基于52單片機(jī)的溫度監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)

徐雷

（亳州學(xué)院電子與信息工程系，安徽亳州236800）

基于52單片機(jī)的溫度監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)

徐雷

（亳州學(xué)院電子與信息工程系，安徽亳州236800）

在52單片機(jī)最小系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，利用溫度傳感器DS18B20實(shí)時(shí)監(jiān)測周圍環(huán)境溫度，并用LCD12864液晶顯示屏顯示監(jiān)測到的溫度，當(dāng)溫度超過所設(shè)定的范圍時(shí)，蜂鳴器就會(huì)響起，從而達(dá)到報(bào)警的目的。此系統(tǒng)用于學(xué)生實(shí)訓(xùn)難易適度，能達(dá)到理論與實(shí)踐相結(jié)合的目的。

單片機(jī)；溫度監(jiān)測系統(tǒng)；LCD12864

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，溫度在產(chǎn)品的生產(chǎn)中直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量，因此成為產(chǎn)品生產(chǎn)中被實(shí)時(shí)測量的主要參數(shù)之一。為了使理論教學(xué)能夠和實(shí)際生產(chǎn)相結(jié)合，在綜合實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，把溫度監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作作為一個(gè)重要的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，通過這種綜合的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目訓(xùn)練，使學(xué)生更好地掌握硬件電路設(shè)計(jì)、洞洞板焊接、程序設(shè)計(jì)等理論知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生舉一反三的能力，從而達(dá)到理論和生活實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)目的。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

基于52單片機(jī)的溫度監(jiān)測系統(tǒng)綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目主要的功能：通過DS18B20實(shí)時(shí)采集周圍環(huán)境溫度，并把采集到的溫度通過數(shù)據(jù)線傳送給單片機(jī)，單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，通過LCD12864液晶顯示屏實(shí)時(shí)顯示，當(dāng)溫度超過預(yù)先設(shè)置的上下限時(shí)，報(bào)警模塊產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。因此該實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的硬件電路包括52單片機(jī)最小系統(tǒng)、由DS18B20為主要元器件的溫度監(jiān)測模塊、由蜂鳴器為主要元器件的報(bào)警模塊以及由LCD12864液晶顯示屏為主要元器件的溫度顯示模塊等幾個(gè)部分組成。系統(tǒng)原理如圖1所示（見下頁）。

2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

2.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)

單片機(jī)最小系統(tǒng)是指用最少的元器件能夠使單片機(jī)工作起來的最基本的組成電路[1]。本設(shè)計(jì)采用的單片機(jī)最小系統(tǒng)包括單片機(jī)、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路以及電源部分。其中單片機(jī)采用的是STC89C52RC，在單片機(jī)的18和19引腳外接由兩個(gè)22pF的電容C1，C2和11.059 2MHz的晶振構(gòu)成時(shí)鐘電路，在單片機(jī)的第9引腳外接10 uF的電解電容C3，10 kΩ的電阻和按鍵S1構(gòu)成的復(fù)位電路，其原理如圖1（a）所示。

2.2 溫度監(jiān)測模塊

溫度檢測模塊主要是用來實(shí)時(shí)檢測溫度，并把監(jiān)測到的溫度數(shù)據(jù)傳給單片機(jī)，讓單片機(jī)處理。溫度傳感器是溫度監(jiān)測系統(tǒng)中最重要的部分，決定了溫度的精度和測量范圍。DS18B20是DALLAS（美國德州儀器）公司生產(chǎn)的單線式數(shù)字溫度傳感器，將溫度感測、信號(hào)變換、A/D轉(zhuǎn)換和加熱功能集成到一個(gè)芯片上，屬于新一代配置處理器的智能數(shù)字溫度傳感器[2-4]。數(shù)字溫度傳感器DS18B20具有體積小、抗干擾能力強(qiáng)、精度高、附加功能強(qiáng)、全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換輸出、并且價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)[3-4]，對(duì)于溫度檢測模塊可以說是很不錯(cuò)的選擇。因此本設(shè)計(jì)采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20實(shí)時(shí)采集溫度。本設(shè)計(jì)采用的溫度監(jiān)測模塊由1個(gè)4.7 kΩ的上拉電阻和1個(gè)DS18B20組成，其原理如圖1（b）所示。

圖1 溫度監(jiān)測系統(tǒng)原理圖

2.3 報(bào)警模塊

報(bào)警模塊的主要作用是在溫度超過所設(shè)定的溫度范圍時(shí)，蜂鳴器響起，同時(shí)LED燈亮，從而達(dá)到報(bào)警的作用。該模塊由1個(gè)LED燈、1個(gè)NPN三極管、1個(gè)電阻和1個(gè)蜂鳴器組成，其電路如圖1（c）所示。

2.4 LCD12864顯示模塊

顯示模塊的主要作用是把溫度監(jiān)測模塊監(jiān)測到的實(shí)時(shí)溫度，通過單片機(jī)處理后，在LCD12864上實(shí)時(shí)地顯示出來，讓用戶隨時(shí)觀察到監(jiān)測到的溫度值。該顯示模塊主要根據(jù)LCD12864的數(shù)據(jù)手冊(cè)[5]來進(jìn)行電路圖設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)電路原理圖時(shí)，先用1×20Pin 2.54mm的單排母座代替LCD12864的20個(gè)引腳，待電路焊接好以后，直接把LCD12864插入單排針母座上即可，其電路原理如圖1（d）所示。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

該設(shè)計(jì)軟件部分是采用C51編寫程序，再利用Keil公司開發(fā)的KeiluVision3編譯器編譯。整個(gè)程序包括DS18B20的初始化函數(shù)init_ds18b20 ()，DS18B20的讀一個(gè)字節(jié)子函數(shù)uchar readonechar()，DS18B20寫一個(gè)字節(jié)子函數(shù)writeonechar(uchar dat)，讀溫度子函數(shù)uchar read_wd()，延時(shí)x毫秒子函數(shù)delay_ms(uint x)，LCD12864忙檢測子函數(shù)mang_check()，LCD12864寫數(shù)據(jù)子函數(shù)write_12864_dyte(uchar dat)，LCD12864寫命令子函數(shù)write_12864_com(uchar com)，LCD12864初始化子函數(shù)init_12864_lcd()，以及主函數(shù)等。主程序流程如圖2所示。

圖2 主程序流程圖

4 實(shí)訓(xùn)結(jié)果展示

按設(shè)計(jì)好的電路圖，在洞洞板上焊接電路，焊接好的電路板正面如圖3所示，背面如圖4所示。

圖3 電路板正面

圖4 電路板背面

利用Keil公司開發(fā)的Keil uVision3編譯器編寫程序（系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)部分），并進(jìn)行編譯，生成.HEX文件，把生成的.HEX文件下載到單片機(jī)中，把LCD12864按照設(shè)計(jì)原理圖插接到單排針母座上，通過兩個(gè)導(dǎo)線給系統(tǒng)提供5 V的電源，LCD12864顯示屏上溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示如圖5所示。

以上溫度監(jiān)測系統(tǒng)是學(xué)生的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目之一，該項(xiàng)目利用DS18B20實(shí)時(shí)監(jiān)測周圍環(huán)境溫度，并把監(jiān)測到的數(shù)字溫度值傳輸給單片機(jī)，單片機(jī)處理后，把處理的結(jié)果顯示在LCD12864顯示屏上。為了能夠很好地調(diào)試程序，利用軟件設(shè)定溫度的范圍為21~24℃，當(dāng)溫度低于21℃或者大于24℃時(shí)，報(bào)警模塊就會(huì)發(fā)生報(bào)警信號(hào)。

圖5 溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示

通過該綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，學(xué)生可以很好地把模擬電子技術(shù)、單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)、altium designer軟件設(shè)計(jì)以及C語言程序設(shè)計(jì)等多門課程的知識(shí)有機(jī)地融合在一起，從而達(dá)到理論與實(shí)踐相結(jié)合的目的。

[1]馮博，王麗娜.項(xiàng)目式51單片機(jī)技術(shù)實(shí)踐教程（C語言版）[M].北京：電子工業(yè)出版社2014（1）:5-15.

[2]楊海波，張瑋,劉曉靜，等.一種基于數(shù)字溫度傳感器DS18B20的多功能電子溫度計(jì)設(shè)計(jì)[J].中國醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志2013，30（1）：3891.

[3]周正鼎.單片機(jī)應(yīng)用于調(diào)試項(xiàng)目教材（C語言版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社2011:109-117.

[4]w442532294.DS18B20中文手冊(cè)[EB/OL].(2010-03-25)[2016-01-14]. http://wenku.baidu.com/view/59c857cfa1c7aa00b52acbb2.htm l.

[5]大海橡樹.LCD12864液晶的使用[EB/OL].(2011-05-25) [2016-01-14].http://wenku.baidu.com/view/b63f964c767f5acfa1c7cd29. html.

PracticalProjectDesign of TemperatureMonitoring System Based on 52MCU

XU Lei
(Department of Electronic and Information Engineering，Bozhou University，Bozhou,Anhui236800，China)

On the basis of 52 single chip microcomputerminimum system,we use the temperature sensor DS18B20 realtime to monitor the temperature of the surrounding environment and using LCD12864 to show the real-time monitoring temperature.If the temperature is outside of the settings temperature，the buzzer will be rings，and thus achieve the purpose of the alarm.

MCU；temperaturemonitoring system；LCD12864

TP312

A

1007-4260(2016)04-0142-03

時(shí)間：2017-1-3 17:19

http://www.cnki.net/kcms/detail/34.1150.N.20170103.1719.036.html

2016-01-14

省級(jí)名師工作室（2014msgzs170），《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》項(xiàng)目化教學(xué)研究項(xiàng)目（BSJY201408），51單片機(jī)項(xiàng)目化教程（C語言版）項(xiàng)目，市級(jí)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)和智能產(chǎn)品創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室（2016cksy02），“智能電子小系統(tǒng)”創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室（2016ckjh122）。

徐雷，男，安徽亳州人，碩士，亳州學(xué)院電子與信息工程系講師，研究方向?yàn)閱纹瑱C(jī)應(yīng)用技術(shù)和EDA應(yīng)用技術(shù)的教學(xué)和研究。Email：xulei10@126.com

10.13757/j.cnki.cn34-1150/n.2016.04.036