单片机的无线温度监控系统设计本科毕业设计

摘要本文介绍的是一个由单片机构成的无线温度控制系统，它利用8051单片机和DS18B20及LED等其他器件实现。

首先单片机进行温度采集，然后进行无线发送，接收端收到信号后，进行解码，之后实现温度显示。

本文对硬件和软件进行了框图设计，protel原理图设计，程序框图设计，源程序设计，并对样机进行了联机和脱机仿真调试，文后附录了完整源程序。

关键词单片机无线发送接收温度控制LED显示定时AbstractAn applied system of wireless temperature control by microcontroller is introduced in this paper, it uses 8051 , DS18B20, LED and other components to realize. First, the microcontroller takes in the temperature , then the signal is transmitted. When the receiver receives the signal ,it decode the signal , then the temperature is displayed with the LED. The block diagram of the hardware and software, the schematic diagram of protel , the program flowchart and the source program will be designed in this paper. I also debug the model machine on-line and under-line.The complete source program is in the appendix.Keywords：microcontroller; wireless transmission and reception; temperature control; LED display; timing目录摘要 (I)Abstract (I)第1章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 课题来源 (2)1.3 本章小结 (2)第2章MCS-51单片机的结构 (2)2.1 控制器 (3)2.1.1 程序计数器PC（Program Counter） (3)2.1.2 指令寄存器IR、指令译码器及控制逻辑电路 (4)2.2 存储器的结构 (4)2.3 并行I/O口 (6)2.4 时钟电路与时序 (7)2.5 单片机的工作方式 (7)2.6 单片机的性能特点 (9)2.7 单片机的应用领域 (10)2.8 本章小结 (11)第3章电路的硬件设计 (12)3.1 温度采集电路 (12)3.2 无线发送电路 (13)3.3 传感电路 (13)3.4 无线接收电路 (14)3.4.1 接收电路总论 (14)3.4.2 无线接收电路总体设计 (15)3.4.3无线接收电路详细设计 (16)3.5 数码管显示温度电路 (16)3.6 相关控制电路设计 (18)3.7 本章小结 (18)第4章电路的软件设计 (18)4.1 软件程序内容 (18)4.2 软件流程图 (19)4.3 定时程序设计 (19)4.3.1发送接收实现的基本方法 (20)4.3.2 发送接收程序详细设计 (20)4.4 MCS-51的中断 (21)4.5 定时程序设计 (24)4.6 本章小结 (25)第5章电路仿真 (26)5.1 仿真结果 (26)5.2 仿真中出现的问题及解决办法 (26)5.3 本章小结 (26)第6章结论与展望 (27)6.1 结论 (27)6.2 单片机的发展趋势 (27)参考文献 (29)总体电路框图 (29)总体电路protel原理图 (30)完整源程序： (30)致谢 (39)第1章绪论1.1 课题背景单片机自1976年由Intel公司推出MCS-48开始，迄今已有二十多年了。

编号：3本科毕业设计基于单片机的无线远程温度监控系统设计系院：信息工程学院姓名：学号：0835140143专业：通信工程年级：2008级指导教师：职称：副教授完成日期：2012年5月摘要本文论述的远程温度控制是将无线发射与接收和自动控制相结合的一种控制。

基于这种技术，本系统以AT89S51系列单片机为控制单元，采用Dallas 单线数字温度传感器DS18B20和无线收发模块NRF24L01对试验现场温度数据进行远程无线测量与控制。

整个系统包括主、从两个子系统，其中主系统完成对试验现场设定温度值、设定值显示、实际值显示、失控报警和接收数据功能；子系统完成温度采集、温度控制和发送数据功能。

该系统结构简单实用、功能齐全，通用性强，可被应用于许多工业生产领域，它可使操作人员与恶劣的工作环境分离开来，实现生产自动化，提高企业的生产效率。

关键词：AT89S51；温度传感器；NRF24L01；显示；报警AbstractThe long-distance temperature controlling this paper presents is a technology of linking wireless receiving and sending to automation. Based on the technology, the system is based on the control of AT89S51 SCM, using Dallas single line digital thermometer DS18B20, wireless receiving and sending module NRF24L01 to test and control the temperature data of a experiencing place. The whole system consists of the main system and subsystem. The main system completes the functions of initializing and displaying the temperature value, displaying actual temperature, alarming when it is out of control, and receiving. The subsystem completes the functions of receiving, and temperature collecting, controlling, and sending. The design concludes that this system has many advantages, such as its uniqueness, simple, convenience, and such common using. It can be widely used in lots of industrial producing and controlling fields, applying this system can depart operators from execrable environment, realize producing automation, and improve corporation’s pr oducing efficiency.Key words: AT89S51; Temperature senior; NRF24L01; Display; Warning目录1 绪论 (1)1.1 选题的目的和意义 (1)1.2 国外研究现状 (2)1.3 本设计主要研究容 (2)2 设计要求与方案论证 (3)2.1 设计要求 (3)2.2 系统基本方案选择和论证 (3)2.2.1 单片机芯片选择方案与论证 (3)2.2.2 温度采集模块选择方案与论证 (3)2.2.3 无线收发模块的选择方案与论证 (4)2.2.4 显示模块的选择方案与论证 (4)2.2.5 报警模块的选择方案与论证 (4)2.3 电路设计最终方案的确定 (5)3 系统的硬件设计与实现 (6)3.1 系统硬件概述 (6)3.2 主要单元电路的设计 (6)3.2.1 单片机主控制模块的设计 (6)3.2.2 温度采集电路模块的设计 (7)3.2.3 无线收发电路模块的设计 (8)3.2.4 显示电路模块的设计 (9)3.2.5 报警电路模块的设计 (10)3.2.6 电路原理及说明 (11)4 系统程序的设计 (11)4.1 主程序的设计 (11)4.2 发射系统程序的设计 (15)4.3 传输程序的设计 (15)4.4 温度采集程序的设计 (16)4.5 显示程序的设计 (17)5 仿真与调试 (19)6 结论 (22)参考文献 (23)致 (24)附录 (25)1 绪论1.1选题的目的和意义温度是工业生产中常见的被控参数之一。

目录第一章引言 (2)第二章设计方案 (3)2.1 方案设计 (3)2.2 温度传感器的选择 (4)2.3 显示模块选择 (4)2.4 微控制器的选择 (5)第三章硬件设计 (6)3.1 硬件设计思路及总体设计框图 (6)3.2 DS18B20应用电路 (7)3.3 按键电路 (8)3.4 显示电路 (9)3.5 报警电路 (10)3.6 总体电路 (10)第四章软件设计 (12)4.1 测温模块程序设计 (12)4.2 显示模块程序设计 (14)4.3 按键模块程序设计 (17)4.4 报警模块程序设计 (18)4.5 主函数流程图和主程序 (19)4.6 模拟看门狗程序设计 (20)第五章仿真 (22)第六章结束语 (24)参考文献 (25)附录A (26)附录B (30)附录C (40)致谢 (48)摘要：本设计的控制器选择AT89C51，AT89C51比较经典且应用很广泛。

温度的测量所用的温度传感器选择DS18B20，利用多片DS18B20进行多点测温，选择LCD12864液晶屏作为显示模块。

输入模块选择一个矩阵键盘，报警温度上限可以人工设置。

当某个测温点的温度超出了报警温度范围，就通过报警器报警，直到人为关闭报警器。

DS18B20的精度比较高，测量温度范围不是很广，但是平时生活中应用已经足够了。

单片机AT89C51一款应用很广泛的微控制器，它结构简单，应用方便，编程简单，在很多控制系统中有着广泛的应用。

本设计没有做实际的硬件，用Proteus来进行仿真。

仿真软件Proteus包含一个元件库，在这个库中有很多仿真的元器件，从这个库中可以查找所需要的器件，然后就可以搭建一个基于软件的硬件系统，然后和软件一起可以进行仿真。

采用软件仿真有很多优点，比如软件仿真很灵活，可以低降成本，可以加快设计进度等。

关键词: Proteus仿真；温度监控；DS18B20；AT89C51ABSTRACT：AT89C51 was chosen as the device of the main controller. It is more classic and used widely. DS18B20 as the temperature sensor was selected to measure temperature, and can be used to measure multi-point temperature. As the LCD screen,LCD12864 was used to the display module. According to the need, the alarm temperaturelimit can be set by choosing a matrix keyboard input module. When one of point temperature exceeds the alarm limit, the alarm apparatus will work until shut down alarm manually.DS18B20 is higher, the precision of the measuring temperature range is not very wide, but used in peacetime life is sufficient. Single-chip computer AT89C51 is an application of a wide range of micro controller, it’s structure is simple, fast and convenient to use and programming of the single, so it is popular in many areas. This design was not doing the actual hardware, software simulation with Proteus. It contains a component library, many simulation components exist in the library, it is able to obtain what it want from the library, and then it can build a hardware system based on software, then can work out the simulation. Using the simulation software has a lot of merit, such as simulation software is flexible, can reduce the cost, it also improves the design plan, etc.KEYWORDS : Proteus Simulation;Temperature Monitoring; DS18B20; AT89C51第一章引言温度是表示物体冷热程度的物理量。

基于单片机的多点无线温度监控系统设计前言在工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。

其中，温度控制也越来越重要。

在工业生产的很多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。

采用单片机对温度进行控制不仅具有控制方便、简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大的提高产品的质量和数量。

因此，单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的控制问题。

单片机是一种集CPU、RAM、ROM、I/O接口和中断系统等部分于一体的器件，只需要外加电源和晶振就可实现对数字信息的处理和控制。

因此，单片机广泛用于现代工业控制中。

随着“信息时代”的到来，作为获取信息的手段——传感器技术得到了显著的进步，其应用领域越来越广泛，对其要求越来越高，需求越来越迫切。

传感器技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。

因此，了解并掌握各类传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。

由于传感器能将各种物理量、化学量和生物量等信号转变为电信号，使得人们可以利用计算机实现自动测量、信息处理和自动控制，但是它们都不同程度地存在温漂和非线性等影响因素。

传感器主要用于测量和控制系统，它的性能好坏直接影响系统的性能。

因此，不仅必须掌握各类传感器的结构、原理及其性能指标，还必须懂得传感器经过适当的接口电路调整才能满足信号的处理、显示和控制的要求，而且只有通过对传感器应用实例的原理和智能传感器实例的分析了解，才能将传感器和信息通信和信息处理结合起来，适应传感器的生产、研制、开发和应用。

另一方面，传感器的被测信号来自于各个应用领域，每个领域都为了改革生产力、提高工效和时效，各自都在开发研制适合应用的传感器，于是种类繁多的新型传感器及传感器系统不断涌现。

温度传感器是其中重要的一类传感器。

其发展速度之快，以及其应用之广，并且还有很大潜力。

为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对温度传感器的深入研究以及其用法与用途，基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。

武汉长江工商学院毕业论文(设计)学院：工学院专业：通信工程年级：2010级题目:基于单片机的无线温度采集监测报警器的设计学生：谢慧学号：指导教师：伍彩红职称:2014年5月8日武汉长江工商学院本科毕业论文（设计）原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：年月日目录摘要 (1)关键词 (1)Abstract (1)Key wards (1)前言 (2)1 系统总体设计方案 (2)2 主要元器件介绍 (3)2.1 AT89S52单片机简介 (3)2.2 nRF24L01概述 (5)2.3 DS18B20温度传感器 (5)3 硬件系统设计 (5)3.1 硬件系统总体结构 (5)3.2 无线收发模块 (6)3.3 显示模块 (6)3.4 声光报警电路 (6)3.5 按键控制电路 (7)3.6 温度采集模块 (7)3.7 电源模块 (8)4 系统软件设计 (8)4.1 软件设计思路 (8)4.2 主程序流程图设计 (8)4.2.1 发送部分 (8)4.2.2 接收部分 (9)4.3 子程序设计 (10)4.3.1 温度监测模块软件 (10)4.3.2 无线发射模块软件设计 (10)4.3.3 无线接收模块软件设计 (11)4.3.4 显示模块软件设计 (11)5 硬件功能实现 (12)5.1 系统调试 (12)5.2 调试结果 (12)6 总结 (13)参考文献 (13)附录一 (14)附录二 (16)基于单片机的无线温度采集监测报警器的设计摘要：本文介绍了由单片机、温度传感器、报警器和NRF24L01组成的专用无线温测监测报警系统。

本系统以 STC89C52单片机为控制核心，利用温度传感器DS18B20完成温度的采集和数据的处理，nRF24L01实现环境温度的无线传输。

目录第一部分设计任务与调研 (2)1.毕业设计的主要任务 (2)第二部分设计说明 (3)1.理论分析 (3)2.设计方案（构思、分析、确定） (4)3.单片机温度检测系统设计 (5)4.单片机最小系统 (5)5.显示与报警模块设计 (9)第三部分设计成果 (11)1设计成果 (11)2作品的特点 (11)3佐证材料：单片机系统程序 (12)第四部分结束语 (23)第五部分致谢 (24)第六部分参考文献 (25)第一部分设计任务与调研1.毕业设计的主要任务温度往往是一个很重要的量，需要准确地加以控制。

除了这些部门之外，温度控制系统还广泛应用于其他领域，是用途很广的一类工业控制系统。

温度控制系统常用来保持温度恒定或者使温度按照某种规定的程序变化。

现要求能广泛工厂、民居的基于单片机的温度检测系统.2.设计的思路本设计的整体思路：利用流过热敏电阻电流随温度线性变化的关系，将电流的变化转化为电压的变化，即0℃时输出电压为0V显示在数码管上的数值为00.0。

当40℃时输出电压通过A/D转换器输出处理显示为40.0。

即在0~40℃的温度变化过程中，电压变化对应温度变化。

数码管上的数值就是对应于所测量的实际温度值。

测量过程中可通过独立按键，设置测量温度上下限数值（上限>下限），设置成功后，系统测量实时温度，当前温度高于上限值或低于下限值，通过蜂鸣器报警。

3.调研的目的和总结随着现代工业的逐步发展，在工业生产中，温度、压力、流量和液位是四种最常见的过程变量。

其中，温度是一个非常重要的过程变量。

列如：在冶金工业、化工工业、电力工业、机械加工和食品加工等许多领域，都需要对各种加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉的温度进行即监测控制。

然而，用常规的控制方法，潜力是有限的，难以满足较高的性能要求。

采用单片机来对它们进行温度监测控制不仅具有控制方便、简单和灵活性大的优点，而且可以大幅度的提高被监测温度的技术指标，从而能够大大的提高产品的质量和数量。

上海电力学院本科毕业设计（论文）题目：基于单片机的温度测量系统院系：自动化工程学院指导教师：马进明【摘要】温度测量在实际生产和人们生活中都有广泛应用，为此我设计了一个温度测量系统。

本系统利用AT89S52单片机作为主控制器件，DS18B20作为测温传感器通过LED数码管串口实现温度显示，通过按键电路设置上下限报警温度。

并且在到达报警温度后，系统会自动报警。

本文设计是从测温电路、主控电路、报警电路等几个方面来分析说明的该系统利用DS18B20测温范围广、测温分辨率高、外围电路简单、功耗低等特点，与AT89S52构成比较简单的测温电路。

该系统设计灵活、抗干扰性好，可以在恶劣的工作环境中进行温度测量。

关键字：单片机；温度传感器；温度计；报警【Abstract】.In this design using the AT89S52 microcontroller as the main control device, DS18B20 as an LED digital temperature sensor tube to achieve temperature display.The key circuit sed the temperature to set the alarm on the lower temperature. And the temperature reaching the alarm, the system will automatically alarm. This design is from the temperature measurement circuit, main control circuit, alarm circuit, and several other aspects of the note.The system uses DS18B20 temperature measurement range, and peripheral circuit is simple, low power consumption, compared with AT89S52 devices constitute a simple temperature measurement circuit. The system design of flexible, anti-interference performance is good, can be in the poor working environment for temperature measurement. Keywords：AT89S52；DS18B20；thermometer；alarm目录1 引言 (1)1.1 选题的背景 (1)1.2 选题的目的及意义 (2)2 系统设计的整体方案 (2)2.1 设计的主要内容 (2)2.2 设计性能要求 (3)3 器件的选择 (3)3.1 单片机的选择 (4)3.1.1 AT89S52的基本组成及特征 (4)3.1.2 AT89S52的引脚功能 (5)3.1.3 AT89S52的工作模式及注意事项 (9)3.2 温度传感器的选择 (11)3.2.1 DS18B20的特点及选择原因 (11)3.2.2 DS18B20的测温原理 (13)3.3 显示器的选择 (14)3.4 蜂鸣器 (15)3.5 排阻 (16)4 电路原理 (17)4.1单片机电路 (17)4.1.1 晶振电路 (18)4.1.2 复位电路 (20)4.3 温度显示电路 (22)4.4 温度上下限设置电路 (22)4.5 温度过限报警电路 (23)4.6 系统总电路图电路 (24)5 系统流程图 (24)5.1 主程序 (24)5.2 读出温度子程序 (25)5.3 温度转换命令子程序 (26)5.4 计算温度子程序 (27)5.5显示数据刷新子程序 (27)6 软件仿真 (27)6．1 软件设计流程 (28)6.2 原理图的绘制 (28)6.3 单片机程序的调试与编译 (30)6.4 仿真过程 (31)7 总结 (32)7.1 设计总结 (32)7.2 设计前景 (34)8 致谢 (34)参考文献 (36)附录 (36)附录1：系统总图 (36)1 引言1.1 选题的背景随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的。

基于zigBee的温度监测系统设计与实现MainDisplay概要设计修改履历目录1 文档概述 (4)1.1 文档目的和范围 (4)1.2 术语/缩略语 (4)1.3 参考文档 (4)2 模块概述 (4)2.1 模块功能定义 (5)2.2 模块结构 (5)2.3 模块动作时序 (7)3 接口说明 (7)3.1 数据结构定义........................................................................................................ 错误!未定义书签。

3.2 函数 (7)3.2.1 模块间接口函数 (8)3.2.2 模块内接口函数 (12)1文档概述1.1 文档目的和范围该项目主要描述Main LCD显示模块，ZigBee无线数据传输模块，DHT11温湿度数据采集模块，ARM 数据处理模块的外部接口函数和内部实现函数，还有各模块之间的连接。

1.2 术语/缩略语1.3 参考文档列出所参考的式样或者文档等2模块概述项目的开发环境是Keil uVision4 ,采用的开发语言主要为C语言，还有部分汇编语言。

本设计主要分四部分，第一部分是以ARM Cortex-M0 系列的LPC1114为核心处理器；第二部分是以DHT11为温度传感器，用以采集节点处的温度；第三部分是以zigbee（CC2530）为路由器和协调器，路由器用以发送采集到后经过处理器处理后的数据到协调器，协调器再把数据传送到ARM主处理器上；第四部分为显示器模块。

2.1 模块功能定义2.2 模块结构画出模块间结构及模块内结构图。

对于模块内细分的小模块也最好列表说明各小模块的功能。

模块名称模块类型概要说明LCD_Init 接口液晶显示器初始化W25X16_Init 接口W25X16初始化LCD_Clear 接口全屏显示白色UART_init 接口初始化串口接口开启显示器LCD_DisplayOn接口关闭显示器LCD_DisplayOffLCD_XYRAM 接口设置显存区域LCD_SetC 接口设置TFT屏起始坐标LCD_Clear 内部模块清屏TFT内部模块显示字符串LCD_ShowStringLCD_Show_hz 内部模块显示16*16点阵中文delay 内部模块短暂延时内部模块给ILI9325的寄存器写数据LCD_WR_DATALCD_WR_REG 内部模块确定给哪个寄存器写数据LCD_RD_DAT内部模块读取ILI9325的寄存器里的数据A内部模块显示16*16点阵英文字符LCD_ShowChar内部模块显示字数LCD_ShowNum2.3 DHT11模块动作时序DHT11接收到开始信号触发一次温湿度采集，如果没有接受到主机发送开始信号，DHT11不会主动进行温湿度。

1 绪论1.1 课题背景本课题要求实现温室温度的自动检测和控制，能够显示温室温度，当温度超出正常范围时系统发出报警信号。

温度是工业生产过程中最普遍、最重要的检测参数之一。

任何物理变化和化学变化的过程都与温度密切相关。

温度检测和控制都直接与安全生产、节约能源等技术经济指标相联系。

温度测量在工业、民用、军事等领域占有重要的地位。

航空、汽车、家电、科研等领域都需要温度测试设备，用于测试和确定电工、电子及其他产品及材料进行高温、低温、交变温度或恒定试验的温度环境的变化，判断当检测目标的温度值达到警示条件时发出警告信号。

一般系统运行时，温度不可过高，温度检测系统可以设定一个报警值，对于温度超过该温度值时进行声光报警，提示管理人员尽快断电对设备进行检修，这样就可以防止温度过高对电机、部件所造成的损坏，避免造成更大的损失[2-3]。

传统的温度检测系统采用热电阻、热敏电阻、热电偶等传感器作为感测器件，采用差动放大器进行放大，用单片机进行数据处理，最终显示出温度值。

本设计的核心部件用精密温度传感器，专门负责现场温度的测量、变换和数字量化，选用单片机作为微控制器进行温度采集，然后将采集到的温度值的数据利用微控制器将当前温度显示出来。

通过RS-485总线将当前采集到的温度值发送到PC机，在控制室的观察人员能够及时准确的监视当前温度情况。

1.2 课题现状温度检测具有广泛的应用性，在工业、民用、军事等领域都有着极其重要的应用。

1.2.1 CPU温度检测现在的电脑主板具有老式主板所没有的CPU温度检测报警功能。

CPU 温度过高会导致系统工作不稳定或者死机，甚至损坏CPU等，所以对CPU 的温度检测是很重要的。

它会在CPU温度超出安全范围时发出警告检测。

温度的探头有两种：一种集成在处理器之中，依靠BIOS的支持；另一种是外置的，在主板上面可以见到，通常是一颗热敏电阻。

它们都是通过温度的改变来改变自身的电阻值，让温度检测电路探测到电阻的改变，从而改变温度数值。