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1、广西水利电力职业技术学院教学做一他他锦福根什板告目温度检测系统课程名称微机原理系部名称信息工程系级10电子信息摘要本系统以AT89S52为核心，选用符合测量温度范围要求的DS18B20单总线数字温度传感器，DS1302串行时钟芯片，LCDl2864液晶显示器实现液晶显示当前日期、时间、星期和温度。当测量温度超过设定的温度上下限时，启动蜂鸣器和指示灯报警。温度显示稳定，且温度测量误差1C,温度值小数局部保存两位有效数字。设定了整点语音自动播报时间温度。一、方案选择与论证根据竞赛设计任务的总体要求，本系统可以划分为以下个根本模块，针对各个模块的功能要求，分别有以下一些不同的设计方案：1、温度传感器
2、模块方案一：采用热敏电阻，热敏电阻精度、重复性、可靠性较差，对于检测1摄氏度的信号是不适用的，也不能满足测量范围。在温度测量系统中，也常采用单片温度传感器，比方AD590,LM35等.但这些芯片输出的都是模拟信号,必须经过A/D转换后才能送给计算机，这样就使得测温系统的硬件结构较复杂.另外，这种测温系统难以实现多点测温，也要用到复杂的算法，一定程度上也增加了软件实现的难度。方案二：采用单总线数字温度传感器DS18B20测量温度，直接输出数字信号。便于单片机处理及控制，节省硬件电路。且该芯片的物理化学性很稳定，此元件线形性能好，在0100摄氏度时，最大线形偏差小于1摄氏度。DS18B20的最大特
3、点之一采用了单总线的数据传输，由数字温度计DS1820和微控制器AT89S52构成的温度测量装置,它直接输出温度的数字信号到微控制器。每只DS18B20具有一个独有的不可修改的64位序列号，根据序列号可访问不同的器件。这样一条总线上可以挂接多个DS18B20传感器，实现多点温度测量，轻松的组建传感网络。综上分析，我们选用第二种方案.2、显示模块方案一：采用8位段数码管，将单片机得到的数据通过数码管显示出来。该方案简单易行，但所需的元件较多，且不容易进行操作，可读性差，一旦设定后，很难再参加其他的功能，显示格式受限制，且耗电量大，不宜用电池给系统供电。方案二：采用液晶显示器件，液晶显示平稳、省电
4、、美观，更容易实现题目要求，对后续的功能兼容性高，只需将软件作修改即可，可读性和可操作性强，采用LCDI2864四行三十二个字符的显示，能同时显示日期、时间、星期、温度，还可添加图片，人性化强。综上分析，我们采用了第二个方案。3、时钟实现方案一：采用软件实现，直接用单片机的定时器编程以实现时钟，优点节省硬件，缺点是编程复杂程序运行的每一步都需要时间，从而使准确度降低，且每次从新上电必需重设时钟。方案二：采用专用的时钟芯片实现时钟的记时，专用时钟芯片记时准确，容易控制，可使用电池供电，并且有时间记忆，能够从芯片直接读出日期、时间、星期，更符合题目要求。常用的时钟芯片有DS1302、DS12877
5、o综上分析，我们采用了第二个方案，我们选着用DS1302o4、语音模块方案一：采用ISD4000语音芯片，录音时长2min,只能采用SPl控制模式，功能也比拟单一。方案二：采用ISD1760语音芯片，录音时长可根据震荡电阻调节，有两种控制方式，两种录音输入方式，可通过按键完成录、放、快进、擦除、音量控制、直通放音和复位等功能。SPl模式为单片机控制。综上所述，我们采用ISD1760语音芯片。5、微控制器模块方案一：此方案采用AT89C51八位单片机实现。它内存较小，只有4K字节Flash闪速存储器，128字节内部RA32个I/O口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串
6、行通信口，无在线下载编程功能，也无在线仿真功能。只能通过编程器烧写成以.hex为后缀名的文件。方案二：此方案采用AT89S52八位单片机实现。它内存较大，有8K的字节Flash闪速存储器，比AT89C51要多4K。它可在线编程，可在线仿真的功能，这让调试变得方便。单片机软件编程的自由度大，可通过编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制。而且体积小，硬件实现简单，安装方便。综上所述，我们采用了第二个方案，即AT89S52。二、系统的具体设计与实现1、系统的总体设计方案采用AT89S52单片机作为控制核心对温度传感器DS18B20控制，读取温度信号并进行计算处理，与设定报警限值实时比拟，判断是否报警。
7、同时读取时钟芯片DS1302的时间，并送入液晶显示器LCDl2864显示，控制语音芯片ISD1760整点自动播报时间、温度。系统设计框图如图1所示该模块由AT89S52单片机做为主控制器，AT89S52的EA接高电平，其外围电路提供能使之工作的晶振脉冲、复位按键，四个I/O口分别接8路的单列IP座方便与外围设备连接。当AT89S52芯片接到来自温度传感器的信号以及来自时钟芯片的信号时，其内部程序将根据信号的类型进行处理，并且将处理的结果送到显示模块、报警模块、语音播报模块，发送控制信号控制各模块。该模块的硬件电路如下列图2图2单片机控制模块(2)温度传感器模块DS18B20温度传感器是美国DA
8、LLAS半导体公司最新推出的一种改良型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现912位的数字值读数方式。DS18B20的性能特点如下： 独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信； 多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能； 无须外部器件； 可通过数据线供电，电压范围为3.05.5V; 零待机功耗； 温度以9或12位数字； 用户可定义报警设置； 报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度(温度报警条件)的器件； 负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作；它有64位ROM的结构开始8位是产品类
9、型的编号，接着是每个器件的惟一的序号，共有48位，最后8位是前面56位的CRC检验码，这也是控制多个DS18B20的原因。温度报警触发器TH和TL,可通过软件写入报警上下限。DS18B20可读取温度存放器的9个字节，前两个字节存放的是测得的温度值，低4位为小数局部，最高5位为正负标志位，全O为正，1为负，其余位为整数局部。第三字节为温度报警值存放地址，通过软件可复制到ROM可掉电保存。温度传感模块硬件电路如图3(3)时钟模块该模块的主要功能是向单片机提供时间的信息包括年、月、日、星期及时间。其是由DS1302、晶振、电容等组成。时钟模块电路图如图4图4时钟模块(4)键盘模块本系统中用到八个按键
10、,用Pl的8个I/O接8个独立式按键即可满足需要,软件消抖处理，准确判断去执行相应的程序。键盘功能表表1键盘功能表键号功能SWl功能选择SW2加1SW3减1SW4确定SW5报警停止设置时间流程：在运行状态任何时间按下Sl进入功能选择设置，按S2加1,按S3减L按S4确定返回，温度上下限自定义，当温度报警时，可按S5停止，等待排除障碍。(5)报警模块报警模块的工作原理是当温度传感器检测到的温度高于温度的上限或低于温度的下限设定值时控制单片机IO输出高电平信号促使NPN三极管导通，蜂鸣器发出响声。(6)液晶显示模块1.CD显示模块是对系统的温湿度、车速等的直观显示，LCD液晶采用带字库的12864
11、液晶来显示，液晶显示的优点在于功耗小、显示容量32个字符、稳定和直观。同时可以为扩展模块提供显示的空间。(7)语音播报模块该模块的主要功能是单片机对ISD1760控制，进行录放音，与时钟相结合从而到达整点语音自动播报时间、温度。系统的软件设计1主程序开机判断按键设置时间、设置报警温度），写时间初始值到DS1302,读出当前时间，读出当前温度，判断整点自动报时报温，判断温度报警，时2读出温度子程序读出温度子程序的主要功能是读出RAM中的2字节，在读出时需进行CRC校验，校验有错时不进行温度数据的改写。其程序流程图如图10示四、整体测试经过实际测试,确到一位小数,发温度转换开始音模块可以独立录放音，但在SPI模式下无法使单片机控制语音芯片，无法控制语音自动播报，所以有语音局部没能到达要求。五、结论：本系统设计所用硬件少，采用新型智能温度传感器测量温度，使用专用的时钟芯片，LCD显示屏显示时间温度，电路接口简单，控制方便，人性化、精确度和实用性较强，除了语音局部，其余功能要求都能实现，到达各项参数指标。
