《单片机环境温度检测与控制》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机环境温度检测与控制（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、.微机原理及应用B课程实训报告书课题名称：环境温度检测与控制 系 部： 信息工程系 专业班级：嵌入式专业方向09班学生*：王祥合学号： 094302022221 完成日期：*科技大学泰山科技学院实习类型课程实训实训地点嵌入式实训教室组 别2实习课题环境温度检测与控制实训人*王祥合同组人员乔羽、牛跃华、杨利、卓维晨指导教师冯文旭实习日期_11.12.26_至 _12.01.06_实 训 成 绩指导教师评语指导教师签名：_年 _ 月_日. v.目录1课程根本要求12需求分析12.1 总述：12.2 需要实现的系统功能13、总体设计方案比照与确定23.1 系统硬件设备23.2 程序总体设计流程图23
2、.3 键盘分布与作用33.4 硬件电路设计33.4.1 温度传感器18B20局部硬件连接33.4.2 继电器、加热器局部硬件连接图43.4.3 七段发光二极管电路局部53.4.4 键盘电路局部54、子局部子系统的软硬件设计过程64.1 温度检测功能实现硬件及软件设计64.1.1 DSl8B20的管脚及特点64.1.2 DS18B20的测温功能64.1.3 温度转换算法及分析74.1.4 算法核心74.2 键盘模块74.3 继电器模块84.4 多位数码管扫描显示原理85、总结9. v.1课程根本要求实时检测室内环境温度，并通过继电器控制电加热器的开关，保持所处监测点温度保持在设定温度范围内。显示
3、器实时显示实际温度值。超过温度设定值蜂鸣器报警与闪光三秒，并将超限值和超限时间保存在EEPROM中。温度值可人工随即设定并保存，查询显示功能。显示器的显示模式可通过键盘控制，显示模式有：实时温度，当前时间的月、日和时、分，设定的超温报警上限，设定的规定温度，查询报警参数及时间时、分。2 需求分析2.1总述：利用单片机STC89C52实现环境温度的智能控制，使周围环境温度能够在设定温度上下限之间实现控制温度调节。温度传感器检测实时温度，CPU通过用所设定的温度与之比较，进而控制加热器加热或者停顿加热，同时将实时温度显示在七段发光二极管上。2.2需要实现的系统功能l 可以对温度进展自由设定，必须在
4、0100摄氏度单位内，设定时可以实时的显示所设定的温度值，温度是可以自由设置的，传感器的检测值与设定的温度比较，超出范围那么控制蜂鸣器进展报警，并且保存报警时的时间、温度等参数，未超出范围那么将实时温度显示在七段发光二极管上。l 可以对时间进展自由设定，时间分为年、月、日、时、分，设定时可以在七段发光二极管上实时的显示所设定的时间值。l 加热功能由1台加热器来实现l 能够根据所设定的显示模式显示实时温度、月日或者十分。l 能够实现设定显示实时温度、当前时间的月、日和时、分，设定超温报警上限，查询报警参数。. v.3、 总体设计方案比照与确定3.1系统硬件设备l STC89C52单片机l DS1
5、8B20 数字温度传感器集成了A/D转换功能l 加热器l 继电器3.2程序总体设计流程图图3-1 程序总体设计流程图3.3键盘分布与作用图3-2 键盘分布与作用3.4硬件电路设计3.4.1温度传感器18B20局部硬件连接图3-3 温度传感器18B20与CPU连线. v.3.4.2继电器、加热器局部硬件连接图图3-4 继电器、加热器与CPU连线. v.3.4.3七段发光二极管电路局部图3-5 七段发光二极管与CPU连线图3.4.4键盘电路局部图3-6 键盘与CPU连线图. v.4、子局部子系统的软硬件设计过程4.1温度检测功能实现硬件及软件设计本系统采用了DS18B20单总线可编程温度传感器,来
6、实现对温度的采集和转换，大大简化了电路的复杂度，以及算法的要求。首先先来介绍一下DS18B20这块传感器的特性及其功能:4.1.1DSl8B20的管脚及特点DS18B20可编程温度传感器有3个管脚。(如图：1) GND为接地线，DQ为数据输入输出接口，通过一个较弱的上拉电阻与单片机相连。VDD为电源接口，既可由数据线提供电源，又可由外部提供电源，范围3O55 V。主要特点有：l 用户可自设定报警上下限温度值。l 不需要外部组件，能测量55+125 范围内的温度。l 10 +85 范围内的测温准确度为05 。l 通过编程可实现9l2位的数字读数方式，可在至多750 ms内将温度转换成12 位的数
7、字，测温分辨率可达00625 。l 独特的单总线接口方式，与微处理器连接时仅需要一条线即可实现与微处理器双向通讯。4.1.2DS18B20的测温功能当DSI8B20接收到温度转换命令后，开场启动转换。转换完成后的温度值就以16位带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存存储器的0，1字节。单片机可通过单线接口读到该数据，读取时低位在前，高位在后，数据格式以0062 5LSB形式表示。温度值格式如图4所示，其中“S为标志位，对应的温度计算：当符号位S=0时，直接将二进制位转换为十进制；当S=1时，先将补码变换为原码，再计算十进制值。DS. v.I8B20完成温度转换后，就把测得的温度值与 TH做比
8、较，假设TTH或TTL，那么将该器件内的告警标志置位，并对主机发出的告警搜索命令做出响应。具体算法分析，会在后文中提到。4.1.3温度转换算法及分析由于DS18B20转换后的代码并不是实际的温度值，所以要进展计算转换。温度高字节MS Byte高5位是用来保存温度的正负标志为S的bit11bit15，高字节MS Byte低3位和低字节来保存温度值bit0 bit10。其中低字节LS Byte的低4位来保存温度的小数位bit0 bit 3。正数直接转换，负数取反然后转换图4-1 温度传感器温度保存格式4.1.4算法核心首先程序判断温度是否是小于零，如果是，那么DS18B20保存的是温度的补码值，需
9、要对其低8位LS Byte取反加一变成原码。处理过后把DS18B20的温度Copy到单片机的RAM中，然后送显示程序实时显示，并由温度判断程序判断是否大于上限或小于下限。4.2键盘模块1号按键用于设定显示模式，包括时分、日月以及实时温度。2号键用于切换查看温度上下限。3号键用于切换查询每一条报警记录，4号键切换每条报警记录的报警时间和报警温度。5号键用于切换设定温度和时间，6号键用于切换要设定的功能，如果5号键选择的设定时间，那么6号键切换设定年、月、日、时、分。如果5号键选择设定温度，那么6号键切换设定温度上下限，7、8号键用于具体设定值的累加或磊减，最近设定完成后按1号键退出设定。4.3继
10、电器模块以下图是一个继电器的图，继电器和单片机的P3.6口进展通讯。通过控制继电器的开合来控制温度加热器是否加热。图4-2继电器4.4多位数码管扫描显示原理LED数码管是常用的显示器件，每一段相当于一个发光二极管，各个发光二极管的阳极或阴极接在一起，分别称作共阳极数码管和共阴极数码管。本设计中采用的是共阳极数码管。对于多个数码管的显示，有静态方式和动态扫描方式。本设计中用了4个共阳极数码管，并采用动态扫描方式显示。扫描显示的原理是将各个数码管的段码端口分别并联在一起，由位选端口轮流选通各个数码管，并让每个数码管分别显示几毫秒，由于人眼的视觉惯性，看到的将是多个数码管同时在显示，该显示模块的动态
11、显示数码管，我们用到前面四个数码管，P0口是送字符的，P2口是用来位选数码管的。. v.5、 总结本次设计工程因为硬件的要求没有很完美的完成，温度检测模块没有方法测试，其他模块均已通过调试并下载运行。两周的实训完毕了，可是对单片机系统的学习并没有终止，在这两周的实训过程中我们还是发现了自己很多的缺乏，在一一解决中我们无论是在技术上还是在团队合作上都有了相应的提升。通过本学期课程的学习学会了单片机每个模块的使用，可是在各个模块整合到一个程序的过程中发现很多的问题，在设计初期方案讨论的也不够细致，以致在设计中不得不重修修改设计方案，比方说在设计键盘的分布与功能时，并没有考虑1号键用来退出设定函数，可是程序写起来难度很大，最终不得不修改方案。经过这次设计还是学到了很多的东西，我们自学了单总线的使用，也使自己的学习能力得到了一定的提升。. v
