基于单片机的温度报警器
基于单片机的智能数字温度报警器
结束语
这篇论文的写作以及设计的过程，也是我越来 越认识到自己知识与经验缺乏的过程。虽然， 我尽可能地收集材料，竭尽所能运用自己所学 的知识进行论文写作，但论文还是存在许多不 足之处,系统功能并不完备，有待改进.请各位 评委老师多批评指正，让我在今后的学习中学 到更多。
致谢
本论文从立题到论文撰写整个过程都是在导师 的悉心指导下完成的，从最初的半知半解到后 来的了解器件性能并制作硬件都来自于导师和 身边同学的帮助，在这里感谢他们。 同时感谢各位老师对我设计的指导。
一、概述 这部分 主要论述本系统开 发的目的和意义。 二、硬件设计 主 要使用STC89C51， DS18B20以及4位 LED数码显示。 三、软件设计 四、系统测试及 运行结果。 五、PROTEL软件 及电路设计 六、结束语
方案的选择
方案一：采用热电偶温差电路测温 优点：测温装置可测温度范围宽、体积小。
西安电子科技大学 长安学院
毕业论文答辩
基于单片机的智能数字温度报警器
姓名：孙洪强 专业：测控技术与仪器 学号：07311045 导师：何天祥
任 务 与 要作数 字温度报警器
要求：可以设置上 下报警温度，当温 度不在设置范围内 时，可以报警.
论文的结构
方案二：采用数字温度芯片DS18B20 测量温度 优点：测温装置电路简单、精确度较高、实现方便、 软件设计也比较简单 。 选择：两种方案都有有点，但方案一线性误差较大， 故选择方案二
系统原理图
DS18B20温度传感器简介
1:GND地信号 2： 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。 3：可选择的VDD引脚。当工作 于寄生电源时，此引脚必须接地。 4：DS18B20可将温度值转换 为12位的数字量方式传送到单 片机内。它的内部结构主要有 四部分组成：64位光刻ROM、 温度传感器、温度报警触发器、 配置寄存器。
基于单片机的温度报警器设计
1、作品介绍：我个人设计的温度报警器是基于51单片机开发的一种能时时检测温度，并且报警的器件，它采用AT89S52单片机、DS18B20、1602液晶显示器等电学元器件，通过编写程序和一定的算法，最终实现的功能是：开机后单片机自动运行一套程序，使DS18B20检测室内的温度，并通过一定的算法对数据采样处理，计算出室内的温度，通过1602液晶显示器显示出来，当室温超过设定的值时，单片机驱动峰鸣发出声音！2、器件介绍：a、A T89S52单片机：AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。
使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。
片上Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。
在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。
b、DS18B20测温芯片：DS18B20数字温度传感器，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。
DS18B20 单线数字温度传感器，即“一线器件”，其具有独特的优点： （1 ）采用单总线的接口方式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。
单总线具有经济性好，抗干扰能力强，适合于恶劣环境的现场温度测量，使用方便等优点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。
⏹（2 ）测量温度范围宽，测量精度高DS18B20 的测量范围为-55 ℃~+ 125 ℃；在-10~+ 85°C 范围内，精度为±0.5°C 。
⏹（3 ）在使用中不需要任何外围元件。
⏹（4 ）持多点组网功能多个DS18B20 可以并联在惟一的单线上，实现多点测温。
基于单片机的温度报警器设计
Writeonebyte(0xcc);
Writeonebyte(0x48); //温度报警值存入DS18B20
}
//在数码管上显示温度
void Display_Temperature()
{
uchar i;
uchar t=150; //延时值
uchar ng=0;np=0; //负数标识及负号显示设置
uchar Display_Digit[]={0,0,0,0};//待显示的各温度数位
bit HI_Alarm=0,LO_Alarm=0;//高低温报警标志
bit DS18B20_IS_OK=1;//传感器正常标志
uint Time0_Count=0;//定时器延时累加
void Delay(uint x)
char Signed_current_temp;
if((Temp_value[1]&0xf8)==0xf8)
{
Temp_value[1]=~Temp_value[1];
Temp_value[0]=~Temp_value[0+1];
if(Temp_value[0]=0x00)
Temp_value[1]++;
3．主要元器件：STC89C52（1片）、电容（22PF*2、10UF*1）、数码管（共阳）、晶振（11.0592MHZ）小按键、发光二极管、Keil uVsion2、Proteus 7 Professional、Win-tc软件。
4．基本原理阐述：DS18B20是数字式温度传感器，能够感应外界温度，DS18B20在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。温范围－55℃～＋125℃，在-10～+85℃时精度为±0.5℃。DS18B20的引脚定义：(1)DQ为数字信号输入/输出端(2)GND为电源地(3)VDD为外接供电电源输入端。
基于51单片机的温度报警系统设计
基于51单片机的温度报警系统设计温度报警系统是一种常见的安全监控系统，它可以监测环境温度，并在温度达到设定阈值时发出警报。
本文将介绍一个基于51单片机的温度报警系统的设计。
一、系统设计目标和功能本系统的设计目标是实时监测环境温度，并在温度达到预设阈值时发出警报。
具体功能包括：1.温度采集：通过温度传感器实时采集环境温度。
2.温度显示：将采集到的温度值通过数码管显示出来。
3.温度比较：将采集到的温度值与预设的阈值进行比较。
4.报警控制：当温度超过预设的阈值时，触发警报控制器。
5.报警指示：通过蜂鸣器或者LED灯等方式进行报警提示。
二、硬件设计本系统的硬件设计包括主控部分和外围部分。
1. 主控部分：使用51单片机作为主控芯片，通过AD转换器和温度传感器实现温度数据采集。
采用片内RAM和Flash存储器对数据进行处理和存储。
2.外围部分：包括数码管显示和报警指示。
使用数码管模块将温度值进行显示，使用LED灯或者蜂鸣器进行报警指示。
三、软件设计本系统的软件设计包括程序的编写和算法的设计。
1.程序编写：使用C语言编写单片机的程序。
程序主要包括温度采集、温度比较、报警控制和报警指示等功能。
2.算法设计：根据采集到的温度值与预设阈值进行比较，判断是否触发警报控制器。
同时，根据警报控制器的状态，控制报警指示的开关。
四、系统测试完成硬件和软件设计后，需要进行系统测试以验证系统的正确性和稳定性。
1.硬件测试：对硬件电路进行测试，包括电源、信号传输和外围器件等方面。
测试时需要注意电源的稳定性，信号的准确性和外围部件的工作状态。
2.软件测试：进行程序的运行测试，检查各功能是否正常运行。
特别关注温度采集和比较、报警控制和报警指示等功能。
五、系统性能分析对系统的性能进行分析，包括温度采集的准确性、报警控制的响应时间和报警指示的稳定性等方面。
1.温度采集准确性：主要受温度传感器的精度和ADC转换的准确性影响。
在设计中要选择合适的传感器和ADC。
基于单片机的温度报警系统报告
基于单片机的温度报警系统报告温度报警系统是一种应用电子技术和单片机技术相结合的智能化设备，其主要功能是监测环境温度并在温度超过设定阈值时发出报警信号。
本报告将介绍基于单片机的温度报警系统的设计原理、硬件和软件实现以及系统的性能评估。
一、设计原理单片机温度报警系统的设计原理主要分为三个部分：传感器模块、控制模块和报警模块。
传感器模块用于检测环境温度，通常采用数字温度传感器，如LM35、控制模块使用单片机来读取传感器模块的温度值，并与预设的温度阈值进行比较。
如果温度超过阈值，控制模块将触发报警模块发出报警信号。
二、硬件实现1.单片机选择：常用的单片机有8051、PIC、AVR等。
根据实际需求选择性能适中的单片机。
2.传感器模块：采用数字温度传感器LM35，可提供线性的电压输出与温度变化之间的关系。
3.控制模块：通过单片机读取LM35的模拟输出电压，并通过AD转换将其转化为数字温度值。
然后与预设的温度阈值进行比较。
如果超过阈值，则触发报警。
4.报警模块：可选择蜂鸣器、LED灯等作为报警的输出设备。
三、软件实现1.初始化：设置单片机的各个引脚（输入或输出）、定时器、ADC等。
2.ADC转换：读取LM35的模拟输出电压并进行AD转换，将其转化为数字温度值。
3.温度比较：将读取到的温度值与预设的温度阈值进行比较。
4.报警触发：如果温度超过阈值，则触发报警，通过控制报警模块（如蜂鸣器或LED）输出报警信号。
5.延时处理：为了避免频繁的报警，可以设置一个延时处理时间，即在触发报警后，系统将进入一个延时状态。
四、系统性能评估1.精度：温度报警系统的精度主要依赖于传感器模块和ADC的精度。
2.响应时间：系统的响应时间取决于单片机的运行速度和各个模块的设计。
3.可靠性：系统的可靠性与硬件和软件的稳定性相关，如单片机的抗干扰性、温度传感器的稳定性等。
4.扩展性：系统的可扩展性决定了其在实际应用中的灵活性和适用范围。
综上所述，基于单片机的温度报警系统设计原理清晰，硬件和软件实现相对简单，能够实现对环境温度的准确监测和报警功能。
基于51单片机的温度报警器的设计
目录摘要 (4)1 引言 (4)1.1课题背景 (4)1.2研究内容和意义 (6)2 芯片介绍 (6)2.1 DS18B20概述 (6)2.1.1 DS18B20封装形式及引脚功能 (7)2.1.2 DS18B20内部结构 (7)2.1.3 DS18B20供电方式 (9)2.1.4 DS18B20的测温原理 (10)2.1.5 DS18B20的ROM命令 (12)2.2 AT89C52概述 (13)2.2.1单片机AT89C52介绍 (13)2.2.2功能特性概述 (13)3 系统硬件设计 (14)3.1 单片机最小系统的设计 (14)3.2 温度采集电路的设计 (15)3.3 LED显示报警电路的设计 (16)4 总结 (16)致谢 (17)参考文献 (18)附录A 总电路图 (19)附录B 原器件清单 (19)附录C 温度报警器部分程序 (20)摘要随着时代的进步和发展，温度的测试已经影响到我们的生活、工作、科研、各个领域，已经成为了一种非常重要的事情，因此设计一个温度测试的系统势在必行。
本文主要介绍了一个基于AT89C52单片机的数字温度报警器系统。
详细描述了利用数字温度传感器DS18B20开发测温系统的过程，重点对传感器在单片机下的硬件连接，软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析，对各部分的电路也一一进行了介绍，该系统可以方便的实现温度的采集和报警，并可以根据需要任意上下限报警温度，它使用起来相当方便，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点，适合于我们日常生活和工、农业生产中的温度测量，也可以当做温度处理模块潜入其他系统中，作为其他主系统的辅助扩展。
DS18B20与AT89C52结合实现最简温度报警系统，该系统结构简单，抗干扰能力强，适合于恶劣环境下进行现场温度测量，有广泛的应用前景。
关键词：单片机；温度检测；AT89C52;DS18B20;1 引言1.1课题背景温度是工业对象中主要的被控参数之一，如冶金、机械、食品、化工各类工业生产中，广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等，对工件的温度处理要求严格控制。
基于AT89C51单片机温度报警系统设计与制作.
一、摘要我们介绍的是一种基于单片机控制的数字温度报警，本温度系统具有多功能性，即可以当数字温度计使用，显示当前环境温度，又可以作为报警器使用，设置报警温度，当温度不在设置范围内时，可以报警，并采取措施使温度下降。
该温度报警系统控制器使用单片机AT89C51，测温传感器使DS18B20，用2位共阳极LED数码管,实现温度显示,能准确达到以上要求。
二、设计方案1、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。
2、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。
从以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计也比较简单，故采用了方案二。
温度报警系统电路设计总体设计方框图如图1所示1、单片机主板电路单片机AT89C51具有低电压供电和体积小等特点，该模块包括中央处理CPU -AT89C51、时钟电路及复位电路；图2复位电路图3 时钟电路2、DS18B20温度传感器与单片机的接口电路DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现９～１２位的数字值读数方式。
DS18B20是采用电源供电方式，此时DS18B20的1脚接地，2脚作为信号线，3脚接电源。
该电路完成了信号的采集、转换和传输。
图43、上下限报警调整电路分别调整温度的上下限报警设置，有“+“、”“-”、“确定”等键图5上下限报警调整电路4、温度显示电路显示当前测得的温度，数码管采用74LS247驱动图6温度显示电路5、报警电路当环境温度超过设定温度时，蜂鸣器鸣叫，红灯点亮，发生报警；当人员发现警报时，可按图8中的按钮，暂时中断蜂鸣器的鸣叫。
基于单片机温度报警器的设计
基于单片机温度报警器的设计温度报警器是一种常见的安全设备，用于监测环境温度并在温度超过设定阈值时发出警报。
基于单片机的温度报警器可以实现温度监测、报警和数据记录等功能，具有灵敏度高、可靠性好、成本低等优点。
下面将描述一种基于单片机的温度报警器的设计。
设计思路：本设计采用温度传感器、单片机、蜂鸣器和LCD液晶显示器等组成，实现温度监测和报警功能。
温度传感器用于测量环境温度，将温度值传输给单片机进行处理；单片机负责对温度值进行比较和判断，当温度超过设定阈值时，通过控制蜂鸣器发出警报声，并在LCD显示器上显示温度值和警报信息。
硬件设计：1.温度传感器：可以选择数字温度传感器，如DS18B20。
将温度传感器连接到单片机的数字引脚上，通过引脚读取传感器输出的数字信号。
2.单片机：可以选择常见的8位单片机，如STC89C52、单片机具有较强的处理能力和丰富的IO资源，可以用于读取和处理温度传感器数据，并控制蜂鸣器和LCD显示器。
3.蜂鸣器：选择合适的蜂鸣器，并将其连接到单片机的IO引脚上。
当温度超过设定阈值时，单片机将IO引脚置高，使蜂鸣器发出警报声。
4.LCD液晶显示器：选择适配器单片机的LCD显示器，通过单片机的IO引脚与单片机连接。
当温度超过设定阈值时，将警报信息显示在LCD上。
软件设计：1.硬件初始化：设置单片机相关IO引脚为输入输出模式，初始化温度传感器和LCD显示器。
2.温度采集：通过单片机的数字引脚读取温度传感器输出的数字信号，并进行相应的数据转换，得到环境温度值。
3.温度监测：将环境温度值与设定的阈值进行比较，若温度超过阈值则触发报警。
4.报警处理：当温度超过设定阈值时，通过设置单片机的IO引脚，控制蜂鸣器发出警报声，并在LCD显示器上显示警报信息。
5.数据记录：可以选择将温度数据保存到EEPROM中，方便后续查询和分析。
总结：基于单片机的温度报警器是一种简单但实用的安全设备，通过温度传感器和单片机的配合，可以实现对环境温度的实时监测和报警功能。
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EPROM非易失性记忆体，用于存放长期需要保存的数据，上下限温度报警值和校验数据，DS18B20共3位EPROM，并在RAM都存在镜像，以方便用户操作[7]。DS18B20工作时寄存器中的分辨率转换为相应精度的温度数值。该字节各位的定义如图1.6所示。低5位一直为１，TM是工作模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式，DS18B20出厂时该位被设置为0，用户要去改动，R1和R0决定温度转换的精度位数，来设置分辨率。
1.2设计要求
1.2.1基本功能
1.基本温度范围0℃-99℃；
2.精度误差小于0.5℃；
3.数码直读显示。
1.2.2扩展功能
1.实现声光报警；
2.可以任意设定温度的上下限报警功能。
1.3总体设计方案
1.3.1数字温度计设计方案论证
1.方案一
由于本设计是测温电路，根据设计要求可以使用热敏电阻之类的感温器件利用其感温效应，然后将随被测温度变化的电压或电流采集过来，经过A/D转换后，将数据传输到单片机进行数据的处理，然后在显示电路上显示，这样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。
3.总体设计框图
温度计电路设计总体设计方框图如图1.1所示，控制器采用单片机STC89C52，温度传感器采用DS18B20，用4位LED数码管以串口传送数据实现温度显示。
图1.1总体设计方框图
1.3.2单片机的选择
1.方案一：选择Microchip公司的PIC系列单片机
作为世界上最为顶尖的单片机研发与生产企业，微芯公司设计的PIC系列单片机一度风靡全球，其优秀的性能和卓越的品质受到了许多人的青睐，其优点毋庸赘述。但是，高知名度的缺点也显而易见，价格昂贵，性价比不高是其软肋[3]。
关键词：STC89C52；DS18B20；数码管
ABSTRACT
Now fire happen frequently, such as electrical wiring short circuit, overload, large contact resistance, high temperature fire; Electrostatic generation high temperature fire; And so on high voltage caused by lightning intruded into the lead to high temperature fire; The main electrical equipment such as computers, air conditioning is the telecom room to work long hours, cause the equipment aging, the malfunction of the air conditioning not cooling; Electronic product heat faster, so the room belong to room temperature in a short time more than a normal temperature, causing the system to crash or to produce fire, when the temperature alarm system will play their functions.
Therefore this course will use the microcontroller STC89S52 design a digital thermometer, it is composed of single chip, DS18B20 sensors and digital tube parts, this belongs to the multifunctional thermometer thermometer, strong function.When measuring temperature more than set the temperature of the upper and lower limit, start the buzzer and light alarm. This temperature alarm has simple structure, strong operability, wide application. At work, temperature measurement range is 5-38 DHS C. If the current environment temperature more than set high critical temperature, send out alarm signal by single-chip microcomputer, to prevent unnecessary loss.
（1）DS18B20的主要特征
1）全数字温度转换及输出；
2）最高12位分辨率，精度可达土0.5摄氏度；
3）12位分辨率时的最大工作周期为750毫秒；
4）可选择寄生工作方式；
5）检测温度范围为–55°C~+125°C；
6）内置EPRO，内置产品序列号，方便多机挂接；
2.方案二：选择德州仪器的MSP430系列单片机
MSP430单片机是一个16位的、具有精简指令集的混合型单片机，它具有极低的功耗、丰富的片内外设和方便灵活的开发手段。但是，由于MSP430单片机系列价格较高，比较适合于较为复杂的应用系统[4]。
3.方案三：选择Atmel公司的STC89C52单片机。
RAM数据暂存器，用于内部计算和数据存取，数据在掉电后丢失，DS18B20共9个字节RAM，每个字节为8位。第1、2个字节是温度转换后的数据值信息，第3、4个字节是用户EPROM（常用于温度报警值储存）的镜像。在上电复位时其值将被刷新。第5个字节则是用户第3个EPROM的镜像。第6、7、8个字节为计数寄存器，是为了让用户得到更高的温度分辨率而设计的，同样也是内部温度转换、计算的暂存单元。第9个字节为前8个字节的CRC码。
Key words:AT89C52D,S18B20,Digital tube
第一章设计背景及要求
1.1设计意义
温度是工业控制中主要的被控参数之一，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足重轻的作用。对于不同场所、不同工艺、所需温度高低范围不同、精度不同，则采用的测温元件、测温方法以及对温度的控制方法也将不同；产品工艺不同、控制温度的精度不同、时效不同，则对数据采集的精度和采用的控制算法也不同，因而，对温度的测控方法多种多样。随着电子技术和微型计算机的迅速发展，微机测量和控制技术也得到了迅速的发展和广泛的应用[1]。利用微机对温度进行测控的技术，也便随之而生，并得到日益发展和完善，越来越显示出其优越性。
DS18B20芯片封装结构如图1.4。
图1.4 DS18B20芯片封装结构
DS18B20采用3脚PR-35封装或8脚SOIC封装，其内部结构框图如图1.5所示。
图1.5 DS18B20内部结构框
DS18B20工作原理：DS18B20的温度检测与数字数据输出全集成于一个芯片之上，从而抗干扰力更强。其一个工作周期可分为两个部分，即温度检测和数据处理。在讲解其工作流程之前我们有必要了解DS18B20的内部存储器资源。DS18B20共有三种形态的存储器资源。它们分别是：ROM只读存储器，用于存放DS18B20ID编码，其前8位是单线系列编码（DS18B20的编码是19H），后面48位是芯片唯一的序列号，最后8位是以上56的位的CRC码（冗余校验）。数据在出产时设置不由用户更改。DS18B20共64位ROM。
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，要为工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展[2]。
本次设计是用单片机对温度进行实时检测与控制，此次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，该设计控制器使用单片机STC89C52，测温传感器使用DS18B20，用4位共阳极LED数码管以串口传送数据,实现温度显示,能准确达到设计要求。本温度计属于多功能温度计,功能较强，可以设置上下限报警温度，且测量准确、误差小。当测量温度超过设定的温度上下限时，启动蜂鸣器和指示灯报警。
因此本课程设计将利用单片机STC89S52设计了一种数字温度计，它由单片机、DS18B20传感器以及数码管等部件组成，本温度计属于多功能温度计,功能较强，可以设置上下限报警温度，且测量准确、误差小。当测量温度超过设定的温度上下限时，启动蜂鸣器和指示灯报警。这种温度报警器结构简单，可操作性强，应用广泛。工作时，温度测量范围为5-38ºＣ。当前环境温度若超过设定的高温临界温度，由单片机发出报警信号，从而防止带来的不必要的损失。
基于51单片机的温度报警器