基于proteus的温度检测及报警的仿真研究报告

.-可修编.-可修编-.- .信息职业技术学院毕业设计报告〔论文〕系别：班级：学生姓名：学生学号：设计〔论文〕题目： 基于Proteus的温度检测与报警的仿真设计指导教师：起讫日期：2023.9.3~2023.11.16信息职业技术学院-.-..-可修编.-可修编-.毕业设计(论文)成绩评定表学生学生系部学号课题名称Proteus指导教师评语：建议成绩：指导教师：年月日评阅教师评语：建议成绩：评阅教师:年月日辩论小组评语：建议成绩：辩论小组负责人：年月日信息职业技术学院毕业设计〔论文〕任务书专业 学号课题名称：基于Proteus的温度检测与报警的仿真设计主要技术指标：〔1〕温度测量工作围：0℃～85℃；检测区分率±1℃；键盘是承受拨动开关，实现温度设定围为：0℃～85℃；给定温度用1位LCD用动态或静态扫描技术显示；(5〕实际温度用1位LCD用动态或静态扫描技术显示；当温度超出设温度置时蜂鸣器进展自动报警。工作容和要求：阅相关资料生疏温度把握与报警器相关学问，进展方案设计；(2)依据设计方案进展电路设计并绘制出相应电原理图;依据硬件设计程序;通过Proteus软件对设计方案进展电路功能仿真调试;(5)依据设计，完成毕业论文;(6)预备辩论.主要参考文献：[1]曾屹，楚武．单片机原理与应用S202318-327.楼然苗，光飞．单片机课程设计指导202355-73.周润景，丽娜．基于s的电路及单片机系统设计与仿真．航空航天大学，2023：3-336．s入门有用教程2023267-33．永枫．单片机应用实训教程［S］.电子科技大学，2023：107-267．肖洪兵，胡辉，郭速学．跟我学单片机2023192-21.学 生〔签名〕 2023年9月10日指导教师〔签名〕 2023年9月10日教研室主任〔签名〕 2023年9月10日系 主 任〔签名〕 2023年9月10日信息职业技术学院毕业设计〔论文〕开题报告专业 学号设计〔论文〕题目选题的背景和意义：

基于Proteus的温度检测与报警的仿真设计温度是一种最根本的环境参数,人民的生活环境与温度息息相关,因此争论温度的测量方法和装置具有重要意义,蔬菜的生长与温度息息相关，对于蔬菜大棚来说，最重要的一个治理因素是温度把握。温度太低，蔬菜就会被冻死或则停顿生长，所以要将温度始终把握在适合蔬菜生长的围。假设仅靠人工把握既耗人力，又简洁发生错误。为此，在现代化的蔬菜大棚治理常有温度自动把握系统，以把握蔬菜大棚温度，适应生产需要。本文将介绍智能集成温度传感器DS18B20的构造特征及把握方法。以及用单片机STC89C51的编程实现温度测量。课题争论的主要容：本数字温度计设计承受美国DALLAS半导体公司继DS1820之后推出的一种改进型智能温度传感器DS18B20作为检测元件,其温度值可以直接被读出来,通过核心器件单片机AT89C511602LCD温度检测与报警系统包括主把握器AT89C51、温度传感器DS18B20、报警电路、单片机复位电路及LCD液晶模块显示电路。本文是以单片机AT89C51为核心进展设计。通过DALLAS公司的单总线数字温度传感器DS18B20来实现环境温度的采集和A/D转换。其输出温度承受数字显示，用LED液晶显示以串口传送数据，实现温度显示，能准确到达以上当温度不在设置围时，可以报警。课题争论的方法论述：查阅书籍,进展总体理论分析与设计。(2)硬件设计(画出电路仿真图)。软件设计〔运用C语言编写相关的程序。用PROTEUS软件完成温度检测与报警把握软硬件调试。四、设计〔论文〕进度安排：时间〔迄止〕日期

工作容2023.9.3-2023.9.72023.9.8-2023.9.122023.9.13-2023.10.252023.10.26-2023.11.132023.11.142023.11.14~2023.11.18

查找资料确立选题完成开题报告绘制原理图，编写程序撰写论文毕业设计辩论依据辩论小组和指导教师意见修改论文，力争在容和格式上符合毕业设计规要求。五、指导教师意见：题目难度适中，设计目标明确、方法得当，安排进度合理，允许开题。六、系部意见

指导教师签名：年月日同意开题系主任签名：年月日信息职业技术学院毕业设计〔论文〕中期检查表学生课题名称

学号 指导教师基于Proteus的温度检测与报警的仿真设计选题状况难易程度偏难适中√偏易工作量任务书较大有适中√√无较小符合规化的要求 开题报告外文翻译质量学习态度、出 好 √勤状况工作进度 快

有 √ 无优 良 √ 中 差一般 差按打算进 √ 慢行中期工作汇报及解答问题状况所在专业意见：连续进展

计，并完成论文初稿，乐观查阅资料，屡次主动虚心求教，通过本次设计可透彻，课题正按打算进展。指导教师年月日系主任年月日-.-..-可修编.-可修编-.基于Proteus的温度检测与报警的仿真设计摘要:温度是与人们生活息息相关的环境参数,很多状况下都学要进展温度测量及报警,温度测量报警系统在现代日常生活.科研.工农生产中已经得到了越来越广泛的应用。就需要从单片机技术入手，向数字化，智能化把握方向进展。本设计所介绍的温度报警器,可以设置上下限报警温度,当温度不在设置围时，可以的优点，如测温围广而且准确，承受LED数字显示，读数便利等。名目绪论1课题背景12硬件电路设计3单片机主控设计4主要特性4系统时钟电路5复位电路6温度信号采集设计6DS18B208DS18B209DS18B2010按键电路设计13报警电路设计14温度把握系统的软件设计15主程序设计15温度采集设计17温度显示设计19按键开关设计20温度处理及蜂鸣器报警设计225温度检测系统调试仿真23致2728-.-..-可修编.-可修编-.绪论课题背景随着技术的不断开发与应用,近年来单片机进展格外快速,一个以微机应用为主的技术革命浪潮正在蓬勃兴起,单片机的应用已经渗透到电力、冶金、化工、建材、食品、石油等各个行业。传统的温度采集方法不仅费时费力，而且精好，降低了产品的本钱，提高了生产效率。的重要技术工具，其用途已普及工农业生产和日常生活的各个领域。尽管现在以微机为核心的可编程数据采集与处理采集技术的进展方向得到片机为核心的数据采集系统在很多领域得到了广泛的应用。系统的具体设计本系统的温度检测有两套方案,两种都能够对温度进展测量,第一中是承受AD590,使用AD590作为温度传感器,需要进展电流电压变换,电压放大以及A/D转换。其次种是承受DS18B20作为温度传感器进展温度测量。DS18B20可以满足从-55摄氏度到+125摄氏度测量围,在一秒把温度转化成数字,测得的温度值的存储在两个八位的RAM中,单片机直接从中读出数据转换成十进制就是温度,使用便利。另外承受外加电源供电对DS18B20的VDD引脚供电。它的好处是无须MOSFET,而且在温度转换期间总线可自由搭载其它器件。它试用于对性能要求不高 把握的应用,是经济型产品。它具有线性好、精度适中、灵敏度高、体积小和使用便利等优点,得到广泛应用。由于AD590需要模拟转数字电路,准确度低,测温点数少对线阻有要求,电路繁多,本钱也较高,故本系统承受方案二。在系统的总体设计方案中,我们承受AT89C51单片机作为把握核心对温度传DS18B20LCD1602显示。依据系统设计功能的要求，温度检测计总体电路构造框图如图2.1所示,-.-..-可修编.-可修编-.4和液晶显示模块。LCDLCD显示单片机最小系统AT89C51报警电路按键设置温度DS18B20传感器2.1温度检测与报警总体设计框图硬件电路设计本课程设计的多点测温系统是以单片机和单总线数字温度传感器DS18B20DS18B20本课题的整个系统是由单片机、显示电路、键盘电路、声光报警电路等构成。单片机主控设计主把握单元是单片机选用市场上常见的美国ATMEL公司的AT89C51作为把握AT89C51AT89C514KFLASH〔FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory〕的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C51是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件承受ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪耀存储器组合在单个芯片中，ATMELAT89C51AT89C51AT89CAT89C51供给以下标准功能：4k字节Flash闪速存储器，128字节部RAM32个I/O口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断构造，一个全双工串行通信口，片振荡器准时钟电路。同时，AT89C51可降至0HzCPU的工作，但允许RAM/计数器，串行通信口及中断系统中断系统连续工作。掉电方式保存RAM中的容，但振荡器停顿工作并制止其它全部部件工作直到下一个硬件复位。主要特性-与MCS-51 兼容-.-..-可修编.-可修编-.-4K字节可编程闪耀存储器1000写/擦循环-数据保存时间：10年-全静态工作：0Hz-24MHz-三级程序存储器锁定-128×8位部RAM-32可编程I/O线-两个16位定时器/计数器-5个中断源-可编程串行通道-低功耗的闲置和掉电模式-片振荡器和时钟电路系统时钟电路3.1时钟电路单片机部具有一个高增益反相放大器，用于构成振荡器。通常在引脚XTALl和XTAL2跨接石英晶体和两个补偿电容构成自激振荡器，系统时钟电路构造如3.16MHz8MHz12MHz3.1时钟电路复位电路单片机小系统承受上电自动复位和手动按键复位两种方式实现系统的复位图3.2所示。上电自动复位通过电容C3充电来实现。手动按键复位是通过按键R2与VCC3.2复位电路温度信号采集设计3.3DallasDS18B20片支持“一线总线”〔ON-B0ARD〕专利技术。全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路。“一线总”引入全概念。现在，一代的DS18B20体积更小、更经济、更灵敏，使你可以充分发挥“一线总线”的优点。同DS18B20DS18B20“一线总线”-10～+85°C±0.5°C“一线总线”产品不同，的产品支持3V～5.5V的电压围，使系统设计更灵敏、便利，而且一代产品更廉价，体积更小。图3.3DS18B20对于温度的采集需要用到DS18B20一总线温度传感器，以下DS18B20的一些介绍：DALLASDSl820且可依据要求通过简洁的编程实现9～l293.75ms750ms912DSl8B20DSl8B20-.-..-可修编.-可修编-.的信息仅需要一根口线(单线接口)读写，温度变换功率来源于数据总线，总线本DSl8B20DSl8B20方面较DSl820有了很大的改进，给用户带来了更便利的使用和更令人满足的效果。DSl8B20承受3脚PR35封装或8脚SOIC封装。DS18B20的测温流程如以以下图3.4DS18B20初始化初始化ROM匹配温度变换1SDS18B20LED液晶显示转换成显示吗读暂存器ROM匹配3.4DS18B20测温流程DS18B20DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温。DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路。〔5〕温围0℃～＋85℃，在0～+85℃时精度为±0.5℃。9～12位，对应的可区分温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温。在9位区分率时最多在93.75ms把温度转换为数字，12位区分率时最多在750ms把温度值转换为数字，速度更快。测量结果直接输出数字温度信号，以“一线总线”串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错力气。作。DS18B20DS18B203.5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21和温度存放器被预置在-55℃所对应的一个基数值。计数器1对低温度系数晶振产生1的预置值减到01，计数器1的预置将重被装入，计数器1重开头对低温度系数晶振产生的脉冲信号进展计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停顿温度存放器值的过程中的非线性，其输出用于修正计数器1的预置值。DS18B20在正常使用时0.5℃，假设要更高的精度，则在对DS18B20分析的根底上，实行直接读取DS18B20部暂存存放器的方法，将DS18B20的测0.1～0.01℃。-.-..-可修编.-可修编-.3.5DS18B20DS18B20P3.7口和DS18B20的引脚DQ连接，作为单一数据线。U4即为温度传感芯考虑，所以为了简洁起见，承受外部供电的方式，如图3.6屏蔽4芯双绞线，其中一对线接地线与信号线，另一对接VCC和地线，屏蔽层在电源端单点接地。图3.6 DS18B20与单片机接口电路液晶显示屏输出3.7LCD已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA图3.7LCD液晶显示液晶显示器各种图形的显示原理：点阵图形式液晶由M×N个显示单元组成，假设LCD641288181616×8=12864×16RAM区1024字节相对应，每一字节的容和显示屏上相应位置的亮暗对应。这就是LCD显示的根本原理。用LCD显示一个字符时比较简洁，由于一个字符由6×8或8×8点-.-..-可修编.-可修编-.阵组成，既要找到和显示屏幕上某几个位置对应的显示RAM区的8字节，还要101”0”的不亮。这了，可以让把握器工作在文本方式，依据在LCD上开头显示的行列号及每行RAM〔一般用字模提取软件135……右边为2、4、6……依据在LCD上开头显示的行列号及每行的列数可找出显示RAM对应的地址，设立光标，送上要显示的汉字的第一字节，光标位置加1，送其次个字节，换行按列对齐，送第三个字节……直到32B显示完就可以LCD上得到一个完整汉字,字符型液晶显示模块是一种特地用于显示字母、数字、符号和电子的1602字符型液晶显示器介绍其用法。LCD1602主要技术参数：显示容量:16×2个字符;芯片工作电压:4.5—5.5V;工作电流:2.0mA(5.0V);模块最正确工作电压:5.0V;字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm,14〔无背光〕16〔带背光〕接口，各引脚接口说3.1。表3.11602LCD引脚接口说明编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液晶显示偏压11D4数据-.-.4RS数据/命令选择12D5数据5R/W读/写选择13D6数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA背光源正极8D1数据16BLK背光源负极按键电路设计输入线的电平状态可以很简洁推断哪个按键被按下。较少或操作速度较高的场合。独立式按键电路按键直接与单片机的I/O口连接，I/OI/O口的电平状态，即可识别按下的键。P1.4和P1.7Vcc，按键按下时，对应的端口的电2个按键定义如下：.-.-可修编-.-.-..-可修编.-可修编-.报警电路设计图.3.5报警电路设计电路硬件连接见图3.5〔也可承受发光二级管报警电路，如过需要报警，则只需将相应位置1，当参数推断完毕后，再看报警模型单元图.3.5报警电路设计-.-..-可修编.-可修编-.温度把握系统的软件设计功能。主程序设计具体任务是什么。一般划分模块应遵循下述原则：(1〕每个模块都应具有独立的功能，能产生一个明确直观的结果。序构造的优越性；模块太短则信息交换太频繁，也不适宜。交换方式、交换量的多少及交换的频率。C主程序的主要功能是负责温度的实时显示、读出并处理DS18B20的测量的当前温度值，其程序流程见图4.1所示,温度测量每1s进展一次。这样可以在一秒之测量一次被测温度。开头开头初始化设置温度初始化命发送ROM命读取温度温度是否在设定X围NY报警调用LCD液晶4.1软件流程总设计框图计算机根本的被独立供给出来的程序，它能够调用子程序，而不被任化和一些子程序调用等等。关中断，设置相关引脚的电平信号以及设置初始实际温度和设定温度的数值。温度采集设计温度采集子程序主要是实现对温度的采集及对温度数据进展处理传回给单片机在进展显示。本系统用的DS18B20温度传感器要进展温度检测就需要对它集子程序又由对DS18B20温度传感器的初始化子程序、写指令子程序、读数据子程序、读温度数据前的预备子程序组成。温度采集程序图4.2所示。aDS18B20先将数据线置高电平“1”；延时;数据线拉到低电平“0”；延时；数据线拉到高电平“1”；延时等待〔假设初始化成功则在15到60毫秒时间之产生一个由DS18B20所返回的低电平“0”。据该状态可以来确定它的存在，但是应留意不能无限的进展等待，不然会使程序进入死循环，所以要进展超时控制〕；假设CPU读到了数据线上的低电平 “0”后，还要做延时；将数据线再次拉高到高电平 “1”后完毕。b、DS18B20的写操作(1〕 数据线先置低电平“0”；(2〕 延时；(3〕 按从低位到高位的挨次发送字节〔一次只发送一位〕；-.-.(4〕 延时；(5〕 将数据线拉到高电平；(6〕 (6〕 重复上1到6的操作直到全部的字节全部发送完为止；(7〕 最终将数据线拉高。c、DS18B20的读操作(1〕将数据线拉高“1”2〕延时；(3〕将数据线拉低“0”4〕延时；(5〕将数据线拉高“1”6〕延时；发DS18B20复位命令发跳过ROM发DS18B20复位命令发跳过ROM命令发读取温度命令读取操作，CRC校验Y9字节完？NYYCRC校验正N移入温度暂存器--回可修编-4.2温度采集-.-..-可修编.-可修编-.温度显示设计4.34.4LCD是LCD液晶显示器，而LCD液晶显示器要显示出数据在之前需要对液晶显示器附加读操作的时序图。所以R/W管脚始终处于低电平，在硬件中就直接接地，在软件中就不用操作此管脚的信号了，就只需要把握RSE管脚就可以了。开始RS开始RS管脚电平拉低向D0-D7管脚写入指令代码E管脚电平拉高E管脚电平拉低结束开头哦将E管脚电平拉低写入指令0CH开不显示光标写入指令06H地址指针加一，光标加一写入指令01H清屏4.3LCD液晶显示器写指令操作流程图图4.4LCD液晶显示器初始化流程图按键开关设计限报警参数设置和显示模式设置。通过扫描键盘读取键值，流程图如图4.5键盘扫描键盘扫描N有键闭合Y延时去键抖动扫描键盘N找到闭合键Y计算键值闭合键释放建立有效标志N建立无效标Y返回4,.5键盘扫描流程设置报警上、下限值DS18B20设有温度上下限报警功能。DSl8B20的存储器由两局部组成：一个9M01162温限TH)和第3TL)作为温度报警限值或通用存储器单元供用户使用；E²PROMRAM统安装和工作前，用写RAM命令4EH将高温限TH和低温限TL写入第2和第3字节单元。由于静态RAM掉电后信息即丧失，因此需要再通过拷贝RAM命令48H23E²PROME²PROMB8HE²PROMRAMDDRAMCGRAM中的容。温度处理及蜂鸣器报警设计蜂鸣器报警在本系统中由单片机的P3.7P3.7P3.7通过对读到并且进展了数据处理的温度值进展推断是否大于或者小于某一报警于85℃小于0℃蜂鸣器报警为例，蜂鸣器的正极性的一端联接到5V电源上面，另一端联接到三极管的集电极，三极管的基级由单片机的P3,7管脚通过一个与非门来把握，当P3.7管脚为低时，与非门输出高电平，三极管导通，这样蜂鸣器的电流形成回路，发出声音。当P3.7管脚为高时，与非门输出低电平，三极门的作用是为了防止系统上电时峰鸣器发出声音，以为系统复位以后，I/O口输出的是高电平。用户可以通过程序把握P3.7管脚的置低和置高来使蜂鸣器发出声音和关闭。蜂鸣器的声音大小及音调可以通过调整P3.7体二极管的一种，可以把电能转化成光能；常简写为LCD。发光二极管与一般二PN光的二极管光。报警电路承受发光二极管与单片机相连接，且需要接上拉电阻，起到限流作用，通过转变单片机P3.7P3.7温度检测系统调试仿真Proteus功能通过仿真模拟表达出直观的效果。Proteus30Proteus在的虚拟仪器仪表。此外，Proteus信号，以图形的方式实时地显示出来。这些虚拟仪器仪表具有抱负的参数指标，例如极高的输入阻抗、极低的输出阻抗，尽可能削减仪器对测量结果的影响，ProteusSchematicDrawing、SPICEPCB真单片机和周边设备，可以仿真51AVR、PICMCU，并供给周边ROM、键盘、马达、LED、LCD、AD/DA、局部SPIIICKeilMPLAB等编译器。整体电路仿真5.1所示,整机的调试与测试,首先是测试显示电路的正确性，证明复位电路正常。然后测试得到温度程序，将初始化程序，DS18B20正常工作的初始化程序、写DS18B20程序、读DS18B20程序，得到温度子程序，温度转换子程序，数据转换子程序，显示子程序正确编排后写入单片机中，上电，显示不正常。重读取源程序，经检查后觉察问题在于DS18B20DS18B20工作正常，各局部子程序运行正常。最终是按键子程序及报警子程序的调试，个局部工作正常，在测得当前温度超出设定温度上下限后，蜂鸣器发出报警声，调试根本成功。但后来觉察，按键要在按下1S后才反响，再次研读程序觉察缘由中断方式解决此问题，但由于DS18B20正常工作有严格的时序限制，否则不能正常工作，而中断则在很大可能上会影响到DS18B20正常工作。在尝试并承受增加调用显示程序的次数，问题得以解决。至此，此次设计的调试局部完成。设怎么编所以我们都想推辞掉，不过在编写这些子程序的过程中渐渐的感觉很有书后，最终用了一个0到9的数组，要显示的数字从数组中取得，这样就好了，.-可修编.-可修编-.- .5.1整体电路仿真(高温报警状态)警时按键无效了，后来知道了我们的报警程序是用while组成，所以报警时始终在while语句中做循环，按键固然无效，这个的解决方法马上就能想到了，就是5.1整体电路仿真(高温报警状态)-.-..-可修编.-可修编-.结 论C设计成一个系统的程序还是有难度的，也只有在实践中自己才能生疏到很多问很多未知的问题。程序简洁很多，并且可移植性较强。MCS-51只是单片机广泛应用于各行各业中比较简洁的一例。DS18B20串行数字信号供微机处理。从DS18S20读出或写入DS18S20信息仅需要一根口线，其读写及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和薄弱环节，从而加以弥补。致心栽培和细心指导下完成的,经过此次毕业设计,我即稳固了已学过的专业学问,又学到了很多学问。度，帮助我能够很顺当的完成了这次综合设计。同时感对我帮助过的同学们，你们对我的帮助和支持，让我感受到同学的友情。的时机去实践，让我得到更多的熬炼！教,我格外情愿承受你们的批判与指正，本人将万分感。参考文献［．中南大学，2023：18-327.楼然苗，光飞．单片机课程设计指导［M．航空航天大学，2023：55-73.周润景，丽娜．基于proteus的电路及单片机系统设计与仿真［M天大学，2023：3-336．周润景，映群．s入门有用教程［M．机械工业，2023：267-332．永枫．单片机应用实训教程［S］.电子科技大学，2023：107-267．2023192-218.[7]晓安.MCS-51［Z］.XX：XX，2023：66-120.周航慈.单片机应用程序设计技术［M］.航空航天大学,1991：05-100.余锡存,.单片机原理及接口技术［S］.电子科技大学，2023：20-86.附 录附录1：系统软件设计的源程序#include“ds18b20.h“#in