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温度检测与超温报警系统

一 概述 4
二 方案设计与比较 4
2.1 控制芯片的选择 4
2.2 温度采集部分 5
2.3键盘显示部分 6
三 系统的硬件设计 6
3.1系统框图如下 6
3.2 报警电路 7
3.3 按键显示电路 7
3.4温度数据采集部分 8
3.5电源部分： 9
四 系统工作原理 10
4.1 DS18B20 工作原理 10
4.2 液晶显示LCD1602 工作原理 10
4.3 理论分析与计算 11
五 系统软件设计 11
4.1 主程序流程图： 11
4.2 显示流程图 14
4.3 温度采集流程图 15
结束语 16
参考文献： 16

一 概述
在某些工业生产过程中，如恒温炉、仓库储藏、花卉种植、小型温室等领域都对温度有着严格的要求，需要对其加以检测和控制。传统的温度测量方法是将温度传感器输出的模拟信号放大后送至远端A／D转换器，最后单片机对A／D转换后的数据进行分析处理。这种方法的缺点是模拟信号在传输的过程中存在损耗并且容易受到外界的干扰，导致测量的温度精度不高。
本设计以STC89C52RC单片机为控制核心，利用美国Dallas公司最新推出的单总线数字温度传感器DSl8820测量温度，单片机处理后将温度显示在LCDl602上，还可通过按键设置温度上下限值实现温度超限报警等功能。
二 方案设计与比较
2.1 控制芯片的选择
方案一：凌阳十六位单片机SPCE061A ,该芯片内置在线仿真、编程接口，可以方便实现在线调试 ,但该芯片价格昂贵，用与该系统中就大材小用了。
方案二：采用AT89C52单片机，AT89C52单片机软件编程自由度大，可用编程实现各种控制算法和逻辑控制 本系统选用的AT89C52芯片时钟可达12MHz．运算速度快，控制功能完善。其内部具有128字节RAM．而且内部古有4KB的ROM，不需要外扩展存储器．可使系统结构更为简单、实用
比较这两种方案，综合考虑单片机的各部分资源，因此此次设计选用方案二。

2.2 温度采集部分
方案一：采用热敏电阻，可满足测量范围，但热敏电阻精度、重复性、可靠性较差。
方案二：采用温度传感器AD590采集温度变化信号，这需要A/D采样芯片，将其转换成数字信号，这个方案增加电路复杂性也增加了成本。
方案三：温度检测电路采用智能温度传感器DSl8B20，它能够将温度直接转换成数字信号．可以通过1根数据
线与单片机进行通信，而且它不需要外部元件．在一55。C～5。c范围内可以精确到±O．0625。C．电路的最大转换时间为750ms．且可以不使用A／D转换器，减小转换误差，从而使系统的精度得以提高，同时简化硬件电路。
综合上述，选择DSl8B20采集温度信号
2.3键盘显示部分
方案一：采用可编程控制器8279与数码管及地址译码器74LS138组成，可编程/显示器件8279实现对按键的扫描、消除抖动、提供LED的显示信号，并对LED显示控制。
方案二：采用采用总线的方式在P1口接1602液晶，通过键盘输入来显示上限温度，以及检测到的水温。
方案二既能很好的控制键盘及显示，又为主单片机大大的减少了程序的复杂性，而且具有体积小，价格便宜的特点。我采用方案二。

三 系统的硬件设计
系统由五部分组成：控制核心部分、温度数据采集部分、液晶显示部分、按键输入部分和报警提示部分。单片机启动温度采集电路完成温度的一次转换，然后读出转换后的数字量并转化成当前的温度呈现在显示模块中，并将当前的温度与通过按键输入温度上限进行比较，实现超温报警提示功能。
3.1系统框图如下

AT89S52
电源
LCD显示
温度采集电路
超温报警
键盘

3.2 报警电路
报警电路采用蜂鸣器作为发声装置，当温度高于设定的上限值或低于下限值，给蜂鸣器送周期为1s，占空比为50％的方波，报警的时间可以持续1分钟或等待按键解除报警，这由软件控制实现。
超温报警电路如下：

3.3 按键显示电路
采用4X4的键盘，键盘的识别可以采用两种方法：行扫描法和行反转法。本文采用反转法并做成子程
序出口参数为按键的键值。按键中可以任意输入数字键0-9，以及确认键，显示复位键等。该系统的显示用LCD1602液晶显示，LCD1602液晶显示模块，具有体积小、功耗低、显示内容丰富、超薄轻巧等优点，它可以显示两行，每行16个字符，采用单+5V电源供电，外围电路配置简单，价格便宜，具有很高的性价比。
液晶显示电路如下：

3.4温度数据采集部分
温度传感器是整个控制系统获取被控对象特征的重要部件，它的特性直接影响系统的精度，数字式温度传感器DSl8820是最新的“一线器件”．它具有体积小、适用电压宽、经济，实用、线性度很好，精度较高、且其本身已经进行了校正，使用时不需再进行调整等特点，本系统采用DSl8820作为温度传感器，采集的数据直接送到单片机中．现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性．适合于恶劣环境的现场温度测量．
图I DSl8820的使用接线图

3.5电源部分：
交流电压经桥式电路整流滤波输出，直接进入稳流电路。这种方案的优点是，电路简单，容易实现，并且调试起来比较方便，只是功率损耗稍大，但是在这种小型非连续工作电源中这些功率损耗可以承受。本设计采用LM317， LM317在输出电压范围为1.2—37V时可以提供1.5A的电流。

四 系统工作原理
4.1 DS18B20 工作原理
DS18B20温度测量范围为一55℃～+125℃，可编程为9位～12位A／D转换精度，测温分辨率可达0．0625。DSl8820的存储器有高速暂存RAM和非易失性电擦写EEPROM。
DSl8820的控制步骤： (1)首先对DSl8820进行复位(2)DSl8820的ROM操作命令(3)DSl8820的存储器操作命令（4）DSl8820的ROM或RAM操作的总线读写时序
4.2 液晶显示LCD1602 工作原理
芯片的工作电压4．5～5．5V，能显示两行，每行显示16个字符。除电压、背光引脚及8个I／O引脚外，主要的控制引脚还有数据／命令选择RS引脚，该引脚为高电平时表示I／O引脚出现的是数据，该引脚为低电平时表示I／O引脚出现的是命令；读／写选择引脚及使能引脚E
4.3 理论分析与计算
从DSl8820读出的两个字节的二进制值温度必须先转换成十进制数值，然后才能将其ASCII码送往LCDl602显示。12位的分辨率，温度是以0．0625步进的，由于两个字节的温度采用补码表示，所以先判断读出温度的最高位是0还是1，即判断是正温还是负温，然后对其求补码转化成正温，之后将高字节的低4位和低字节的高4位组成一个字节，这个字节的二进制值不断除以10得出的余数即为温度值的个、十、百位值。若读出的温度数值是负数，显示处理时，在温度数的前面人为显示负号即可。对小数部分的温度只需将低字节的低4位乘以0．0625，然后对乘积取其小数点后的一位数即可。
五 系统软件设计
系统总的流程图如图3所示。系统程序主要有主程序和LCDl602初始化子程序及读写时序子程序、DSl8B20复位及读写时序子程序、键盘扫描子程序、温度数据处理子程序等构成。
4.1 主程序流程图：

预设显示
键值判断
温度显示
加1

减1
初始化
开始
有键按下？
取键值
清除
显示
返回
Y
N

4.2 显示流程图

开始
LCD
初始化
清显示
RAM区
置显示
行初值
待显示数据
送入缓冲区
预设数据在
指定区域内
结束
显示结束？
调整指针，
指向下一行

4.3 温度采集流程图
跳过ROM命令

开始

复位

读温度命令
连续读2个字节

复位

跳过ROM命令

温度转换命令

延时

结束

结束语
本设计以单片机为核心设计一种智能温度检测系统，当被测温度超过设定温度时实现超温报警，整个系统不但电路简单，结构紧凑，价格低廉，性能卓越。输出温度采用数字显示，输入采用键盘方式，操作使用方便，具有较高的使用价值。
参考文献：
[1] 何立民，单片机应用系统设计（M）北京航空航天大学出版社，1996.6
[2] 陈明荧，8051单片机设计实训教材（M）.清华大学出版社，2004年
[3] 朱定华.单片机原理与接口技术（M）.电子工业出版社，2001,4
[4] 张友德，赵志英，途时亮.单片微型机原理应用与实验（M）.复旦大学出版社，2004年
[5] 阎石.数字电子技术基础（M）.高教出版社，2004年

心得体会

经过几天的设计，我的这个温度检测与超温报警系统设计终于完成了，心里有种莫名的喜悦。刚开始时，真不知道自己要做什么，在图书馆借了很多实例的书来看，有关于制作万年历，定时闹铃LCD，密码锁控制，红外遥控器研究等等，但最终温度检测与超温报警系统，它看似是一个很基础很微小的东西，但却有着很多的用途。特别的，在某些工业生产过程中，如恒温炉、仓库储藏、花卉种植、小型温室等领域都对温度有着严格的要求，需要对其加以检测和控制。传统的温度测量方法是将温度传感器输出的模拟信号放大后送至远端A／D转换器，最后单片机对A／D转换后的数据进行分析处理。这种方法的缺点是模拟信号在传输的过程中存在损耗并且容易受到外界的干扰，导致测量的温度精度不高。因此，这个设计是很有实用性的。
我是一个初学者，对电子设计方面还很陌生，我本着“一步一个脚印”，从最基础的做起，首先，通过网络搜索了一些这方面的资料，从理论知识入手。在掌握了一定理论知识基础上，首先，设定可实行的方案，然后通过分析比较其功能，性价格比，以及可能存在的误差，对方案进行论证，选择最优方案。最后购买器件，并按电路图将每个模块分别焊接在万能板上。最难的是程序问题了。刚开始，我照着书本一咕噜写下了所有模块的程序，并在伟福上运行，调试刚开始程序出现很多瑕疵，随着一步一步的修改，渐渐趋近完整。但理论到实质总是存在一定的差距，程序下载到单片机上后并没有预想中的效果，于是我打算用PROTEUS来仿真。初次使用PROTEUS有点生疏，但我下载了很多PROTEUS教程，有时间就学习，终于对PROTEUS的使用有点熟练。一边修改程序，一边在PROTEUS上仿真，逐步的完善，最后终于有了较理想的效果。
从开始的对一窍不通到后来逐渐去搞懂，真的花了很长时间。我坚持每天都花一些时间去看一点点，做一点点，因为我相信积少成多的原理。从做这个设计，更让我感觉到了态度决定一切。记得老师在上课时也说过，单片机很有用，就看你有没有想到别人没想到的东西，即使别人有想到，你比人家做得好也是算一种成功。我也很坚信一点，万事开头难，只要肯坚持就没有克服不了的困难。
本设计特点有：能获得高精度、低纹波、宽范围、稳定可靠、操作方便。本系统选用高精度的元器件，提高了检测温度的精确度。
最后，我想说的就是谢谢在设计过程中帮过我的老师和同学。其实，这次课程设计我有很多感想，有很多收获，了解了设计的步骤以及对结果的分析总结。无论以后是否会从事这行业，这都将会对我们终身受益。目 录
第一章 总 论 1
一、项目概况 1
二、项目所在区域简介 1
三、报告编制依据 2
四、编制内容 3
五、简要结论 3
第二章 项目建设背景及必要性 5
一、项目建设背景 5
二、项目建设必要性 5
第三章 服务对象与需求分析 8
第四章 建设内容及规模 9
一、建设内容 9
二、建设规模 9
第五章 项目选址及建设条件 10
一、项目选址 10
二、什邡市概况 10
三、建设条件 11
第六章 项目建设规划和工程方案设计 15
一、项目建设规划的指导思想、基本原则和重建目标 15
二、项目建设规划实施的保障措施 16
三、工程方案设计原则 16
四、总平面布局 17
五、建筑设计 17
六、结构设计 19
七、电气设计 21
八、给排水设计 21
九、通风及空调系统 22
十、建筑装修和防护 23
第七章 节能方案 25
一、用能标准和节能规范 25
二、主要节能措施 25
第八章 环境保护与消防设计 28
一、施工期环境保护 28
二、营运期环境保护 28
三、消防设计 30
第九章、安全文明施工 33
第十章 项目建设管理机构及人力资源配置 36
一、什邡市卫生项目灾后重建项目领导机构 36
二、项目建设实施的管理机构 38
三、人力资源配置 39
第十一章 项目招投标及进度计划 40
一、招标方案 40
二、项目建设进度计划 40
第十二章 投资估算及资金筹措 42
一、投资估算范围 42
二、投资估算依据 42
三、编制说明 42
四、估算结果 43
五、资金筹措 45
第十三章 社会效益评价 46
一、项目对本地区社会影响分析 46
二、项目与本地区互适性分析 46
三、社会风险分析 48
第十四章 结论和建议 49
一、结论 49
二、建议 49