單片機溫度報警系統(tǒng)設計

畢業(yè)設計基于單片機的溫度報警系統(tǒng)設計 學校： 專業(yè)： 班級; 姓名：

摘要近年來隨著計算機與控制技術的蓬勃發(fā)展與廣泛應用，人們從中受益良多，生活中也隨處可見電子產(chǎn)品，自動化，智能化成為發(fā)展趨勢，而以單片機為核心的應用正在不斷地走向深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測的日新月益。本設計論述了一種以STC89C51單片機為控制單元，以DS18B20為溫度傳感器的溫度控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)可以實時存儲相關的溫度數(shù)據(jù)并可設置溫度上下限值，實現(xiàn)對環(huán)境溫度測量并在超出范圍的情況下發(fā)出警告。系統(tǒng)設計了相關的硬件電路和相關應用程序。硬件電路主要包括STC89C51單片機最小系統(tǒng)，測溫電路、LCD液晶顯示電路以及報警電路等。系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出溫度子程序，計算溫度子程序、按鍵處理程序、LCD顯示程序以及數(shù)據(jù)存儲程序等。關鍵詞：STC89C51單片機；DS18B20；LCD顯示電路

AbstractInrecentyears,alongwiththecomputerandcontroltechnologyofboomingdevelopmentandwideapplication,peoplebenefitalotfromit,lifealsocanbeseeneverywhereelectronicproducts,automation,intelligentbecomedevelopmenttrend,andwiththesinglechipprocessorasthecoreapplicationiscontinuouslytothedeepening,andpushthetraditionalcontrolexaminationonthenewvictims.ThisdesignisdiscussedinSTC89C51microcontrolisacontrolunit,withthetemperaturesensorDS18B20forthetemperaturecontrolsystem.Thecontrolsystemcanstorerelatedtemperaturedatareal-timeandsetupanddowntemperaturelimits,andtorealizetheenvironmenttemperaturemeasurementandbeyondthescopeofthewarning.Thesystemdesignoftherelatedhardwarecircuitandrelatedapplications.ThehardwarecircuitSTC89C51mainlyincludessinglechipminimizesystem,temperaturemeasurementcircuit,LCDdisplaycircuit,alarmcircuit,etc.Systemprogrammainlyincludesthemainprogram,readthetemperatureprocedure,thecalculationoftemperatureprocedure,keyprocessingprogram,LCDdisplayproceduresanddatastorageprocedures,etc.keywords：STC89C51single-chipmicrocomputer;DS18B20;LCDdisplaycircuit

1緒論1.1課題的背景及其意義二十一世紀是科技高速發(fā)展的信息時代，電子技術、單片機技術更是得到廣泛的應用，伴隨著科學技術的發(fā)展，需要對儀器設備的各種參數(shù)進行測量。而溫度涉及到生活生產(chǎn)的各個方面，應運而生溫度測量控制也成為了生活生產(chǎn)中關注的熱點，對溫度的控制在各行各業(yè)中也發(fā)揮著重要的作用。例如在工業(yè)生產(chǎn)之中，利用測量與控制溫度來保證生產(chǎn)的正常運行；在農(nóng)業(yè)中，用于保證蔬菜大棚的恒溫生產(chǎn)；更具體點在生活中冰箱，空調(diào)等都需要對溫度進行實時控制。溫度是表征物體冷熱程度的物理量，溫度測量則是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中一個很重要而普遍的參數(shù)。溫度的測量及控制對保證產(chǎn)品質量、提高生產(chǎn)效率、節(jié)約能源、生產(chǎn)安全、促進國民經(jīng)濟的發(fā)展起到非常重要的作用。由于溫度測量的普遍性，溫度傳感器的數(shù)量在各種傳感器中居首位。而且隨著科學技術和生產(chǎn)的不斷發(fā)展，溫度傳感器的種類還是在不斷，從而滿足生產(chǎn)生活中的各種需要。單片機溫度測量控制系統(tǒng)中的關鍵是測量溫度、控制溫度，從而達到各種需求。因此，單片機溫度測量則是對溫度進行有效的測量，并且能夠在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應用，尤其在電力工程、化工生產(chǎn)、機械制造、冶金工業(yè)、無線控制等重要工業(yè)領域中，扮演著重要角色。在日常生活中，也可廣泛實用于空調(diào)器、電加熱器等各種家居電器。

1.2課題研究的內(nèi)容及要求我的畢業(yè)設計的題目是基于單片機的溫度控制報警系統(tǒng)設計。它是多種技術知識的結合，不僅涉及到硬件的設計，還需要軟件編程，同時還要兼顧到精度、測量誤差、穩(wěn)定性等各種因素。電路板是從電子市場買來，要自己親手焊接，這就要考慮如何布線，來達到外觀美觀，功能實現(xiàn)的目標。經(jīng)過查閱資料發(fā)現(xiàn)許多應用場合原來就有測溫儀器，只是隨著對生產(chǎn)質量與生產(chǎn)需要的要求在不斷地提高、升級。其中，有部分應用場合對精度提高的幅度要求也不是特別高。因此，為了提高性價比，我所設計的系統(tǒng)提出在原有設計的基礎上進行一些簡單的修改，以此為出發(fā)點，主要闡述的是溫度測量自動報警系統(tǒng)的實現(xiàn)方法。本文所要研究的課題是基于單片機的溫度報警系統(tǒng)設計，主要是介紹了對環(huán)境溫度的測量、顯示、控制及報警，實現(xiàn)了動態(tài)溫度的實時顯示。溫度控制部分，提出了用AT89C51單片機、DS18S20、及LCD顯示的硬件電路完成對環(huán)境溫度的實時檢測及顯示，利用DS18S20與單片機連接由軟件與硬件電路配合來實現(xiàn)，超出設定的上下限溫度，報警系統(tǒng)就自動報警。控制器是用89C51單片機，適合于應對多點的溫度測控系統(tǒng)，可直接將溫度轉化成串行數(shù)字信號供微機處理，而且每片DS18S20都有唯一的產(chǎn)品號，可以一并存入其ROM中，以便在構成大型溫度測控系統(tǒng)時在單線上掛接任意多個DS18S20芯片。從DS18S20讀出或寫入DS18S20信息僅需要一根口線，其讀寫及其溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線，該總線本身也可以向所掛接的DS18S20供電。同時DS18S20能提供九位溫度讀數(shù)，它無需任何外圍硬件即可方便地構成溫度檢測系統(tǒng)。而且利用本次的設計主要實現(xiàn)溫度測試，溫度顯示，溫度門限設定，超過設定的門限值時自動啟動自動報警等功能。而且還要以單片機為主機，使溫度傳感器通過一根口線與單片機相連接，再加上溫度控制部分和人機對話部分來共同實現(xiàn)溫度的監(jiān)測與控制。1.3課題的研究方案溫度控制系統(tǒng)是比較常見和典型的過程控制系統(tǒng)。溫度是工業(yè)生產(chǎn)過程中重要的被控參數(shù)之一，當今計算機控制技術在這方面的應用，已使溫度控制系統(tǒng)達到自動化、智能化，比過去單純采用電子線路進行PID調(diào)節(jié)的控制效果要好得多，可控性方面也有了很大的提高。本設計方案很簡單，采用了STC89C51單片機系統(tǒng)來實現(xiàn)。單片機軟件編程靈活、自由度大，可用軟件編程實現(xiàn)各種控制算法和邏輯控制。單片機系統(tǒng)可以用液晶屏幕來顯示環(huán)境溫度的實際值，能用鍵盤輸入設定上下線值。本方案選用了STC89C51芯片，本身存儲器已夠用，不需要外擴展存儲器，可使系統(tǒng)整體結構大為簡單從而大大提高了系統(tǒng)的智能化。

2電路設計的理論基礎2.1系統(tǒng)設計的框架本課題設計的是一種以STC89C51單片機為主控制單元，以DS18B20為溫度傳感器的溫度控制報警系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)可以實時存儲相關的溫度數(shù)據(jù)。其主要包括：電源電路、溫度采集電路、按鍵處理電路、LCD顯示電路、報警電路以及單片機基本電路。下圖（圖2-1）為設計框架圖。報警電路顯示電路單片機電源電路按鍵調(diào)節(jié)信號采集報警電路顯示電路單片機電源電路按鍵調(diào)節(jié)信號采集 2.2單片機發(fā)展史單片機根據(jù)其基本操作處理的二進制位數(shù)主要分為：4位單片機、8位單片機、16位單片機和32位單片機。單片機的發(fā)展史可大致分為4個階段。第一階段（1974年--1976年）：單片機初級階段。因工藝限制，單片機采用雙片的形式而且功能比較簡單。1974年12月，仙童公司推出了8位的F8單片機，實際上只包括了8位CPU、64ＢＲＡＭ和2個并行口。：

第二階段（1976年--1978年）：低性能單片機階段。1976年，Intel公司推出的MCS--48單片機（8位單片機）極大地促進了單片機的變革和發(fā)展；1977年，GI公司推出了PIC1650，但這個階段的單片機仍然處于低性能階段第三階段（1978年--1983年）：高性能單片機階段。1978年，Zilog公司推出了Z8單片機；1980年，Intel公司在MCS--48單片機的基礎上推出了MCS--51系列，Motorola公司推出了6801單片機，這些產(chǎn)品使單片機的性能及應用躍上了一個新的臺階。此后，各公司的8位單片機迅速發(fā)展起來。這個階段推出的單片機普遍帶有串行I/O口、多級中斷系統(tǒng)、16位定時器/定時器，片內(nèi)ROM、RAM容量加大，且尋址范圍可達64KB,有的片內(nèi)還帶有A/D轉換器。由于這類單片機的性能價格比高，所以被廣泛應用，是目前應用數(shù)量最多的單片機。第四階段（1983年--現(xiàn)在）：8位單片機鞏固、發(fā)展及16位單片機和32位單片機推出階段。16位單片機的典型產(chǎn)品為Intel公司生產(chǎn)的MCS--96系列單片機。而32位單片機除了具有更高的集成度外，其數(shù)據(jù)處理速度比16位單片機提高許多，性能比8位、16位單片機更加優(yōu)越。20世紀90年代是單片機制造業(yè)大發(fā)展的時期，這個時期的Motorola、Intel、ATMEL、德州儀器（TI）、三菱、日立、Philips、LG等公司也開發(fā)了一大批性能優(yōu)越的單片機，極大地單片機的應用。近年來，又有不少新型的高集成度的單片機產(chǎn)品涌現(xiàn)出來，出現(xiàn)了單片機豐富多彩的局面。目前，除了8位單片機得到廣泛用用上的展表明，80C51可能最終形成事實上的標準MCU芯片。

2.3STC89C51系列單片機介紹2.3.1STC89C51特性STC89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—flashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。而AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。STC89C單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案?！づcMCS-51兼容

·4K字節(jié)可編程閃爍存儲器

·壽命：1000寫/擦循環(huán)

·數(shù)據(jù)保留時間：10年

·全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz

·三級程序存儲器鎖定

·128*8位內(nèi)部RAM

·32位可編程I/O線

·兩個16位定時器/計數(shù)器

·5個中斷源

·可編程串行通道

·低功耗的閑置和掉電模式

·片內(nèi)振蕩器和時鐘電路2.3.2STC89C51系列引腳功能STC89C51有40引腳雙列直插（DIP）形式。其邏輯引腳圖如圖2-2 圖2-2STC89C51引腳圖

各引腳功能敘述如下：1．電源和晶振VCC（40腳）——接+5V電源GND（20腳）——接數(shù)字地XTAL1（19腳）——片內(nèi)震蕩器反相放大器和時鐘發(fā)生器電路的輸入端XTAL2（18腳）——片內(nèi)震蕩器反相放大器的輸出端2．I/O（4個口，32根）P0口——P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。

P1口——P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。P2口——P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”

P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”P3口——P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。

同時，P3口也可作為STC89C51的一些特殊功能口，如下表所示：

口管腳備選功能

P3.0RXD（串行輸入口）

P3.1TXD（串行輸出口）

P3.2/INT0（外部中斷0）

P3.3/INT1（外部中斷1）

P3.4T0（記時器0外部輸入）

P3.5T1（記時器1

3．控制線(共4根)RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。

/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。

/EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。

3硬件電路設計3.1電源電路工作原理：220V交流市電經(jīng)過電源變壓器變換成交流低電壓，再經(jīng)過橋式整流電路D2～D5和濾波電容C5的整流和濾波，在三端穩(wěn)壓器LM7805的Vin和GND兩端形成一個并不十分穩(wěn)定的直流電壓(該電壓常常會因為市電電壓的波動或負載的變化等原因而發(fā)生變化)。此直流電壓經(jīng)過LM7805的穩(wěn)壓和C7的濾波便在穩(wěn)壓電源的輸出端產(chǎn)生了精度高、穩(wěn)定度好的直流輸出電壓。本穩(wěn)壓電源可作為TTL電路或單片機電路的電源。三端穩(wěn)壓器是一種標準化、系列化的通用線性穩(wěn)壓電源的集成電路，其具有體積小、成本低、性能好、工作可靠、使用簡捷方便等特點，成為目前穩(wěn)壓電源中應用最為廣泛的一種單片式集成穩(wěn)壓器件。電源電路圖如圖3-1。 圖3-1電源電路

LM7805簡介：LM7805是一種常用的三端穩(wěn)壓器，一般使用的是TO-220封裝，能提供DC5V的輸出電壓，應用范圍極廣，內(nèi)含過流過熱及調(diào)整管的保護電路和過載保護電路。帶散熱片時能持續(xù)提供1A的電流。電子制作中經(jīng)常采用。但當穩(wěn)壓管溫度過高時，穩(wěn)壓性能將變差，甚至損壞。其外形引腳如圖3-2。 圖3-2LM7805引腳圖（管腳圖）

3.2溫度傳感器電路DS18B20數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應用于多種場合，封裝后的DS18B20可用于電纜溝測溫，高爐水循環(huán)測溫，鍋爐測溫，機房測溫，農(nóng)業(yè)大棚測溫，潔凈室測溫，彈藥庫測溫等各種非極限溫度場合。耐磨耐碰，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設備的數(shù)字測溫和控制領域。DS18B20溫度傳感器是美國達拉斯(DALLAS)半導體公司推出的應用單總線技術的數(shù)字溫度傳感器。該器件將半導體溫敏器件、A/D轉換器、存儲器等做在一個很小的集成電路芯片上。超小的體積，超低的硬件開銷，抗干擾能力強，精度高，附加功能強，使得DS18B20更受歡迎，DS18B20的優(yōu)勢更是我們學習單片機技術和開發(fā)溫度相關小制作不二的選擇，其技術性能描述為：①獨特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。②測溫范圍－55℃～+125℃，固有測溫分辨率0.5℃。③支持多點組網(wǎng)功能，多個DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，最多只能并聯(lián)8個,實現(xiàn)多點測溫，如果數(shù)量過多，會使供電電源電壓過低，從而造成信號傳輸?shù)牟环€(wěn)定。④工作電源:3~5V/DC⑤在使用中不需要任何外圍元件⑥測量結果以9~12位數(shù)字量方式串行傳送⑦溫度數(shù)字量轉換時間200ms(典型值）

⑧用戶可定義的非易失性溫度報警設置其外形如圖3-3所示。圖3-3傳感器外形圖本設計采用一線制數(shù)字溫度傳感器DS18B20來作為本課題的溫度傳感器。傳感器信號經(jīng)4.7K的上拉電阻直接接到單片機的P2.0管腳上。DS18B20溫度傳感器只有三根外接線：單線數(shù)據(jù)傳輸總線DQ，外供電源線VDD，共用地線GND。DS18B20有兩種供電方式：一種為數(shù)據(jù)線供電方式，此時VDD接地，它是通過內(nèi)部電容在空閑時從數(shù)據(jù)線獲取能量，來完成溫度的轉換，相應的完成溫度轉換所需時間也較長。這種情況下，用單片機的一個I/O口來完成對DS18B20總線的上拉。另外一種是外部供電方式(VDD接+5V)，相應的完成溫度測量的時間會較短。

工作原理及其應用：DS18B20溫度檢測與數(shù)字數(shù)據(jù)的傳輸集成于一個芯片之上。其工作一個周期可以分為二個部分，即溫度檢測與數(shù)據(jù)處理。18B20有三種形態(tài)的存儲資源，分別是ROM，RAM，EEPROM。ROM只讀存儲器，共64位，用于存放DS18B20ID編碼，其前八位是單線系列編碼（DS18B20的編碼是19H），后面48位是芯片唯一的序列號，最后的八位是以上56位的CRC（冗余校驗碼）。其數(shù)據(jù)在出廠時設置，不由用戶更改。RAM數(shù)據(jù)暫存器，用于數(shù)據(jù)計算和數(shù)據(jù)存取，數(shù)據(jù)在掉電后消失，DS18B20共9個字節(jié)的RAM，每個字節(jié)為八位，第1，2字節(jié)是溫度轉換后的數(shù)據(jù)值信息，第3，4字節(jié)是用戶EEPROM（常用于溫度報警值的存儲）的鏡像。在上電復位時，其值將被刷新。第5個字節(jié)則是用戶第3個EEPROM的鏡像。第6，7，8個字節(jié)則是計數(shù)寄存器，是為了讓用戶得到更高的溫度分辨率而設計的，同樣也是溫度轉換、計算的暫存單元，第9個字節(jié)是前八個字節(jié)的CRC碼。EEPROM是非易失性記憶體，用于存放長期需要保存的數(shù)據(jù)，上下限溫度報警值和校驗數(shù)據(jù)。DS18B20共3位EEPROM，并在RAM上都存在鏡像，以方便用戶操作。我們在讀溫度之前都必須進行復雜的且精準的時序處理，因為DS18B20硬件簡單，從而導致軟件的巨大開銷，也是盡力減少有形資產(chǎn)化為無形資產(chǎn)的投入。

控制器對DS18B20的操作流程:1．復位：首先我們必須對DS18B20進行復位，復位就是由控制器給DS18B20單總線至少480us的低電平信號，當DS18B20接到此復位信號后，回發(fā)一個芯片的存在脈沖。2．存在脈沖：在復位電平結束之后，控制器應該將數(shù)據(jù)單總線拉高，以便于在15--60us后接受存在脈沖，存在脈沖為一個60--240us的低電平信號。至此，通信雙方已達成了基本的協(xié)議，接下來將會是控制器與DS18B20的數(shù)據(jù)通信，如果復位低電平的時間不足或是單總線斷路都不會接收到存在脈沖。3．控制器發(fā)送ROM指令：雙方打完招呼后就要進行交流了，ROM指令共5條，每一個工作周期只能發(fā)送一條，ROM指令分別是讀ROM數(shù)據(jù)，指定匹配芯片，跳躍ROM，芯片搜索，報警芯片搜索。ROM指令為八位長度，功能是對片內(nèi)的64位光刻ROM進行操作。其主要目的是為了分別總線上掛接的多個器件并做處理，一般情況下，直掛一個DS18B20的就跳過ROM指令，此處并不是不發(fā)送ROM指令，而是用一條特有的一條“跳過指令”。4．控制器發(fā)送存儲器操作指令：在發(fā)送ROM指令之后，接著就發(fā)送存儲器操作指令。操作指令同樣為八位，共六條，分別為寫RAM數(shù)據(jù)，讀RAM數(shù)據(jù)，將RAM數(shù)據(jù)復制到EEPROM，溫度轉換，將EEPROM中報警值復制到RAM，工作方式切換。存儲器操作指令是命令DS18B20做什么樣的工作，是芯片控制的關鍵。5．執(zhí)行或數(shù)據(jù)讀寫：這個操作要視存儲器操作指令而定。

在本設計中采用外部供電方式實現(xiàn)DS18B20傳感器與單片機的連接，其接口電路如圖3-4所示。 圖3-4溫度傳感器電路3.3顯示電路1602字符型LCD通常有14條引腳線或16條引腳線的LCD，多出來的2條線是背光電源線其各引腳介紹如表3-1。 表3-1LCD引腳說明引腳符號功能說明1VSS接地2VDD接電源（+5V）3V0液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高，使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整對比度4RSRS為寄存器選擇，高電平1時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時選擇指令寄存器5RWR/W為讀寫信號線，高電平(1)時進行讀操作，低電平(0)時進行寫操作6E使能端7D0雙向數(shù)據(jù)總線8D1雙向數(shù)據(jù)總線9D2雙向數(shù)據(jù)總線10D3雙向數(shù)據(jù)總線11D4雙向數(shù)據(jù)總線12D5雙向數(shù)據(jù)總線13D6雙向數(shù)據(jù)總線14D7雙向數(shù)據(jù)總線15BL+背光電源正極16BL-背光電源負極本設計顯示電路采用1602液晶顯示，其電路圖如下（圖3-5）： 圖3-5顯示電路3.4報警電路報警電路采用簡單的發(fā)光二極管與蜂鳴器組合電路，當溫度超出上下門限值時，二極管發(fā)光，同時蜂鳴器鳴響。其電路圖如圖3-6：圖3-6報警電路

3.5復位電路本設計所用復位電路與其他單片機所用電路類似，為電容式復位，其電路圖如下（圖3-7）： 圖3-7復位電路

4軟件設計系統(tǒng)的軟件主要是采用C語言，對單片機進行編程實現(xiàn)各種功能。當然，也可以采用匯編語言，但程序設計較麻煩，本設計采用C語言來編程，主程序對模塊進行初始化，而后調(diào)用讀溫度、處理溫度、顯示、鍵盤，報警等模塊。用的是循環(huán)查詢方式，來顯示和調(diào)節(jié)溫度，主程序的主要功能是負責溫度的實時顯示、讀出并處理DS18B20的測量的當前溫度值并負責調(diào)用各子程序,其程序流程如圖4-1系統(tǒng)程序流程圖。開始開始初始化 初始化啟動啟動DB18B20讀溫度計算溫度LCD顯示圖4-1系統(tǒng)程序流程圖

4.1按鍵處理子程序按鍵處理子程序主要是負責參數(shù)的設置，主程序每循環(huán)一次都要對按鍵進行掃描,判斷是否有輸入鍵按下則進行一系列的按鍵輸入操作。其程序流程框圖如圖4-2所示。開始 開始是否按下S2否 是否按下S2是否按下S3是否按下S3 是是否再按下S2 否是是否再按下S2UP子程序否UP子程序是否按S4是是否按S4是否再按下S2按下否是是否再按下S2按下down子程序 down子程序否是退出子程序，返回主程序退出子程序，返回主程序 圖4-2溫度轉換流程圖

5系統(tǒng)調(diào)試及結論分析單片機應用系統(tǒng)組裝后，便可進行調(diào)試，其主要任務是排除硬件故障，并完善其硬件結構，試運行所設計的程序，一一排除程序錯誤之處，并優(yōu)化程序的結構，使系統(tǒng)達到設計的期望值。5.1硬件調(diào)試單片機應用系統(tǒng)的硬件和軟件調(diào)試是交叉進行的，但通常是先排除仿真時明顯的硬件故障，尤其是電源故障，才能安全地進行仿真，進一步進行硬件及軟件綜合調(diào)試。5.1.1硬件電路故障及解決方法1．錯線、開路、短路：由于電路圖設計錯誤和焊接過程中的工藝性錯誤所造成的錯線、開路、短路等故障，例如電源電路正負極相連、虛焊、漏焊等。本設計在焊接時就出現(xiàn)過錯焊，漏焊現(xiàn)象。解決方法：在畫原理圖時仔細檢查、校正，在焊接時注意連接好即可解決。2．元器件損壞：由于對元器件使用要求的不熟悉及制作調(diào)試過程中操作不當操作等致使器件損壞。解決方法：在設計過程中要明確各元器件的工作條件，嚴格按照制作要求進行操作，在焊接過程中，注意溫度的控制，損壞的元器件要及時更換，以免影響電路功能的實現(xiàn)。

3．電源故障：設計中存在電源故障，即電源不能正常工作，上電后將造成元器件損壞，從而影響整個電路。電源的故障包括：電壓值不符和設計要求，變壓器功率不足，內(nèi)阻大，負載能力差，電源電壓不穩(wěn)定等等。解決方法：電源必須單獨調(diào)試好以后，測量準確穩(wěn)定后才能加到系統(tǒng)中。5.1.2硬件調(diào)試方法本設計調(diào)試過程中所用的調(diào)試方法靜態(tài)測試法。在加電之前，首先用萬用表等儀表工具，根據(jù)硬件電器原理圖和裝配圖仔細檢查線路的正確性，并核對元器件的型號、規(guī)格、大小和安裝是否符合要求。應特別注意電源的走線，防止電源之間的短路，第二步是加電后檢查各個元件上引腳的電位是否正常，尤其應注意單片機插座上的各點電位，若有高壓，聯(lián)機時將會損壞元件。5.2軟件調(diào)試在完成了各個模塊的程序的調(diào)試工作以后，便可與硬件結合進行系統(tǒng)的綜合調(diào)試。綜合調(diào)試一般采用全速斷點運行方式，這個階段的主要工作社排除系統(tǒng)中遺留的錯誤以提高系統(tǒng)的動態(tài)性能以達到期望值。在綜合調(diào)試的最后階段，使系統(tǒng)全速運行目標程序，實現(xiàn)了預定功能指標后，便可將軟件固化，然后再運行固化的目標程序，成功后目標系統(tǒng)便可脫機運行。一般情況下，這樣的一個應用系統(tǒng)程序就算是研制成功了。

6總結與展望6.1總結畢業(yè)設計做結束后，也就意味著我們的大學生活接近尾聲了，學無止境，我們的學習并沒有結束，以后要學的還有很多，在本次設計中，使我更懂得了學習的重要性，同時，也是我們所學得到了實踐。再設計中，有很多東西都是現(xiàn)學現(xiàn)用，感覺到今后還有很多要學習，本文用STC89C51單片機作為控制器，溫度信號通過溫度傳感器傳輸給單片機，通過單片機分析計算，輸出顯示并響應報警。通過這次設計，使我有很深的感觸：科學技術發(fā)展迅猛無比，尤其以單片機為核心的技術在未來社會發(fā)展中一定會起著十分重要的作用。本次設計主要分為兩部分，軟件程序設計和硬件電路板設計。軟件設計包括用單片機C語言控制系統(tǒng)。硬件設計包括繪制電路原理圖，元件焊件、再做硬件測試，調(diào)節(jié)，直至最后成功。通過這些都使我對采用單片機設計方法有了更深的理解，同時也讓我把所學的知識在實踐中得到鍛煉，基本上做到了理論與實踐相結合。此次設計無論從專業(yè)知識、動手能力，都使我受益匪淺。其中，這與老師和同學的熱心幫助是分不開的。大學生活雖然快要結束了，但我們的學習并沒有結束，只有通過不斷努力的學習，用知識充實自己的大腦，才能在未來社會有一席之地，才能為社會的發(fā)展做出自己應有的貢獻。

6.2展望單片機改變著我們的生活，縱觀各個領域，各行各業(yè)，從飛機上各種儀表的控制到導彈的導航，從計算機的通訊與數(shù)據(jù)輸入輸出，到工業(yè)自動化過程的實現(xiàn)，以及我們生活中廣泛使用的各種電子產(chǎn)品等等，這些都離不開單片機。相信，以后單片機會得到更為廣泛的應用。目前，測溫控溫系統(tǒng)得到了很快的發(fā)展，近幾年，國內(nèi)也涌現(xiàn)出許多高精度的溫度控制系統(tǒng)，但相對于用戶來說，價格還是有點高。而由于競爭越來越激烈，現(xiàn)在企業(yè)發(fā)展的趨勢是如何有效的提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。尋求性能可靠、價格低廉，且應用廣泛的元器件是生產(chǎn)過程的首先要考慮和解決的問題，因此像本設計這種控制簡單、價格低廉的控制系統(tǒng)會有很好的發(fā)展前景，并且在此設計基礎之上，還可擴展出其他應用功能，所以學好單片機技術也十分重要。通過本次的設計，使我感覺到單片機的應用會越來越廣泛，并將深入到各個領域，自動化、智能化是其發(fā)展趨勢，學好單片機及其與其它軟件相結合技術必有光明前途。

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附錄1：系統(tǒng)原理圖

2：實物圖

3：系統(tǒng)相關程序#include<reg52.h>#defineuintunsignedint//宏定義#defineucharunsignedchar//宏定義sbitdq=P2^0;//位聲明sbitbeep=P1^1;sbitd=P1^0;sbitk1=P1^2;sbitk2=P1^3;sbitk3=P1^4;sbitlcden=P2^6;sbitlcdrw=P2^5;sbitlcdrs=P2^4;ucharcodestr[]="OK";ucharcodestr0[]="TOOHIGH!";ucharcodestr1[]="TOOLOW!";ucharcodestr2[]="SET";ucharcodestr3[]="MAX:";ucharcodestr4[]="MIN:";uchartemp,flag1,flag2,max,min;voidwrite_com(uchar);//液晶寫命令子程序voidwrite_data(uchar);//液晶寫指令子程序voiddelay_(uint);//一微秒延時程序voidinit_d();//ds18b20初始化子程序voiddelay(uint);//一毫秒延時子函數(shù)voidwrite_byte(uchar);//ds18b20寫字節(jié)子程序ucharread_t();//檢測溫度程序ucharread_byte();//ds18b20讀字節(jié)子程序voiddisplay();//顯示溫度子程序voidwrite_str(uchar*);//向液晶內(nèi)寫入字節(jié)voiddisplay_max();//顯示最大值子程序voiddisplay_min();//顯示最小值子程序voidmain(){ max=40; min=20; lcdrw=0; write_com(0x38); write_com(0x0c); write_com(0x06); write_com(1); while(1

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