毕业设计(论文)基于单片机温度控制器设计.doc
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1、 毕 业 设 计(2015届) 题目: 温度报警器 完成日期:2015年06月05日摘 要本设计利用单片机及Keil编程软件编程和PROTEUS单片机仿真软件和电子电工等方面知识,用Keil编程软件编程,用PROTEUS单片机仿真软件仿真。最后制作实物,将程序下载到单片机中,利用(I/O)口采集来自多路温度的数据,根据各路温度的不同,集中准确的显示出来,并且根据所设温度的上下限通过驱动蜂鸣器进行听觉上的报警,同时还可以通过LED灯协助进行视觉上的报警,从而达到多点温度的采集和报警的目的。以Keil编程软件和PROTEUS软件来进行仿真、分析,调试,为设计提供了一个方便、快捷的途径,为设计节约了
2、设计时间。关键词: 单片机 温度计 protel目 录 引言.11、系统总体设计.11.1 系统工作原理分析.11.2 系统组成.21.3 系统可行性分析.22、硬件电路设计.32.1 单片机AT89C51简介.32.2 复位电路.42.3 振荡电路.42.4 数码管.52.5 电动锁.62.6 蜂鸣器.72.7 报警电路.82.8 DS18B20温度传感电路.82.9 关于PROTEL设计.83、软件程序设计.83.1 软件程序设计.93.2 具体功能软件实施.9结论.10致谢辞.11参考文献.11引 言随着社会物质财富的日益增长,现代社会的生产活动越来越多的实现了自动化,这是现代社会进步的
3、一个表现,不仅是生产力提高了,而且也是人类能够运用机器规模生产的体现。那么,接下来问题来了,在某些场合里,我们需要合理的控制机器或者所使用工具的温度,并且要知道它的温度是否在正常的范围里边,如果不在,能够适当的给予警报,以提示人们应该要注意相应的机器或工具的使用了。本设计的目的是能够设计出一款及时在某物品的温度不正常时(实时的做出检测并对比安全范围是否有超出),从而做出报警的动作,来提示用户可以做到注意和相应的保护工作。1、系统总体设计1.1 系统工作原理分析使用AT59C51单片机、蜂鸣器等。在系统进入程序之后,会初始化检测温度的电路是否完好,以及报警电路是否完好。在确定一切工作必须的电路完
4、好以后,系统开始循环检测温度,并时实的做出变化,当超出你设置的正常温度的范围时,做出警报,以对用户做出提醒,以使用户可以做出相应的措施。1.2 系统组成系统主要由AT89C51(51系列)、DS18B20温度收集装置、蜂鸣器、报警电路部分、复位电路等组成。电路中,AT89C51芯片起到控制电路其他部分和计算温度数据的相关工作,DS18B20温度芯片用来收集当前的温度数据,并将其传送到单片机中(此过程是实时经行的),然后经过单片机的处理计算来和安全的数值比较来确定温度是否安全。报警电路用来提醒用户温度不符合当初设定的安全范围,以使用户做出相应的动作。其它部分,比如振荡电路、复位电路等,作为单片机
5、工作时所必需的电路部分,所以在这里不再详细介绍,只要知道其存在是为了能使单片机运行起来,保证可以使其连续工作就可以了。1.3系统可行性分析设计思想:随着时代的发展人们的生活水平越来越高,对生活的要求也越来越高,单片机已在各行业得到广泛应用,为适应更多的应用领域,厂家采取了在一块单片机芯片上集成多种功能部件和大容量存储器的方法。因而,整个应用系统不需要扩展,而体积变小、可靠性增高,使单片机成为真正意义上的单片机系统。同时随着现代信息技术的飞速发展,温度测量采集以及报警系统在工业、农业、军事及人们的日常生活中扮演着一个越来越重要的角色,它对人们的生活具有很大的影响,所以温度采集报警系统的设计与研究
6、有十分重要的意义。设计原理:本设计采用单片机作为数据处理与控制单元,为了进行数据处理,单片机控制数字温度传感器,把温度信号通过单总线从数字温度传感器传递到单片机上。单片机数据处理之后,发出控制信息改变报警和控制执行模块的状态,同时将当前温度信息发送到LCD进行显示。本系统可以实现多路温度信号采集与显示,可以使用程序来设置温度限定值,通过进行温度数据的运算处理,发出控制信号达到控制蜂鸣器和LED进行报警。2、 硬件电路设计2.1 单片机AT89C51简介AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压,高性能CMOS8位单片机,片内含4K bytes的可反复擦写的只读程序存储器(EPROM)和12
7、8bytes的随机存取数据序存器(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度/非易失性存储技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器(CPU)和FLASH存储单元,AT89C51单片机为许多嵌入式控制系统提供了一种灵活行高且价廉的方案。图2-1 AT89C51如图2-1所示,AT89C51的主要特性包括8031CPU与MCS-51、4K字节可编程FLASH存储器、全静态工作:0Hz-24KHz三级程序存储器保密锁定、128*8位内部RAM、两个16位定时器/计数器、6个中断源、可编程串行通道、低功耗的闲置和掉电模式、片内振荡器和时钟电路。 2.2 复位电路图2-2 复位电路
8、图为确保微机系统中电路稳定可靠工作,复位电路是必不可少的一部分,复位电路的第一功能是上电复位。一般微机电路正常工作需要供电电源为5V5%,即4.755.25V。由于微机电路是时序数字电路,它需要稳定的时钟信号,因此在电源上电时,只有当VCC超过4.75V低于5.25V以及晶体振荡器稳定工作时,复位信号才会撤除,微机电路开始正常工作。时钟电路工作后,在REST管脚上加两个机器周期的高电平,芯片内部开始进行初始复位,如图2-2所示。2.3 振荡电路图2-3 振荡电路图振荡电路由一个电容器和带铁芯的自感线圈串联而成,开始时电容器内有电荷于是它就当作电源,就输给自感线圈,又因为自感线圈对电流有阻碍作用
9、,所以它就可以得到一个可变的电流,就可以产生磁场,当电容器内的电放完后,自感线圈又将磁场转化为电能给电容器充电,电容器两极有电压于是就产生电场(反复上述过程),磁场和电场交织在一起就成了电磁波,就为传送信息做下了基础。(当然电场和磁场是不可分割的)本设计晶振选择频率为12MHZ,电容选择30pF如图2-3。经计算得单片机工作胡机器周期为:12(112M)=1us。2.4 数码管 图2-4 数码管led数码管常用段数一般为7段有的另加一个小数点,还有一种是类似于3位“+1”型。位数有半位,1,2,3,4,5,6,8,10位等等.,led数码管根据LED的接法不同分为共阴和共阳两类,了解LED的这
10、些特性,对编程是很重要的,因为不同类型的数码管,除了它们的硬件电路有差异外,编程方法也是不同的。图2-4是共阴和共阳极数码管的内部电路,它们的发光原理是一样的,只是它们的电源极性不同而已。本设计采用两个4位8段共阴极数码管图2-4。由于由单片机直接驱动的直流电流不够,数码管亮度显得不足,所以加上三极管S9013用以放大电流。因为LED数码管合适的驱动电流大约为9mA到20mA左右,为了适LED数码管工作电流在10mA左右,具体计算如下:Ib=(5V-1.4V-0.7V)/27K=0.110-3AIe= Ib(+1)=10 mA使用的9013的放大倍数为100.图2-5 三极管2.5 报警电路图
11、2-6 报警电路此系统的报警电路采用两个LED和一个蜂鸣器来模拟实现,如上图所示,当所采集的四路温度都处于安全温度范围内时D1和D2都不亮,当其中有任何一路温度低于安全稳定范围内时,D1亮而且蜂鸣器响。同理当其中有任何一路温度高于安全稳定范围内时,D2亮而且蜂鸣器响。2.6 蜂鸣器如图2-7所示,使用SH69P43 为控制芯片,使用4MHz 晶振作为主振荡器。先分析一下蜂鸣器。所使用的蜂鸣器的工作频率是2000Hz,也就是说蜂鸣器的驱动信号波形周期是500s,由于是1/2duty 的信号,所以一个周期内的高电平和低电平的时间宽度都为250s。软件设计上,我们将根据两种驱动方式来进行说明。图2-
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