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1、溫 度 監(jiān) 測(cè) 系 統(tǒng) 1 設(shè) 計(jì) 任 務(wù)測(cè)溫范圍為-5 5 +1 2 5 數(shù)碼管顯示所測(cè)溫度值可用按鍵設(shè)置最高/低溫度值若所測(cè)溫度超過(guò)設(shè)置的溫度，蜂鳴器報(bào)警 2 設(shè)計(jì)分析在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程和科研工作中很多時(shí)候需要對(duì)溫度進(jìn)行測(cè)量和控制，數(shù)字式溫度測(cè)量是采用數(shù)碼管直接顯示出被測(cè)溫度值，這種數(shù)字顯示不僅直觀而且便于控制。本課題的設(shè)計(jì)是基于DS1 8 B2 0的溫度顯示系統(tǒng)。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為5個(gè)模塊：主控模塊、溫度獲取模塊、溫度顯示模塊、按鍵控制模塊和超限報(bào)警模塊。單片機(jī)從溫度傳感器獲取數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理，之后送入顯示模塊，按鍵用于設(shè)置上下限溫度，蜂鳴器用于超限報(bào)警。顯示模塊采用四個(gè)數(shù)碼管進(jìn)行顯示當(dāng)前環(huán)境溫度

2、。 硬件電路框圖 STC1 2 C5 A0 8 S2主控模塊顯示模塊DS1 8 B2 0溫度獲取報(bào)警模塊 鍵盤(pán)控制系統(tǒng)工作流程：系統(tǒng)上電后，若一切工作正常，實(shí)時(shí)采集溫度數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)處理，既轉(zhuǎn)換成溫度值并通過(guò)數(shù)碼管顯示，轉(zhuǎn)換的溫度與所設(shè)置的最高溫度值與最低溫度值進(jìn)行比較，如 果測(cè)得當(dāng)前溫度超限，蜂鳴器就一直蜂鳴。通過(guò)按鍵可以設(shè)置最高溫度和最低溫度。此系統(tǒng)可以測(cè)溫范圍-5 5 -1 2 5 。 3 主要器件簡(jiǎn)介 DS1 8 B2 0簡(jiǎn)介 溫度傳感器DS1 8 B2 0是單總線數(shù)字溫度傳感器，無(wú)需外加A/D 即可輸出數(shù)字量, 把溫度信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成串行數(shù)字信號(hào)供微機(jī)處理，并且它只有三個(gè)管腳，與單片機(jī)

3、連接電路非常簡(jiǎn)單。該系統(tǒng)的DS1 8 B2 0分辨率采用默認(rèn)值1 2位，精度為0 .0 6 2 5，溫度量值乘以精度就所測(cè)的溫度值。 DS1 8 B2 0特點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸采用單總線(1 - Wire Bus)結(jié)構(gòu) ,無(wú)需外圍其它元件；測(cè)溫范圍為-5 5 +1 2 5 ,在-1 0 8 5 時(shí)精度為0 .5 ；以91 2位數(shù)字值方式讀出溫度;兩種供電方式：寄生電源供電方式，外部電源供電方式；具有可編程的溫度報(bào)警功能；電源電壓范圍為35 . 5 V；低功耗 ，無(wú)外部供電電源也能可靠工作。 Ds1 8 b2 0引腳圖及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 DS1 8 B2 0內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 DS1 8 B2 0引腳圖 單片機(jī)簡(jiǎn)介單片

4、機(jī)是一種集成在電路芯片，是采用超大規(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)。本系統(tǒng)使用單片機(jī)STC1 2 C5 A0 8 S2。 單片機(jī)STC1 2 C5 A0 8 S2引腳圖 STC1 2 C5 A0 8 S2引腳簡(jiǎn)介 vcc（4 0腳）：電源正極電源引腳 gnd（2 0腳）：接地 XTAL1（1 9腳）：輸入引腳時(shí)鐘引腳接時(shí)鐘電路 XTAL2（2 0腳）：輸出引腳復(fù)位引腳：接復(fù)

5、位電路RST/VPD(9腳) PSEN(2 9腳)控制引腳-輔助控制作用 ALE/PROG(3 0腳)：地址鎖存允許端 EA/VPP(3 1腳) I/O端口引腳：連接單片機(jī)和外部設(shè)備，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸 入/ 輸出 P0 .0 P0 .7 (3 9腳3 2腳)：P0端口 P1 .0 P1 .7 (1腳8腳)：P1端口 P2 .0 P2 .7 (2 1腳2 8腳)：P2端口 P3 .0 P3 .7 (1 0腳1 7腳)：P3端口 單電機(jī)最小電路復(fù)位與時(shí)鐘電路復(fù)位電路 470R R1 470R R2 SW-SPST VCC 10uF RST RST復(fù)位輸入。確定單片機(jī)工作的起始狀態(tài)，完成其自啟動(dòng)過(guò)程。當(dāng)

6、振蕩器工作時(shí)RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 時(shí)鐘電路 12 Y? XTAL 30pF C1 30pF C2 XTAL2 XTAL1 時(shí)鐘電路向單片機(jī)提供一個(gè)正弦波信號(hào)作為單片機(jī)工作的時(shí)間基準(zhǔn)，決定單片機(jī)的工作速度。晶振提供的時(shí)鐘頻率越高，單片機(jī)速度就越快。STC1 2 C5 A0 8 S2單片機(jī)的時(shí)鐘產(chǎn)生方法有兩種，內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，在XTAL1、XTAL2引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部的振蕩電路便產(chǎn)生自激振蕩。振蕩晶體可在1 .2 MHZ到1 2 MHZ之間選擇。電容值無(wú)嚴(yán)格要求，但其取值對(duì)振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小、

7、振蕩電路起振速度有少許影響，CX1、CX2可在2 0 pF到1 0 0 pF之間取值本設(shè)計(jì)中，振蕩晶體選擇1 2 MHZ,電容選擇3 0 pF。 總電路圖 單片機(jī)STC1 2 C5 A0 8 S2主控其他模塊，通過(guò)單片機(jī)控制來(lái)采集溫度信息，將采集到的溫度信息進(jìn)行處理并用數(shù)碼管顯示所采集的當(dāng)前溫度。如果所測(cè)當(dāng)前溫度超過(guò)設(shè)置的最高或最低報(bào)警溫度，單片機(jī)控制蜂鳴器使蜂鳴器蜂鳴，否則不蜂鳴。通過(guò)單片機(jī)控制按鍵來(lái)設(shè)置最高或最低報(bào)警溫度。4硬件電路簡(jiǎn)介主控模塊 溫度傳感器DS1 8 B2 0的第一個(gè)管腳接地，第三個(gè)管腳接VCC，第二個(gè)管腳（DS1 8 B2 0的數(shù)據(jù)線DQ）與單片機(jī)STC1 2 C5 A0

8、 8 S2的P1 .5口連接，實(shí)現(xiàn)傳感器與微控制器之間的數(shù)據(jù)傳輸。溫度傳感器DS1 8 B2 0是單總線數(shù)字溫度傳感器，無(wú)需外加A/D 即可輸出數(shù)字量, 把溫度信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成串行數(shù)字信號(hào)供微機(jī)處理. 4.7K VCC GND 1 DQ 2 VCC 3 DS18B20 DQ 溫度獲取模塊 本系統(tǒng)所需顯示的溫度范圍- 5 5 + 1 2 5 ，所以只需四個(gè)數(shù)碼管就可以，選用四個(gè)連在一塊的數(shù)碼管，共有1 2個(gè)管腳，連接方便。單片機(jī)P0口作為要顯示的數(shù)據(jù)口,與數(shù)碼管8個(gè)片選管腳對(duì)應(yīng)連接。其余四個(gè)管腳接與位選電路對(duì)應(yīng)連接。采用四個(gè)PNP三級(jí)管來(lái)進(jìn)行位選。三極管的發(fā)射極接VCC，集電極對(duì)應(yīng)連接四位數(shù)碼管的

9、標(biāo)注為SMX（X代表1、2、3、4）（SM1為數(shù)碼管顯示最低位，SM4為數(shù)碼管顯示最高位）的管腳。每個(gè)三極管的基極先接一個(gè)4 .7 K的電阻，再對(duì)應(yīng)連接單片機(jī)的P2 .0P2 .3口。溫度顯示模塊 四個(gè)按鍵的下端都接地，上端都與單片機(jī)接。標(biāo)注為inter的按鍵接單片機(jī)P3 .2口（外部中斷0），inter按下，就進(jìn)入中斷，此時(shí)顯示已設(shè)置的最高或最低溫度值，不再變化，為后面調(diào)整超限溫度值做準(zhǔn)備。標(biāo)注為shi的按鍵接單片機(jī)P1 .0口,此按鍵按一下，數(shù)碼管所顯示的十位溫度數(shù)字加1，十位溫度數(shù)字可在09之間變化。一樣，標(biāo)注為ge的按鍵接單片機(jī)P1 .1口,此按鍵按一下，數(shù)碼管所顯示的個(gè)位溫度數(shù)字加1

10、，個(gè)位溫度數(shù)字可在09之間變化。標(biāo)注為stop的按鍵接單片機(jī)P1 .2口，如果最高或最低溫度設(shè)置完畢，就按下此鍵，退出中斷。按鍵模塊 報(bào)警電路采用三極管驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)聲報(bào)警，此電路連接方便，簡(jiǎn)單耐用。電阻的上端與單片機(jī)的P1 .3口連接。將采集的溫度值與所設(shè)置的最高溫度和最低溫度值進(jìn)行比較，如果所采集的溫度超限，就報(bào)警。 超限報(bào)警模塊 5 調(diào)試硬件調(diào)試：顯示模塊，按鍵模塊，報(bào)警模 塊，溫度獲取模塊軟件調(diào)試：在KEIL軟件中對(duì).C文件進(jìn)行調(diào)試。軟硬聯(lián)調(diào)：將KEIL 軟件中生成的.hex 文件燒寫(xiě)到單片機(jī)中，進(jìn)行軟硬聯(lián)調(diào)，用手捏住DS1 8 B2 0 管，會(huì)看到顯示屏的溫度不斷上升， 當(dāng)上升的溫度超過(guò)設(shè)定的上限報(bào)警值時(shí)，蜂鳴器會(huì)響起；用冰放在DS1 8 B2 0 管處，會(huì)看到顯示屏上的溫度迅速下降。 6 結(jié)論本論文設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的溫度檢測(cè)控制系統(tǒng)及仿真，系統(tǒng)采用DS1 8 B2 0傳感器檢測(cè)實(shí)時(shí)溫度，通過(guò)對(duì)硬件電路的調(diào)試，各模塊均正常工作，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期設(shè)計(jì)的功能，達(dá)到了對(duì)溫度的實(shí)時(shí)檢測(cè)與控制的目的。但也有很多可以改進(jìn)的地方，如顯示部分可以用液晶顯示；本系統(tǒng)所需顯示的溫度范圍- 5 5 + 1 2 5 ，但溫度可調(diào)整范圍是0 +9 9 ，還需要后續(xù)的改進(jìn)。