一种热敏电阻式传感器的应用设计.doc

1、2课程设计说明书 摘要本设计基于单片机DS18B20的数字式室内温度控制系统，控制程序主要包括主程序、读出温度子程序、按键子程序、控制风机子程序等。通过按钮在实测温度和预设温度之间相互显示，当实测温度达到预设温度上限时报警，同时启动风机。关键词：单片机 热敏传感器 恒温 数码管 第 14 页课程设计说明书 目录1 、设计任务分析.32、 室内温度报警控制系统设计.32.1 硬件设计.3 2.1.1单片机及其外围电路设计.4 2.1.2 LED数码管显示.5 2.1.3 按键设计.6 2.1.4 DS18B20温度传感器设计.7 2.1.5 继电器风机控制设计.7 2.1.6 报警装置.72.2

2、软件设计. .8 2.2.1 LED数码管显示. .8 2.2.2 按键设计程序.9 2.2.3 DS18B20程序.10 2.2.4 继电器及风机控制.11 2.2.5 蜂鸣器程序设计.122.3 系统调试.12总结.13致谢.14参考文献.15室内温度报警控制系统设计1、设计任务分析分析本设计的要求：这里需要做到有以下几个模块：CPU、温度测量温度、键盘模块、温度显示模块、报警模块等六个模块。其系统结构框图如图1所示：图1 系统结构框图CPU：这里CPU的选择是很多的，可以使用51系列、PIC、DSP甚至ARM等，考虑到使用的简单以及能够就地取材，所以选择手里有的STC89C52这款51系

3、列的单片机1。温度测量温度：这里使用温度传感器测量温度，需要将测量的温度送给CPU，考虑到与上面所选的的那片机兼容的单片机，这里使用大家比较熟悉的而且用的比较多的DS18B202。键盘模块：按钮设计用来调节预设温度，有调节加温，调节减温，同时还要考虑的，预设温度与实际温度之间还有有个切换。温度显示模块：CPU计算出来的温度值需要将其显示出来才能更加明显的熟悉实际温度和预设的温度，这里可以采用12864或1206的LCD液晶屏，也可以采用数码管显示。报警装置：温度达到上限时就报警，采用可以发出声音的装置就行了，考虑到能够与单片机兼容，所以就用简单的蜂鸣器就够用了。风机：风机用来控制温度，若温度高

4、了，就打开风机，如果温度低了，就关闭风机。2、室内温度报警控制系统设计单片机接收温度传感器接收到的数据，单片机处理好数据之后就送给显示端，如果实际温度与预设温度之间的比较，通过比较值来控制风机的运作。2.1硬件设计首先，考虑到实验的方便，这里使用的单片机实验板，其硬件已经固定了，这里用的就是这个实验板上所有已有的固定接线了的硬件部分，而且实验板上的某些部分可以不用了。硬件由四部分组成，有单片机及其外围电路、LED数码管显示部分、键盘部分以及温度传感器部分。单片机及其外围电路由11.0592MHZ晶振加上两个30pf的瓷片电容接地；单片机的复位端经电阻下拉接地，然后按钮和电解电容并联接电源；同时

5、P0口接10K排阻上拉。LED显示模块这里可以选择1602或12864的液晶显示屏，同时也可以选择使用数码管，考虑到自己操作的方便所以这里选择用数码管来显示。按键设计模块，考虑到实验板上有四个按钮，分别接单片机P32、P33、P34、P35端口，而且这里的P33已经同DS18B20的数据DQ端连接上了，所以这里只用剩余的三个按钮。温度传感器设计模块，考虑到DS18B20的构造简单，用法灵活，所以使用它来测量温度。其接线简单，使用方便。报警装置使用一个能发出声音的简单元件就行了。考虑到直接能够与所选用的单片机能够兼容，所以选用直流5V的蜂鸣器。2.1.1单片机及其外围电路设计单片机及其外围电路设

6、计硬件电路图如图2所示：图2 单片机及其外围电路图2中单片机所用的晶振为11.0592MHZ，所用的单片机就是实验板上的单片机，其中单片机的P0口接10K的上拉电阻3。2.1.2 LED数码管显示这里我们用的是数码管显示温度，硬件设计如图3和图4所示：图3 LED控制电路图4 LED显示电路通过单片机P26引脚控制一个三极管来控制五个数码管的显示，同时每个数码管都是分别由单片机的P20、P21、P22、P23、P24引脚控制，同时数码管的八个脚分别接P0对应的八个脚4。2.1.3 键盘模块实验板上有四个按钮，其设计电路图如图5：图5 按键设计因为P33这个引脚已经用在温度传感器上了，所以这里只

7、用到了K1、K3、K4这三个按钮，K1用来在环境温度显示和预设温度显示之间的切换，K3用来增加预设温度，K4用来减小预设温度。考虑到硬件消抖的复杂，这里就没有用到硬件消除抖动，所以后面软件部分用软件消抖5。2.1.4 DS18B20温度传感器设计DS18B20共有三个引脚，分别是VCC、DQ、GND，两个电源引脚和数据端6，温度传感器DS18B20的硬件接线图如图6所示：图6 DS18B20传感器电路硬件电路2.1.5 继电器风机控制设计通过单片机控制继电器的通断达到控制风机的运作，继电器控制硬件接线图如图7所示7：图7 继电器风机控制硬件接线图2.1.6 报警装置通过单片机P37控制三极管控

8、制蜂鸣器，报警装置硬件接线图如图8所示：图8 报警装置硬件接线图2.2软件设计2.2.1 LED数码管显示实验板上共有五个数码管，这里使用实验板上的后四个数码管，前三个显示温度值(其中个位显示带小数点)，最后一个数码管显示温度符号“”8。LED显示程序流程图如图9所示：图9 LED显示流程图2.2.2 按键设计程序三个按键，一个功能按键，一个增温按键，一个减温按键，功能按钮选择是显示预测温度还是预设温度。按键设计程序流程图如图10：图10 按键设计程序流程图因前面没有使用硬件电路进行按钮防抖动，所以这里使用软件消抖，消抖流程图如图11所示9：图11 按钮消抖程序流程图2.2.3 DS18B20

9、程序DS18B20程序流程图如图12所示：图12 DS18B20程序流程图2.2.4 继电器及风机控制风机控制路程图如图13所示：图13 风机控制路程图2.2.5 蜂鸣器程序设计当实际温度达到预设温度的上限的时候就报警，其报警流程图如图13：图13 报警流程图2.3 系统调试硬件这里所用的是单片机实验板，接上电源线然后接上串口线，上电后烧写一个.HEX文件进入单片机，测试单片机能否烧写正常。接上DS18B20，然后烧入写好的程序，如果能够达到如下的结果10：烧写程序之后就显示当前环境下的温度，通过按钮K1，调节预设温度与环境温度显示之间的调换，此按钮可以在实测温度与预设温度之间的调换。显示实测

10、温度时加温减温按钮不能用，当调到预设温度时，显示的是预测温度(初始化时为25)，这时调节加温减温按钮可以调节预设温度。当实际温度达到预设值时，报警器报警。当达到这些效果时，就证明了调试成功。 总结两个星期的单片机课程设计又快告一段落了，在这短短的两个星期里，却留下了很多难忘的回忆，同学们相互帮助研究问题，老师诲人不倦的教导，都是我们大学生活中美好的回忆。虽然这些东西以前也接触过，但是真正又重新来一次还是感觉不同。但是为了课程设计我们还是需要将以前的心态撇开，重新接受它，将它作为一个新的任务展开。论文一直是我的弱项，我也想借这个机会学习一下论文的编写，毕竟以后的学习还是离不开这个论文的书写的，所

11、以还是需要老师的孜孜不倦的教导！最后，再次向所有关心支持指导帮助过我完成论文的老师和同学，表示最诚挚的谢意！致谢非常感谢杨全玖老师的指导！因为我们都是课程设计做的不多，对课程设计了解不是很全面，比较迷茫。但是老是总是不厌其烦的为我们一遍一遍讲解，直到我们听懂为止。老师还给出一个模版供我们参考。特别是老师针对我们做课程设计不太熟练的情况，对于实验报告怎么写给与了仔细的指导，包括页面的布局，字体的大小、类型等等一些很小的细节都一一点出来，这让我们感觉非常亲切。经过我一个星期的努力，报告终于完成的时候心里很有成就感！同时也非常感谢帮助过我的同学们，正是有这样一群可爱的同学的帮助，我才能完成任务。特别

12、是我们小组内的组长和同学们，让我明白了团队合作的重要性，培养了我团队合作的能力！第 0 页课程设计说明书 参考文献1 贾秀美.数字电路实践技术（第一版）.中国科学技术出版社，2000. 2 王毓银.脉冲与数字电路（第三版）.高等教育出版社，1999. 3 路勇.电子电路实践及仿真（第一版）.清华大学出版社，2004. 4 岳怡.数字电路与数字电子技术（第一版）.西北工业大学出版社，2001. 5 刘常澍.数字逻辑电路（第一版）.国防工业出版社，2002. 6 萧宝瑾.protel 99 SE操作指导与电路设计实例（第一版）.太原理工大学，2004. 7 赵学良，张国华.电源电路M.北京:电子工业出版社,1995. 8 张义申，陆坤等.电子设计技术M.西安: 西安电子科技大学出版.1996. 9 刘君华，智能传感器系统.西安：西安电子科技大学出版.2000. 10 纪树赓，自动显示技术与仪表.3板.北京：机械工业出版社，2008