温度测量与报警系统的设计本科论文(DOC 29页).doc

毕业设计题 目 温度测量与报警系统的设计 学生姓名 学号 所在院(系) 物理与电信工程学院 专业班级 电子信息科学与技术1203 指导教师 完成地点 博远楼1012室 2016年6月5日 陕西理工学院毕业设计 温度测量与报警系统的设计（陕西理工学院物理与电信工程学院电子信息科学与技术专业电信1203班，陕西，汉中 723000）指导教师：[摘 要]以STC89C51 单片机为核心的温度控制系统，以芯片 DS18B20 为温度采集系统，以LCD1602为显示系统，结合无线通信电路和一些接口电路完成了温度测量与报警系统的设计。

基于STC89C51 单片机的环境温度检测系统不仅可以第一时间将信息达给管理人员， 让其实时了解情况，而且还节省了不必要的人才资源浪费温度的测量及控制，在工农业生产及日常生活中具有重要意义[关键词]温度测量；报警系统；设计The design of detection and demonstration about temperature Li （Grade12，Class03，Major Electronic Information Science and Technology，School of Physics and Telecommunication Engineering，Shaanxi University of Technology， Hanzhong，723000 Shaanxi ）Tutor: Huan[Abstract]This design take STC89C51 monolithic integrated circuit as core temperature control system's. Chip DS18B20 as temperature acquisition system， LCD1602 display system，In combination with the wireless communication circuit and some interface circuit of temperature measurement and alarm system design.Microcontroller based STC89C51 ambient temperature detection system can not only reach the first time information to managers， allowed real-time to understand the situation， but also saves personnel unnecessary waste of resources.Measurement and control of temperature， and has important significance in industrial and agricultural production and daily life. [Key words]temperature measurement， alarm system， design目 录1引言 11.1 研究目的及意义 11.2 研究现状及发展趋势 11.3 主要研究内容 22 设计方案 22.1 系统基本方案 22.1.1 单片机芯片 22.1.2 温度传感器 22.1.3显示电路 32.2系统设计框图 32.3 模块功能介绍 33 硬件电路 43.1 STC89C51单片机最小系统 43.2温度检测电路 53.3显示电路 63.4 硬件电路 64系统软件设计 74.1 温度检测电路流程图 74.2 显示电路流程图 84.3键盘电路流程图 94.4仿真结果及作品指标 95结语 10致谢 11参考文献 12附录A:实物图 13附录B:程序清单 131引言1.1 研究目的及意义随着时代的发展，科学的进步，各行各业高性能的设备越来越多，对于温度的要求也日益增高，传统的温度检测是依靠着人工轮流值班，巡回查看等传统方式来测量并记录环境情况。

在传统的温度检测模式下，存在着效率低和科学性差等不足而温度检测系统可以轻松解决由于上述方法造成的不能及时管理等问题以单片机为基础的环境温度检测系统不仅仅可以及时的将信息传达给管理人员， 让其第一时间了解情况，而且还可以节省人力资源，提高效率单片机由于成本低、功耗低、抗干扰能力强、使用方便、微型化、扩展灵活、质量轻、控制能力强和体积小等优点比专用处理器更加适合用于嵌入式系统中，所以现代人类生活中几乎每一件电子机械产品之中都会集成有单片机现今，单片机已经渗透到我们生活中的各个领域，包括航空航天、家用电器、医用设备、仪器仪表、专用设备的智能化的管理以及过程控制等领域应用单片机对温度进行控制，不仅可以提高被控温度的技术指标，而且具有控制方便和组态简单的优点1.2 研究现状及发展趋势虽然温度控制系统已经在国内得到了广泛的应用，但就国产的温度控制器来说，总体发展水平不高，与日本、美国、德国等国家生产的温度控制器依然存在较大的差距一般而言，成熟的温控产品常采用常规的PID控制器及“点位”控制器，而这两种控制器仅能适应要求不高的温度系统的控制，应用于较高控制场合的自适应、智能化控制仪表，现今国内技术还未成熟，能够广泛应用并形成商品化的控制仪表甚少。

伴随国内经济的迅猛发展，特别是在加入WTO之后，我国政府以及企业对此给予高度重视，加强对相关企业的重视，建立国家、企业研发中心，加大在此方面的研究力度，促进了国内仪表业的迅速发展数字温度计采用温度传感器（如热敏电阻，半导体，热电偶，铂电阻等），用电信号（如电压、电流）的变化代替温度的变化，电信号的变化和温度的变化有一定的关系，例如一定的曲线关系或者线性关系等，而电信号可以通过模数转换电路将模拟信号转换为数字信号，再将数字信号传输给处理单元，例如PC机或单片机等，处理单元通过内部的软件计算将温度和数字信号关联起来，就成为了可以显示的温度数值，如25.0℃，最后再经过显示单元，如电脑屏幕、LCD或者LED等显示出来便于观察，这样便完成了数字温度计基本的测温功能国内外相应技术的发展状况温度传感器技术：第一阶段：传统分立式的温度传感器此阶段温度传感器主要通过利用非电量同电量之间的转换完成温度测量，其代表为热电偶传感器这里提到的热电偶传感器是过去在工业温度监控当中使用最为广泛的温度传感器，因其工作原理的特殊性需要在测量温度过程当中将其与被测对象直接完成接触，这样可以不受中间传导介质的影响热电偶传感器具备拥有较高精度以及测量范围相对广泛等特点[1]。

第二阶段：模拟集成温度传感器所谓模拟集成温度传感器主要是利用硅半导体集成工艺制作而成，因此又称之为硅半导体传感器或者单片性的集成温度传感器这种技术的模拟集成温度传感器诞生于20世纪80年代，其已经实现将温度测量传感器集成在一个芯片上并且能够完成诸如温度监测或者模拟信号正常输出等功能其主要特点可以概括为功能简单(因为只能测量温度)、监测温度的误差较小、成本低廉、响应速度相对较快、能够传输距离较远、体积小巧功耗低等结合其特点模拟集成温度传感器十分适用于远距离的测温系统，这样不需要进行一些非线性校准并且外围电路设计简单可靠[2]；第三阶段：智能温度传感器现今，国际上的先进温度传感器正在从传统的模拟式向智能化、数字式以及高度集成化的方向发展新型的智能温度传感器具有高安全性、高可靠性、拥有高测量精度、总线标准化以及多功能性等特点智能温度传感器可以自主实现温度数据采集而且具备一定的数据处理功能，可以实现高度集成化的温度采集功能，极大的减少了相关系统的功能电路设计1.3 主要研究内容温度测量与报警系统是一款简单实用的迷你数字温度计，所采用的元件包括LCD1602字符液晶一个，单片机STC89C51，传感器DS18B20，电容电阻若干。

所用传感器DS18B20是美国DALLAS半导体公司生产的智能温度传感器，可以实现“一线总线”接口，测量温度范围-55°C~+125°C在-10~+85°C范围内，精度为±0.5°C最高分辩率可达0.0625[3]现场的温度直接采用“一线总线”的数字方式传输，大大增强了系统的抗干扰能力在对恶劣环境的现场温度测量中依然适用，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等主控制器即单片机部分，用于存储程序和控制电路；LCD显示部分是用1602字符液晶显示温度；传感器部分，即温度传感器，用来采集温度，进行温度转换；复位部分，即复位电路测量的总过程是，传感器采集到外部环境的温度，并进行转换后传到单片机，经过单片机处理判断后将温度传递到LCD1602上显示并支持硬件手动配置温度上下限，通过4个键实现温度上限和下限设置，超过此上下限即实现报警功能2 设计方案2.1 系统基本方案2.1.1 单片机芯片方案一:采用STC89C51芯片作为硬件核心STC89C51内部具有8KB ROM 存储空间，512字节数据存储空间，带有2K字节的EEPROM存储空间，与MCS-51系列单片机完全兼容，STC89C51可以通过串口下载[4]。

方案二:选用AT89S51，AT89S51片内拥有8K字节程序存储空间，256字节的数据存储空间没有EEPROM存储空间，这也与MCS-51系列单片机完全兼容，并且具有编程可擦除技术两种方案均能够满足设计要求，比较而言，STC89C51的价格比ATS89C51便宜，而且抗干扰性更加优秀，因此本次设计选用STC89C51更加合适2.1.2 温度传感器方案一: 因为此次设计的是测温电路，所以考虑到可以采用热敏电阻之类的器件，利用这类器件的感温效应，然后将跟随被测温度变化的电压或者电流信号采集起来，进行模数转换，再应用单片机对采集的数据进行处理之后，在显示电路上，被测温度就可以显示出来，此种设计方案需要用到模数转换电路，感温电路实施过程比较麻烦方案二:可以考虑使用温度传感器，在设计单片机电路的时候，往往都是使用传感器，所以考虑到采用一只温度传感器 DS18B20这种传感器，可以很方便的直接读取被测的温度值，进行转换，就可以实现设计需求，由此可见，此方案较方案一简单比较方案一和方案二，两种方案都完全能够满足此次设计的需要，但是，从设计方法来看，采用方案二，电路设计，软件设计都比较简单，所以采用方案二更加合理。

2.1.3显示电路方案一：使用数码管显示，数码管是由多个发光二极管封在在一起组成“8”字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极有共阴，共阳两种方案二：采用液晶显示屏lcd1602。