【基于51单片机的温度采集与报警设计（论文）5000字】

第一章绪论1.1课题研究背景及现状温度在人类的发展过程中扮演着重要的角色，无论我们生活的哪个方面都与温度息息相关相关。2020年5月7号凉山的火灾夺去了30位消防员，还有电源烈火英雄中的燃油爆炸，这些事情历历在目。现在很多工业也知道了温度对企业的重要性，很多企业都开始使用温度报警系统来预防火灾的发生。所以温度的检测与报警对我们来说是至关重要的。1.2论文结构本次毕业设计结合单片机技术、传感器等技术，来实现本次设计对于温度的采集和报警。本系统包括温度的检测和温度报警，并且还结合LED的显示，通过按键来设置温度的最大最小值，如果温度超设置的最大最小值就会报警等功能。本文主要内容包括三个部分：第一章为绪论。讲述本次论文设计的背景和现状，对于51单片机的温度检测与报警毕业设计的意义和目的进行阐述，同时让大家更好的了解本次论文的时代背景。第二章则是毕业本次设计的硬件系统设计，由于选择好了适合本论文的元器件与组件，通过我们所学到的知识与网上的资料相结合对硬件系统进行设计绘图等工作。第三章为毕业本次设计的软件系统设计，根据所设计好的电路图后，对照电路图来进行本次论文软件部分代码的编写，首先我们要大致理解本次论文的程序的流程图，然后我们在通过自己所学单片机、C语言知识来进行代码的编写。我们主要利用DS18B20来进行温度数据信息的采集，最后我们将传出到LED数码管来进行温度的显示。第二章系统硬件设计2.1总体硬件设计本次设计硬件部分的设计主要有51单片机的设计，单片机最小系统电路的设计以及键盘电路的设置还有声光报警电路报警设置，如下图为本次设计的硬件系统框图。图2-1系统框图2.2电源电路设计本次电源电路设计我们对于电源的电压需求不是特别的高，基本的5V电压来进行供电就可以完成本次设计的实施，所以我们这次就采用USB的电源数据线来进行设计并供电。如下图所示：P4就是我们电源的插口，2和3两脚分别与地线相连接，而其中1脚则接到我们电源开关的控制脚，这样我们就可以通过P3开关进行控制电源，输出到VCC为系统来进行供电，所以VCC电压的电压就是5V。图2-2所示，图2-2电源接口及开关控制电路图2.3温度传感器电路本次毕业设计是温度的采集与报警，所以本次设计的功能有温度的采集和当温度超过我们设置的最大最小值时候蜂鸣器就会报警，在设计过程中我们采用的是DS18B20传感器来进行温度的采集。为什么采用DS18B20传感器是因为该传感器有三个引脚，而且该传感器的电路设计相对于其他的传感器来说比较简单。而且此传感器的工作电压范围在3.0V~5V之间正好在我们所需的电压范围之间，而且测量的温度范围在我们本次测量温度的范围当中，并且准确度达到了±0.5度左右，而且单片机的最低分辨率可达到0.0625摄氏度，可实现精确的测温。如图2-3所示，图2-3温度传感器的电路设计图2.4声光报警电路本次毕业设计的温度检测与报警系统的设计，选用的硬件有蜂鸣器发光二极管通过他们两个相互连接来实现设备的报警，当系统检测到的温度大于或小于我们所设置的最大最小温度时，那么单片机就会控制声光报警模块来实现报警。我们通过电平的状态来控制三极管的开关，而三极管限流的电阻需要接到主单片机中的引脚，通过单片机的引脚输出电平的高低进行判断并达到控制蜂鸣器。结果就是当单片机的输出电压为低电平的时候，三极管电极就会被导通，那么蜂鸣器的正极就会正常通电，所以蜂鸣器就会发出声响进行报警并且LED也会随之亮起；反之当输出电压为高电平的时候，三极管电极就会处于断开的状态，那么蜂鸣器中就没有电压从蜂鸣器中通过所以就不会发出声响进行报警，LED也会随之熄灭。如图2-4所示，图2-4声光报警电路设计图2.5键盘电路本次毕业设计我们采用了三个独立式按键来实现对温度的最大值与最小值来进行设定，三个按键分为设置键/退出键、加温度键、减温度键。设置键/退出键的主要功能是按下进入设置界面和退出设置界面功能，设置加温度键的主要功能是用来对温度增加进行设置，设置减温键的主要是用来对温度减少进行设置。如图2-5所示，图2-5键盘电路设计图第三章系统软件设计上一章我们主要介绍了本此毕业设计的硬件电路设计，包括了各个模块等。通过本章节根据电路的设计原理以及设计要求来写出我们所需要的软件程序及代码，本设计的设计功能具体如下：1、能让设备实现对空气中无毒的检测，并且精度达到0.5.℃；2、能够让实现温度实时显示、报警的最大值最小值显示等；3、能够通过按键来修改温度的最大值与最小值，并具有保存掉电时候也不擦除功能；4、能够实现党温度超过最大最小是会进行声光报警；本此软件设计我们是以C语言为基础，运用Keil4进行代码的编程以及我们数据的获取，在硬件上采用了STC89C为主控芯片，并结合温度传感器来进行硬件的设计，最后通过LED数码管数据的显示。我们将硬件和软件相结合起来，，最后达到实现温度检测与报警的功能。本章通过系统软件流程图的介绍，主程序介绍。集合硬件写出软件程序。3.1系统软件流程图开开始初始化数码管动态刷新定时器0中断温度采集设置键按下？进入上限值设定保存数据值温度超限？声光报警关闭报警结束是否是否3.2温度采集程序设计本次毕业设计中我们采用的是DS18B20作为本次温度采集传感器，它是一种“单总线”通信方式，在我们工作过程中有着严格的要求，在我们所使用的过程中必须要按照单总线的协议来实现软件代码的编写。读取温度的主要步骤包括初始化、写指令、写数据、读数据等。在读取DS18B20的时候，我们通电后首先会进行检测，这就是我们论文初始化的过程，单片机对应相对的引脚，当输出一个低电平到一个数据脚，会延时一段时间，在电阻上拉的作用下，而这个是一个下降沿脉冲的信号，这样DS18B20就会产生了复位。接下来就是释放总线，在上拉电阻的作用下，使得数据被拉高的时候会延时一段时间，那么DS18B20就进入到了接收的模式。然后再对

DS18B20

数据线拉低

到60

至240

微秒之间，用来产生低电平应答脉冲，这样应答脉冲就会产生了。如图3-2所示：开始开始发送复位脉冲信号发送跳过ROM指令发送温度转换命令读取数据结束图3-2温度传感器DS18B20程序流程图3.3LED数码管程序设计本设计中利用四位数码管来作为本次的显示端，可以用来实时显示当前的温度，利用动态刷新的方法扫描并显示。具体扫描方式如下本次毕业设计采用了定时器来进行定时的动态刷新，定时时间为2毫秒刷新一次，每隔2毫秒数码管的片选就会自动开始切换到下一段，依次循环。3开开始定时器0初始化数码管段选赋值数码管片选切换2毫秒实时显示否是图3-3数码管动态显示流程图第四章系统调试通过系统硬件的设计与软件的设计完成整个系统的设计，而设计功能实现后我们则需要对硬件和软件分别进行调试，毕业设计中最关键的就是系统的测试，测试可以检测本次设计的工作性能与稳定性。本章通过硬件调试和软件调试来分别对系统进行测试，最终得到最后的测试结果。4.1硬件调试4.1.1硬件环境搭建本次毕业设计采用AltiumDesigner13设计出了电路板的线路图。本次采用该软件绘制出来整个系统的电路图，以及PCB的图，在设计过程中我们要注意以下几点：（1）线宽的规则：地线铺路，电源线宽要大于信号线宽。（2）走线时候尽量避免直角走线，最好用45度转角。（3）电源电路和信号电路尽量不要隔的太远。4.2软件调试软件调试主要在KEIL的平台上进行软件调试，通过对代码的编译来发现我们代码当中所存在的问题并对存在的问题进行修改和调试。当我们调试好的代码编译结果如图4-2所示图4-2编译结果那么说明我们的代码编写正确。然后通过软硬件的系统设计，将最终编写正确且调试过的程序代码通过软件下载到单片机当中。4.3实物测试当系统板开机正常运行时候，等待1s左右数码管会显示当时我们所采集到的温度值并会实时进行检测，如图上所示显示的是38摄氏度。通过系统板右下方的设置按键进入到设置界面，首先进行最大值的设定界面进行设置，然后我们再次按下设定键，进入到最小值的设定界面进行设置。如下图所示，进入到该界面后就可以通过按键来修改最大最小值，如果超过我们所设置的最大最嚣张值就会产生声光报警。如图4-3所示图4-3致谢时光荏苒，大学的三年学习生活很快就要过去，在这三年的学习生活中，收获了许多知知识，而这些成绩离不开我的朋友与老师的帮助。

在三年的学习期间还有很多的朋友对我的帮助很大让我学会了更多，各个方面都有很大的提升，再次我想感谢那些帮助我的朋友老师，没有他们帮助我将无法完成本次论文。首先，我要特别感谢我的指导老师郭菲对我的悉心指导，在我写论文的过程中能给我大量的帮助与指导解决问题所出现的问题。为我理清了论文的大纲与主旨方向并提出了有效的改进方案。郭菲老师渊博的知识、认真的作风给我留下深刻的印象，从老师身上也学习到了很多东西，在这里再次向郭菲指导老师衷心的感谢。其次，要感谢大学三年和我一起走过的室友与朋友对我的关心与支持与他们在一起学习、生活让我的大学三年变得更加充实，也留下了许多难忘的瞬间和回忆。最后，还要感谢我的父母对我的鼓励与默默付出与无私奉献，如果没有他们我也完成不了我这三年学业，他们辛勤的努力也让我更有奋斗的目标。也感谢他们这十几年的付出没有他们努力付出，也没有我这优秀的学习条件。最后由衷的感谢所有帮助过我的朋友与老师。参考文献[1]赵小兰,胡征,王培坤,林晓欢,庄衍竖,黄维沛.多功能自行车码表设计[J].电子测试,2013,(20):1-2.[2]孙宝元、杨宝清.传感器及其应用手册．北京.[3]

郑人杰.

计算机软件测试技术.

北京:

清华大学出版社,

1992.

[4]

胡汉才.

单片机原理及系统设计.

北京:清华大学出版社,

2002.

[5

Silicon

Storage

Technology

Inc,

SST39VF800A

Datasheet.2001

.[6]任强.传感器选用原则.计量工作.2004.[7]张俊谟.单片机中级教程原理与应用.北京航空航天大学出版社.2002.[7]张俊谟.单片机中级教程原理与应用.北京航空航天大学出版社.2002.[8]PeterVanDerLinden著，徐波译.C专家编程，人民邮电出版社，2003.[9]HamldStone.MieroeomPuterInterfaeingUniversityofMassachusetts.AmhorstAddisonwesle.1982.2～3.[10]MeehanJoanne,MuirLindsey.SCMinMerseysideSMEs:Benefitsandbarriers[J]..TQMJournal.20082～5.[11]李全利.单片机原理及应用技术.北京：高等教育出版社.2009.30～46.[12]李维提,郭强.液晶显示应用技术.北京：电子工业出版社.2006.20～35.[13]赵小兰,胡征,王培坤,林晓欢,庄衍竖,黄维沛.多功能自行车码表设计[J].电子测试,2013,(20):1-2.[14]孙宝元、杨宝清.传感器及其应用手册．北京.[15]

郑人杰.

计算机软件测试技术.

北京:

清华大学出版社,

1992.

[16]

胡汉才.

单片机原理及系统设计.

北京:清华大学出版社,

2002.

[16]

Silicon

Storage

Technology

Inc,

SST39VF800A

Datasheet.2001

.[17]张俊谟.单片机中级教程原理与应用.北京航空航天大学出版社.2002.[18]

赵负图,传感器集成电路手册,第一版,化学工业出版社,2004,590～591

.[19]

马建国.电子系统设计.北京：高等教育出版社，2004.1.

[20]

谭浩强.C程序设计（第三版）.北京：清华大学出版社，2005.7

.[21]

王建校.

51系列单片机及C51程序设计[M

].

北京:科学出版社,

2002.

[22]

霍孟友.单片机原理与应用[M

].北京：机械工业出版社，2004.

[23]

何立民,单片机应用系统设计,北京：航天航空大学出版社,2～5,46～50.

[24]

李广弟,单片机基础,北京：北京航空航天大学出版社,2001,56～64.

[25]

Wolf

W,

孙玉芳等译.

嵌入式计算系统设计原理.

北京:

机械工业出版社,

2002.

[26]

Integrated

Silicon

Solution

Inc.

IS61LVI2816

Datasheet.2002.

附录一实物图

附录二电路图

附录三元件清单元件标号元件名型号数量K1、K2、K2、K4非自锁按键非自锁按键4C1电解电容10uF1C2、C3瓷片电容30pF2R1、