基于單片機的果園環境溫度檢測及警報系統畢業設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 兩種：手動按鈕復位和上電復位。本次設計采用手動按鈕復位，如圖 36：圖 36 復位電路模塊 鍵盤模塊在電路中使用的是獨立式按鍵設計，獨立式的按鍵的一端用導線直接與單片機的I/O 口相連，另一端直接接地。所以每一個獨立式的按鍵都要單獨使用一個 I/O 端口，但是每個按鍵的工作時是不會影響其他的 I/O 端口的。獨立式按鍵的典型應用如圖 37 所示。獨立式按鍵的電路簡單方便，程序編寫也很簡單。缺點是每一個按鍵要使用一個 I/O 端口，因此，在需要使用較多的按鍵時，I/O 端口就會不夠使用，不是十分的適合。基于單片機的果園環境溫度檢測報警系統設計10圖 37 鍵盤模塊 溫度傳感器(DS18B20)模塊DS18B20 它是第一片使用“一線總線”接口的溫度傳感器，溫度傳感器DS18B20 可以分為三腳 T092 直插式和八腳 S0IC 貼片式。貼片式不常用，所以我選擇的是直插式封裝。溫度傳感器 DS18B20 它的體積更加小、性能更突出、工作更加穩定、功耗更低、兼容大多數單片機，它可以直接輸出數字量的溫度信號供處理器處理。在 DS18B20 進行溫度轉換的時候，I/O 端口為 DS18B20 提供穩定的電壓使得傳感器能很好的進行溫度轉換，因為 DS18B20 正常工作時的電流需要 1mA，所以在同一個 I/O 端口上使用幾個溫度傳感器同時進行測溫時，單單使用一個上拉電阻時是無法使 DS18B20 正常進行工作的，可能會使測量的溫度值不準確甚至是無法進行測量。因此，在如圖 38 所示的電路只能保證單個 DS18B20 正常工作，如果使用多個傳感器后者電源供電不穩定，就會使 DS18B20 內部的寄生電源接受到的電流太小，無法驅動傳感器正常工作，使得傳感器測量不準確。所以在實際使用中，必須保證電源的電壓穩定在＋5V，是 DS18B20 能夠正常工作。圖 38 溫度傳感器模塊鹽城工學院本科生畢業設計說明書(2022)11 報警電路模塊報警電路如圖 39 所示，采用蜂鳴器發聲報警。蜂鳴器的負極接地，正極接到三級管集電極，三極管發射極接到電源 VCC 上，三極管的基集接到單片機上，三極管起到一個開關的作用，當 輸出低電平時，三極管導通，這樣蜂鳴器就有電流經過，形成回路，然后蜂鳴器發出聲音。當 輸出高電平時，三極管就截止，蜂鳴器不發出聲音。圖 39 報警電路模塊基于單片機的果園環境溫度檢測報警系統設計12 顯示電路模塊具體電路如圖 310 所示：圖 310 數碼管顯示模塊本設計采用的是 4 位 LED 供陽極數碼管顯示，如圖 310 所示。數碼管采用的靜態掃描方式，因為數碼管位數少，采用靜態掃描的方式使得顯示非常的穩定，使用CPU 的時間短，大大簡化了顯示部分的程序設計。鹽城工學院本科生畢業設計說明書(2022)134 軟件設計 程序設計流程（1）主程序設計主函數完成對 DS18B20 的初始化，讀取溫度的轉換值，調用數據處理的子程序然后再生成顯示代碼，再將溫度顯示出來，然后根據溫度顯示的代碼判斷溫度值是否超出了預設的范圍。如果超出，則調用報警電路，蜂鳴器會響起來。然后返回到主函數開始的位置，無論溫度值是否超出預設值，程序都會返回開始的位置重復循環。主程序流程圖如下：基于單片機的果園環境溫度檢測報警系統設計14開始初始化顯示設定值初始化D S 1 8 B 2 0讀取溫度轉換值處理溫度值顯示溫度值判斷溫度是否超出預設發出報警YN圖 51 主程序流程圖鹽城工學院本科生畢業設計說明書(2022)15（2）DS18B20 復位子程序：D Q = 1D Q = 0延時至少5 7 3 m sD Q = 1延時等待D S 1 8 B 2 0 響應D Q = ? 0F L A G = 1延時D Q = 1F L A G = 0YN圖 52 DS18B20 復位子程序流程圖基于單片機的果園環境溫度檢測報警系統設計16（3）讀溫度值子程序：復位D S 1 8 B 2 0F L A G = ? 0發送 0 C C H 命令 ， 跳過 R O M匹配發送 4 4 H 指令延時7 5 0 μ s 以上初始化D S 1 8 B 2 0跳過 R O M 匹配發送 0 B E H調用讀數據子程序返回NY圖 53 DS18B20 讀溫度值子程序流程圖 程序編寫本程序的設計采用 Keil uVision4 編譯軟件，具體內容見附錄一。鹽城工學院本科生畢業設計說明書(2022)175 硬件調試 靜態檢查首先對購買的硬件器材的型號進行核對，確認無誤后按照電路原理圖進行焊接，焊接時注意器件的極性，焊接完成后再對電路進行檢查，確認電路連接是否正確。最后使用萬用表檢查每一個元器件是否正常工作。 通電檢查首先調試電源部分。整個電路只需要+5V 的電壓，接上電源，將電源通入，測試USB 母頭輸出端，輸出電壓和理論計算值一致，再用示波器檢測單片機的復位和晶振電路是否有復位信號和振蕩信號。 軟件調試及軟硬件聯調對軟件先用仿真器進行了調試。確認軟件能正常運行以后，再使用燒錄軟件將程序燒錄到 STC89C52 單片機中，然后再將電路接通，檢查電路是否有問題。 硬件實物圖實物圖和實物運行時的效果圖見附錄 5?；趩纹瑱C的果園環境溫度檢測報警系統設計186 結束語在經過幾個月努力以后，我終于在指導老師的幫助下完成了課題設計，并且自己親自焊接出了實物，正常運行。雖然還不能完全達到預期效果，但是這無疑是一次巨大的成功。在這次的設計過程并不是一帆風順的，從一開始選課題時的迷茫，到電路設計時的糾結，然后到軟件設計時的苦惱，最后到做出實物的喜悅，我在這個過程中遇到了各種各樣的問題，雖然這個課題表面上看起來很簡單。比如在蜂鳴器焊接了以后，它會亂響，于是我就請教了同學和老師，再經過幾次的測量與實驗找到了癥結所在，然后順利地解決了。這次課題設計不僅僅是一次理論上的設計，還需要自己動手進行焊接，大大鍛煉我的動手能力。 從這次設計過程中，我終于能夠把我所學的知識運用到實踐中去了，在設計過程中我深刻體會到了理論聯系實際必要。我們只是學習書本上的知識還是很有限的，只有在實踐中才能對所學的知識有更加深刻的體會。鹽城工學院本科生畢業設計說明書(2022)19參考文獻[1] 李朝青. 單片機原理及接口技術[M]. 北京: 北京航空航天大學出版社, 1998.[2] 李廣弟. 單片機基礎[M]. 北京: 北京航空航天大學出版社, 1994.[3] 閻石. 數字電子技術基礎（第三版）[M]. 北京: 高等教育出版社, 1989.[4] 劉高潮. 一種實用的多功能數字溫度計設計[J]. 電子測量技術, 2022, 2, 810.[5] 白澤生. 用 MCS51 單片機實現溫度的檢測[J]. 現代電子技術, 2022, 6, 1215.[6] 何立民. 單片機應用技術選編[M]. 北京: 北京航空航天大學出版社, 2022.[7] 楊剛, 周群. 電子系統設計與實踐[M]. 北京: 電子工業出版社, 2022.[8] 張洪潤. 電子線路與電子技術[M]. 北京: 清華大學出版社, 2022. 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