溫度報(bào)警器 終極版

1、溫度報(bào)警器 參賽者 ：徐維 65110412 孟小威 65110215 張博 65110206作品類別：基礎(chǔ)電子技術(shù)運(yùn)用類摘要 在現(xiàn)代化生產(chǎn)中，需要對(duì)周圍環(huán)境的溫度進(jìn)行監(jiān)測和控制。本小組針對(duì)溫控報(bào)警問題展開思考，設(shè)計(jì)一個(gè)能根據(jù)需求在規(guī)定溫度進(jìn)行報(bào)警并通過液晶顯示的裝置。該裝置使用51單片機(jī)，同時(shí)運(yùn)用溫度傳感器，LCD1602 液晶顯示等模塊來實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的檢測和報(bào)警的功能。課題經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證達(dá)到設(shè)計(jì)要求，具有一定的實(shí)用價(jià)值和推廣價(jià)值。該作品使用液晶顯示，可以清晰地顯示當(dāng)前的溫度，使使用者使用時(shí)不會(huì)出錯(cuò)，安全可靠，可用于各種食品儲(chǔ)存室，植物養(yǎng)殖所，易燃物品存放處等地方，使用性很高。 目 錄引言一、方案

2、設(shè)計(jì) 11、方案選擇2、方案論證確定二、總體設(shè)計(jì) 1三、單元電路（或軟件模塊）設(shè)計(jì) 2四、單元電路測試 6五、整體測試 8六、附錄 8七、參考文獻(xiàn) 10一、方案設(shè)計(jì)1、方案選擇：為實(shí)現(xiàn)溫度報(bào)警的功能，可用多種方式實(shí)現(xiàn)，在此列出三種方案以供選擇。方案一：利用溫感電阻，將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，使蜂鳴器發(fā)聲。方案二：利用溫度傳感裝置，感應(yīng)溫度并傳入STC51單片機(jī)，使信號(hào)轉(zhuǎn)化，引起蜂鳴器發(fā)聲。方案三：對(duì)方案二的升級(jí)，通過感應(yīng)溫度后，利用STC51單片機(jī)使液晶讀出溫度，使工作人員實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的精確控制，以便調(diào)試。2、方案論證確定：方案一簡單，不需要特定裝置，但對(duì)溫度要求比較嚴(yán)格，無法實(shí)現(xiàn)精確控制;方案三

3、和方案二相比有更完善的功能，但方案三能準(zhǔn)確讀出溫度，故選擇方案三。二、總體設(shè)計(jì)本裝置采用STC51單片機(jī)，分成電源模塊、溫度傳感模塊、單片機(jī)控制模塊、蜂鳴器發(fā)聲模塊四部分。電源模塊為裝置提供5V電壓，5V電壓用于向單片機(jī)控制模塊和溫度傳感模塊以及蜂鳴器發(fā)聲模塊供電；溫度傳感模塊將溫度信號(hào)交給單片機(jī)處理后，使液晶和蜂鳴器正常實(shí)現(xiàn)功能單片機(jī)控制模塊接收到溫度傳感模塊傳來的低電平后控制LCD1602 液晶顯示出溫度，當(dāng)溫度達(dá)到27 時(shí)，單片機(jī)控制蜂鳴器報(bào)警，等待人為復(fù)位，人們按鍵復(fù)位后可重新開始感受溫度。單片機(jī)與蜂鳴器之間用CMOS器件和三極管連接，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)控制蜂鳴器發(fā)聲的起止。蜂鳴器發(fā)聲模塊由5

4、V電源供電。裝置設(shè)計(jì)總流程圖： 5 V電 源 220V交流電單片機(jī)蜂鳴器溫度傳感模塊CMOS器件1602液晶 圖1 三、單元電路（或軟件模塊）設(shè)計(jì) 1、電源模塊： 圖2電源采用220V/5V變壓器，由一個(gè)2A整流橋構(gòu)成一個(gè)整流電路，之后用一個(gè)1000微法和0.1微法的電容構(gòu)成濾波電路，7805及周邊元件構(gòu)成穩(wěn)壓電路，再經(jīng)由電容濾波輸出直流電壓，發(fā)光二極管構(gòu)成指示燈作用（附圖2）。2、溫度傳感模塊：圖3 低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響，產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給減法計(jì)數(shù)器，高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為減法計(jì)數(shù)器的脈沖輸入，當(dāng)計(jì)數(shù)門打開時(shí)，DS18B20就對(duì)低

5、溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖后進(jìn)行計(jì)數(shù)，進(jìn)而完成溫度測量。（附圖3）。3、單片機(jī)模塊： 圖4 單片機(jī)模塊主要包括STC51單片機(jī)最小系統(tǒng)（單片機(jī)+晶振電路+復(fù)位電路）、LCD1602液晶、74HC04器件3個(gè)部分組成（附圖4）： 本次采用STC51單片機(jī)，單片機(jī)是一種集成在電路芯片，是采4用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)集成度高。單片機(jī)包括CPU、4KB容量的R

6、OM（8031 無）、128 B容量的RAM、 2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器、4個(gè)8位并行口、全雙工串口行口。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，實(shí)現(xiàn)模塊化; 單片機(jī)可靠性高，可工作到106 107小時(shí)無故障; 處理功能強(qiáng)，速度快。STC公司的單片機(jī)主要是基于8051內(nèi)核,是新一代增強(qiáng)型單片機(jī),指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051,速度快812倍,帶ADC,4路PWM,雙串口,有全球唯一ID號(hào),加密性好，抗干擾強(qiáng)。 通常單片機(jī)有最小系統(tǒng)，也就是單片機(jī)可工作的最小配置，包括復(fù)位端和是終端（如圖4所示）本次設(shè)計(jì)就是基于這個(gè)最小系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的。 LCD1602液晶接收STC51單片機(jī)傳出的信號(hào)，來顯示溫度數(shù)值； 74HC04是

7、高速的硅柵CMOS器件,并兼容低功耗肖特基的TTL4、 蜂鳴器發(fā)聲模板;蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電,蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。蜂鳴器在電路中用字母“H”或“HA”（舊標(biāo)準(zhǔn)用“FM”、“LB”、“JD”等）表示。 采用壓電式蜂鳴器，壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發(fā)光二極管。（如圖6） 圖6四、單元電路測試1、電源： 電源：該電路采用7805芯片，輸出直流5V電壓；調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)的主要問題有以下幾個(gè)： 整流電路進(jìn)行連接時(shí)整流橋的正負(fù)兩端接反，導(dǎo)致指示燈一直不亮，電路無輸出；二極

8、管接反，導(dǎo)致二極管不發(fā)光，無法得知是否有電壓輸出，變壓效果是否成功2、溫度傳感：溫度傳感裝置（共3個(gè)接線柱，GND，DQ，Vcc）地線和正極接反，不正常工作，蜂鳴器一直響三極管3個(gè)腳接錯(cuò)，溫度傳感裝置失去作用，電路不隨溫度發(fā)生改變3、單片機(jī)模塊： 單片機(jī)采用STC89C，調(diào)試時(shí)遇到問題是：最小系統(tǒng)：晶振前電容先使用的是兩個(gè)47pf電容，單片機(jī)不工作，經(jīng)查閱資料發(fā)現(xiàn)電容必須為22pf30pf，且需兩個(gè)一樣;使能端即31腳最初沒有接高電平，導(dǎo)致片內(nèi)ROM讀不出來；LCD1602液晶：將單片機(jī)直接與其連接時(shí)液晶不顯示數(shù)值，液晶1，3腳接的滑變電阻阻值不合適，是顯示屏的對(duì)比度不合適。五、整體測試: 將

9、各模塊連接完成后進(jìn)行整體測試：當(dāng)在室溫時(shí)，液晶正常顯示度數(shù)，蜂鳴器不發(fā)聲，當(dāng)用手加熱溫度感應(yīng)裝置后至27 后，液晶顯示當(dāng)前溫度的同時(shí)，蜂鳴器報(bào)警，人工復(fù)位可重新測試。六、附錄： 1、單片機(jī)程序：/*- 內(nèi)容：1、程序目的: 這里使用100以內(nèi)計(jì)數(shù)，2位數(shù)碼管 2、硬件要求:數(shù)碼管、晶振12M-*/#include<reg52.h> /包含頭文件，一般情況不需要改動(dòng)，頭文件包含特殊功能寄存器的定義code unsigned char tab=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f; /共陰數(shù)碼管 0-9 sbit KEY1=

10、P33;sbit KEY4=P32;sbit KEY2=P31;sbit KEY5=P30;unsigned char Dis_Shiwei;/定義十位unsigned char Dis_Gewei; /定義個(gè)位/*/* 延時(shí)函數(shù) */*/void delay(unsigned int cnt) while(-cnt);/*/* 主函數(shù) */*/main() void wu(void);8KEY2=1; EA=0;/全局中斷開 EX0=0;/外部中斷0開 IT0=0;/邊沿觸發(fā) while(1) P1=Dis_Shiwei;/顯示十位 P2=1; delay(100); /短暫延時(shí) P1=Di

11、s_Gewei; /顯示個(gè)位 P2=2; delay(100); if(!KEY1) delay(10000); if(!KEY1) wu(); /*/* 外部中斷函數(shù) */*/void wu(void) static unsigned char second;/定義靜態(tài)變量，退出該程序后內(nèi)容不變 second+;/加1if(second=20) KEY4=0; KEY2=0; second=0; if(!KEY5) KEY4=1; else KEY4=0; else KEY2=1;Dis_Shiwei=tabsecond/10;/十位顯示值處理 Dis_Gewei=tabsecond%10; /個(gè)位顯示處理2、主要元器件與調(diào)試儀器： 萬用表、