本文介绍的温控报警器可实现的功能如下：1温度测量：能够实时显示当前的环境温度；2时钟功能：能够作为时钟使用，显示当前时间；3.超温报警：当环境温度高于45度或者低于-5度时蜂鸣器报警。方案比较与选择对于温控电路，可以有很多种设计方案来实现超温报警。下面是经过初步的分析所罗列出来的两个方案。方案一：该温度报警器的电路如图

12、1-1所示。时基电路IC、电位器R、电p阻R和热敏电阻R组成温度检测触发电路。R是一种负温度系数热敏电阻，阻1TT值随温度的升高而逐渐减小IC是一种音响集成电路KD9561，能产生4种模拟2声，即报警车声、消防车声、救护车声和机枪声。IC为音频功率放大器，可将3微弱的音频信号放大，推动扬声器B发声。具体工作过程如下：温度未达到预定值时，由于温度传感器RT的阻值大于1/2(R+R)，IC的p11触发端2脚电位高于1/3G(2V)，使得IC的3脚为低电平，二极管VD截止，IC12因得不到供电电压而无音频信号输出，扬声器B无声。当温度升高到预定值时，RT的阻值将小于1/2(R+R)，IC1的触发器2

13、脚电位低于1/3G(2V)，IC的输p11出端3脚从低电平跳变到高电平，二极管VD导通，输出约5V(200mA)的直流电压。该直流电压经电容C滤波后供给IC。这时，IC产生的警笛信号由OUT22端输出，经C耦合至IC的输入端3脚进行功率放大。放大后的音频信号从IC33的5脚进行功率放大。放大后的音频信号从IC的5脚输出，最后经电容C驱动36扬声器B发出响亮的警笛报警声。方案二：以AT89C52单片机为核心，由温度传感器、时间芯片、液晶、报警器等作为单片机的外围器件组成。在AT89C52单片机内部有一个高增益的反向放大器，其输入端(XTAL1)和输出端(XTAL2)用于外接石英晶体和微调电容，构

14、成振荡器。当电源接通时RST端电位与VCC相同，为高电平，随后RC电路开始充电,RST端的电逐渐下降，经过一段时间后，降到低电平，只要令RC电路的参数选择适当，就可以使RST端得到足够长时间的高电平，从而完成复位。温度传感器通过接口将信号送入单片机中，时钟芯片则是通过、接口将信号送入。通过程序的控制将信号以温度和时间的形式从,，端口送入LCD以显示。原理框图如1-2所示：通过以上二种方案的比较，我选择了方案二，因为它选用单片机芯片使电路硬件连接更加简单化。2主要元器件介绍及电路设计软件介绍AT89C52单片机主要特性及引脚功能介绍AT89C52是51系列单片机的一个型号，是由ATMEL公司生产

15、的。AT89C52是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机存取数据存储器（RAM）,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可应用在许多需要较复杂的系统控制场合。AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Fla

16、sh存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。主要功能特性：兼容MCS51指令系统8k可反复擦写（1000次）FlashROM2个串行中断2个双向I/O口3个16位可编程定时/计数器中断时钟频率0-24MHz共6个中断源低功耗空闲和掉电模式2个外部中断源3级加密位可编程UART串行通2个读写中断口线256x8bit内部RAM软件设置睡眠和唤醒功能1S-P旳211nYi1IT-AP；立UHJP3J.-T；ODP；JAUOPiJ-iUTLPJ+-Xfl呛ppip;-!?Ql|*7jtsss*-S+-EPJP1EP1E图2-1AT89C52引脚图LASMSUITERP

17、ChTTTEIHJ戶亠Hl.H尸RQQFWMDQ1ESSFEGI3TERFSEfi斗诃幺*FPO-幵芦pomMira=ispcnrltjftvms|t-iiOilFTWF2TMF1ihCiRIzWfWTEH图2-2AT89C52结构图DS18B20温度传感器特性及引脚功能介绍DS18B20是DALLAS公司生产的单总线式数字温度传感器，具有微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强、易配处理器等优点，特别适用于多点温度测控系统,可直接将温度转化成串行数字信号（提供9位二进制数字）送给单片机处理，且在同一总线上可以挂接多个传感器芯片。它具有3引脚TO-92小体积封装形式，温度测量范围为一55C+125

18、C,可编程为9位12位A/D转换精度，测温分辨率可达。C,被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出，其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生，多个DS18B20可以并联到3根或2根线上,CPU只需一根端口线就能与多个DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。以上特点使DS18B20非常适用于远距离多点温度检测系统。MCNCYunV1J图2-3DS18B20外形及管脚排列图在T0-92和SO-8的封装中引脚有所不同，具体差别请查阅PDF手册，在TO-92封装中引脚分配如下：1(GND)：地；2(DQ)：单线运用的数据输入输出引脚；3(VDD)：可选的电

19、源引脚DS1302时钟芯片特性及引脚功能介绍DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗的实时时钟芯片，附加31字节静态RAM，采用SPI三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号和RAM数据。实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月和年，一个月小与31天时可以自动调整，且具有闰年补偿功能。工作电压宽达。采用双电源供电(主电源和备用电源)，可设置备用电源充电方式，提供了对后背电源进行细电流充电的能力。DS1302的外部引脚分配如图2-4所示，内部结构如图2-5所示。DS1302用于数据记录，特别是对某些具有特殊意义的数据点的记录上，能实现数据与出现该数

20、据的时间同时记录，因此广泛应用于测量系统中。各引脚的功能为：Vcc1：主电源；Vcc2:备份电源。当Vcc2Vcc1+时，由Vcc2向DS1302供电，当Vcc2t4Ki-r图2-6C51工具包整体结构C51编译器的控制指令分为三类：源文件控制类，目标文件控制类及列表控制类。源文件控制类：NOEXTEND：C51源文件不允许使用ANSIC扩展功能。DEFINE(DF):定义预处理(在C51命令行)。目标文件(Object)控制类：COMPACTLARGESMALL选编译模式DEBUG(DB)包含调试信息，以供仿真器或dSCope51使用。NOAMAKE(NOAM)禁止AutoMake信息记录。

21、NOREGPARMS禁止用寄存器传递参数。OBJECTEXTEND(OE)Object文件包含附加变量类型信息。OPTIMIZE(OT)指定优化级别。REGFILE(RF)指定一个寄存器使用的文件以供整体优化用。REGISTERBANK(RB)指定一个供绝对寄存器访问的寄存器区名。SRC不生成目标文件只生成汇编源文件。列表文件(listing)控制类：CODE(CD):向列表文件加入汇编列表；LISTINCLUDE(LC):显示indude文件；SYMBOLS(SB):列表文件包括模块内所有符号的列表；WARNINGLEVEL(WL)：选择“警告”级别。protel99SE简介Protel99

22、SE主要由原理图设计系统、印制电路板设计系统两大部分组成。原理图设计系统这是一个易于使用的具有大量元件库的原理图编辑器，主要用于原理图的设计。它可以为印制电路板设计提供网络表。该编辑器除了具有强大的原理图编辑功能以外，其分层组织设计功能、设计同步器、丰富的电气设计检验功能及强大而完善的打印输出功能，使用户可以轻松完成所需的设计任务。印制电路板设计系统它是一个功能强大的印制电路板设计编辑器，具有非常专业的交互式布线及元件布局的特点，用于印制电路板（PCB）的设计并最终产生PCB文件，直接关系到印制电路板的生产。Protel99SE的印制电路板设计系统可以进行多达32层信号层、16层内部电源/接地

23、层的布线设计，交互式的元件布置工具极大地减少了印制板设计的时间。同时它还包含一个具有专业水准的PCB信号完整性分析工具、功能强大的打印管理系统、一个先进的PCB三维视图预览工具。此外，Protel99SE还包含一个功能强大的基于SPICE3f5的模/数混合信号仿真器，使设计者可以方便地在设计中对一组混合信号进行仿真分析。同时，它还提供了一个高效、通用的可编程逻辑器件设计工具。运行Protel99SE的推荐配置CPU：三PentiumII400及以上PC机内存：64M显卡：支持800X600X16位色以上显示光驱：三24倍速运行环境WindowsNT/95/98及以上版本操作系统。由于系统在运行

24、过程中要进行大量的运算和存储，所以对机器的性能要求也比较高，配置越高越能充分发挥它的优点。Proteus软件的简介Proteus软件是由英国Labcenterelectronics公司出版的EDA工具软件。它不仅具有其他EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机以及外围器件。它是目前仿真单片机以及外围器件最好的工具。尽管在中国刚起步，但已受到单片机爱好者以及从事教育工作者的青睐。Proteus具有丰富的单片机和外围器件的资源，而且还有许多像示波器这样的测绘工具，在经济有限的学生时代更是受到青睐。它的仿真也是和KEIL软件结合起来使用的，把KEIL软件生成HEX文件直接导入到单片机中进行仿真。3硬

25、件电路设计设计思路系统硬件的设计思想是力求结构简单、工作可靠、适应教学要求、性能价格比高。本次设计是以单片机来控制温度报警系统的。采用单片机c语言编制程序，通过单片机控制显示时间等数据以及超温报警。本系统硬件设计由单片机(AT89C52)、温度传感器DS18B20、LCD1602、时钟芯片DS1302四个模块所组成。本次设计采用单片机AT89C52作为整机的控制单元，温度传感器通过接口将信号送入单片机中，时钟芯片则是通过、接口将信号送入。通过程序的控制将信号以温度和时间的形式从,，端口送入并用LCD显示。采用软件来控制时间的显示以及超过设定温度的报警功能，使系统硬件更加简洁，各类功能易于实现。

26、单元电路设计单片机最小系统在AT89C52单片机内部有一个高增益的反向放大器，其输入端(XTAL1)和输出端(XTAL2)用于外接石英晶体和微调电容，构成振荡器，再由内部的时钟发生器对振荡信号进行二分频,构成晶振电路。图中C、C对振荡频率起微调作用。其12中，C、C使用的是30pF的原片电容，晶振为12MHz,以满足高速运行。当电源12接通时RST端电位与VCC相同，为高电平，随后RC电路开始充电,RST端的电逐渐下降，经过一段时间后，降到低电平，因为时间常数等于RC的乘积，所以只要令RC电路的参数选择适当，就可以使RST端得到足够长时间的高电平，从而完成复位。C选用10nF的瓷片电容，R为1

27、0K。所以充电时间常数为:。此时，电路复31位完成，进入工作状态。KIJCL3.图3-1单片机最小系统?THJkj-.TTFIP*AJJfn.Fl.1XI21TX_M!*MTHT:n*Ml7PA42V-.AIL呼Jl温度传感电路GNDDflSKO此处采用的是DS18B20温度传感器。将温度经传感器GND端安全接地,VCC端接电源DQ端接入单片机的端口，由温度传感器将感应的温度传入单片机。21tl2J21-if巴0加巴丄期H沁3-2温度传感电路时钟控制电路DS1302与单片机的连接也仅需要3条线：CE引脚、SCLK串行时钟引脚、I/O串行数据引脚，Vcc2为备用电源，外接晶振，为芯片提供计时脉冲

28、。电路中分别在CE端、SCLK端以及1/O端接入10K的限流电阻。时钟电路的作用是当主电源断电后，为保持时间继续工作，仍有3V电源向其供电，复电之后时钟芯片将信号传入单片机、端口，经单片机转换为数字信号显示于液晶显示器。报警及显示电路温度传感器通过接口将信号送入单片机中，通过程序的控制将信号以温度和时间的形式从,，端口送入LCD以显示。将蜂鸣器一端接入单片机端口，另一端接电源，当端口为高电平时蜂鸣器就可以工作。4-口.htySTTV3-4报警及显示电路D.-A.011Am3扎口FlQQL.-iiirrcvn.anjFl+Pl5V*1inhr1.*a33*f7l十4系统软件设计软件设计思路为了使

29、控制系统各种硬件设备能够正常运行，有效地实现实时控制和管理，除了要设计合理的硬件电路，还要有高质量的软件支持。充分的考虑到软件和硬件的结合，使系统达到更好的效果。系统软件设计采用单片机应用软件。单片机软件采用c语言编写。单片机主要实现了过程控制、信号处理、数据读取、通信处理等功能；在系统的软件设计中我也采用了模块化设计，将系统的各部分功能编写成子模块的形式，这样增强了系统软件的可读性和可移植性。本系统是以AT89C52为核心的单片机控制方案，利用单片机灵活的编程设计和丰富的I/O端口，及其控制的准确性，实现一系列的功能。系统主要由温度采集、时间采集、液晶显示、超温报警等模块组成。主程序进行系统初始化设定，包括I/O口、各数据缓冲区初始化，输出显示信息并对系统进行监控等待中断。若干子程序主要是采集周围环境的温度并把读到的16位二进制转换为相应的温度值，将转换好的温度写到液晶显示屏上显示，并实现高温报警等功能。主控程序流程图4-1主控程序流程图部分子程序流程框图led显示子程序流程图图4-2led显示子程序流程图时间程序流程图图4-3时间程序流程图温度报警子程序流程图图4-4温度报警子程序流程图BR2-_11D1、_9亠.400-.L