环境温度控制系统

目录

第1章绪论 (1)

第2章系统总体方案设计 (2)

2.1系统框图 (2)

2.2系统结构与设计思路 (2)

第3 系统硬件设计 (3)

3.1 STC89C52模块 (3)

3.2数码管模块 (3)

3.3按键模块 (4)

3.4 DS18B20模块 (4)

3.5 报警模块 (5)

3.6 I/O分配表 (6)

第4章系统软件设计 (7)

4.1 软件设计思路 (7)

4.2 各程序流程图 (8)

第5章硬件调试 (10)

第6章总结 (12)

参考文献 (13)

附录 (14)

附1硬件原理图 (14)

附 2 源程序清单 (15)

附2.1 main.c清单 (15)

附2.2 18B20.c清单 (19)

附2.3 alarm.c清单 (20)

附2.4 delay.c清单 (21)

第1章绪论

1.1 系统设计要求

本课题以单片机和DS18B20为核心设计一个环境温度检测与报警系统，测温范围为—10~125℃，精度误差在0.1℃以内，LED数码管直读显示，可以由用户自己设定上限温度，如果环境温度超过实际温度或在5秒内温度变化超过5度则会发出声光报警。

1.2 系统设计的目的及意义

1.2.1课题设计的目的

⑴掌握用51单片机控制LED数码管显示字符的方法。

⑵掌握用单片机进行显示系统开发的方法。

⑶掌握单片机软件、硬件调试技术。

⑷了解单线器件DS18B20的驱动方法。

⑸了解LED显示器的一般驱动方法。

1.2.2课题设计的意义

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，其中数字温度计就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数字单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，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。

在本次设计中，主要从功能组合，硬件模块，程序算法等几个方面探讨基于单片机的数字温度计的设计。

第3章系统硬件设计

3.1 STC8952RC模块

图表3-1 STC89c52模块

3.2 数码管模块

U1为段选锁存器，U2为位选锁存器，数码管的最高位为报警H/L 显示，最低位显示“C”，第3～7位显示温度。

图3-2 数码管显示模块

3.3按键模块

S1为进入报警温度设置键，S2键为报警温度上调键，点按微调，长按速调，S3为报警温度下调键，操作同S2，S4为退出报警温度设置键。

图3-3按键模块

3.4 DS18B20模块

由于DS18B20内部已经把温度的模拟信号转化为数字信号，故只要通过对DS18B20顺序进行初始化、写ROM操作指令、读储存器操作指令来实现温度向单片机的传输。其中温度寄存器的高8位与低8位如下图示。

图2-6高、低位温度寄存器

图中，若S=1,温度为负,temp=(～(tempH<<8+tempL)+1)；若S=0，温度为正,temp=tempH<<8+tempL。

图3-6 DS18B20模块3.5报警模块

图3-5 报警模块

3.6 系统I/O口分配

表3-1 I/O口分配

第4章系统软件设计

4.1 软件设计思路

由于软件代码比较长，本系统的软件设计采用模块化编程。工程分有main.c、18B20.c、delay.c、alram.c等几个C文件。main.c包括数码管的初始化、温度的处理及温度的显示，其中温度的显示通过定时器1的扫描实现。18B20.c包括18B20的初始化、读ROM、写命令、读温度。delay.c 为2ms延时函数。alarm.c包括喇叭急鸣和LED点亮函数。

第5章硬件调试

串口调试软件下载软件采用STC-ISPV478，开机启动单片机，DS18B20读取温度，如下

图5-1 实时温度显示

设置报警温度为31.70℃，如下

图5-2 设置报警温度

增加DS18B20周围的温度，使超过报警温度，图如下示

图5-3 超温报警

此时数码管首位显示H，喇叭发声，LED灯点亮。

总结

在这次的课程设计中，结合了所学的单片机和电路知识，设计出满足课程设计要求的温度监测警报与控制系统。在进行课程设计的过程中，我查阅了很多文献，了解了STCAT89S52、MAX232片、DS18B20温度传感器的功能。拓展了我们的视野。通过本次的课程设计，加深了我们对单片机的理解，使得我们更加熟悉单片机的程序编写。特别是通过程序的调试，我们发现了很多程序编写的坏习惯，例如使用中断服务程序时没有保护好相关可能被改变的数据。我们所设计的温度监测警报与控制系统原理简单，所用到的软器件较少，而且是使用STC89S52单片机来实现控制功能，使得其相关功能或参数可以根据需要进行修改。

参考文献

[1] 单片机原理及应用王迎旭主编机械工业出版社 2012年

[2] 51系列单片机应用与实践教程周向红编北航出版社 2008年

[3] 微型计算机原理与接口技术吴秀清编中国科学技术出版社 2001

[4] 微型计算机接口技术及应用刘乐善编华中理工大学出版社 2000

[5] 单片机实用技术问答谢宜仁主编人民邮电出版社 2002

[6] 百度百科

附录

附1 硬件原理图

图附-1 硬件接线图

附2 源程序清单

附2.1 Main.c

#include

#include "18b20.h"

#include"delay.h"

#include"alarm.h"

#define DataPort P0 //定义数据

端口 程序中遇到DataPort 则用

P0 替换

#define max 8

#define OVERTEMP 34*100 //定义

超温报警数值

#define LOWTEMP 20*100 //定

义低温报警数值

sbit duan=P2^6;//定义锁存使能

端口 段锁存

sbit wei=P2^7;//

位锁存

sbit baojin=P1^5;

sbit set_sign=P3^2;//进入设置

sbit up=P3^3;//上调

sbit down=P3^4;//下调

sbit set_out=P3^5;//退出设置

bit ReadTempFlag;//定义读时间

标志

bit starttempFlag=0; //比较温

度标志

bit point1;//H

bit point2;//L

bit point3;//水平T

bit point4;//退出设置

bit point5;//进入设置

extern unsigned char temppoint;

unsigned char code

table[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,

0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90

};// 显示段码值0~9 unsigned char code boot[]={0x01,0x02,0x04,0x08,0

x10,0x20,0x40,0x80};//分别对

应相应的数码管点亮,即位码

unsigned char TempData[8]; //

存储显示值的全局变量

void Display(unsigned char

FirstBit,unsigned char Num);//

数码管显示函数

void Init_Timer0(void);//定时

器初始化

void dealdata(int t);

signed int set_temp(int

tempk,char m);

void main (void)

{

int remember[max];

signed int temp,tempk;

unsigned char i,j,k,m;

tempk=OVERTEMP;

for(k=0;k<8;k++)//清屏

TempData[k]=0xff;

Init_Timer0();

while(1)

{

point4=1;

point5=1;

baojin=1;

if(point1==1)

{

alarm();

TempData[0]=0x89;//显示"H"

}

if(point2==1)

{

alarm();

TempData[0]=0xc7;

}

if(point3==1)

{

alarm();

TempData[0]=0xb9;

}

if(!set_sign)

{

DelayMs(10);

if(!set_sign)

tempk=set_temp(tempk,m);

//设置报警温度

}

if (ReadTempFlag) //主循环

{

ReadTempFlag=0;

temp=ReadTemperature();

if(starttempFlag==0)

//温度处理

{

remember[i]=temp;

i++;

}

else

{

for(j=0;j

{

remember[j]=remember[j+1];

remember[max-1]=temp;

}

if(temp>(tempk))

{

point1=1;

point2=0;

point3=0;

}

else

point1=0;

if(temp<(LOWTEMP))

{

point1=0;

point2=1;

point3=0;

}

else

point2=0;

if(((remember[max-1]-remember [0])>500||(remember[0]-rememb er[max-1])>500))

{

point1=0;

point2=0;

point3=1;

}

}

dealdata(temp);

}

}

}

void dealdata(int temp)

{

unsigned char hun,ten,one,dot1,dot2;

hun=temp/10000;

ten=temp/1000%10;

one=temp/100%10;

dot1=temp%100/10;

dot2=temp%10;

// if(temppoint=1)

TempData[0]=0x40;//负号标志

TempData[7]=0xff;