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1、 目 录引言 .11. 温度报警器的总设计 .31.1 设计目标 .31.2 设计要求 .32. 方案论证与选择 .32.1 硬件设计方案的论证与选择 .32.2 数字温度传感器 DS18B20 .42.3 供电方案的论证与选择 .43. 设计方案 .53.1 硬件设计 .53.2 程序设计 .84. 过程记录 .95. 测量方案与测量结果 .106. 方案改进 .10总结 .10参考文献 .1ABSTRACT.2附录 .11 1基于单片机的温度报警器设计摘 要：本设计以单片机 STC12C5A60S2 为核心来构建小系统，外加有电源电路、显示电路、报警电路、电池欠压指示电路来设计温度信息记录
2、仪，实现了温度的测量。小系统采用 12MHZ 的晶振频率，主要负责各个部分的协调工作，电源采用锂电池供电方式，优点是电源效率较高，显示电路以共阳方式连接，使得电路所用到的器件减少，按键电路采用独立按键的方式来实现各自设置的功能，最终使得整体设计更加优化。关键词：单片机 STC12C5A60S2，电源电路，显示电路，温度报警系统引言随着人们生活水平的不断提高，单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，尤其在消防报警产品中的应用，在消防报警产品的技术含量上，国内产品和国外产品差距不是很大，许多指标已经超越，存在的问题是：类似于国外消防报警产品的大批量规模化的生产才刚起步
3、，有待于积累经验和技术；自本世纪 80 年代开始，随着电子产品在人类生活中的使用越来越广泛，由此引起的火灾也越来越多，在我们生活的四周到处潜伏着火灾隐患。智能化火灾报警系统已并非传统意义上的简单的报警设备，而是融入了计算机技术、电子技术、自动控制技术、传感器的应用等各领域知识。伴随着科学技术的不断进步，火灾报警系统必将得到更快的发展。我国的火灾自动报警控制系统经历了从无到有、从简单到复杂的发展过程，其智能化程度也越来越高。 。设计更好的火灾报警系统能有效地防止和减少火灾危害,解决火灾报警器的问题,对保护人身安全和财产安全具有现实意义。本系统是一个由单片机控制的温度检测系统，它将传感器输出地电压
4、信号进行 A/D 转换、滤波、线性化，由单片机将电压值转换为温度送 LED 显示，并判断是否超过报警上限，若超过，则发出声光报警。同时用户可以自己设定报警上限和定时时间，使用户可以根据实际情况方 2便的掌握安全状况。该设计控制器使用单片机 AT89C51，测温传感器使用 DS18B20，时钟芯片用 DS1302，显示器用 LCD1602 以串口传送数据,实现温度显示和年月日的现实，能准确达到以上要求。1. 温度报警器的总设计1.1 设计目标以 STC12C5A60S2 单片机为核心设计一个结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉、智能化的火灾报警器。 1.2 设计要求（1）分析智能火灾报警系统的
5、单片机控制的工作原理；（2）设计控制系统的主电路、控制电路；（3）选取合适器件，画系统原理图；（4）分析被控参数，编写控制程序（5）整理系统原理图和控制程序；（6）撰写毕业设计说明书2. 方案论证与选择2.1 硬件设计方案的论证与选择 方案一：用 PNP 三极管、数码管和电阻以共阴方式连接电路。此方案共用 14个三极管，22 个电阻，14 个脚。电流由三极管的发射级流入，流经电阻，通过数码管，这一端为数码管的段选，另一端为数码管的位选。电路原理如图 1 所示。此方案中用到的电阻和三极管都较多，使电路相对复杂。方案二：用 CD4511、74LS138、三极管、电阻和数码管以共阴方式连接电路。此方
6、案 14 个电阻，6 个三极管，8 个脚。电流通过 CD4511 流经电阻到达数码管，此端为数码管的段选，另一端为数码管的位选。电路原理如图 2 所示。此方案所用的电阻和三极管相对方案一脚少，但是用到了 CD4511 和 74LS138 两个集成块，也会使电路板相对变大。方案三：用 PNP 三极管、数码管和电阻以共阳方式连接电路。此方案共用 6个三级管，14 个电阻，14 个脚。连接有三极管的一端作为数码管位选，另一端作 3为数码管的段选。电路原理如图 3 所示。此方案用到的三极管和电阻都较少，电路简单明了，易于操作。综上所述，选择方案三用 PNP 三极管、数码管和电阻以共阳方式连接电路。2.
7、2 数字温度传感器 DS18B20 由 DALLAS 半导体公司生产的 DS18B20 型单线智能温度传感器,属于新一代适配微处理器的智能温度传感器,可广泛用于工业、民用、军事等领域的温度测量及控制仪器、测控系统和大型设备中。它具有体积小，接口方便，传输距离远等特点。 （1） DS18B20 性能特点 DS18B20 的性能特点：采用单总线专用技术，既可通过串行口线，也可通过其它 I/O 口线与微机接口，无须经过其它变换电路，直接输出被测温度值（9 位二进制数，含符号位） ，测温范围为-55-+125 ，测量分辨率为 0.0625,内含64 位经过激光修正的只读存储器 ROM，适配各种单片机或
8、系统机，用户可分别设定各路温度的上、下限，内含寄生电源。 （2） DS18B20 内部结构 DS18B20 内部结构主要由四部分组成：64 位光刻 ROM,温度传感器,非挥发的温度报警触发器 TH 和 TL,高速暂存器。64 位光刻 ROM 是出厂前被光刻好的，它可以看作是该 DS18B20 的地址序列号。64 位 ROM 结构图如图 2 所示。不同的器件地址序列号不同。2.3 供电方案的论证与选择方案一：变压器、整流滤波方式此方案的优点是器件硬件选择方便，缺点是电源效率过低，体积过大。方案二：开关电源方式此方案的优点是电源效率高，缺点是开发周期长。方案三：锂电池供电方式此方案的优点是电源效率
9、较高，缺点是成本相对较高。方案四：暂时供电方式 4此方案的性能是单电源输出+5V，优点是具有防反接功能，过流保护。综上所述，选择方案三锂电池供电方式。2.3.1 方案一原理图 2.3.2 方案二原理图 2.3.3 方案三原理图3. 设计方案3.1 硬件设计此设计的控制系统主要由单片机的最小系统、数码管显示电路、电源电路和报警电路，其中单片机 STC12C5A60S2 是系统工作的核心，它主要负责控制各个部分协调工作即显示屏的显示内容。如图 5 所示。硬件组成及所需元件：该系统的核心器件是 STC12C5A60S2 单片机。在其外围接上电源电路、显示电路、上拉电阻。元件为：12.0M 晶振、若干
10、电阻R、电容 C 等。 P0.0-P0.7 是控制数码管显示数字,INT0INT1T0 用于中断控制口。3.1.1 电源电路此设计中的电路用的是锂电池供电方案，此电路在 7805 的输出端与地之间接 47uF 的电容，从输出端和地引出两条线，即可输出比较稳定的 5V 电压。此电路设计的性能是单电源输出+5V，优点是具有防反接功能，可以进行过流保护。 5电路原理如图 4 所示。3.1.2 单片机的最小系统在智能化仪器仪表中，控制核心均为微处理器，而单片机以高性能、高速度、体积小、价格低廉、稳定可靠而得到广泛应用，是设计智能化仪器仪表的首选微控制器。虽然单片机里集成了很多电路，但仍旧不能独立运行，
11、必须要外连一些电路，才能使单片机运行起来。我们叫做单片机最小系统最小系统电路如图 3.1.2.1 所示。 6按键在按下或释放时，由于机械弹性作用的影响，通常伴随有一定时间的触点机械抖动，然后其触点才稳定下来。抖动时间的长短与开关的机械特性有关，一般为510ms，在触点抖动期间检测按键的通与断状态，可能导致判断出错，即按键一次按下或释放被错误地认为是多次操作，这种情况是不允许出现的。为了克服按键触点机械抖动所致的检测误判，必须采取去抖动措施。这一点可从硬件、软件两方面予以考虑。当输入电压 5V 时，取 R2 两端的电压为 0.25V，R3 两端的电压为 0.75V，R4 两端的电压为 1.25V
12、，R5 两端的电压为 1.75V，R6 两端的电压为 2.25V，R7 两端的电压为2.75V，R8 两端的电压为 3.25V。当闭合开关 SW2 时，由 = ,R1=10K 得，21R5.0R2=520。同理可得：R3=1.8K，R4=3.3K ，R5=5.4K ，R6=8.2K， R7=12K，R8=18K。电路如图 7 所示。 图 3.1.2.2 报警电路 73.1.4 数码管显示电路此电路以共阳方式连接，如图 8 所示。选用 3906PNP 数码管，此数码管的放大倍数 为 165, Ic=24mA , Ube=0.7V, Ubc=0.3V, 数码管的压降 U=1.688V, 由 Ic=Ib 得 Ib=Ic/=24/165mA=0.15mA,所以 R12-R18= K=15.0728K，R19-R26=K=0.125K。2468.305但是，当按上电路板时，出现数码管不亮的现象，经过 图 8 显示电路反复测试修改，最终将电阻改为 R12-R18=10 K，R19-R26=1 K ，显示效果明显增强。3.2 程序设计 3
