基于单片机的温度报警器设计(方案)

天津滨海职业学院全日制高等职业教育

毕业实践环节毕业设计（典型性项目）说明书

基于单片机的温度报警器设计（方案）

作者：李佳璐

院系：天津滨海职业学院机电工程系

专业：电子信息工程技术

年级：2012级

学号：20120012113

指导教师：×××

时间：2015年4月

主要内容简介

在农业生产中，温室的温度很难把握。往往超过或低于允许值，致使大批良种的报废，耽误农时，影响生产。这就需要设计一个温度报警器，在环境温度超过一定范围时报警，来提醒使用者。 基于以上背景设计基于单片机的温度报警器。

本设计采用ATMEL公司的ATmega16单片机为硬件核心系统，添加数码管、按键和温度传感器芯片，组成完整的硬件系统。采用C语言为编程语言，进行系统的软件系统开发。通过本系统硬件、软件部分设计完成如下目标:

1、完成系统的硬件部分设计，硬件部分包括电源、显示、按键、温度接口、报警触发等部分设计。在此基础上保证软件功能实现。

2、温度报警器可以通过按键方便设定报警范围。

3、温度报警器通过数码管显示实时显示测量的环境温度。当环境温度温度超出设定范围时，启动报警。

本设计硬件制作方便，通过C语言程序实现软件设计，可移植性强，能够精准的对环境进行温度测量并显示，实用性强。

关键字：M16 ;18B20 ;温度控制;C语言

目 录

一、绪论........................................................................................................................ 4

（一）研究背景与现状......................................................................................... 4

（二）设计内容及要求......................................................................................... 4

二、关键技术简介........................................................................................................ 5

三、M16单片机概述 ................................................................................................... 6

（一）ATmega16 的主要性能 .............................................................................. 6

（二）M16的基本组成及引脚 ............................................................................ 6

（三）M16的引脚基本功能 ................................................................................ 6

（四）外部晶体振荡器......................................................................................... 8

四、温度传感器18B20介绍 ....................................................................................... 8

（一）温度传感器18B20的特性 ........................................................................ 8

（二）温度传感器18B20的基本组成，见下图4所示。 ................................ 9

（三）温度传感器18B20的测温操作 .............................................................. 10

五、硬件设计.............................................................................................................. 12

（一）硬件电路设计........................................................................................... 12

（二）电源和复位电路设计............................................................................... 13

（三） 输入、输出部分设计............................................................................. 14

（四）驱动部分设计........................................................................................... 15

六、软件设计.............................................................................................................. 15

（一）显示部分设计........................................................................................... 15

（二）按键检测设计........................................................................................... 21

（三）1－wire 是一种通讯协议实现 ............................................................... 23

（四）软件总体设计........................................................................................... 27

一、绪论

（一）研究背景与现状

1．在农业生产中，温室的温度很难把握。往往超过或低于允许值，致使大批良种的报废，耽误农时，影响生产。日常生活中，经常要用到高功率电器，但是高功率电器的发热量大，有时候可能引起火灾。等等之类的情况，这就需要一个温度报警器在环境温度超过一定范围时报警，来提醒使用者。经过试用和改进，温度报警器可适用于变压器超温报警、环境温度监测、配电柜温度监测及风扇自动控制、机房、仓库、鱼塘、蔬菜大棚温度监测及报警等等。

2．温度控制器目前普遍采用的几种方法：

方案一：采用单总线的DS1820的温度传感器的控制仪。

方案二：采用集温湿度传感器于一体的SHT11芯片为主要芯片的控制仪。

虽然SHT11是瑞士Sensiri-on公司生产的具有二线串行接口的单片全校准数字式新型相对湿度和温度传感器，可用来测量相对湿度、温度和露点等参数，具有数字式输出、免调试、免标定、免外围电路及全互换的特点。但是本设计只对温度控制，设计原理简单，基于经济效益的考虑此次选择传统的模拟式温度度传感器既方案一。

（二）设计内容及要求

1．本温度报警器为超温报警，及高于选定的高温或低于选定的低温均预报警，也就是说温度超过某个选定的温度范围则报警，温度在这个范围内则不报警。外观如图1所示：

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图1 设计外观图

2．使用方法： 打开电源开关然后按如下操作：

打开电源开关然后按如下操作：

（1）下限设置：按下“SET”，进入温度上限设置，数字闪烁，同时左第1位最上面显示一横，表示上限设置，按一次“↑”温度值加0.1摄氏度，按一次“↓”，温度值减小0.1摄氏度，设置好上限；

这时再按“SET”一次，进入下限温度设置，数字闪烁，同时左第1位最下面显示一横，表示是下限设置，按一次“↑”温度值加0.1摄氏度，按一次↓，温度值减小0.1摄氏度，设置好下限，再按一次“SET”，退出上下限设置，并把设置好的上下限参数保存到EEPROM中

（2）负载载控制开关控制：

有时不需要控制负载，就是待机状态，在工作状态下，按下"WAIT"，下面的数码管会关显示，什么也不显示，表示不控制负载，这时再按下WAIT，又回到工作状态，设置状态也保存EEPROM中，交替显示所设定的温度上下限值。

二、关键技术简介

1．单片机的技术的背景状况

单片机是靠程序的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。一个不是很复杂的功能要是用美国50年代开发的74系列，或者60年代的CD4000系列这些纯硬件来搞定的话，电路一定是一块大PCB板，但是如果要是用美国70年代成功投放市场的系列单片机，结果就会有天壤之别。只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性。

2．目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。