1、1基于 ADC0808 调温报警器设计姓名：学号：指导教师：2目录0 摘要1 绪论2 系统设计方案2.1 任务与要求12.2 方案选择 23 系统硬件设计3.1D/A 转换模块33.1 传感器模块43.3 显示模块54 软件设计与仿真4.1 主程序设计64.2 显示子程序流程图74 3 扬声器程序流程图84.4 报警子程序流程图94.5 仿真软件简介104.6 程序调试11结束语12参考文献附录 A 程序附录 B 仿真原理图附录 C 元器件清单3内容摘要： 本文从硬件和软件两方面介绍了基于 AT89C51 单片机的温度报警系统的设计思路，对硬件原理图和程序框图作了简介的描述。系统选用ADC08
2、08 转换器，仿真时利用可调电阻调节电压进行温度的输入量模拟，当温度低于 60时，扬声器发出报警和绿光报警，当温度高于 160时发出报警和发出红光报警。测量范围在 0250，并能实时显示当前温度值。关键词：AT89C51 单片机，ADC0808,报警 Abstract: in this paper, from two aspects of hardware and software design of AT89C51 single chip microcomputer temperature alarm system based on, the hardware schematic diagr
3、am and program block diagram are introduced to describe. The system used ADC0808 converter, simulation using analog input adjustable resistor voltage regulation of temperature, when the temperature is below 60 , the speaker sends out alarm and light alarm, when the temperature is higher than 160 whe
4、n the alarm and a red alarm. The measuring range of 0 - 250 , and the real-time display of the current temperature.Keywords: AT89C51 microcontroller, ADC0808 alarm451 绪论温度控制系统广泛应用于社会生活的各个领域 ,如家电、汽车、材料、电力电子等 ,常用的控制电路根据应用场合和所要求的性能指标有所不同 , 在工业企业中,如何提高温度控制对象的运行性能一直以来都是控制人员和现场技术人员努力解决的问题。这类控制对象惯性大,滞后现象严重
5、,存在很多不确定的因素,难以建立精确的数学模型,从而导致控制系统性能不佳,甚至出现控制不稳定、失控现象。传统的继电器调温电路简单实用 ,但由于继电器动作频繁 ,可能会因触点不良而影响正常工作。控制领域还大量采用传统的 PID 控制方式,但 PID 控制对象的模型难以建立,并且当扰动因素不明确时,参数调整不便仍是普遍存在的问题。而采用数字温度传感器 DS18B20，因其内部集成了 A/D 转换器，使得电路结构更加简单，而且减少了温度测量转换时的精度损失，使得测量温度更加精确。数字温度传感器 DS18B20 只用一个引脚即可与单片机进行通信，大大减少了接线的麻烦，使得单片机更加具有扩展性。由于 D
6、S18B20 芯片的小型化，更加可以通过单跳数据线就可以和主电路连接，故可以把数字温度传感器 DS18B20 做成探头，探入到狭小的地方，增加了实用性。更能串接多个数字温度传感器 DS18B20 进行范围的温度检测。2 系统设计2.1 设计任务与要求设计一款基于 AT89C51 单片机的温度报警器。利用可调电阻调节电压作为模拟温度的输入量，当温度低于 60时，扬声器发出报警和绿光报警，当温度高于 160时，发出报警和红光报警。测量的温度范围在 0250，并能实时显示当前温度值。2.1 方案选择目前使用的接触式比较多，主要有热点式传感器，把温度变化转换为电阻变化的叫做热电阻传感器，把温度变化转换
7、为热电势变换的叫做热电偶传感器。方案一：热电阻传感器具有高温系数，高电阻率，物理特性稳定，良好的线性输出等优点。方案二：热电偶传感器具有结构简单，测量范围广，热惯性小，精准度高，输出信号远等优点，但价格比较高。方案三：新型可编程温度传感器 DS18B20，精度高，成本低，易于采集信号。利用热电偶或热电阻作为温度传感器，这类传感器至仪表之间通常要用专用的温度补偿导线，而温度补偿导线的价格比较高，并且线路太长会影响到测量的精度，这是直接以模拟量形式进行采集的不可避免的问题。采用新型可编程温度传感器 DS18B20 进行温度检测可以避免热电阻或热电偶作为温度传感器所 造成的测量精度误差过大等问题，同
8、时 DS18B20 只需要一个 I/O 口便可以6进行 通信，它可以以更低的成本和更高的精度实现温度的检测，所以我们选择了方案三。3 系统硬件设计3.1 显示模块数码显示模块电路如图 8 所示。显示部分选用的是 7seg-mpx4-cc 两片 7 段共阴数码管。单片机的 P00P07 分别接数码管的 ADP 口，P20、P21 分别接数码管 1、2 接口，分别控制第一片和第二片的暗亮。外加上拉电阻加强驱动能力，使数码管更亮。3.2D/A 转换模块D/A 转换模块如图 5 所示，由数模转换器 DAC0808 和运放 TL082 构成。DAC0808 芯片是一个 8 位 D/A 转换器，有 8 个
9、数码输入端，1 个模拟输出端，能将控制电路输出的 8 位二进制数字量转换成模拟量的输出。P2 口与 DAC0808 的输入端相连，通过 D/A 转换电路将输入的数字量转为模拟量，通过 TL082 运算放大器输出实际的电电压表读出。DAC0808 引脚图如图 6 所示。DAC0808 各引脚功能如表 1 所示。图 1 DAC0808 引脚图7DAC0808 的 COMP 引脚的作用为通过调节外接电阻，以达到改善放大器的性能和输出电压。运放输出电压为式中，V REF为外接参考电压，D 7D O为 8 位输入数字量。当输入数字量在0000000011111111 之间变化时，其对应的输出模拟电压 U
10、1 在 0-V REF之间，电压分辨率为：V=5V/(28-1)=19.6mV。表 1 DAC0808 的引脚功能引脚 功能 引脚 功能D7-D0 8 根数据输入线，D 7为最高位COMP 补偿端IO 电流输出线（由外向内流） VLC 阈值控制输入端VREF()、 VREF()参考电压输入端 IN- 反相输入端VCC、VSS 电源输入端 IN+ 同相输入端GND 模拟地 Io 输出端VCC-、VCC+ 正负电源供应端3.3 传感器模块 本项目的传感器模块采用了 DS18B20 芯片。传统的温度检测可以使用热敏电阻作为温度敏感元件，热敏电阻主要优点是成本低，但需后续信号处理电路，而且可靠性相对较
11、差，准确度和精度都较低。美国 Dallas 公司最新推出的DS18B20 数字式温度传感器，与传统的热敏电阻温度传感器不同，它能够直接读出被测温度，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，可以分别在 93.75ms 和 750ms 内将温度值转化 9 位和 12 位的数字量。因而使用 DS18B20 可使系统结构更简单，可靠性更高。芯片的耗电量很小，从总线上“偷”一点电存储在片内的电容中就可正常工作，一般不用另加电源。最可贵的是这些芯片在检测点已把被测信号数字化了，因此在单总线上传送的是数字信号，这使得系统的抗干扰性好、可靠性高、传输距离远。 系统有如下特点： （1）
12、单线接口，只有一根信号线与 CPU 连接单总线器件，具有线路简单，体积小的特点； （2）不需要备份电源，可通过信号线供电，电源电压范围从 3.35V ； （3）传送串行数据，不需要外部元件； （4）温度测量范围从-55+125，-10 +85时测量精度为0.5； 8（5）通过编程可实现 912 位的数字值读数方式（出厂时被设置为 12 位） ；（6）零功耗等待； （7）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，如环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等4 软件设计与仿真本系统程序包括主程序、发送数据子程序、接收命令子程序等。主程序用
13、于系统初始化，子程序调度等。发送键码子程序用于将缓冲区键的接通码或断开码发送给单片机接口。发送数据子程序用于将数据发给单片机接口。4.1 主程序设计主程序通过控制程序来判断控制报警子程序和发声子程序。主程序流程图如图 9 所示。调用报警子程序开始启动 ADC0808 转换是否转换完毕？调用显示子程序计算温度百位、十位和个位数值OE 有效读取ADC0808N图 2 主程序流程图、4.2 显示子程序流程图数字显示电路主要是采用的四位共阴极的数码管和 74LS164 芯片组成。共阴极的数码管是由八个 LED 按不同的方式将其阴极接在一起构成，根据其亮9灯的情况可以读出对应的数字和符号，该数据情况主要
14、是由阳极端输入的信号来控制。74LS164 芯片有十四个引脚其中的七号引脚和十四号引脚分接地和电源的正极。八号引脚接上时钟脉冲信号.8 位串入，并出移位寄存器.时钟 (CP) 每次由低变高时，数据右移一位，输入到 Q0， Q0 是两个数据输入端（DSA 和 DSB）的逻辑与，它将上升时钟沿之前保持一个建立时间的长度。 主复位 (MR) 输入端上的一个低电平将使其它所有输入端都无效，同时非门控串行数据输入。如图 3 所示开始位选个位 L E D 数码管送个位显示代码至显示端口 P 0延时 5 m s位选十位 L E D 数码管送十位显示代码至显示端口 P 0延时 5 m s位选百位 L E D
15、数码管送百位显示代码至显示端口 P 0延时 5 m s子程序返回图 3 显示子程序流程图4.3 4SOUNDER 扬声器发声子程序流程图10开始P 3 . 7 取反是否发低音 ？装发低音调初值装发高音调初值关闭定时器中断返回YN4.4 报警子程序流程图：用 ADC0808 作为温度调节器，当调节温度60或160时报警灯闪烁，且发出不同频率的声音。如图 4开始读取温度值判断温度是否低于 6 0 度 ？报警发低音 ， L E D 低亮判断温度是否高于 1 6 0 度 ？报警发高音 ， L E D 高亮返回YN报警灯关闭 L E D 全灭YN图 4 报警子程序流程图4.5 仿真软件简介Proteus
16、 是英国 Labcenter 公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows 操作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路，该软件的特点是：（1）实现了单片机仿真和 SPICE 电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232 动态仿真、I2C 调11试器、SPI 调试器、键盘和 LCD 系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。（2）支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有：ARM7(LPC21xx)、 8051/52 系列、AVR 系列、PIC10/12/16/18 系列、HC11
17、系列以及多种外围芯片。（3）提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如Keil C51 uVision2、MPLAB 等软件。（4）具有强大的原理图绘制功能。总之，该软件是一款集单片机和 SPICE 分析于一身的仿真软件，功能极其强大。Proteus7.5 是目前最好的模拟单片机外围器件的工具，可以仿真 51 系列、AVR、PIC 等常用的 MCU 及其外围电路（如 LCD、RAM、ROM、键盘、马达、LED、AD/DA、部分 SPI 器件、部
18、分 IIC 器件等）。软件编译采用 KEIL C51 软件，Keil C51 是美国 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容单片机 C 语言软件开发系统，与汇编相比，C 语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。用过汇编语言后再使用 C 来开发，体会更加深刻。Keil C51 软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全 Windows界面。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到 Keil C51 生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。4.6 系统调试在调
19、试过程中主要是对程序的修改，特别是显示子程序。开始时，调整输入，看数码显示的数值，改变电阻值即改变温度，看数码显示的数值是否正确。在看扬声器发声时的温度值是否和实验设定的相符，还要检测发光二极管的发光情况。12结束语通过这次毕业设计，让我复习了很多学过的旧知识，同时锻炼了自己的动手能力和查阅资料。尤其是解决在实际中解决排查问题的能力。1.通过这次的设计，我熟悉了使用 Protel 的技巧，学会了制作电路板的一些技巧，并且熟悉了如何选购使用电子元器件。2.在设计中，我学到了如何使用 C 语言对单片机进行编写程序，熟悉了使用 KEIL C 软件，并且加深了对单片机的编程技巧。3.在做这个设计的过程
20、中，我遇到了不少的问题。这锻炼了我筛选、查阅资料，并将理论结合到自己的设计中的能力。一步一步的排除故障原因，找到故障的原因并解决故障。4.这次的设计使我对模拟电子、数字电子知识加深了了解，尤其是在对电路进行调试的时候，出现了很多这些方面的问题，通过对以往知识的复习巩固，将问题解决。这次设计使我更加懂得了自己所学知识是多么的有限，自己的各个方面都需要再加强。而我们要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践；才能使自己不被社会淘汰。在这次设计中，也要感谢同组的同学的帮助，相互讨论中也使我学习了他们不同的思考方式，训练了我的团队合作能力，使我明白了团体合作是很重要的。总之，在这次课程设计
21、过程中，我既学习到了模电知识，又学到了许多书本之外宝贵的分析动手能力。与其临渊羡鱼，不如退而结网。这次模电课程设计给我的最大的印象就是如果自己有了兴趣，就动手去做，困难在你的勇气和毅力下是抬不了头的。这次的设计有很多的不足，和市场上的产品有一定的差距，工作时，温度测量范围为 0160。当温度达到预定值时，立刻发出报警信号，从而防止13因温度升高或过低带来的不必要的损失。数码管显示部分的部分还可以使用1602 显示屏代替等，还可以做得更好，还请老师同学们提出宝贵意见！这种温度报警器结构简单。参考文献1 赵亮.单片机 C 语音编程与实例M.北京：人民邮出版社，2004.2 王幸之 钟爱琴. AT8
22、9 系列单片机原理与接口技术M.北京：北京航空航天大学出版社，2004.3 梅笙，李玮.基于 AT89C52 控制的数控直流电流源的设计J.电子测试，2007（2）：19-23.4 潘新，民王，燕芳微型计算机控制技术M电子工业出版社，2003 年5 李钟实实用电子报警器精选百例M北京：科技技术文献出版社，2002 年6 陈爱弟Protel99se 实用培训教程M人民邮电出版社，2012 年。7 阎石数字电子技术基础M高等教育出版社，1998 年8 童诗白模拟电子技术基础M高等教育出版涉，1998 年9 彭立，张建洲，王少华自适应温度控制系统的研制J东北师大学报(自然科学版),2009,(01)
23、 10 徐士良C 语言程序设计教程M北京：人民邮电出版社，2011 年11 Brian W. Kernighan.The C Programming Language. Prentice Hall 14PTR,200912 Janice Mazidi.8051 Microcontroller and Embedded Systems. Prentice Hall,199913 14 15 16 附录 A 程序#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar code DSY_CODE =0x3f,0x06,0x
24、5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f; uchar Temperature =0,0,0;sbit ST= P25;sbit OE= P27;sbit EOC =P26；sbit CLK =P24;sbit H_LED=P30;sbit L_LED=P31;sbit BEEP = P37;uchar t=0;void DelayMS(unit x)uchar i;while(x-)for(i = 0;i 160)TR1 = 1; H_LED = !L_LED; elseTR1 = 0; H_LED = L_LED = 1; break;void T0_IN
25、T() interrupt 1CLK = CLK;void T1_INT() interrupt 3 TL1 = (65536 -1000) % 256;BEEP = BEEP; if (+t !=150 ) return; else if (+t !=60 ) return; t = 0;DelayMS(20); 16附录 B 仿真原理图17附录 C 元器件清单器件 数量 封装价格（元）厂家ADC0808 1 双列直插式 4.5 深圳市海乐科电 子有限公司LED 2 双列直插式 1.5 海森鸿达电子排阻（4.7k） 1 直插式 0.13 深圳市海乐科电 子有限公司电阻（5k） 3 直插式 0.05 深圳市博尔瑞电 子晶振器 1 直插式 0.21 深圳市博尔瑞电 子电容（10uF） 1 直插式 0.05 深圳市海乐科电子有限公司电位器 1 直插式 1 平乡县京联电子7 段 4 位数码管 1 双列直插式 3.2 深圳市金叶电子 有限公司电容（220n） 1 直插式 0.05 深圳市海乐科电 子有限公司电容（33p） 2 直插式 0.05 深圳市海乐科电 子有限公司数字电压表 1电阻（1k） 1 直插式 0.05 深圳市博尔瑞电 子开关 1 直插式 0.5 深圳市博尔瑞电 子
