毕业论文：限温控报警器的设计

这是种低成本的利用单片机多余口实现的温度检测电路。

整个系统硬件部分包括温度检测系统信号放大系统转换单片机设备控制执行系统等。

温度控制部分用单片机及的硬件电路完成对温度的实时检测及显示。

系统硬件简介硬件大致构成核心控制器件，温度传感器，显示器报警控制。

硬件设计思想本设计是以为单片机作为控制核心，提出了种基于的单总线多点温度测控系统，多个温度传感节点通过单总线与单片机相联形成分布式系统。

单片机通过实时监控温度的变化，通过字符型液晶显示各节点温度的数值，当温度值超出所设定的值时，报警器开始报警，从而远程实现对整个温度系统的管理和控制。

这种分布式温度测量系统具有成本低廉传感精度高系统稳定易于管理等优点。

系统主要器件核心控制器件是个低电压，高性能位单片机，片内含的可反复擦写的只读程序存储器和的随机存取数据存储器，器件采用公司的高密度非易失性存储技术生产，兼容标准指令系统，片内置通用位中央处理器和存储单元，功能强大的单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。

有个引脚，个外部双向输入输出端口，同时内含个外中断口，个位可编程定时计数器，个全双工串行通信口，个读写口线，可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。

其将通用的微处理器和存储器结合在起，特别是可反复擦写的存储器可有效地降低开发成本。

有及等三种封装形式，以适应不同产品的需求。

主要功能特性兼容指令系统个双向口个位可编程定时计数器中断个串行中断个外部中断源个读写中断口线低功耗空闲和掉电模式各引脚及管脚如图所示图各引脚概述为脚双列直插封装的位通用微处理器，采用工业标准的内核，在内部功能及管脚排布上与通用的相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。

功能包括对会聚主内部寄存器数据及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号的接收解码及与主板通信等。

主要管脚有脚和脚为振荡器输入输出端口，外接晶振。

脚为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。

脚和脚为供电端口，分别接电源的正负端。

为可编程通用脚，其功能用途由软件定义，在本设计中，端口脚被定义为功能控制端口，分别与的相应功能管脚相连接，脚定义为输入端，脚和脚定义为总线控制端口，分别连接的脚和脚端口，脚脚及脚定义为握手信号功能端口，连接主板的相应功能端，用于当前制式的检测及会聚调整状态进入的控制功能。

口口是组位漏极开路型双向口，也即地址数据总线复用口。

作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动个逻辑门电路，对端口写时，可作为高阻抗输入端用。

在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址低位和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。

在编程时，口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。

口是个带内部上拉电阻的位双向口，的输出缓冲级可驱动吸收或输出电流个逻辑门电路。

对端口写，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。

作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，个引脚被外部信号拉低时会输出个电流。

与不同之处是，和还可分别作为定时计数器的外部计数输入和输入，编程和程序校验期间，接收低位地址。

和的第二功能如表所示。

表和的第二功能引脚号功能特性，时钟输出定时计数器口是个带有内部上拉电阻的位双向口，的输出缓冲级可驱动吸收或输出电流个逻辑门电路。

对端口写，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，个引脚被外部信号拉低时会输出个电流。

在访问外部程序存储器或位地址的外部数据存储器时，口送出高位地址数据。

在访问位地址的外部数据存储器如执行指令时，口输出锁存器的内容。

编程或校验时，亦接收高位地址和些控制信号。

口口是组带有内部上拉电阻的位双向口。

口输出缓冲次的读时序之间至少需要的恢复时间。

每次读时序由主机发起，拉低总线至少。

在主机发起读时序之后，开始在总线上传送或。

若发送，则保持总线为高电平若发送，则拉低总线。

当传送时，在该时序结束时释放总线，再由上拉电阻将总线拉回空闲高电平状态。

发出的数据在读时序下降沿起始后的内有效，因此主机必须在读时序开始后的内释放总线，并且采样总线状态。

在使用时，般都采用单片机来实现数据采集。

只需将信号线与单片机位线相连，且单片机的位线可挂接多个，就可实现单点或多点温度检测。

的温度计算允许通过程序对传感器的分辨率，温度报警的上下限等参数进行配置。

它的内部存储器包括个高速暂存存储器和个非易失性可擦除。

速暂存存储器共有个字节，每个字节位。

根据温度的计算方法如下温度值温度值如果，存储器高位寄存器的均为，则被测温度为正值，用上面第个公式来计算温度。

如果存储器高位寄存器的均为，则被测温度为负值，用上面第个公式来计算温度。

在这里，有两点应当注意是公式中中括号内的数值为二进制，在计算口号内计算完成后应转化为十进制二是这里的与是假设传感器的分辨率设置时的计算值。

如果分辨率的设置值不是，那么就应当作相应的变化。

第和第个字节分别用来存放温度报警的上限和下限值。

在完成温度变换后，会将所测温度值与贮存在和内的上下限值相比较，如果测温结果高于或低于，内部的告警标志就会被置位，表示温值超出了测量范围。

并且该值在掉电后不会丢失，而是记忆其设定的上下限值。

第字节是配置寄存器，该寄存器用于对温度转换值的分辨率进行设置。

其中，最高位用于设置传感器是工作模式还是测试模式，是生产厂家为便于检验使用。

其出厂时的默认值为，为工作模式即用户使用时的模式。

并且在用户使用中，该位总是保持为。

与确定传感器的分辨率，有种分辨率可供选择。

使用时可以根据实际需要来设置，出厂时的默认设置是位。

最后位总保持为。

内部结构及工作原理工作原理内部结构由自建字型产生器数据显示存储器内含字型产生器指令寄存器数据寄存器地址计数器指令译码器等组成显示原理利用旋光效应对光进行偏转，再利用偏振片滤去不需要透过光的相应像素，从而实现图像显示。

驱动原理分成两大步，即写指令，写数据，其中写数据之前要找到显示的位置。

本实验所采用的液晶型号为。

它位数多，可显示位，个数码管体积相当庞大了，显示内容丰富，可显示所有数字和大小写字母，程序简单，如果用数码管动态显示，会占用很多时间来刷新显示，而自动完成此功能。

采用标准的脚接口如图所示。

图的接口图第脚为地电源第脚接正电源第脚为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，对比度过高时会产生鬼影，使用时可以通过个的电位器调整对比度建议接地，弄不好有的模块会不显示第脚为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器低电平时选择指令寄存器。

第脚为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。

第脚端为使能端，当端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。

第脚为位双向数据线。

第脚空脚有的用来接背光液晶模块内部的字符发生存储器已经存储了不同的点阵字符图形，这些字符有，阿拉伯数字英文字母的大小写常用的符号和日文假名等，每个字符都有个固定的代码，其中数字与字母同码兼容。

其内部还有自定义字符，可用业存储自已定义的字符。

小结本章简单介绍了系统的设计思想硬件组成及主要器件的工作原理。

软件设计总体思路及主程序流程图本系统采用语言编写，主程序主要由四部分构成，系统通电后首先初始化系统，依次完成温度采集温度处理数据显示键盘处理等四项功能。

温度采集部分主要完成温度测试点的温度数据采集任务温度处理部分主要是将采集到的温度数据与用户设定的各点上下限温度值进行比较处理，并判断是否超出设定的上下限值，如果超出则灯亮报警数据显示部分主要实现温度数据的显示，显示方式根据设计要求支持温度测试点的轮流循环显示和固定显示两种方式键盘处理部分主要实现用户对系统参数的设置，结合显示部分，实现用户与系统之间的人机接口。

系统软件主流程如图所示。

图系统软件总流程图测温模块测温流程图所示。

开始系统初始化温度采集温度处理数据显示键盘处理图操作流程图读温度初始化温度传感器扫描键盘选定所需芯片选定所需芯片进行温度转换读取温度调试显示子程序子程序返回显示模块流程图所示。

初始化跳过等待初始化设置符合读存储器缓冲指针增初始化否图显示流程图键盘扫描流程图按键处理程序通过扫描按键情况，读取键值。

主要完成各点温度传感器上下限报警参数设置和显示模式设置。

忙判断结束开始液晶初始化送显示地址写指令送显示字符忙判断写数据通过扫描键盘读取键值，流程图如图所示。

图键盘扫描程序流程图设置报警上下限值设有温度上下限报警功能。

的存储器由两部分组成个是字节的静态，其中第和第字节用于存储位的温度转换值，第高温限和第字节低温限作为温度报警限值或通用存储器单元供用户使用另个是非易失性的。

当静态作为温度报警限值使用时，可以在系统安装和工作前，用写命令将高温限和低温限写入第和第字节单元。

由于静态掉电后信息即丢失，因此需要再通过拷贝命令将第和第字节单元的温度报警限值拷贝到中。

主程序只要在初始化部分使用重调命令，就键盘扫描有键闭合延时去键抖动动扫描键盘找到闭合键计算键值闭合键释放建立有效标志返回建立无效标志可以将中的温度报警限值重新拷贝到静态中。

读取或中的内容。

主要参考文献谢自美主编电子线路设计实验测试第版，华中科技大学出版社，求是科技单片机典型模块设计实例导航北京人民邮电出版社，王化祥传感受器原理及其应用天津天津大学出版社，单片机开发系统用户手册全册深圳伟纳电子有限责任公司，城乡交通灯控制系统电路设计中国安防网设计交通灯控制系统中国电子顶级开发网论坛何立民，单片机高级教程北京航空航天大学出版社，粟世明，刘湘涛单片机原理与应用电子工业出版社，何立民，单片机中级教程北京航空航天大学出版社，李华，系列单片机实用接口技术北京北京航空航天大学出版社，陈光东，单片机微型计算机原理与接口技术第二版武汉华中理工大学出版社，徐淑华，程退安，姚万生单片机微型机原理及应用哈尔滨哈尔滨工业大学出版社，锻九州，放大电路实用设计手册沈阳辽宁科学技术出版社，马田华等，可编程单总线数字式温度传感器的原理与应用电子质量，于永学等，总线数字温度传感器及应用电子产品世界，张胜全，数字温度计在微机温度采集系统中的序编制南京南京大学出版，社，周晗晓，袁慧