基于51单片机的温度检测报警系统

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1、精选优质文档-倾情为你奉上目录专心-专注-专业温度检测报警系统摘要该系统引入一种基于51单片机的温度检测报警系统，该系统由主控模块、检测模块、显示模块以及报警模块组成，主控模块采用STC89C52单片机，其控制检测模块中的DS18B20温度传感器检测环境温度，并将检测到的温度传送给显示模块中的LCD1602显示屏显示，而且主控模块在温度超过温度上限值或低于温度下限值时，控制语音报警模块中的蜂鸣器报警。四大模块协调工作，主要实现温度检测、温度显示以及报警的功能。关键字：温度，显示，报警，STC89C52Temperature detection alarm systemABSTRACTThe s

2、ystem introduces a 51 microcontroller-based temperature detection alarm system, the system consists of a main control module, the detection module, the display module and alarm module, main control module using STC89C52 microcontroller, which controls the detection module DS18B20 temperature sensor

3、detects the ambient temperature and the detected temperature is transmitted to the display module LCD1602 display, and control module limit or below temperature limits, control the voice alarm module buzzer alarm at the temperature exceeds the temperature. Coordination of four modules, the main temp

4、erature detection, temperature display and alarm function.Key words: Temperature, display, alarm, STC89C52序言随着科技的不断发展，日常生活中越来越多的采用高温高热的一些设备及装置，它在方便了人们生活的同时，也留下了安全隐患，因此做好高温预警工作是非常必要的。为了能实现防火、防灾的目的，就必须采取合理的自动检测和控制手段。而且在大棚中种植的果蔬以及地窖粮仓等地储藏的粮食果蔬等，都需要适宜的温度生长和储存，而为了节省人力物力，智能地进行温度检测和报警给相关人员尤为必要。因此，为了解决上述问题，

5、该系统引入一种温度检测报警系统，该系统具有检测温度、显示温度、以及对温度进行上下限进行报警的功能。第一章 整体设计原理该温度检测报警系统由STC89C52主控模块、DS18B20检测模块、LCD1602显示模块以及蜂鸣器报警模块组成。该系统组成图1-1所示。图1-1 系统组成图由图1-1所示，该系统由STC89C52单片机，控制DS18B20温度传感器检测环境温度，并将检测到的温度传送给LCD1602显示屏显示，而且单片机在温度超过温度上限值或低于温度下限值时，控制语音蜂鸣器进行报警，因此，该系统有温度检测、温度显示以及温度报警三大功能，针对该三大功能，设计电路图如图1-2所示。图1-2 系统

6、总体设计电路图第二章 各模块简介及工作原理2.1 控制模块控制部分是采用单片机STC89C52。2.1.1 STC89C52简介STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器的低电压，高性能COMOS8的微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL搞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。单片机最小控制系统如图2-1所示。图2-1 单片机最小系统图2.1.2 STC89C52主要功能STC89C52功能强大，其结构和功能如表2-1所示。表2-1 STC89C52主要功能叙述表 功能兼容MCS51指令系统8K可反复擦写Flash ROM32个双向I

7、/O口256x8bit内部RAM3个16位可编程定时/计数器中断时钟频率0-24MHz2个串行中断可编程UART串行通道2个外部中断源共6个中断源2个读写中断口线3级加密位低功耗空闲和掉电模式软件设置睡眠和唤醒功能STC89C52有40个管脚，起着不同的作用。 主电源引脚（2根）VCC(Pin40)：电源输入，接5V电源GND(Pin20)：接地线外接晶振引脚（2根）XTAL1(Pin19)：片内振荡电路的输入端XTAL2(Pin20)：片内振荡电路的输出端控制引脚（4根）RST/VPP(Pin9)：复位引脚，引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位。ALE/PROG(Pin30)：地址锁

8、存允许信号PSEN(Pin29)：外部存储器读选通信号EA/VPP(Pin31)：程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读指令，接高电平则从内部程序存储器读指令。可编程输入/输出引脚（32根）STC89C52单片机有4组8位的可编程I/O口，分别位P0、P1、P2、P3口，每个口有8位（8根引脚），共32根。PO口（Pin39Pin32）：8位双向I/O口线，名称为P0.0P0.7P1口（Pin1Pin8）：8位准双向I/O口线，名称为P1.0P1.7 P2口（Pin21Pin28）：8位准双向I/O口线，名称为P2.0P2.7 P3口（Pin10Pin17）：8位准双向I/O口线，

9、名称为P3.0P3.72.2 温度检测模块测量部分我们采用美国DALLAS公司生产的DS18B20温度传感器。2.2.1 DS18B20简介DS18B20数字温度传感器，该产品采用美国DALLAS公司生产的 DS18B20可组网数字温度传感器芯片封装而成，具有耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。2.2.2 DS18B20封装及接线说明：DS18B20芯片封装如图2-2所示。图2-2 DS18B20芯片封装图如图2-2所示，DS18B20有两种封装，该系统采用PR-35封装。2.2.3 DS18B20 主要特点DS18B20温度传感器性能很好，其主

10、要特点如下所述。（1）独特的单线接口方式：DS18B20 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。（2）在使用中不需要任何外围元件。 （3）可用数据线供电，电压范围：+3.0 +5.5 V。 （4）测温范围：-55 +125 。固有测温分辨率为 0.5 。 （5）通过编程可实现 912 位的数字读数方式。（6）用户可自设定非易失性的报警上下限值。支持多点组网功能，多个 DS18B20 可以并联在惟一的三线上，实现多点测温。（7）负压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。DS18B20温度传感器有三根管脚，其管脚功能描述如表2-2所示。

11、表2-2 DS18B20 详细引脚功能描述 序号名称引脚功能描述 1GND地信号 2DQ数据输入/输出引脚。开漏单总线接口引脚。当被用着在寄生电源下，也可以向器件提供电源。 3VDD可选择的 VDD 引脚。 当工作于寄生电源时， 此引脚必须接地。2.2.4 DS18B20外围电路设计DS18B20温度传感器与单片机进行数据交换只通过一条信号线，单总线设计时通常要求外接一个4.7千欧姆左右的电阻，因此DS18B20的外围电路设计由图2-3所示。图2-3 DS18B20外围电路2.3 显示模块液晶显示器普遍地用于直观地显示数字系统或字符的运行状态和工作数据，按照材料及产品工艺，单片机应用系统中常用

12、的显示器有： 发光二极管LED显示器、液晶LCD显示器、CRT显示器等。该系统采用LCD1602液晶显示屏显示温度，其仿真电路图如图2-4所示。图2-4 LED1602显示器的符号2.3.1 液晶显示器简介（1） 在日常生活中，我们对液晶显示器并不陌生。液晶显示模块已作为很多电子产品的通过器件，如在计算器、万用表、电子表及很多家用电子产品中都可以看到，显示的主要是数字、专用符号和图形。在单片机的人机交流界面中，一般的输出方式有以下几种：发光管、LED数码管、液晶显示器。发光管和LED数码管比较常用，软硬件都比较简单，在前面章节已经介绍过，在此不作介绍，本章重点介绍字符型液晶显示器的应用。 在单

13、片机系统中应用晶液显示器有以下几个优点：显示质量高由于液晶显示器每一个点在收到信号后就一直保持那种色彩和亮度，恒定发光，而不像阴极射线管显示器（CRT）那样需要不断刷新新亮点。因此，液晶显示器画质高且不会闪烁。数字式接口液晶显示器都是数字式的，和单片机系统的接口更加简单可靠，操作更加方便。体积小、重量轻液晶显示器通过显示屏上的电极控制液晶分子状态来达到显示的目的，在重量上比相同显示面积的传统显示器要轻得多。功耗低相对而言，液晶显示器的功耗主要消耗在其内部的电极和驱动IC上，因而耗电量比其它显示器要少得多。（2）液晶显示原理:液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电

14、就有显示，这样即可以显示出图形。液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域。（3）液晶显示器的分类:液晶显示的分类方法有很多种，通常可按其显示方式分为段式、字符式、点阵式等。除了黑白显示外，液晶显示器还有多灰度有彩色显示等。如果根据驱动方式来分，可以分为静态驱动（Static）、单纯矩阵驱动（Simple Matrix）和主动矩阵驱动（Active Matrix）三种。（4）一般1602字符型液晶显示器实物如图2-5所示。 图2-5 型液晶显示器实物图2.3.2 LCD1602引脚功能说

15、明1602LCD 采用标准的14 脚（无背光）或16 脚（带背光）接口，各引脚接口,编号符号引脚说明如下所示：第1 脚：VSS 为地电源。第2 脚：VDD 接5V 正电源。第3 脚：VL 为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K 的电位器调整对比度。第4 脚：RS 为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。第5 脚：R/W 为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS 和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS 为低电平R/W 为高电平时可以读忙信号，当RS 为高电平R

16、/W 为低电平时可以写入数据。第6 脚：E 端为使能端，当E 端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第714 脚：D0D7 为8 位双向数据线。第15 脚：背光源正极。第16 脚：背光源负极。2.3.3 LCD1602的指令说明及时序1602液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。（说明：1为高电平、0为低电平）指令1:清显示，指令码01H,光标复位到地址00H位置。指令2:光标复位，光标返回到地址00H。指令3:光标和显示模式设置 I/D：光标移动方向，高电平右移，低电平左移 S:屏上所有文字是否左移或者右移。高电平表示有效，低电平则无效。指令4:显示开关控制。

17、D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示 C：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标 B：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁。指令5:光标或显示移位 S/C：高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标。指令6:功能设置命令 DL：高电平时为4位总线，低电平时为8位总线 N：低电平时为单行显示，高电平时双行显示 F: 低电平时显示5x7的点阵字符，高电平时显示5x10的点阵字符。指令7:字符发生器RAM地址设置。指令8:DDRAM地址设置。指令9:读忙信号和光标地址 BF：为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙。指令1

18、0:写数据。指令11:读数据。1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令，如表2-3所示。 表2-3 1602液晶模块内部的控制器的11条控制指令序号指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清显示00000000012光标返回000000001*3置输入模式00000001I/DS4显示开/关控制0000001DCB5光标或字符移位000001S/CR/L*6置功能00001DLNF*7置字符发生存贮器地址0001字符发生存贮器地址8置数据存贮器地址001 显示数据存贮器地址9读忙标志或地址01BF计数器地址10写数到CGRAM或DDRAM）10要写的数据内容11从CGRAM或DD

19、RAM读数11读出的数据内容基本操作时序表与读写操作时序如表2-4和图2-6与图2-7所示。表2-4 基本操作时序表读状态输入RS=L，R/W=H，E=H输出D0D7=状态字写指令输入RS=L，R/W=L，D0D7=指令码，E=高脉冲输出无读数据输入RS=H，R/W=H，E=H输出D0D7=数据写数据输入RS=H，R/W=L，D0D7=数据，E=高脉冲输出无图2-6 读操作时序图2-7 写操作时序2.4 报警模块报警模块采用蜂鸣器，提醒相关人员温度过低或过高，蜂鸣器实物图如图2-8所示。图2-8 蜂鸣器实物图蜂鸣器可分为有源蜂鸣器和无源蜂鸣器两类，有源蜂鸣器内部带振荡源，所以只要一通电就会叫。

20、而无源蜂鸣器内部不带振荡源，所以如果用直流信号驱动时，无法令其鸣叫，必须用2KHz-5Hz的方波信号驱动。第三章 软件设计与说明3.1 系统总体软件设计该系统主要实现温度检测、温度显示以及温度报警功能。所以该系统总体软件设计主要围绕这三大功能进行，系统总体软件流程图如图3-1所示。图3-1 系统总体共作软件流程图3.2 温度检测模块软件设计DS18B20之前需要初始化、写命令、读数据、数据转换几步，其软件流程图如图3-2所示。图3-2 温度检测软件流程图3.3 显示模块软件设计LCD1602显示屏进行显示需要经过初始化、写命令设置显示位置、写数据确定显示内容几步，其软件流程图如图3-3所示。图

21、3-3 LCD显示软件流程图第四章 调试结果及其说明该系统的温度采集及显示功能在Proteus中仿真结果如 图4-1所示。图4-1 温度采集显示仿真在proteus软件仿真时，对DS18B20设置虚拟环境温度值为30摄氏度，显示屏显示也为30摄氏度。系统硬件运行结果如图4-2所示。图4-2 系统硬件运行结果如图4-2所示，系统在开空调的且环境温度为25.1摄氏度的实验室运行时，显示屏显示温度为25.13摄氏度，此时将温度上限值改为27摄氏度实验，用手指握住DS18B20温度传感器，当温度显示温度超过27摄氏度时，蜂鸣器发出声响报警。第五章 心得体会 通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关单

22、片机方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。课程设计诚然是一门专业课，经过查资料，选方案，设计电路、撰写设计报告、使我得到一次较为全面的实践训练。在本次数字温度计设计过程中，更进一步的熟悉了芯片的结构及掌握了各芯片的的工作原理和具体的使用方法，我认为，积极地参与电子课程设计，不仅可以充分体会到自己动手实践的乐趣，获得哪怕是前进一小步时的那种喜悦，还有以下几点收获：一、在这学期的实验中，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各

23、种其它能力上也都有了提高。更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的方法。而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。这对于我们的将来也有很大的帮助。以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在实验结束之后变的更加成熟，会面对需要面对的事情。二、实验过程中，也对团队精神的进行了考察，让我们在合作起来更加默契，在成功后一起体会喜悦的心情。果然是团结就是力量，只有互相之间默契融洽的配合才能换来最终完美的结果。三、此次设计也让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询，只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识，收获颇丰。 参考文献1郭天祥.51单片机C语言教程M.电子工业出版社，2O09-01.2徐春辉，陈忠斌.单片机微机原理及应用M. 电子工业出版社，2013-08.