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1、.课程设计报 告课程名称 单片机原理与应用设计题目基于单片机温度检测报警器的设计专业 计算机科学与技术班级学号 姓名 完成日期 课 程 设 计 任 务 书设计题目：基于单片机温度检测报警器的设计设计内容与要求：一、设计内容利用STC89C51单片机、DS18B20数字温度采集器及LCD1602显示器件设计一个温度检测报警器，要求实现温度的实时测量与显示、温度上下限设定及报警功能； 二、设计要求1.分析系统功能，确定系统设计方案，掌握总体设计的方法与思路。2.系统硬件设计，确定外设与单片机的硬件接口。掌握单片机系统外部接口的扩展设计方法。3.系统软件设计，结合硬件设计，编写相应控制程序，并进行P
2、rotuse仿真执行。4.熟练掌握程序烧录及调试过程。5.按照要求撰写课程设计论文。指导教师：2017年 6 月 12 日课 程 设 计 评 语 成绩：指导教师：_年 月 日. v.基于单片机温度检测报警器的设计摘 要随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活，工作，科研，各个领域，已经成为一种比较成熟的技术。温度的测试也已经越来越多的影响到各个领域。因此设计一个温度测试的系统是十分必要的。此课程设计论文主要介绍了一个基于STC80C51单片机的数字温度检测报警器系统。本系统是基于单片机的智能温度报警控制器的设计。以STC80C51为核心，采用温度传感器DS18B20作为温度检测器，在
3、液晶显示屏LCD1602上显示实时温度。并且设置上下限报警温度。温度传感器方面，新型数字温度传感器DS18B20具有体积更小、精度更高、适用电压更宽、采用一线总线、可组网等优点，在实际应用中取得了良好的测温效果。通过DS18B20温度传感器感应周围的环境温度。显示方面, LCD1602通过电压来改变填充在两块平行板之间的液晶材料内部分子的排列状况，以达到遮光和透光的目的来显示深浅不一，错落有致的图象，而且只要在两块平板间再加上三元色的滤光层，就可实现显示彩色图象。报警方面，当温度超过警界最高温度时，响报警音乐，黄色发光二极管闪烁;当温度低于最低温度报警时，响报警音乐，黄色发光二级管闪烁!因为所
4、选单片机可擦写次数达万次以上，为使电路的简化，其温度报警值已预设在程序中，可以通过修改程序中的预设值改变报警温度。因此该设计控制器使用单片机STC89C51，测温传感器使用DS18B20，用LCD1602实现温度显示,再根据硬件电路编写相应程序，能准确达到题目要求。关键词： STC单片机DS18B20LCD1602 目 录摘要I目录II前言1一、设计目标与内容31. 设计目标32. 设计内容33. 设计要求3二、系统设计41. 设计方案41.1数字温度计设计方案论证4方案一4方案二41.2 系统设计框图5三、功能模块设计61.主控制器62.温度测量模块73.LCD显示模块84.上下限设定模块9
5、5.报警模块9四、仿真与实物演示101.系统仿真102.调试中遇到的问题113.实物演示效果图11五、总结12六、参考文献13七、附录14. v.前 言目前温度测试系统的发展很快，传感器应用极其广泛，目前已经研制出多种新型传感器。但是，作为应用系统设计人员需要根据系统要求选用适宜的传感器，并与自己设计的系统连接起来，从而构成性能优良的监控系统。温度测量报警系统的中心设备是温度传感器，温度传感器的发展大致经过了以下的3个阶段：（1）传统的分立式温度传感器（含敏感元件），主要是能够进行非电量和电量之间的转换。（2）模拟集成温度传感器/控制器。（3）智能温度传感器。目前，国际上新型温度传感器正从模拟
6、式向数字式、集成化向智能化及网络化的方向发展。数字式温度传感器（亦称智能温度传感器）是在20世纪90年代中期问世。它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术（ATE）的结晶。目前，国际上已开发出多种智能温度传感器系列产品。智能温度创拿起内部包含温度传感器、A/D传感器型号处理器、信号处理器、存储器（或寄存器）和接口电路。有的产品还带多路选择器、中央控制器（CPU）、随机存取储存器（RAM）和只读存储器（ROM）。数字式温度传感器能传输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器（MCU），并且可通过软件来实现测试功能，即智能化取决于软件的开发水平。进入21世纪后，温度传感器正朝着高精度、多功能
7、、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。在传统的模拟信号远距离温度测量系统中，需要很好的解决引线误差补偿问题、多点测量切换误差问题和放大电路零点漂移误差问题等技术问题，才能够达到较高的测量精度。另外一般监控现场的电磁环境都非常恶劣，各种干扰信号较强，模拟温度信号容易受到干扰而产生测量误差，影响测量精度。因此，在温度测量系统中，采用抗干扰能力强的新型数字温度传感器是解决这些问题的最有效方案，新型数字温度传感器DS18B20具有体积更小、精度更高、适用电压更宽、采用一线总线、可组网等优点，在实际应用中取得了良好的测温效果，读数方便，测温范
8、围广，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用。LCD1602通过电压来改变填充在两块平行板之间的液晶材料内部分子的排列状况，以达到遮光和透光的目的来显示深浅不一，错落有致的图象，而且只要在两块平板间再加上三元色的滤光层，就可实现显示彩色图象。液晶是具有流动特性的物质，所以只需外加很微小的力量即可使液晶分子运动，以最常见普遍的向列型液晶为例，液晶分子可轻易的借着电场作用使得液晶分子转向，由于液晶的光轴与其分子轴相当一致，故可借此产生光学效果，而当加于液晶的电场移除消失时，液晶将借着其本身的弹性及黏性，液晶分子将十分迅速的回撤消来未加电场前的状态。因此该设计控制器使
9、用单片机STC89C51，测温传感器使用DS18B20，用LCD1602实现温度显示,能准确达到题目要求。一、设计目标与内容1. 设计目标课程设计的目的是使学生全面地熟悉和掌握本课程的主要知识，培养学生能系统地处理和解决本课程有关的技术问题，系统地掌握单片机技术应用的设计方法，为毕业设计和今后的工作奠定良好的基础。本课程设计是学生在学完单片机原理及应用课程之后，进行的一个综合性和实践性很强的教学环节。学生要按照课程设计任务书的要求，对电路进行设计、分析与计算，设计程序并调试执行。2. 设计内容利用STC89C51单片机、DS18B20数字温度采集器及LCD1602显示器件设计一个温度检测报警器
10、，要求实现温度的实时测量与显示、温度上下限设定及报警功能；3. 设计要求（1）明确课程设计课题，明确设计任务和要求（2）充分了解课程设计的的性能、指标，设计内容及要求，确定设计方案 （3）硬件设计（4）软件设计 根据电路工作过程，画出软件流程图，根据流程图编写相应的程序。（6）原理图设计及仿真 根据所确定的设计电路，利用Protel或EWB等有关工具软件绘制电路原理图、PCB板图、提供元器件清单；（7）软件下载至硬件上调试执行。（8）按规范和要求，撰写和打印课设报告，准备课设答辩。二、系统设计1. 设计方案AT89C51作为温度测试系统设计的核心器件，具有低电压供电和体积小等特点。该器件是IN
11、TEL公司生产的MCS-5l系列单片机中的基础产品，采用了可靠的CMOS工艺制造技术，具有高性能的8位单片机，属于标准的MCS-51的CMOS产品。芯片中集成了CPU、RAM、ROM、定时/计数器和多功能I/O接口等计算机所需的基本功能部件。程序存储在单片机的程序存储器中，运行过程由程序控制。晶振选用12MHZ。DS18B20简化了温度器件与计算机的接口电路，使得电路简单，使用更加方便。显示部分使用LCD1602来作为温度的直接输出，当温度超出限值时，蜂鸣器报警和数码管闪烁来提示。采用单片机汇编程序语言设计温度计的程序，对DS18B20进行初始化、读、写，读取温度，数据的转换，温度显示和报警处
12、理等等。1.1数字温度计设计方案论证方案一由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路，感温电路比较麻烦。方案二进而考虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常容易想到的，所以可以采用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。经模数转换后的温度信号传入到STC89C52单片机，再由单片机控制LED小灯、蜂鸣器和数码管来实现温度的测量、
13、报警、显示的功能。从以上两种方案，很容易看出，方案二电路比较简单，软件设计也比较简单，适用前景和市场经济效益分析也更优，故采用了方案二。 1.2 系统设计框图时钟复电路LCD显示报警电路单片机数字时钟测温电路温度上下限设定图1系统设计框图正常低高开始LCD初始化LCD清屏LCD显示启动温度转换与极限值比较显示温度LED 灯光报警蜂鸣器声音报警显示温度LED 灯光报警蜂鸣器声音报警显示温度图2程序设计流程图三、功能模块设计1.主控制器单片机STC89C52具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用系统可用二节电池供电。其主要特点为
14、采用Flash存贮器技术，降低了制造成本，其软件、硬件与MCS-51系列的单片机在指令系统和引脚上完全兼容。它有很宽的工作电源电压，可为2.76V,当工作在3V时，电流相当于6V工作时的1/4，工作于12Hz时，动态电流为5.5mA，空闲态为1mA,掉电状态仅为20nA。这样小的功耗很适合于电池供电的小型控制系统。片内有4k字节在线可重复编程快擦写程序存储器；全静态工作,工作范围:0Hz24MHz；间歇和掉电两种工作方式超强抗干扰；高抗静电(ESD保护) ，轻松过 2KV/4KV快速脉冲干扰。有40个引脚，32个外部双向输入/输出(I/O)端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器
15、,2个全双工串行通信口，2 个读写口线。STC89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。图3 STC89C52仿真图及实物图2.温度测量模块独特的一线接口，只需要一条口线通信 多点能力，简化了分布式温度传感应用 无需外部元件 可用数据总线供电，电压范围为3.0 V至5.5 V 无需备用电源，测量温度范围为-55至+125。精度为0.5温度传感器可编程的分辨率为912位 温度转换为12位数字格式最大值为750毫秒 用户可定义的非易失性温度报警设置 应用范围包括恒温控制，工业系统，消费电子产品温度计，或任何热敏感系统。DS18B20的数字温度计提供9至12位（可编程设备温度读数。信息被发送到从DS18B20 通过1线
