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基于51单片机的数字温度报警器设计.docx
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基于 51 单片机的数字温度报警器
摘要:
随着传感器在生产生活中更加广泛的应用,一种新型的数字式温度传感器实现对温度
的测试与控制得到了更快的开发。本文设计了一种基于单片机 AT89C52 的温度检测及报警
系统。该系统将温度传感器 DS18B20 接到单片机的一个端口上,单片机对温度传感器进行
循环采集。将采集到的温度值与设定的上下限进行比较,当超出设定范围的上下限时,通
过单片机控制的报警电路就会发出报警信号,从而实现了本次课程设计的要求。该系统设
计和布线简单、结构紧凑、体积小、重量轻、抗干扰能力较强、性价比高、扩展方便,在
工农业等领域的温度检测中有广阔的应用前景。本次课程设计的测量范围为 0℃--99℃,
测量误差为±2℃。
关键字:温度传感器、单片机、报警、数码管显示
一、概述
本次设计可以应用到许多我们用过的软件设计,将前面所学的知识融汇在一起实现温
度监测及其报警的功能,来提醒农民当前大棚内温度是否适合农作物的生长。
电子技术是在十九世纪末、二十世纪初开始发展起来的新兴技术,在二十世纪发展最
迅速,应用最广泛,成为近代科学技术发展的一个重要标志。
随着电子技术的飞速发展,电子技术在日常生活中得到了广泛的应用,各类转换电路
的不断推出以及电子产品的快速更新,电子技术已成为世界发展和人们生活中必不可少的
工具。
本次课设应用 Protues 软件设计一个温度检测报警系统,用温度传感器 DS18B20 采集
大棚内的温度,当大棚内的温度高于 30℃。或低于 15℃。时,电路发出报警信号并显示
当前温度,达到提醒农民的效果。
本次课设要求设计一个温度监测报警显示电路,要求温度范围: 0℃--99℃;测量误
差为±2℃;报警下限温度为:15℃;报警上限温度为:30℃。
二、方案论证
设计一个用于温室大棚温度监测系统。大棚农作物生长时,其温度不能太低,也不能
太高,太低或太高均不适合农作物生长。该系统可实时测量、显示大棚的温度,当大棚温
度超过农作物生长的温度范围时,报警提醒农民。
方案一:
方案一原理框图如图 1 所示。
信号调
理电路
译码显
示电路
换电路
报警电
路
1
图 1 大棚温度检测系统的原理框图
方案二:
方案二原理框图如图 2 所示。
译码显示电
路
AT89C52
报警系统
数字温度传
感器
图 2 方案二原理框图
本设计采用方案二,设计电路较为简单不复杂且硬件实现及调试比方案一理想,比较
容易实现,性价比较高。
三、电路设计
1.单片机最小系统的设计
单片机是一种集成电路芯片,是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中
央处理器 CPU 随机存储器 RAM、只读存储器 ROM、多种 I/O 口和中断系统、定时器/计
时器等功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。本次课程设计中选用
AT89C52 式单片机,其最小系统主要由电复位、振荡电路组成。单片机的最小系统如图 3
所示。
单片机的复位电路原理是在单片机的复位引脚 RST 上电阻和电容,实现上电复位。当
复位电平持续两个时钟周期以上时复位有效。复位电路由按键复位和上电复位两部分组
成,上电复位是在复位引脚上连接一个电容到 VCC,再连接一个电阻到 GND;按键复位是
在复位电容上并联一个开关,当开关按下时电容被放电、RST 也被拉到高电平,而且由于
电容的充电,会保持一段时间的高电平来使单片机复位。
AT89C51 单片机使用 12MHZ 的晶振最为振荡源,由于单片机内部有振荡电路,所以外
部只要连接一个晶振和两个电容即可,电容一般在 15pF 至 50pF 之间。外部晶振结合单片
机内部电路产生单片机所需的时钟频率。
2
图 3 单片机最小系统
2.温度采集电路的设计
温度采集电路部分,采用数字温度传感器 DS18B20 进行温度采集。DS18B20 是 DALLAS
公司生产的一线式数字温度传感器,具有 3 个引脚;温度侧量范围为-55℃—+125℃,测
量精度为 0.5℃;被测温度用符号扩展的 16 位数字量方式串行输出;CPU 只需用一个端口
线就可以与 DS18B20 通信。温度采集电路如图 4 所示。
图 4 温度采集电路
3.LED 显示报警电路的设计
LED 数码管与单片机的 P0 口相连,单片机将采集到的温度值转化为与数码管对应的数
3
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