单片机数字温度报警器的设计.doc

1 项目综述 1.1 设计目的 通过单片机数字温度报警器的设计，使得建立构成单片机系统的的整机概念，了解单片机系统各单元电路特别是DS18B20之间的关系及相互影响，从而能正确设计、计算发射的各个单元电路：包括AT89S52单片机主控模块、DS18B20温度采集芯片、独立式键盘、流水灯、蜂鸣器。数字温度计是日常生活中常见的也是应用非常广泛的电子器件，研究本课题既可以了解数字温度计报警电路的相关原理，又可以提高对于keil和Protues的应用能力和运用书本知识的能力。 1.2 设计任务 设计一个具有特定功能的数字温度计。该数字温度计上电或按键复位后能自动显示系统提示符“P.”，进入准备工作状态。测量温度范围0℃～99℃，测量精度小数点后两位，可以通过开始和结束键控制数字温度计的工作状态。可以设置上限和下限温度，并且18B20出现故障能够报警。 1.3 基本要求 （1）测量温度信号：外界温度； （2）测量温度范围: 0℃～99℃； （3）显示方式：8位数码管显示； （4）两个键，一键开启测温，一键关闭测温 （5）温度超限报警和18B20故障报警 （6）上限下限温度设定 2 方案论证与比较 2.1 温度采集部分方案论证 2.1.1 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。采用热敏电阻，可满足 40 摄氏度至 90 摄氏度测量范围，但热敏电阻精度、重复性、可靠性较差，而我们对实验的精度要求较高，对于检测小于 1 摄氏度的信号是不适用的。 2.1.2 方案二 考虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，可以采用一只温度传感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， 2.2 显示部分方案论证 2.2.1 方案一 数码管显示，每一个二极管的状态分别用0 和1 表示,若为0 ,则表示L ED 无电流,即熄灭状态，;若为1 则表示二极管被点亮。可以静态显示和动态显示，虽然设计上如果处理不当,易造成亮度低，闪烁问题。但是相对液晶来说价格低，动态显示也比较丰富 2.2.2 方案二 液晶显示，FWD12864-0402B是一种具有4位/8位并行，2线或3线串行多种接口方式，内部有中文汉字库的点阵图形液晶显示模块；分辨率为128*64，内置8192个16*16的汉字和128个16*8点的ASCII字符集。显示图形较点阵显示完整。低功耗，显示亮度较好, 无闪烁感.。显示内容丰富多彩. 鉴于上述原因, 我们采用方案一 3 总体方案 3.1工作原理 利用单片机AT89S52单片机作为本系统的中控模块。单片机可把由DS18B20读来的数据利用软件来进行处理，从而把数据传输到数码管显示模块，实现温度显示。数码管显示模块为主要的显示模块，把单片机传来的数据显示出来,。在显示电路中，主要靠按键来实现各种显示要求的选择与切换。 DS18B20产品的特点 (1)只要求一个端口即可实现通信。 (2)在DS18B20中的每个器件上都有独一无二的序列号。 (3)实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温。 (4)测量温度范围在－55。C到＋125。C之间。 (5)数字温度计的分辨率用户可以从9位到12位选择。 (6)内部有温度上、下限告警设置。 3.2 总体设计 图3.1设计总体框图如图 4 系统硬件模块设计 4.1 系统各功能模块 基于单片机的数字温度报警系统主要由数码管接口模块、温度测量模块、键盘电路模块、蜂鸣电路模块和LED流水灯电路模块组成。各模块的功能如下： 4.1.1 主控电路模块 主控电路模块由AT89S52单片机、时钟电路和复位电路构成。是本次最小系统整个电路的核心。AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。时钟电路由一个12MHz的石英晶体振荡器和两个33pF的的电容组成振荡电路和分频电路。复位电路采用上电复位和按键复位结合的方式对电路进行复位，主要是通过RST引脚送入单片机。 4.1.2 数码管接口模块 数码管单片机最小系统包括晶体振荡电路、复位电路和液晶显示等部分。为了便于调