基于AT89C51單片機(jī)溫度報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作

ID:331034 · 發(fā)表于 2018-5-16 09:57

一、摘要
我們介紹的是一種基于單片機(jī)控制的數(shù)字溫度報(bào)警，本溫度系統(tǒng)具有多功能性，即可以當(dāng)數(shù)字溫度計(jì)使用，顯示當(dāng)前環(huán)境溫度，又可以作為報(bào)警器使用，設(shè)置報(bào)警溫度，當(dāng)溫度不在設(shè)置范圍內(nèi)時(shí)，可以報(bào)警，并采取措施使溫度下降。
該溫度報(bào)警系統(tǒng)控制器使用單片機(jī)AT89C51，測(cè)溫傳感器使DS18B20，用2位共陽極LED數(shù)碼管,實(shí)現(xiàn)溫度顯示,能準(zhǔn)確達(dá)到以上要求。
二、設(shè)計(jì)方案
1、方案一
由于本設(shè)計(jì)是測(cè)溫電路，可以使用熱敏電阻之類的器件利用其感溫效應(yīng)，在將隨被測(cè)溫度變化的電壓或電流采集過來，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后，就可以用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測(cè)溫度顯示出來，這種設(shè)計(jì)需要用到A/D轉(zhuǎn)換電路，感溫電路比較麻煩。
2、方案二
進(jìn)而考慮到用溫度傳感器，在單片機(jī)電路設(shè)計(jì)中，大多都是使用傳感器，所以這是非常容易想到的，所以可以采用一只溫度傳感器DS18B20，此傳感器，可以很容易直接讀取被測(cè)溫度值，進(jìn)行轉(zhuǎn)換，就可以滿足設(shè)計(jì)要求。
從以上兩種方案，很容易看出，采用方案二，電路比較簡(jiǎn)單，軟件設(shè)計(jì)也比較簡(jiǎn)單，故采用了方案二。
溫度報(bào)警系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)方框圖如圖1所示


三、模塊功能分析
1、單片機(jī)主板電路
單片機(jī)AT89C51具有低電壓供電和體積小等特點(diǎn)，該模塊包括中央處理CPU -AT89C51、時(shí)鐘電路及復(fù)位電路；2、DS18B20溫度傳感器與單片機(jī)的接口電路
DS18B20溫度傳感器是美國DALLAS半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測(cè)溫元件相比，它能直接讀出被測(cè)溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)９～１２位的數(shù)字值讀數(shù)方式。
DS18B20是采用電源供電方式，此時(shí)DS18B20的1腳接地，2腳作為信號(hào)線，3腳接電源。
該電路完成了信號(hào)的采集、轉(zhuǎn)換和傳輸。
圖4
3、上下限報(bào)警調(diào)整電路
分別調(diào)整溫度的上下限報(bào)警設(shè)置，有“+“、”“-”、“確定”等鍵
圖5上下限報(bào)警調(diào)整電路

4、溫度顯示電路
顯示當(dāng)前測(cè)得的溫度，數(shù)碼管采用74LS247驅(qū)動(dòng)
5、報(bào)警電路
當(dāng)環(huán)境溫度超過設(shè)定溫度時(shí)，蜂鳴器鳴叫，紅燈點(diǎn)亮，發(fā)生報(bào)警；當(dāng)人員發(fā)現(xiàn)警報(bào)時(shí)，可按圖8中的按鈕，暫時(shí)中斷蜂鳴器的鳴叫。6、控制電路
  該電路的作用是：當(dāng)測(cè)量溫度超過設(shè)定溫度時(shí)，小風(fēng)扇以下轉(zhuǎn)動(dòng)，加快儀器散熱，使溫度保持在設(shè)定溫度以下。
圖9控制電路
四、整體構(gòu)造及功能
整體電路圖如下：
實(shí)現(xiàn)的總體功能：
l 實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境溫度的測(cè)量和顯示
l 能通過按鍵設(shè)置報(bào)警溫度
l 溫度超過設(shè)置值時(shí)，產(chǎn)生光聲報(bào)警
l 報(bào)警同時(shí)系統(tǒng)自帶小風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)以降低溫度
主程序
主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時(shí)顯示、讀出并處理DS18B20的測(cè)量的當(dāng)前溫度值，溫度測(cè)量每1s進(jìn)行一次。這樣可以在一秒之內(nèi)測(cè)量一次被測(cè)溫度，其程序流程見下圖所示

附錄：
源程序
/*******************************************************************/
/*溫度報(bào)警器*/
/*******************************************************************/
#include<reg51.h>
#include<intrins.h>
#define uchar unsigned char
#define Tube P0                      //數(shù)碼管端口
#define Key P1                      //鍵盤端口
sbit DQ = P1^4;                      //溫度傳感器DS18B20數(shù)據(jù)傳輸端
sbit BUZZER = P1^5;                      //蜂鳴器端口
sbit RUN = P1^6;                         //運(yùn)行指示燈端口
sbit SET = P1^7;                         //設(shè)置指示燈端口
sbit Feng = P3^3;                      //風(fēng)扇端口
bit Status;                         //設(shè)置狀態(tài)標(biāo)志位
bit Warning;                            //警報(bào)標(biāo)志位
bit Int;                               //外部中斷標(biāo)志位
uchar OP1L;                         //原P1端低4位狀態(tài)
uchar NP1L;                         //現(xiàn)P1端低4位狀態(tài)
uchar FinT;                         //最終測(cè)得溫度
uchar LimT;                         //警報(bào)溫度下限
uchar Count;                            //定時(shí)器計(jì)數(shù)
/*******************************************************************/
#include"Delay.h"
#include"Display.h"
#include"Initialize.h"
#include"Error.h"
#include"KeyScan.h"
#include"Measure.h"
#include"Interrupt.h"
/*******************************************************************/
/*主程序*/
/*******************************************************************/
void main()
{
Initialize();                      //初始化
do{                                  //開機(jī)自檢，跳過默認(rèn)初始的85℃
      Measure();
}while( FinT == 0X55);
while(1){
      KeyScan();                      //鍵盤掃描
      Measure();                      //獲取測(cè)量溫度
      Display();                      //顯示
}
}
/*******************************************************************/
/*初始化*/
/*******************************************************************/
void Initialize()
{
Status = 0;                      //初始化設(shè)置狀態(tài)標(biāo)志位
Warning = 0;                         //初始化警報(bào)標(biāo)志位
BUZZER = 1;                      //初始化蜂鳴器狀態(tài)
RUN = 0;                            //初始化運(yùn)行指示燈
SET = 1;                            //初始化設(shè)置指示燈
Feng = 1;                            //初始化風(fēng)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;                         //初始化警報(bào)溫度下限為27℃
Count = 0X00;                      //初始化定時(shí)器計(jì)數(shù)單元
EA = 1;                         //開總中斷
EX0 = 1;                            //開外部中斷0中斷允許
IT0 = 1;                            //設(shè)置外部中斷0為邊沿觸發(fā)方式
}
/*******************************************************************/
/*溫度測(cè)量*/
/*******************************************************************/
void InitDS18B20();                      //初始化DS18B20
void WriteDS18B20( uchar ch );       //寫DS18B20數(shù)據(jù)
uchar ReadDS18B20();                   //讀DS18B20數(shù)據(jù)
void Measure()
{
uchar TemH;                      //保存?zhèn)鞲衅靼l(fā)送數(shù)據(jù)高8位
uchar TemL;                      //保存?zhèn)鞲衅靼l(fā)送數(shù)據(jù)低8位
InitDS18B20();
WriteDS18B20( 0XCC );          //跳過ROM
_nop_();
InitDS18B20();
WriteDS18B20( 0XCC );          //跳過ROM
_nop_();
WriteDS18B20( 0X44 );          //發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換指令
Delay1ms( 25 );
Delay1ms( 25 );
Delay1ms(25 );
Delay1ms( 25 );                //等待1s轉(zhuǎn)換
InitDS18B20();
WriteDS18B20( 0XCC );          //跳過ROM
WriteDS18B20( 0XBE );          //發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換指令
TemL = ReadDS18B20();                //讀低位溫度值
TemH = ReadDS18B20();                //讀高位溫度值
Delay1ms( 2 );

TemH = ( TemH<<4 )|( TemL>>4 );    //保留溫度值整數(shù)部分

FinT = TemH;
if( FinT > LimT ){             //判斷是否警報(bào)
      Warning = 1;
}
else{
      Warning = 0;
}
}
uchar ReadDS18B20()                      //讀DS18B20數(shù)據(jù)
{
uchar ch;
uchar q ;
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 );
}
void WriteDS18B20( uchar ch )       //寫DS18B20數(shù)據(jù)
{
uchar i;
for( i=0; i<8; i++ )
{
      DQ=0;
      Delay15us( 1 );
      DQ = ch & 0X01;
      Delay15us( 3 );
      DQ = 1;
      ch = ch >> 1;
      _nop_();
}
}
void InitDS18B20()                   //初始化DS18B20
{
DQ = 0;
Delay15us( 33 );                   //至少延時(shí)480us
DQ = 1;
Delay15us( 10 );                   //至少延時(shí)100us
}
/*******************************************************************/
/*顯示*/
/*******************************************************************/
void  Display()
{
uchar T;

if( Status == 1 ){             //判斷狀態(tài)
      T = LimT;
}
else{
      T = FinT;
}

T = T % 10 + T / 10 *16;       //將2進(jìn)制碼轉(zhuǎn)化為BCD碼
Tube = T;                            //數(shù)碼管顯示
RUN = Warning;                   //運(yùn)行指示燈顯示
BUZZER = !Warning ||Int;       //蜂鳴器
Feng = !Warning;                   //風(fēng)扇
SET = !Status;                   //設(shè)置指示燈顯示
Delay1ms( 20 );
}
/*******************************************************************/
/*鍵盤掃描*/
/*******************************************************************/
void KeyScan()
{
NP1L = Key;                      //讀取按鍵狀態(tài)
NP1L = NP1L &0X0F;
NP1L = NP1L ^ 0X0F;

if( NP1L != OP1L ){
      switch(NP1L){                   //判斷按鍵
         case 0X01:                   //按鍵為“設(shè)置”
            Status = 1;          //進(jìn)入設(shè)置狀態(tài)
            break;
         case 0X02:                   //按鍵為“+1”
            if( Status== 1){       //判斷是否為設(shè)置狀態(tài)
               LimT++;          //警報(bào)溫度下限+1
               LimT =LimT % 100; //超過99清零
               Delay1ms(255);
            }
            else{
               Error();
            }
            break;
         case 0X04:                   //按鍵為“-1”
            if( Status== 1){       //判斷是否為設(shè)置狀態(tài)
               LimT--;          //警報(bào)溫度下限-1
               if(LimT < 0 ){
                     LimT = 0X63;    //低于0變?yōu)?9
               }
               Delay1ms(255);
            }
            else{
               Error();
            }
            break;
         case 0X08:                   //按鍵為“確認(rèn)”
            Status = 0;          //返回測(cè)溫狀態(tài)
            break;
         default:                      //多鍵按下
            Error();                //出錯(cuò)復(fù)位
            break;
      }
      NP1L = 0X00;                   //重新初始化
}
}
/*******************************************************************/
/*中斷服務(wù)*/
/*******************************************************************/
void Int0( void ) interrupt 0
{
Int = 1;                            //外部中斷標(biāo)志位置1
EX0 = 0;                            //關(guān)外部中斷0中斷允許
TMOD = 0X01;                         //設(shè)置定時(shí)器0工作在模式1
TH0 = 0X3C;
TL0 = 0XB0;                      //為T0賦初值，令其定時(shí)50ms
Count = 0X3C;                      //設(shè)置計(jì)數(shù)次數(shù)
ET0 = 1;                            //開T0中斷允許
TR0 = 1;                            //開T0中斷
}
/*******************************************************************/
void Timer0( void ) interrupt1
{
if( Count == 0 ){                   //判斷定時(shí)計(jì)數(shù)是否結(jié)束
      ET0 = 0;                         //關(guān)T0中斷允許
      TR0 = 0;                         //關(guān)T0中斷
      Int = 0;                         //外部中斷標(biāo)志位置0
      EX0 = 1;                         //開外部中斷0中斷允許
}
else{
      TL0 = 0XB0;                   //重新賦T0初值
      TH0 = 0X3C;
      Count --;                      //定時(shí)計(jì)數(shù)減1
}
}
/*******************************************************************/
/*延遲函數(shù)*/
/*******************************************************************/
void Delay15us( uchar n )          //延遲n*15us
{
do{
      _nop_(); _nop_();_nop_();
      _nop_(); _nop_();_nop_();
      _nop_(); _nop_();_nop_();
      _nop_(); _nop_();_nop_();
      _nop_();
      n--;
}while( n );
}
void Delay1ms( uchar delay )       //延遲delay*1ms
{
uchar i;
while( delay-- )
{
      for( i=0; i<124; i++);
}
}
/*******************************************************************/
/*報(bào)錯(cuò)復(fù)位*/
/*******************************************************************/
void Error()
{
Tube = 0XAA;                         //出錯(cuò)顯示
BUZZER = 0;                      //鳴蜂鳴器
RUN = 1;                            //LED警報(bào)
Delay1ms( 255 );                   //延遲
Delay1ms( 255 );
Delay1ms( 255 );
Delay1ms( 255 );
Delay1ms( 255 );
( *(void(*)())0 )();                //軟復(fù)位
}

ID:421519 · 發(fā)表于 2018-11-6 09:35

為什么初始化 Initialize和測(cè)量程序編譯錯(cuò)

ID:401656 · 發(fā)表于 2018-12-1 21:16

#include"Delay.h"
#include"Display.h"
#include"Initialize.h"
#include"Error.h"
#include"KeyScan.h"
#include"Measure.h"
#include"Interrupt.h"

這個(gè)不能打開呀，，是換成void函數(shù)嗎？

ID:401656 · 發(fā)表于 2018-12-18 20:48

_nop_(); 這個(gè)是什么啊

ID:401656 · 發(fā)表于 2018-12-24 16:02

沒有仿真嗎？？急求仿真啊

ID:853241 · 發(fā)表于 2020-12-2 17:42

祁醉醉發(fā)表于 2018-12-18 20:48
_nop_(); 這個(gè)是什么啊

空操作，空占機(jī)器周期

ID:991726 · 發(fā)表于 2021-12-15 22:18

有原理圖嗎 protues那種

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基于AT89C51單片機(jī)溫度報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作