基于AT89C51单片机温度报警系统设计与制作.docx

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基于AT89C51单片机温度报警系统设计与制作

一、摘要

我们介绍的是一种基于单片机控制的数字温度报警，本温度系统具有多功能性，即可以当数字温度计使用，显示当前环境温度，又可以作为报警器使用，设置报警温度，当温度不在设置范围内时，可以报警，并采取措施使温度下降。

该温度报警系统控制器使用单片机AT89C51，测温传感器使DS18B20，用2位共阳极LED数码管,实现温度显示,能准确达到以上要求。

二、设计方案

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。

2、方案二

进而考虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常容易想到的，所以可以采用一只温度传感器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，故采用了方案二。

温度报警系统电路设计总体设计方框图如图1所示

图1　总体设计方框图

三、模块功能分析

1、单片机主板电路

单片机AT89C51具有低电压供电和体积小等特点，该模块包括中央处理CPU-AT89C51、时钟电路及复位电路；

图2复位电路图3时钟电路

2、DS18B20温度传感器与单片机的接口电路

DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现９～１２位的数字值读数方式。

DS18B20是采用电源供电方式，此时DS18B20的1脚接地，2脚作为信号线，3脚接电源。

该电路完成了信号的采集、转换和传输。

图4

3、上下限报警调整电路

分别调整温度的上下限报警设置，有“+“、”“-”、“确定”等键

图5上下限报警调整电路

4、温度显示电路

显示当前测得的温度，数码管采用74LS247驱动

图6温度显示电路

5、报警电路

当环境温度超过设定温度时，蜂鸣器鸣叫，红灯点亮，发生报警；当人员发现警报时，可按图8中的按钮，暂时中断蜂鸣器的鸣叫。

图7蜂鸣器、亮灯报警电路图8中断电路

6、控制电路

该电路的作用是：

当测量温度超过设定温度时，小风扇以下转动，加快仪器散热，使温度保持在设定温度以下。

图9控制电路

四、整体构造及功能

整体电路图如下：

图10整体电路图

实现的总体功能：

●实现对环境温度的测量和显示

●能通过按键设置报警温度

●温度超过设置值时，产生光声报警

●报警同时系统自带小风扇转动以降低温度

主程序

主程序的主要功能是负责温度的实时显示、读出并处理DS18B20的测量的当前温度值，温度测量每1s进行一次。

这样可以在一秒之内测量一次被测温度，其程序流程见下图所示

附录：

源程序

/*******************************************************************/

/*温度报警器*/

/*******************************************************************/

#include

#include

#defineucharunsignedchar

#defineTubeP0//数码管端口

#defineKeyP1//键盘端口

sbitDQ=P1^4;//温度传感器DS18B20数据传输端

sbitBUZZER=P1^5;//蜂鸣器端口

sbitRUN=P1^6;//运行指示灯端口

sbitSET=P1^7;//设置指示灯端口

sbitFeng=P3^3;//风扇端口

bitStatus;//设置状态标志位

bitWarning;//警报标志位

bitInt;//外部中断标志位

ucharOP1L;//原P1端低4位状态

ucharNP1L;//现P1端低4位状态

ucharFinT;//最终测得温度

ucharLimT;//警报温度下限

ucharCount;//定时器计数

/*******************************************************************/

#include"Delay.h"

#include"Display.h"

#include"Initialize.h"

#include"Error.h"

#include"KeyScan.h"

#include"Measure.h"

#include"Interrupt.h"

/*******************************************************************/

/*主程序*/

/*******************************************************************/

voidmain（）

{

Initialize（）;//初始化

do{//开机自检，跳过默认初始的85℃

Measure（）;

}while（FinT==0X55）;

while

（1）{

KeyScan（）;//键盘扫描

Measure（）;//获取测量温度

Display（）;//显示

}

}

/*******************************************************************/

/*初始化*/

/*******************************************************************/

voidInitialize（）

{

Status=0;//初始化设置状态标志位

Warning=0;//初始化警报标志位

BUZZER=1;//初始化蜂鸣器状态

RUN=0;//初始化运行指示灯

SET=1;//初始化设置指示灯

Feng=1;//初始化风扇端口

OP1L=0X00;//初始化原P1低4位

NP1L=0X00;//初始化新P1低4位

LimT=0X1B;//初始化警报温度下限为27℃

Count=0X00;//初始化定时器计数单元

EA=1;//开总中断

EX0=1;//开外部中断0中断允许

IT0=1;//设置外部中断0为边沿触发方式

}

/*******************************************************************/

/*温度测量*/

/*******************************************************************/

voidInitDS18B20（）;//初始化DS18B20

voidWriteDS18B20（ucharch）;//写DS18B20数据

ucharReadDS18B20（）;//读DS18B20数据

voidMeasure（）

{

ucharTemH;//保存传感器发送数据高8位

ucharTemL;//保存传感器发送数据低8位

InitDS18B20（）;

WriteDS18B20（0XCC）;//跳过ROM

_nop_（）;

InitDS18B20（）;

WriteDS18B20（0XCC）;//跳过ROM

_nop_（）;

WriteDS18B20（0X44）;//发送温度转换指令

Delay1ms（25）;

Delay1ms（25）;

Delay1ms（25）;

Delay1ms（25）;//等待1s转换

InitDS18B20（）;

WriteDS18B20（0XCC）;//跳过ROM

WriteDS18B20（0XBE）;//发送温度转换指令

TemL=ReadDS18B20（）;//读低位温度值

TemH=ReadDS18B20（）;//读高位温度值

Delay1ms

（2）;

TemH=（TemH<<4）|（TemL>>4）;//保留温度值整数部分

FinT=TemH;

if（FinT>LimT）{//判断是否警报

Warning=1;

}

else{

Warning=0;

}

}

ucharReadDS18B20（）//读DS18B20数据

{

ucharch;

ucharq;

for（q=0;q<8;q++）{

ch=ch>>1;

DQ=0;

_nop_（）;

DQ=1;

_nop_（）;

_nop_（）;

_nop_（）;

_nop_（）;

if（DQ==1）{

ch=ch|0X80;

}

else{

ch=ch&0X7f;

}

Delay15us（3）;

DQ=1;

}

return（ch）;

}

voidWriteDS18B20（ucharch）//写DS18B20数据

{

uchari;

for（i=0;i<8;i++）

{

DQ=0;

Delay15us

（1）;

DQ=ch&0X01;

Delay15us（3）;

DQ=1;

ch=ch>>1;

_nop_（）;

}

}

voidInitDS18B20（）//初始化DS18B20

{

DQ=0;

Delay15us（33）;//至少延时480us

DQ=1;

Delay15us（10）;//至少延时100us

}

/*******************************************************************/

/*显示*/

/*******************************************************************/

voidDisplay（）

{

ucharT;

if（Status==1）{//判断状态

T=LimT;

}

else{

T=FinT;

}

T=T%10+T/10*16;//将2进制码转化为BCD码

Tube=T;//数码管显示

RUN=Warning;//运行指示灯显示

BUZZER=!

Warning||Int;//蜂鸣器

Feng=!

Warning;//风扇

SET=!

Status;//设置指示灯显示

Delay1ms（20）;

}

/*******************************************************************/

/*键盘扫描*/

/*******************************************************************/

voidKeyScan（）

{

NP1L=Key;//读取按键状态

NP1L=NP1L&0X0F;

NP1L=NP1L^0X0F;

if（NP1L!

=OP1L）{

switch（NP1L）{//判断按键

case0X01:

//按键为“设置”

Status=1;//进入设置状态

break;

case0X02:

//按键为“+1”

if（Status==1）{//判断是否为设置状态

LimT++;//警报温度下限+1

LimT=LimT%100;//超过99清零

Delay1ms（255）;

}

else{

Error（）;

}

break;

case0X04:

//按键为“-1”

if（Status==1）{//判断是否为设置状态

LimT--;//警报温度下限-1

if（LimT<0）{

LimT=0X63;//低于0变为99

}

Delay1ms（255）;

}

else{

Error（）;

}

break;

case0X08:

//按键为“确认”

Status=0;//返回测温状态

break;

default:

//多键按下

Error（）;//出错复位

break;

}

NP1L=0X00;//重新初始化

}

}

/*******************************************************************/

/*中断服务*/

/*******************************************************************/

voidInt0（void）interrupt0

{

Int=1;//外部中断标志位置1

EX0=0;//关外部中断0中断允许

TMOD=0X01;//设置定时器0工作在模式1

TH0=0X3C;

TL0=0XB0;//为T0赋初值，令其定时50ms

Count=0X3C;//设置计数次数

ET0=1;//开T0中断允许

TR0=1;//开T0中断

}

/*******************************************************************/

voidTimer0（void）interrupt1

{

if（Count==0）{//判断定时计数是否结束

ET0=0;//关T0中断允许

TR0=0;//关T0中断

Int=0;//外部中断标志位置0

EX0=1;//开外部中断0中断允许

}

else{

TL0=0XB0;//重新赋T0初值

TH0=0X3C;

Count--;//定时计数减1

}

}

/*******************************************************************/

/*延迟函数*/

/*******************************************************************/

voidDelay15us（ucharn）//延迟n*15us

{

do{

_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;

_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;

_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;

_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;

_nop_（）;

n--;

}while（n）;

}

voidDelay1ms（uchardelay）//延迟delay*1ms

{

uchari;

while（delay--）

{

for（i=0;i<124;i++）;

}

}

/*******************************************************************/

/*报错复位*/

/*******************************************************************/

voidError（）

{

Tube=0XAA;//出错显示

BUZZER=0;//鸣蜂鸣器

RUN=1;//LED警报

Delay1ms（255）;//延迟

Delay1ms（255）;

Delay1ms（255）;

Delay1ms（255）;

Delay1ms（255）;

（*（void（*）（））0）（）;//软复位

}