基于51单片机的温度报警控制系统Protues仿真设计

目录

一、设计背景

二、实现功能

三、总体硬件设计

四、仿真演示

四、源程序

一、设计背景

        随着现代工农业技术的发展及人们对生活环境要求的提高，人们也迫切需要检测与了解环境温度。特别地，高温情况下极易造成火灾，例如，在机房中，电脑等设备发热快，若在短时间内机房温度升高，超出了设备正常温度，就会导致系统瘫痪或产生火灾。低温可能导致设备的处理器运行速度变慢，RAM（随机访问存储器）响应时间增加，以及设备的整体性能下降。特别是对于电子组件和机械设备，低温会使其反应速度减缓。在这种情况下，温度如果得到及时的控制与报警，就可以在一定程度上避免上述情况的发生。  

       另一个方面，单片机技术已经普及到各个领域，已经成为一种比较成熟的技术。因此本文将利用51单片机芯片，设计一种基于51单片机的温度报警控制系统。通过仿真实验证明，本文设计的温度报警控制系统工作时，液晶显示屏实时显示温度值并利用按键设定温度上下限范围，当所测温度超过设定的温度范围时，蜂鸣器发出报警信号，启动风扇降温；当所测温度低于设定的温度范围时，蜂鸣器发出报警信号，启动加热器进行加热。本设计实现的温控系统结构简单，可操作性强，具有一定的实用价值。

二、实现功能

        本设计以51单片机为控制核心，设计一种温度报警控制系统。可具体实现以下功能：

     （1）系统通过DS18B20采集当前温度环境温度并显示（精确到0.1度）；

     （2）系统包含三个按键，可设定上下限温度的阈值；

     （3）若当前温度高于上限阈值温度时，声光报警，开启电机降温；若当前温度低于下限阈值温度时，声光报警，启动加热装置。

三、总体硬件设计

       本系统设计的基于51单片机的温度报警控制系统，总体设计框图如图1所示，主要包括单片机最小系统、温度采集电路、独立式按键电路、显示电路、报警电路、加热电路和散热电路，其中主控芯片采用功耗低、性能高的单片机 STC89C52，温度采集电路采用数字温度传感器DS18B20，显示电路采用 LCD1602 液晶显示器，报警电路采用蜂鸣器以及LED 指示灯设计实现声光报警，独立式按键用来设置不同时间段温度报警的上下限阈值。当实测环境温度值大于的温度上限值时，系统自动进入散热模式，直流电机运转带动风扇工作，同时蜂鸣器响、红色LED 指示灯点亮 ；若低于设定的温度下限阈值，系统自动进入加热模式，继电器控制加热设备工作，同时蜂鸣器响、绿色LED 指示灯点亮 ；若当前温度处于设定的温度上下限阈值之间时，关闭散热、加热及报警，从而使温度控制在设定的范围内。

                                                         图1 系统总体设计框图

四、仿真演示

当实测环境温度值处于设定的温度上下限阈值之间时，关闭散热、加热及报警。

当实测环境温度值大于设定的温度上限阈值时，直流电机运转带动风扇工作，系统进入散热模式，同时蜂鸣器响、红色LED 指示灯点亮。

当实测环境温度值低于设定的温度下限阈值，系统进入加热模式，继电器控制加热设备工作，同时蜂鸣器响、绿色LED 指示灯点亮 。

通过三个按键，设定上下限温度阈值，设置过程中LCD上会有光标提示。

四、源程序

#include <reg51.h> 
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char   	//宏定义
#define LCD1602 P0

sbit SET=P3^1;    			//定义调整键
sbit DEC=P3^2;    			//定义减少键
sbit ADD=P3^3;    			//定义增加键
sbit BUZZ=P3^6;    			//定义蜂鸣器
sbit ALAM=P1^2;				//定义灯光报警
sbit fengshan=P1^0;   //定义风扇降温
sbit jiare=P1^1;      //定义加热
sbit ALAM1=P1^4;
sbit DQ=P3^7;     			//定义DS18B20总线I/O	
sbit RS = P2^7;
sbit EN = P2^6;
bit shanshuo_st;    			//闪烁间隔标志
bit beep_st;     				//蜂鸣器间隔标志
uchar x=0;      				//计数器

uchar code tab1[]={" Temper:   .  C "};
uchar code tab2[]={"TH:   C  TL:   C"};
uint c;
uchar Mode=0;     			//状态标志
signed char TH=30;  		//上限报警温度，默认值为30
signed char TL=20;   		//下限报警温度，默认值为20
//============================================================================================
//====================================DS18B20=================================================
//============================================================================================
/*****延时子程序*****/
void Delay_DS18B20(int num)
{
  while(num--) ;
}
void delay(uint xms)//延时函数，有参函数
{
	uint x,y;
	for(x=xms;x>0;x--)
	 for(y=110;y>0;y--);
}
/*****初始化DS18B20*****/
void Init_DS18B20(void)
{
  unsigned char x=0;
  DQ = 1;         //DQ复位
  Delay_DS18B20(8);    //稍做延时
  DQ = 0;         //单片机将DQ拉低
  Delay_DS18B20(80);   //精确延时，大于480us
  DQ = 1;         //拉高总线
  Delay_DS18B20(14);
  x = DQ;           //稍做延时后，如果x=0则初始化成功，x=1则初始化失败
  Delay_DS18B20(20);
}
/*****读一个字节*****/
unsigned char ReadOneChar(void)
{
  unsigned char i=0;
  unsigned char dat = 0;
  for (i=8;i>0;i--)
  {
    DQ = 0;     // 给脉冲信号
    dat>>=1;
    DQ = 1;     // 给脉冲信号
    if(DQ)
    dat|=0x80;
    Delay_DS18B20(4);
  }
  return(dat);
}
/*****写一个字节*****/
void WriteOneChar(unsigned char dat)
{
  unsigned char i=0;
  for (i=8; i>0; i--)
  {
    DQ = 0;
    DQ = dat&0x01;
    Delay_DS18B20(5);
    DQ = 1;
    dat>>=1;
  }
}
/*****读取温度*****/
unsigned int ReadTemperature(void)
{
  unsigned char a=0;
  unsigned char b=0;
  unsigned int t=0;
  float tt=0;
  Init_DS18B20();
  WriteOneChar(0xCC);  //跳过读序号列号的操作
  WriteOneChar(0x44);  //启动温度转换
  Init_DS18B20();
  WriteOneChar(0xCC);  //跳过读序号列号的操作
  WriteOneChar(0xBE);  //读取温度寄存器
  a=ReadOneChar();     //读低8位
  b=ReadOneChar();    //读高8位
  t=b;
  t<<=8;
  t=t|a;
  tt=t*0.0625;
 // t= tt*10+0.5;     //放大10倍输出并四舍五入
  t= tt*10+5.5; 
  return(t);
}

/*****读取温度*****/
void check_wendu(void)
{
	c=ReadTemperature()-5;  			//获取温度值并减去DS18B20的温漂误差
	if(c>1200)
	c=1200;
}

/********液晶写入指令函数与写入数据函数，以后可调用**************/

void write_1602com(uchar com)//****液晶写入指令函数****
{
	RS=0;//数据/指令选择置为指令
//	rw=0; //读写选择置为写
	LCD1602=com;//送入数据
	delay(1);
	EN=1;//拉高使能端，为制造有效的下降沿做准备
	delay(1);
	EN=0;//en由高变低，产生下降沿，液晶执行命令
}


void write_1602dat(uchar dat)//***液晶写入数据函数****
{
	RS=1;//数据/指令选择置为数据
//	rw=0; //读写选择置为写
	LCD1602=dat;//送入数据
	delay(1);
	EN=1; //en置高电平，为制造下降沿做准备
	delay(1);
	EN=0; //en由高变低，产生下降沿，液晶执行命令
}


void lcd_init()//***液晶初始化函数****
{
	uchar a;
	write_1602com(0x38);//设置液晶工作模式，意思：16*2行显示，5*7点阵，8位数据
	write_1602com(0x0c);//开显示不显示光标
	write_1602com(0x06);//整屏不移动，光标自动右移
	write_1602com(0x01);//清显示

	write_1602com(0x80);//日历显示固定符号从第一行第1个位置之后开始显示
	for(a=0;a<16;a++)
	{
		write_1602dat(tab1[a]);//向液晶屏写日历显示的固定符号部分
		delay(3);
	}
	write_1602com(0x80+0x40);//时间显示固定符号写入位置，从第2个位置后开始显示
	for(a=0;a<16;a++)
	{
		write_1602dat(tab2[a]);//写显示时间固定符号，两个冒号
		delay(3);
	}

}

void display()
{
	if(Mode==0)
	{
		write_1602com(0x80+8);
		write_1602dat(c/1000+0x30);
		write_1602dat((c%1000)/100+0x30);
		write_1602dat(((c%1000)%100)/10+0x30);
		write_1602com(0x80+12);
		write_1602dat(((c%1000)%100)%10+0x30);
		write_1602com(0x80+13);
		write_1602dat(0xdf);
		write_1602com(0x80+0x40+3);
		write_1602dat(TH/10+0x30);
		write_1602dat(TH%10+0x30);
		write_1602dat(0xdf);
		write_1602com(0x80+0x40+12);
		write_1602dat(TL/10+0x30);
		write_1602dat(TL%10+0x30);
		write_1602dat(0xdf);		
	}								  
}
//=====================================================================================

/*****初始化定时器0*****/
void InitTimer(void)
{
	TMOD=0x1;
	TH0=0x3c;
	TL0=0xb0;     //50ms（晶振12M）
	EA=1;      //全局中断开关
	TR0=1;
	ET0=1;      //开启定时器0
}

void KEY()
{
			//功能键
	if(SET==0)
	{
		BUZZ=0;
		delay(10);
		if(SET==0)
		{
			Mode++;
			if(Mode==3)
			Mode=0;
			BUZZ=1;
		}
		while(SET==0)
		{
			if(Mode==0)
				{
				//	write_1602com(0x80+0x40+6);
					write_1602com(0x0c);
				}	
			else if(Mode==1)
				{
					write_1602com(0x80+0x40+4);
					write_1602com(0x0f);
				}	
			else
				{
					write_1602com(0x80+0x40+13);
					write_1602com(0x0f);
				}							
		}
	}
	//增加
	if(ADD==0&&Mode==1)
	{
		BUZZ=0;
		delay(10);
		if(ADD==0)	
		{
			TH++;
			if(TH>=99)	
			TH=99;
			write_1602com(0x80+0x40+3);
			write_1602dat(TH/10+0x30);
			write_1602dat(TH%10+0x30);
			write_1602com(0x80+0x40+4);	
			BUZZ=1;
		}
		while(ADD==0);
		
	}
	//减少
	if(DEC==0&&Mode==1)
	{
		BUZZ=0;
		delay(10);
		if(DEC==0)
		{
			TH--;
			if(TH==TL)	
			TH=TL+1;
			write_1602com(0x80+0x40+3);
			write_1602dat(TH/10+0x30);
			write_1602dat(TH%10+0x30);
			write_1602com(0x80+0x40+4);	
			BUZZ=1;
		}
		while(DEC==0);
	}
	if(ADD==0&&Mode==2)
	{
		BUZZ=0;
		delay(10);
		if(ADD==0)	
		{
			TL++;
			if(TL==TH)	
			TL=TH-1;
			write_1602com(0x80+0x40+12);
			write_1602dat(TL/10+0x30);
			write_1602dat(TL%10+0x30);
			write_1602com(0x80+0x40+13);	
			BUZZ=1;
		}
		while(ADD==0);
		
	}
	//减少
	if(DEC==0&&Mode==2)
	{
		BUZZ=0;
		delay(10);
		if(DEC==0)
		{
			TL--;
			if(TL<=0)	
			TL=0;
			write_1602com(0x80+0x40+12);
			write_1602dat(TL/10+0x30);
			write_1602dat(TL%10+0x30);
			write_1602com(0x80+0x40+13);	
			BUZZ=1;
		}
		while(DEC==0);		
	}
}

/*****报警子程序*****/
void Alarm()
{
	if(x>=10){beep_st=~beep_st;x=0;}
	if(Mode==0)
	{
		if((c/10)>=TH)
		{
		  fengshan=0;
			jiare=1;
			ALAM=0;
			ALAM1=1;
			if(beep_st==1)
			BUZZ=0;
			else
			BUZZ=1;
		}
		else if((c/10)<TL)
		{
			fengshan=1;
			jiare=0;
			ALAM1=0;
			ALAM=1;
			if(beep_st==1)
			BUZZ=0;
			else
			BUZZ=1;
		}
		else
		{
			BUZZ=1;
			ALAM=1;
			ALAM1=1;
			fengshan=1;	
			jiare=1;			
		}
	}
	else
	{
		BUZZ=1;
		ALAM=1;
		ALAM1=1;
		fengshan=1;
		jiare=1;
	}
}

/*****主函数*****/
void main(void)
{
	uint z;
	delay(1);
	lcd_init();
	delay(1);
	InitTimer();    //初始化定时器
	
	for(z=0;z<100;z++)
	{
		check_wendu();
		delay(1);        
	} 
	while(1)
	{
		display();
		KEY();
		Alarm(); 
		check_wendu();
	}
}

/*****定时器0中断服务程序*****/
void timer0(void) interrupt 1
{
 TH0=0x3c;
 TL0=0xb0;
 x++;
}

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